地层破裂压力的影响因素综述

地层破裂压力梯度地层破裂压力梯度是指地下岩石或土层在垂直方向上的压力变化率。

在地球内部，地质力学过程会导致地层破裂和变形，这些力学过程对于石油、天然气勘探和开采等领域具有重要意义。

地层破裂压力梯度的研究可以帮助我们了解地下岩石的力学性质以及地质构造的演化过程。

在地质构造中，地层破裂压力梯度是一个重要的参数，它决定了岩石的破裂强度和变形能力。

了解地层破裂压力梯度可以帮助我们预测地震的发生，评估地下水资源的储量和分布，以及优化石油、天然气等资源的勘探和开采方案。

地层破裂压力梯度的大小与地下岩石的物理性质、地质构造和地下应力状态等因素有关。

一般来说，地层破裂压力梯度会随着深度的增加而增大。

这是因为地下岩石受到上方岩石的压力作用，导致岩石内部的应力逐渐增大。

当地下岩石的应力超过其承载能力时，就会发生破裂。

地层破裂压力梯度的大小还受到地层的岩性、韧性和渗透性等因素的影响。

一般来说，岩石的压力梯度与其岩性和韧性呈正相关关系，而与其渗透性呈负相关关系。

岩性和韧性较高的岩石可以承受更大的压力，而渗透性较高的岩石则会减小地层破裂压力梯度。

地下应力状态也是影响地层破裂压力梯度的重要因素。

地下应力是地质构造过程中形成的，它包括地壳的自重应力、板块运动引起的构造应力以及热胀冷缩引起的热应力等。

这些应力作用于地下岩石上，导致地层破裂压力梯度的形成和变化。

在石油、天然气勘探和开采过程中，地层破裂压力梯度的研究对于确定钻井参数、设计井筒完整性和评估油气藏的储量和产能具有重要意义。

通过测量地层破裂压力梯度，可以评估地下岩石的稳定性，预测井筒的稳定性，避免钻井事故和井壁塌陷等问题的发生。

在地震学研究中，地层破裂压力梯度也是一个重要的参数。

通过研究地层破裂压力梯度的变化规律，可以预测地震的发生和破裂过程，评估地震的破坏程度和危险性，为地震灾害的防治提供科学依据。

地层破裂压力梯度是地下岩石在垂直方向上的压力变化率，对于石油、天然气勘探和开采、地震学研究等领域具有重要意义。

第四节地层破裂压力一、地层破裂压力的重要性为了合理进行井身结构设计（套管层次、下入深度）和制定钻井施工措施，除了掌握地层压力梯度剖面外，还应了解不同深度处地层的破裂压力。

在钻井中，合理的钻井液密度不仅要略大于地层压力，还应小于地层破裂压力，这样才能有效地保护油气层，使高低压油气层不受钻井液损害，避免产生漏、喷、塌、卡等井下复杂情况，为全井顺利钻进创造条件，以获得高速、低成本、安全高效钻井。

地层破裂压力还是确定关井极限套压的重要依据之一。

二、影响地层破裂压力的主要因素地层的破裂压力首先取决于其自身的特性。

这些特性主要包括地层中天然裂缝的发育情况，他的强度（主要是抗拉伸强度）及其弹性常数（主要是泊松比）的大小。

地层中孔隙压力的大小也对其破裂压力有很大的影响。

一般来说，地层的孔隙压力越大，其破裂压力也越高。

从力学角度看来，地层的破裂是地层受力作用的结果，除了流体压力的作用外，也和地层中存在的地应力大小有很大的关系。

在地下埋藏着的岩层中，由于受其上方覆盖岩层的重力作用和构造运动的影响，作用着地应力。

这种地应力在不同的地区和不同的油田构造断块里是不同的。

通常，三个主方向上的地应力是不相等(如图1-4-1)。

即有：σx≠σy≠σz (4-1)1、上覆岩层压力图中σz表示上覆岩层压力（有时也用P0表示）,它是由深度H以上岩层的重力产生的。

如果地层孔隙压力是P p，则有σz＝σz′＋P p (4-2)式中，σz′称为“有效上覆岩层压力”。

它表示扣除孔隙压力的影响后，直接作用在岩层骨架颗粒上的应力。

也称为骨架应力。

2、水平地应力根据该地区有无受到构造运动的影响以及构造运动的形态，可将水平地应力分为三种情况。

(1)未受到地质构造运动扰动过的沉积较新的连续沉积盆地，属于水平均匀地应力状态。

其水平地应力只来源于上覆岩层的重力作用。

设地下岩层为各向同性，均质的弹性体，则根据地层在水平方向上的应变受到约束的条件可以导出：бx′=бy′=μ*бz′／（1－μ） (4-3)式中：бx′、бy′—水平方向的两个有效的主地应力，且有бx′＝бx－Pp (4-4)бy′＝бy－Pp (4-5)式中：бz′—有效地上覆岩层压力,MPaPp—孔隙压力,MPaμ—地层的泊松比，0<μ<0.5μ／（1－μ）—称为侧压系数由（4－3）可见，бz′>бx′=бy′(2)受到地质构造运动的影响，但构造力在水平各个方向上均相同。

