深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的目的是提供深水鉆井過程中淺層破裂壓力的計(jì)算方法。該方法包括以下步驟：根據(jù)地震層速度數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定深水淺部地層力學(xué)性質(zhì)；以統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則為屈服準(zhǔn)則計(jì)算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應(yīng)力狀態(tài)；結(jié)合土力學(xué)中的超孔隙壓力理論計(jì)算井眼鉆開后由鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律；根據(jù)Terzaghi有效應(yīng)力理論計(jì)算井眼周圍的有效應(yīng)力；結(jié)合水力壓裂理論計(jì)算出深水淺部地層的破裂壓力。該方法是在深水淺部地層力學(xué)參數(shù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件提出的新方法，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況檢驗(yàn)，具有很好的應(yīng)用效果。
【專利說明】深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及深水鉆井淺部地層破裂壓力確定技術(shù)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著陸上未勘探的領(lǐng)域越來越少，海洋石油勘探開發(fā)已成為世界各大石油公司競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000-2005年，全球新增油氣探明儲(chǔ)量164X 108t油當(dāng)量，其中深海占41%，淺海占31%，陸上占28% ;截止到2009年初全球探明的石油儲(chǔ)量為13420億桶，其中深水約占10 %，超過1000億桶。深水領(lǐng)域是未來石油勘探開發(fā)的發(fā)展方向，挺進(jìn)深海開展油氣勘探開發(fā)是世界石油工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]但深水鉆井成本極高，平均日費(fèi)在一百萬(wàn)美元以上，控制鉆井成本是提高油田開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。受水深的影響，深水地層上覆巖層壓力低，井眼破裂壓力低鉆井時(shí)極易漏失，影響安全鉆井和鉆井成本。
[0004]深水淺部地層尚未固結(jié)成巖，受飽和土的固結(jié)理論控制，井壁在發(fā)生破裂前會(huì)進(jìn)入塑性狀態(tài)，現(xiàn)有的破裂壓力模型都是建立在彈性力學(xué)基礎(chǔ)上的，無(wú)法揭示其破裂機(jī)理。國(guó)內(nèi)外對(duì)深水淺層破裂壓力的計(jì)算目前都是基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆資料統(tǒng)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停@些模型都只適用于開發(fā)較成熟的深水油氣田，對(duì)于中國(guó)南海深水海域這種剛剛投入開發(fā)的深水區(qū)塊沒有足夠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，需要從地層的力學(xué)狀態(tài)出發(fā)建立一種可以計(jì)算所有深水油氣田破裂壓力的理論模型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供深水鉆井過程中淺層破裂壓力的計(jì)算方法，利用該方法可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的計(jì)算深水淺部地層的破裂壓力，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確。
[0006]利用上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用方法包括步驟:
[0008](I)根據(jù)地震層速度數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定深水淺部地層力學(xué)性質(zhì)；
[0009](2)以統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則為屈服準(zhǔn)則計(jì)算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應(yīng)力狀態(tài)；
[0010](3)根據(jù)土力學(xué)中的超孔隙壓力理論計(jì)算井眼鉆開后鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律；
[0011](4)根據(jù)有效應(yīng)力理論計(jì)算井眼周圍的有效應(yīng)力；
[0012](5)結(jié)合水力壓裂理論計(jì)算深水淺部地層的破裂壓力。
[0013]其中，深水淺部地層力學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析采用國(guó)標(biāo)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB_T50123-19993)》。
[0014]其中，深水淺部地層為理想彈塑性材料，假設(shè)深水淺部地層為均質(zhì)、各向同性的理想彈塑性材料，井眼鉆開前地層為彈性狀態(tài)，地層的屈服服從統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則
[0015]σ r = Mo 0 + σ ο(I)
[0016]其中，[0017]
【權(quán)利要求】
1.深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，其特征在于，該方法包括以下步驟: 根據(jù)地震層速度數(shù)據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定深水淺部地層力學(xué)性質(zhì)； 以統(tǒng)一強(qiáng)度準(zhǔn)則為屈服準(zhǔn)則計(jì)算井眼加壓過程中的井周塑性區(qū)應(yīng)力狀態(tài)； 根據(jù)土力學(xué)中的超孔隙壓力理論計(jì)算井眼鉆開后鉆井引起的超孔隙壓力分布規(guī)律； 根據(jù)有效應(yīng)力理論計(jì)算井眼周圍的有效應(yīng)力； 結(jié)合水力壓裂理論計(jì)算深水淺部地層的破裂壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，其特征在于，該方法中利用深水淺部地層未固結(jié)成巖的特點(diǎn)，采用土力學(xué)理論和鉆井工程相結(jié)合的方法計(jì)算深水淺部地層破裂壓力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，其特征在于，該方法中深水淺部地層力學(xué)特性的的確定是基于國(guó)標(biāo)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB_T50123-19993)》，淺層沉積物的強(qiáng)度采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算。
4.如權(quán)利要求1所述的深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，其特征在于，該方法對(duì)鉆井過程中井周孔隙壓力的計(jì)算采取了土力學(xué)中的超孔隙壓力理論:井眼鉆開會(huì)導(dǎo)致井周地層應(yīng)力的改變，部分應(yīng)力會(huì)由地層中的孔隙壓力承擔(dān)，導(dǎo)致地層孔隙壓力的改變。將由外載荷改變引起的孔隙壓力改變量稱為超孔隙壓力，記作ΛΡ，其表達(dá)式為
5.如權(quán)利要求1所述的深水淺層破裂壓力計(jì)算技術(shù)，其特征在于，該方法對(duì)深水淺層破裂壓力的計(jì)算采用超孔隙壓力和水力壓裂理論相結(jié)合的方法，當(dāng)深水淺層飽和土體單元中的孔隙壓力等于作用于此單元上的外壓力時(shí)，土體處于臨界狀態(tài)，當(dāng)孔隙壓力超過臨界值時(shí)，土體中的有效應(yīng)力將變?yōu)槔瓚?yīng)力，如果拉應(yīng)力超過土體的抗拉強(qiáng)度，地層將發(fā)生開裂，井筒發(fā)生破裂時(shí)應(yīng)滿足邊界條件
【文檔編號(hào)】E21B47/06GK103541727SQ201310412022
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】蔚寶華, 閆傳梁, 鄧金根 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)