地层破裂(漏失)压力试验

1、 一、地层破裂（漏失）压力概念一、地层破裂（漏失）压力概念二、二、确定地层破裂压力的方法确定地层破裂压力的方法三、地层试漏曲线分析三、地层试漏曲线分析四、地层破裂（漏失）压力计算四、地层破裂（漏失）压力计算五、地层破裂（漏失）压力试验五、地层破裂（漏失）压力试验主要内容教学目标 一、了解地层破裂（漏失）压力概念，会分析地层试漏曲线。 二、掌握地层破裂（漏失）压力试验方法及步骤及曲线绘制。 三、掌握地层破裂（漏失）压力及允许关井套压计算方法。 地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。当达到地层破裂压力时，地层原有的裂缝扩大延伸或无裂缝的地层产生裂缝。一、地层破裂压力 一般情况

2、(遵循压实规律)下，地层破裂压力随着井深的增加而增大。 在钻井时，钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡，实现压力控制。而其上限则不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。一、地层破裂压力 地层漏失压力是指某一深度的地层产生钻井液漏失时的压力。 对于正常压力的高渗透性砂岩、裂缝性地层以及断层破碎带处，往往地层漏失压力比破裂压力小得多，而且对钻井安全作业危害很大。一、地层漏失压力 习惯上以地层漏习惯上以地层漏失压力作为确定井失压力作为确定井控作业的关井压力控作业的关井压力依据。依据。这样更加趋这样更加趋于安全。于安全。一、地层漏失压力1 1、预测法、预测法应用经验公式预测地层破裂压力，作

3、为钻井设计的依据。2、验证法验证法在下套管固井后，必须进行试漏试验，以验证预测的破裂压力。二、确定地层破裂（漏失）压力的方法二、确定地层破裂（漏失）压力的方法疏松地表层疏松地表层低压漏失层低压漏失层油气层油气层二、确定地层破裂（漏失）压力的方法二、确定地层破裂（漏失）压力的方法 在做地层破裂压在做地层破裂压力试验时，在套管鞋力试验时，在套管鞋以上钻井液的静液压以上钻井液的静液压力和地面回压的共同力和地面回压的共同作用下，使地层发生作用下，使地层发生破裂而漏失破裂而漏失三、典型试漏曲线分析1、漏失压力（PL） 从图中可以看到：一开始，立压变化几乎与注入量成一直线关系，这说明井下尚无漏失现象。但从

4、L点发生转折，试验曲线偏离直线，呈曲线变化，但压力继续上升。表明此时地层的骨架颗粒开始分离，但未形成裂缝，钻井液开始漏失（但漏速小于注入量）。 试验曲线偏离直线的点 ，是地层开始漏失的点，这时地层所承受的压力称为地层漏失压力。三、典型试漏曲线分析2、破裂压力（PF） 从图中可以看到：从L点发生转折后，呈曲线变化，但压力仍继续上升，至最大峰值F点后下降，这时地层破裂，形成裂缝，钻井液向裂缝中漏失（漏速大于注入量）， 其后压力将下降。此时停泵，压力趋于平稳。 试验曲线的最高点。反映了井内压力克服地层的强度使其破裂，形成裂缝，钻井液向裂缝中漏失，其后压力将下降。3、延伸压力（PPRO） 压力趋于平缓

5、的点。它使裂缝向远处扩展延伸。三、典型试漏曲线分析四、地层破裂压力试验试漏前的准备试漏前的准备 1、井口防喷器组安装好后，按设计要求试压合格。 2、检查好立管和环空压力表。 3、试验排量选择： （SY 5430SY 54309292）套管鞋试漏法套管鞋试漏法 ：裸眼长度在：裸眼长度在5m5m以内的选用以内的选用0.7-1 L/s0.7-1 L/s排量，超过排量，超过5m5m的选用的选用2-4 L/s2-4 L/s排排量。量。 井控教科书：井控教科书：0.80.81.32L/s1.32L/s 所以要用水泥车或专用试压设备。所以要用水泥车或专用试压设备。 4 4、 调整钻井液性能，保证均匀稳定（密