地层压力计算的主要影响因素分析地层压力计算是石油工程中非常重要的一项工作，它直接影响着油井的设计、施工和生产。

地层压力是指地下岩石及矿床内部受到覆压作用而产生的应力状态，它是地质构造和地下水位的结果。

地层压力计算的主要影响因素包括地质构造、地下水位、岩石性质等。

本文将对地层压力计算的主要影响因素进行分析。

一、地质构造地质构造是指地球表面和地下岩石体系的形态、结构和发育规律。

地质构造对地层压力有着直接的影响。

在地层受到外部应力的作用下，地质构造对地层的压力分布起到了调节作用。

常见的地质构造形式有背斜、断裂、褶皱等，这些地质构造形式会对地层压力产生影响。

背斜和断裂部位通常会导致地层的压力变化，褶皱部位地层的产状也会受到地质构造的影响。

在进行地层压力计算时，需要充分考虑地质构造的影响，以便更准确地评估地层压力。

二、地下水位地下水位是指地下水的水位高度。

地下水位的变化会对地层压力产生影响。

当地下水位下降时，地层中的孔隙水会被抽走，地层的有效应力会增大，导致地层压力增加。

而当地下水位上升时，地层中的孔隙水会增加，地层的有效应力会减小，导致地层压力减小。

地下水位的变化会对地层压力产生影响，地下水位的变化是地层压力计算的一个重要影响因素。

三、岩石性质岩石性质是指岩石的物理性质和力学性质。

地层压力的大小与岩石的物理性质和力学性质有着密切的关系。

不同的岩石性质会导致地层压力的不同变化。

岩石的孔隙度和渗透率会对地层压力产生影响，孔隙度和渗透率越大，地层压力越小；如果岩石的孔隙度和渗透率越小，地层压力越大。

岩石的抗压强度、渗透性、蠕变特性等力学性质也会对地层压力产生影响。

在进行地层压力计算时，需要充分考虑岩石的性质，以便更准确地评估地层压力。

四、地质时期地质时期是石油勘探开发中经常遇到的一个概念，不同的地质时期会对地层压力产生影响。

不同地质时期的地质作用形成的地层结构不同，地层的受力状态也会有所不同。

在构造期地层中，地层压力通常较大，而在破裂期和破碎期地层中，地层压力通常较小。

地层压力计算的主要影响因素分析
地层压力是油气勘探开发的重要参数，其准确的计算对于油气田勘探开发的成功至关重要。

但是，地层压力的计算涉及到多个因素的影响，因此需要进行详细的分析和研究。

下面将对地层压力计算的主要影响因素进行分析。

1. 重力因素
地球重力会对地层压力产生影响。

地球引力会对地层产生压力，其大小跟地球质量、半径直径以及地层厚度有关。

2. 地质构造因素
地层构造是指由地质活动引起的地层形变和构造性质的总和。

地层构造的变化会影响地层的压力。

地球内部的构造因素会影响到地壳、地幔及地核等多个地层的压力变化。

沉积是指某个地区地表上各种物质沉积到地下形成的岩层，沉积压力在地层压力计算中起到了非常重要的作用，其大小受影响的因素比较复杂。

一般来说，沉积压力会随着深度的增大而增大，而厚度越大，沉积压力越大。

4. 岩性因素
岩石的性质也会影响到地层的压力变化。

经过长时间的沉积，岩石的密度和压缩性会逐渐增强，从而导致地层压力的增加。

同时，不同的岩石类型和物质成分也会对地层压力的计算产生影响。

5. 温度因素
地壳内部温度变化对地层压力的计算也有较大的影响。

地球内部的温度随着深度的增大而逐渐升高，这也会导致地层的压力增大。

同时，温度的变化还会对地层的变形和流动等物理特性产生影响。

地层压力计算的主要影响因素分析
地层压力是指岩石在地层中所受到的垂直于地层面的力。

地层压力的准确计算对于地质勘探、油气开发等领域具有重要意义。

地层压力的计算受到许多因素的影响，主要包括地质条件、地层厚度、岩石性质、地层深度和孔隙压力等。

下面将对这些因素进行详细分析。

1. 地质条件：地质条件是影响地层压力的主要因素之一。

不同地区的地质结构、构造形态和地层堆积方式都会对地层压力产生不同的影响。

在隆起带和凹陷带，地层压力会呈现出相反的变化趋势。

各个地层之间的连通性也会对地层压力的分布产生影响。

2. 地层厚度：地层厚度是地层压力计算中的一个重要参数。

地层厚度越大，承受的垂直压力就越大。

不同地层的厚度差异也会导致地层压力的变化。

3. 岩石性质：岩石的性质对地层压力有重要影响。

不同类型的岩石具有不同的本构关系，对压力的响应也不同。

岩石的可压缩性、渗透性和孔隙度都会对地层压力的分布产生影响。

5. 孔隙压力：孔隙压力是指在地层中存在的孔隙中的流体的压力。

孔隙压力对地层压力的计算具有重要作用。

不同地层中孔隙压力的变化也会影响地层压力的分布。

地层压力的计算是一个综合考虑多种因素的复杂问题。

只有全面地分析各种因素的影响，才能得到准确的地层压力计算结果，为地质勘探和油气开发提供科学依据。

