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地层孔隙压力预测2.1 孔隙压力的预测方法地层孔隙压力是指岩石孔隙流体所具有的压力。
作为一个地质参数，孔隙压力在油气勘探、钻井工程及油气开发中占有十分重要的地位。
就钻井工程而言，孔隙压力是实现快速、安全、经济、合理钻进的一个必不可少的重要参数，因此准确的预测孔隙压力非常重要。
地层孔隙压力评价的方法很多，我们采用了国家“863”攻关项目“海洋探查与资源开发技术”中“精确的地层压力预测和监测技术”专题的研究成果，以测井资料为基础，采用高精度的地层压力预测和检测方法，进行地层孔隙压力预测计算。
在岩性和地层水变化不大的地层剖面中，正常压实地层的特点是，随着地层深度的增加，上覆岩层载荷增加，泥页岩的压实程度增大，导致地层孔隙度减小，岩石密度增大。
泥页岩的压实程度直接反应地层孔隙压力的变化。
而在目前的测井系列中，有多种测井方法都能较好地反应地层孔隙压力。
在本研究中，选用了资料来源最广、经济方便的声波时差法。
2.1.1 声波时差法解释原理声波测井测量的是弹性波在地层中的传播时间。
声波时差主要反映岩性、压实程度和孔隙度。
除了含气层的声波时差显示高值或出现周波跳跃外，它受井径、温度及地层水矿化度变化的影响比其它测井方法小得多。
所以用它评价和计算地层孔隙压力比较有效。
对岩性已知、地层水性质变化不大的地质剖面，声波时差与孔隙度之间成正比关系。
在正常压实的地层中可导出相似公式：CH 0e Δt Δt =将上式变换可得：B AH Δt +=logt ∆─深度为H 处的地层声波时差，ft s /μ；0t ∆─深度为0处的地层声波时差，ft s /μ；A 、B 、C 为系数，其中A <0，C <0。
该式即为压实地层声波时差正常趋势线公式，从式中可以直观地看出：t ∆log 与H 成线性关系，斜率是 A (A <0 )，在半对数曲线上，正常压实地层的t ∆对数值随深度呈线性减少。
如出现异常高压，t ∆散点会明显偏离正常趋势线。
用定量风险分析进行井眼稳定性评价段炬霞编译胡湘炯审校引言传统的井眼稳定性评价一直局限于由张力与挤压力对井壁破坏而产生的井眼压力分析上。
该分析对于井眼设计和解释现场常见的井眼稳定问题很有价值。
但因该分析是建立在经典的岩石破碎力学基础上而非实际操作基础上，因而一直限制了它的现场应用。
在近似直井钻井作业中，允许井壁有一定程度的破坏，只要该破坏不影响钻井作业。
然而在大斜度井中，由于钻屑运移过程要比直井复杂的多，其允许的井壁破坏限量就大大减小。
同时由于很难获得岩石的力学数据，也大大限制了该分析方法的现场应用。
本文提出的井眼稳定性分析方法将经典的力学稳定性模型与通过定量风险分析得出的井眼不稳定性允许限量结合起来.在该方法中,临界状态函数被定义为井眼轨迹和井眼几何尺寸的函数，所谓临界状态是指发生井壁过度破裂造成卡钻事故与正常钻进的临界点。
在定量风险分析中，随机输入的数据由一个三维井眼稳定模型产生。
该数据把不确定度作为模型输入参数，如地层应力状态不确定度和岩石材料特性不确定度。
建模结果产生一钻井液密度的成功几率函数。
为验证其可行性，将该方法的随机现场应用与常规确定性井眼稳定性分析的结果进行了对比。
井眼稳定性建模建立在井眼稳定性分析方法上的定量风险分析与岩石本构模型的选择是互相独立的。
这就允许在特定岩石材料形变基础上选择模型，且该形变与载荷和材料特性好坏及定义的破坏强度有关。
在该方法中，对一给定的井眼压力，用一基于线弹性的三维模型来确定环井壁的径向破坏的临界值。
这可以用一决定井壁破坏限量的模型来耦合。
该破坏限量通过模型形变与由测井曲线实测的井眼几何尺寸之间的对比确证。
输入参数的原始最佳估算值进行初始模拟。
也可先对最不可靠的输入参数进行修正，然后重新模拟。
重复该过程直到模拟结果与现场观测结果间达到较好一致为止。
临界状态函数通过临界状态函数，把经典的井眼稳定模型预报岩石破碎和操作事故联系起来。
允许井壁破裂的临界状态函数定义为：g 1＝θc- θ (1)此处θ是与特定井眼压力对应的损坏角,θc是临界损坏角,它与引起卡钻事故时的井壁破裂所对应的井眼压力有关(参考图1)。
层理性页岩水平井井壁稳定性分析马天寿;陈平【摘要】基于孔隙弹性力学和单结构面强度理论,建立层理性页岩水平井井壁稳定力学分析模型,分析层理面产状(走向、倾角)、井眼轨迹(井眼方位)和层理面强度弱化对水平井井壁稳定的影响.研究结果表明:页岩层理面产状和层理面强度弱化是导致水平井井壁坍塌失稳的主要因素;层理面倾角为0°～30°时,沿着任何方位钻水平井的井壁稳定性都比较差,而层理面倾角为30°～90°时,沿特定方位钻水平井的井壁稳定性却比较好的,这便为井眼钻进方位的优化设计提供重要依据;层理面强度弱化的影响可以比层理面产状的影响更大,不同产状下坍塌压力差异可达0.45 g/cm3,而层理面强度弱化导致的井壁坍塌压力可增加约0.54 g/cm3;钻井液在渗透作用下沿层理面侵入地层,导致层理面黏聚力和内摩擦角降低,使井壁岩石更容易沿层理产生滑移,从而加剧井壁坍塌失稳的风险.最后,采用该模型在四川东南部威远构造第一口页岩气水平井W201-H1井进行了验证,井壁坍塌压力分析结果与实际情况吻合良好.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(046)004【总页数】9页(P1375-1383)【关键词】页岩气;水平井;层理;井壁稳定;弱面;坍塌压力【作者】马天寿;陈平【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都,610500【正文语种】中文【中图分类】TE21井壁不稳定问题是钻井工程中的世界性技术难题，也是安全高效钻井的核心问题之一[1]。
钻开地层形成井眼后，钻井液柱压力取代了所钻岩层提供的支撑，破坏了地层原有应力平衡，引起井眼周围岩石的应力重新分布。
如果重新分布的应力超过岩石所能承受的最大载荷(不管是抗拉强度还是抗压强度)，将会导致井壁失稳。
同时，钻井液滤液侵入地层，引起地层孔隙压力增加、岩石强度降低，将进一步加剧井壁的不稳定。
探讨油田深井井壁稳定问题【摘要】石油测井的对象是钻井旁边的岩石，但是在石油测井中面临井壁的坍塌，主要技术的难题是岩石的可钻性和井壁岩石的稳定性，井壁的稳定性是直接影响测井的关键因素。
本文探讨深井井壁稳定问题，分析井壁失稳的原因并且提出了控制井壁失稳的常用技术。
【关键词】测井井壁稳定随着油田的开发，老的油田发展逐渐向深层和深海地区转移，钻探的深井和水平井数量较多，水平井位移数量随之变大，而在深井测井中，由于深井钻遇的地质层系较多，岩石岩性变化复杂，钻探过程中裸眼浸泡时间长，因此深层井壁的稳定性较差，在深层测井中面临井壁稳定问题更显得突出1 井壁失稳的形式井壁失稳的形式具有多种性，在测井上表现为井径扩大、岩石坍塌。
井壁失稳问题主要的形式包括井壁坍塌（脆性泥页岩、低强度砂岩井易发生）、缩径变形（泥页岩井壁易发生）和破裂（钻井压力作用）。
在深井中井壁的坍塌是最为常见的形式，井壁坍塌直接影响钻探和测井的进程。