地层压力计算的主要影响因素分析地层压力是地球内部岩石受到地壳运动和地球自身重力作用所产生的压力，是石油、天然气等矿产资源勘探和开发中十分重要的参数之一。

正确、准确地计算地层压力对于矿产资源勘探具有重要的指导意义，同时也对油田开发和生产中有着重要的应用价值。

地层压力的计算是一项复杂的工作，受到许多因素的影响。

下面就分析一下地层压力计算的主要影响因素。

一、地层岩石性质岩石的密度和压缩性是决定地层压力的重要因素。

一般来说，岩石的密度越大，地层压力也就越大。

而岩石的压缩性则决定了岩石在受到应力作用下的变形程度，影响了地层压力的传递和分布方式。

二、地面重力地面重力是地层压力的重要来源之一，地球自身的质量对地壳下方岩石产生了大量的压力。

在地层压力计算中，地面重力是一个重要的参考参数，尤其是在近地表地层中，地面重力对地层压力的影响更加显著。

三、地表载荷地表载荷是指地表以上外部应力对地层压力的影响。

例如建筑物、道路、水库等地表工程设施所产生的载荷会影响地下地层的压力分布。

在石油勘探和开发中，地表载荷的变化对地层压力的计算和分析具有一定的影响。

四、沉积作用地层的沉积作用对地层压力的产生有着重要的影响。

当沉积物在地层中积累后，经过长时间的压实和抗褶作用，会形成较高的地层压力。

沉积作用会影响地层的孔隙度和渗透率，从而影响了地层压力的传递和分布。

五、构造活动构造活动是指地壳运动所造成的地层变形和应力作用。

构造活动会使地层发生变形和抬升，影响地层压力的传递和变化。

在构造活动剧烈的地区，地层压力的分布会更加复杂和不均匀，对地层压力的计算和分析提出了更高的要求。

六、温度和流体作用地下地层的温度和流体对地层压力有着重要的影响。

温度的变化会影响地层岩石的物理性质，导致地层压力的变化。

而地下流体的运动也会对地层压力产生一定的影响，特别是在含水层和油气层中，地下流体对地层压力的影响更加显著。

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力（Fracture pressure ），一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术，钻井大多数是在裸眼中进行的，所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要，它是钻井之前的井身结构设计，套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数，特别是在一个新的区块开发之前，破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确，并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时，地层破裂力学模型如图1.1所示。

此时，地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝，且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力，当其合成应力强度因子K 达到临界值时，裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代，国内外就开始对地层破裂压力进行了研究，并取得了一系列的成果。

H-W模型1957年Hubbert和Willis根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力Pp,垂直有效主应力等于上覆压力Pv 减Pp最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:式中：f P — 地层破裂压力；p P — 地层空隙压力；v P — 上覆岩层压力；模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K ：）（p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时，i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定，i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料，限制了此方法的应用。

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2004-9912-2780地层破裂压力计算方法研究进展及应用张广权 王丹丹(中国石化勘探开发研究院 北京 100083)摘 要：地层破裂压力预测不仅是钻井工程设计的基础，更是油气田经济高效开发的保障。

影响破裂压力的因素较多，与地层岩石弹性性质、孔隙压力、裂缝发育状况以及地应力等因素有关。

国内外在该参数的计算方面研究较多，很多研究人员提出了很多不同的计算方法，并且大量应用于现场实践中。

国外具有代表性的两种模式为Hubbert-Willis模式和Haimson-Fairhurst模式、三种计算方法包括伊顿法、史蒂芬法、安德森法。

国内主要有以黄荣樽为代表的一系列学者，通过改进模型、增加参数，建立了适合我国复杂地区的计算方法。

经过大量的实践和应用表明，地层破裂压力的预测在钻井工程和储气库评价和建设过程中起着极其重要的作用，是一个非常重要、不能忽视的参数。

关键词：地层破裂压力 孔隙压力 地应力 储气库 钻井工程中图分类号：TE142 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)08(b)-0024-05 Research Progress and Application of Calculation Method ofFormation Fracture PressureZHANG Guangquan WANG Dandan(Sinopec Petroleum Explorastion and Production Research Institute, Beijing, 100083 China) Abstract: Prediction of formation fracture pressure is not only the basis of drilling engineering design, but also the guarantee of economic and efficient development of oil and gas fields. There are many factors that affect the fracture pressure. It is related to the elastic property of rock, pore pressure, fracture development and in-situ stress. In terms of calculation methods of formation rupture pressure, many domestic and foreign scholars have proposed calculation methods, and they are widely used in field practice. During which, there are two representative models abroad: Hubbert-Willis model and Haimson-Fairhurst model, and three representative calculation methods, including Eaton method, Stephen method, and Anderson method. By improving the model and adding parameters, a series of domestic scholars, represented by Huang Rongzun, have established a calculation method suitable for China’s complex areas. A large number of practices and applications have shown that the prediction of formation fracture pressure plays an extremely important role in the evaluation and construction of drilling engineering and gas storage, and is a very important parameter that cannot be ignored.Key Words: Fracture pressure; Pore pressure; Geostress; Gas storage; Drilling engineering地层破裂压力在油田开发过程中应用越来越广泛，该参数在油田上应用较为广泛，多应用于钻井、压裂、试油等工艺技术，以及在地下储气库选址、建设过程中，该参数尤为重要，关系到储气库能否安全平稳运行。

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力（Fracture pressure ），一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术，钻井大多数是在裸眼中进行的，所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要，它是钻井之前的井身结构设计，套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数，特别是在一个新的区块开发之前，破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确，并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时，地层破裂力学模型如图所示。

此时，地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝，且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力，当其合成应力强度因子K 达到临界值时，裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代，国内外就开始对地层破裂压力进行了研究，并取得了一系列的成果。

H-W 模型1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:式中：f P — 地层破裂压力；p P — 地层空隙压力；v P — 上覆岩层压力；模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K ：）（p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时，i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定，i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料，限制了此方法的应用。

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力（Fracture pressure ），一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术，钻井大多数是在裸眼中进行的，所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要，它是钻井之前的井身结构设计，套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数，特别是在一个新的区块开发之前，破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确，并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时，地层破裂力学模型如图1.1所示。

此时，地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝，且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力，当其合成应力强度因子K 达到临界值时，裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代，国内外就开始对地层破裂压力进行了研究，并取得了一系列的成果。

H-W 模型1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:()p p v 31fP P P P +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21~ 4-6式中：f P — 地层破裂压力；p P — 地层空隙压力；v P — 上覆岩层压力；模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K ：）（p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时，i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定，i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料，限制了此方法的应用。