2 井壁失稳的原因地层力学因素和岩石物理化学因素是直接影响井壁不稳定主要因素，这两个因素最终导致井壁受力不稳定，受力不稳定导致井壁坍塌。
2.1 地层力学因素对井壁稳定的影响地层应力就是油气井开采前地层受到的原始压力。
这些压力可分为上覆压力v、最大水平地应力h和最小水平地应力h，按照作用力的方向可以称为沿井眼环向应力、径向应力、轴向应力，其中在深层定向井中包括剪切应力分量。
这些原始的作用力超过岩石的强度（不管是抗拉强度还是抗压强度）和平衡不均，这都将导致井壁受力不稳定导致井壁失稳。
考虑上述情况，在钻探测井前先通过其他技术了解作业地区地层应力分布状况，可以模拟建立地层孔隙压力、地层坍塌压力以及地层破裂压力3个剖面，以便在钻探过程中监控钻探，预防井壁坍塌（图1）。
2.2 岩石物理化学因素对井壁稳定的影响岩石的物理化学特征直接影响井壁的稳定性，一般井壁失稳主要发生在泥页岩层段，主要取决泥岩的物理化学特征带电性和亲水性，这些特征可以引起泥岩的体积膨胀、粘土颗粒分散和岩石强度下降。
井壁稳定动力学分析研究摘要：钻井过程中起下钻、岩屑运移和钻柱运动等都会对井壁岩石产生动载荷作用，进一步影响井壁岩石的力学特性和井壁整体稳定性，减慢现场钻井进度甚至造成大量经济损失。
然而目前关于井壁动力学变化对井壁稳定性的影响机制和规律尚未形成系统的认识，因此继续对此进行系统性地调研，以了解国内外目前的研究进度，为后续研究奠定基础。
此调研针对井壁稳定动力学做出总结归纳，并提出目前研究中相关方面的欠缺，对后续研究有重要指导意义。
关键词：井壁稳定；动载荷；动力学一、研究背景未知的事情总是充满着不确定性，钻井就是这样一种存在不确定危险的工程，其中井壁失稳一直是钻井工程的经常遇到的复杂情况之一，在世界很多油田都普遍存在。
据保守估计，井壁失稳消耗的时间约占总钻井时间的5~6%，每年给石油工业界造成的损失约5~6亿美元[1]。
钻井过程中遇到井壁失稳问题，不仅会减慢钻井进度，使钻井工作不能安全快速地进行，而且会影响后续固井、完井、开发等工作，带来更多难题。
在井眼周围由于其外观形状的不同，会造成应力在井眼周围发生变化，出现应力集中的情况，会对井壁造成伤害，究其缘由主要是井眼内的液柱产生的压力与地下的应力产生了一种不平衡的现象，导致井壁会出现坍塌等复杂事故。
钻井工作者经过长期的现场经验与理论分析相结合，深入探讨研究了有关井壁发生井漏和坍塌等形式破坏的原因，将其分为两大类：人为因素和天然因素。
人为因素是指在钻井施工过程中由人来参与完成的阶段，比如：钻井液的选择、完井方式的选择、井眼轨迹的设计等等，天然因素是指地层的物理和化学性质参数，比如：地层岩性、异常高压等复杂情况的出现[2]。
其中，人为因素中起下钻具造成的井底压力波动钻柱与井壁之间的摩擦和碰撞等因素均会造成动载荷作用，在动载荷的周期性作用下井壁岩石的力学特性和井周应力状态将会发生变化，进一步影响井壁整体稳定性，对钻井工程造成进度及经济影响。
但是，目前关于井壁动力学变化对井壁稳定性的影响机制和规律尚未形成系统的认识。
1、地层孔隙压力计算根据处理得到地层声波时差资料，采用Eaton 法进行地层压力计算。
Eaton 法地层压力计算模型如下：()()np op op w n G G G t t ρ=--∆∆式中，p G —井深H 处的地层孔隙压力，g/cm 3； o p G —井深H 处的上覆岩层压力梯度，g/cm 3；w ρ—井深H 处的地层水密度，g/cm 3；n t ∆—井深H 处的正常压实时的声波时差值，/s ft μ；t∆—井深H 处的实测声波时差值，/s ft μ；n —Eaton 指数。