地层压力计算的主要影响因素分析地层压力是指由于地层深度、岩石密度等因素所产生的地质力学应力，对于油气勘探开采和钻井作业具有重要的影响。

因此，对地层压力的计算十分关键。

本文将主要分析影响地层压力计算的主要因素。

1. 地层深度地层深度是影响地层压力计算的最主要因素。

地层深度越深，地层的水平应力和垂直应力就越大。

该应力值随着地层深度的增加呈指数级别增长。

因此，在计算地层压力时必须考虑地层深度因素，并作出合适的修正。

2. 岩石压缩性岩石压缩性也是影响地层压力计算的关键因素之一。

岩石压缩性指的是岩石在受到压力时，体积发生变化的能力。

压力越大，岩石的压缩性越强，在计算地层压力时需要对压缩性进行修正。

此外，不同类型的岩石其压缩性也不同。

例如，硬度较大的岩石其压缩性一般较小，而软质岩石则相反。

3. 地层的岩性地层的岩性也是影响地层压力计算的重要因素。

不同岩石的密度和结构特征不同，会导致在相同深度下地层的压力值不同。

例如，砂岩相对于泥岩而言，其密度更大、压缩性更小，因此砂岩对应的地层压力值也更大。

4. 节理与断层节理和断层可以影响地层的物理和力学性质，从而影响地层压力的分布。

节理和断层的出现会使地层压力分布出现异常，因此在计算地层压力时必须对节理和断层的影响进行修正。

5. 岩石饱和度岩石饱和度指的是岩石中的孔隙被石油、天然气等物质充满的程度。

当地层中含有一定量的油气时，由于油气密度较小，其对地层压力的贡献会降低。

因此，在计算地层压力时必须考虑储层的饱和度。

总之，以上因素是影响地层压力计算的关键因素。

在实际应用中，根据不同的地质条件和勘探目的，需要进行合理的权衡和修正。

地层压力-地层破裂压力-地层坍塌压力预检测地层破裂压力和坍塌压力预测摘要地层破裂压力和地层坍塌压力是钻井工程设计的重要依据，对确定合理的钻井液密度和其他钻井参数有重要意义。

在参考了一些书籍和相关论文的基础上，对地层破裂压力和坍塌压力的预测方法做出了较为系统的总结。

地层破裂压力的预测主要有H-W模式和H-F模式，包括伊顿法、黄荣樽法、安德森法等；地层坍塌压力的预测主要基于井壁岩石剪切和拉伸破坏的原理。

关键词：破裂压力；坍塌压力；预测第一章前言地层破裂压力是指使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底流体压力。

它是钻井和压裂设计的基础和依据。

如何准确地预测地层破裂压力，对于预防漏、喷、塌、卡等钻井事故的发生及确保油气井压裂增产施工的成功有着重要的意义。

地层坍塌压力是指随着钻井液密度的降低，井眼围岩的剪应力水平不断提高，当超过岩石的抗剪强度时，岩石发生剪切破坏时的临界井眼压力。

它的确定对于确定合理的钻井液密度和钻井设计及施工有重要意义。

地层三项压力研究历史及发展现状：八十年代以前，地层孔隙压力以监测为主，地层破裂压力预测处于经验模式阶段，如马修斯-凯利模式、伊顿模式等。

没有地层坍塌压力的概念。

八十年代，提出了地层坍塌压力的概念，从理论上对地层三个压力进行了公式推导。

九十年代以来，一般根据岩石力学的基本原理由地应力和地层的抗拉强度预测地层的破裂压力，进入实用技术开发阶段。

目前，地层三项压力预测技术已经得到广泛的重视，也从各个方面对其进行了研究和应用：●室内实验研究方法（研究院）●地震层速度法（石大北京）●常规测井资料法（华北钻井所、石大）●页岩比表面积法（Exxon)●人造岩心法(Norway)●岩屑法(Amoco、石油大学）●LWD、SWD法（厂家）●经验模式法（USA)第二章地层三项压力预测机理2.1 地应力模型1、各向同性模型利用电缆地层测试或压力恢复测试资料，在不考虑构造应力影响情况下，各向同性模型计算水平应力公式为：()p p b x P P P PR PR αασ+--=01（2-1）式中：PR —泊松比；Pob —上覆岩层压力；Pp —孔隙流体压力；α — Biot 常量。

第二节 地层破裂压力在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力（Fracture pressure ），一般用f p 表示。

使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。

破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术，钻井大多数是在裸眼中进行的，所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要，它是钻井之前的井身结构设计，套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数，特别是在一个新的区块开发之前，破裂压力这一数据为就重中之重了。

它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确，并能否顺利执行和能否顺利完成。

压裂作业时，地层破裂力学模型如图1.1所示。

此时，地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。

考虑深层水力压裂主成垂直裂缝，且裂缝穿透整个煤层。

地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力，当其合成应力强度因子K 达到临界值时，裂隙就开始失稳延伸。

地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。

从上世纪五六十年代，国内外就开始对地层破裂压力进行了研究，并取得了一系列的成果。

H-W 模型1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为:()p p v 31fP P P P +-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21~ 4-6式中：f P — 地层破裂压力；p P — 地层空隙压力；v P — 上覆岩层压力；模型中上覆压力梯度为1的假设显然不符合实际,最小水平主应力为1/3到1/2垂直有效主应力范围的假设通常也带来偏低的结果。

1967年Matthews 和Kelly 在H-W 模式中引入了骨架应力系数i K ：）（p v i p f P -P K P P += 4-7 地层正常压实时，i K 反映了地层实际骨架应力状况其值由区块内已有破裂压力资料确定，i K 系数曲线的绘制需要大量实际压裂资料，限制了此方法的应用。