经试算分析得到了适用于泌阳区块的Eaton 指数n ＝0.2，取地层水密度wρ＝0.991 g/cm 3。
安3006井地层孔隙压力图2、地层分层地应力计算模型地应力是影响地层破裂压力的一个重要因素，它是一个客观存在的岩石内应力，它来源于上覆地层的自重和地质构造力。
对于不同井深及不同力学性质的地层，地应力的值是不同的。
采用下列地应力计算模型：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-=P P P P p v h p p v H αασωμμσαασωμμσ)(1)(121 式中：ωω12,—构造应力系数；v h H σσσ,,——水平最大、最小地应力和上覆压力； p P ——孔隙压力；μ——地层泊松比；α——有效应力系数。
泌阳凹陷的地层构造应力系数w 1＝0.64，w 2＝0.34。
（按照压裂数据估算）3、用库仑——摩尔强度准则计算坍塌压力式（4-13）中的r ''σσθ和分别为井壁坍塌处的最大和最小有效主应力，将它们代入库仑—摩尔强度条件（4-8）式，便可求得保持井壁稳定所需的钻井液密度计算公式为：2122(3)2(1)100()h h p m C K ap K K Hησσρη--+-=⨯+)245cot(Φ-︒=K式中，H ——井深，m ； m ρ——钻井液密度，g/cm 34、地层破裂压力的确定方法破裂压力是井眼裸露地层在井内泥浆柱压力作用下使其起裂或原有裂缝重新开启的压力，它是由于井内泥浆密度过大使井壁岩石所受的周向应力超过岩石的抗拉强度造成的。
胜利油田牛庄地区井壁稳定性分析的开题报告1.研究背景和意义地下开采工程中，井壁稳定性是保障井下人员安全和生产责任的关键问题。
胜利油田牛庄地区水平井井眼直径不大，地质条件复杂，井壁稳定性的问题已经成为制约该地区开采效率和安全的瓶颈之一。
本次研究旨在分析胜利油田牛庄地区井壁的稳定性，为后续的开采工作提供科学可靠的理论基础和技术支持。
2.研究内容本次研究将采用地质勘探、岩石测试、钻井施工及井壁检测等多种方式，对牛庄地区的井壁进行稳定性分析。
具体研究内容如下：（1）井壁构造和岩石物性的调查和分析。
（2）对井眼和井壁的测量、记录及变形监测。
（3）对岩石物理力学特性进行试验分析，并进行数值计算模拟。
（4）寻求有效的井壁加固措施，预测井壁的失稳形态和失稳的时间。
3.预期成果通过本次研究，我们预计获得如下成果：（1）牛庄地区井壁的稳定性分析数据，包括井壁结构、岩石物性属性及其变形监测结果。
（2）牛庄地区井壁失稳机理的深入认识和预测。
（3）针对牛庄地区井壁失稳的问题提出有针对性的加固措施，并向业界提供可供参考的技术方案。
（4）对胜利油田牛庄地区井壁稳定性分析的研究，在国内外同类研究领域具有一定的学术影响力。
4.研究方法4.1地质勘探通过现场勘探及地质资料查询，调查胜利油田牛庄地区的地质环境和地质构造特征。
了解不同深度处的岩石成分、结构和物理力学特性，为后续的研究提供必要的基础数据和参考资料。
4.2 岩石测试现场采集岩石样本，进行岩石物理力学特性的实验检测，包括强度、弹性参数、裂隙参数等多个方面。
通过试验结果，识别岩石特性的异质性和不均匀性，为构建合适理论模型和进行数值计算模拟提供基础数据。
4.3 钻井施工对现场的实际井壁进行测量、记录、交叉检测和记录。
通过实际的施工检测过程，获得井壁变形的实时数据，并参考地下水位、地下水质以及时变的温度等外界因素变化，分析井壁失稳的机理和规律。
4.4 数值计算模拟基于实际数据和试验结果，结合岩石模型理论，进行数值计算模拟。