6、度、粘度、调整钻井液性能，保证均匀稳定（密度、粘度、切力、含砂量）切力、含砂量） 四、地层破裂压力试验试漏前的准备试漏前的准备 5、 试漏层段 确定： （SY 5430SY 54309292）地层破裂压力测定套管鞋试漏法地层破裂压力测定套管鞋试漏法 试试漏层段应选在套管鞋下第一个漏层段应选在套管鞋下第一个3 35m5m厚的易漏层。厚的易漏层。 井控教科书：当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或井控教科书：当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋出套管鞋3-53-5米），米）， Q/SYCQZQ/SYCQZ长庆区域钻井井控实施细则长庆区域钻井井控实施细则钻出套管鞋钻出套管鞋进入地层进入地层5 m

7、5 m 15 m15 m， 长庆油田钻井井控实施细则长庆油田钻井井控实施细则钻出套管鞋进入第一个钻出套管鞋进入第一个砂层砂层3-5m3-5m时时 四、地层破裂压力试验地层破裂压力试验程序地层破裂压力试验程序 1、钻头提至套管鞋以上，井内灌满钻井液，关井。 2、采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种用选定小排量向井内泵入钻井液。 3、每间隔2050L（选定一个固定量）泵入量或每间隔1020s（泵速恒定、选择一个固定时间间隔）记录一次相应泵压和注入量或时间。开始时记录点间隔可大些，后期应加密记录点。正循环泵入时，泵压由立管或井口压力表读数。环空泵入时由环空压力表读数。四、地层破裂压力试验地层破裂压力

8、试验程序地层破裂压力试验程序 4、当泵压开始下降时，停泵。若不要求计算地层最小水平主地应力及试漏层岩石抗拉强度时，则试验结束。否则继续下部试验。 5、停泵12min，每间隔1020s记录一次泵压。 6、待泵压相对稳定后，重新开泵1-2min,每间隔1020s记录一次重张压力。 四、地层破裂压力试验四、地层破裂压力试验数据处理数据处理 1、作图1.1、若采集的数据是间隔时间和相应泵压，作成如图1所示的试漏曲线。1.2、若地层压裂前采集的数据是泵入量相应的泵压，作成如图2所示的试漏曲线。1.3、在试漏曲线上，L为初始偏离直线段的点；F为曲线上的最高压力点；S为停泵压力稳定点，R为重张压力稳定点。

9、2.12.1、漏失压力、漏失压力 P PL L=P=PGLGL+0.00981H+0.00981H式中：式中： P PL L- -漏失压力，漏失压力，MPaMPa； P PGLGL- -漏失时地面表压，漏失时地面表压，MPaMPa； -钻井液密度，钻井液密度，g/cm3;g/cm3; H- H-试漏层深度，试漏层深度，m m。2.22.2、破裂压力、破裂压力 P PF F=P=PGFGF+0.00981H+0.00981H式中：式中： P PF F试漏层破裂压力，试漏层破裂压力，MPaMPa； P PGFGF破裂时地面表压，破裂时地面表压，MPaMPa。四、地层破裂压力试验四、地层破裂压力试验

10、数据处理数据处理 2、有关参数的计数 地层实际的漏失压力或破裂压力等于地层漏失或破裂时的地面表压加上井内钻井液的静液压力。地面表压加上井内钻井液的静液压力。 四、地层破裂压力试验四、地层破裂压力试验数据处理数据处理 2、有关参数的计数 地层实际的漏失压力或破裂压力等于地层漏失或破裂时的地面表压加上井内钻井液的静液压力。地面表压加上井内钻井液的静液压力。 2.3 2.3、最小水平主地应力、最小水平主地应力 PminPmin=P=PGSGS+0.00981H +0.00981H 式中式中 PminPmin最小水平主地应力，最小水平主地应力，MPaMPa； P PGSGS瞬时停泵地面表压，瞬时停泵地

11、面表压，MPaMPa。 2.42.4、岩石抗拉强度，、岩石抗拉强度，MPaMPa, , S St t=P=PGFGF-P-PGRGR 式中：式中： StSt试漏层岩石抗拉强度，试漏层岩石抗拉强度，MPaMPa； P PGRGR重张时地面表压，重张时地面表压，MPaMPa。注意事项注意事项 1 1、实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。、实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。 2 2、在钻进几天后进行液压实验时，可能由于岩屑堵在钻进几天后进行液压实验时，可能由于岩屑堵塞了岩石孔隙，导致实验压力很高，这是假象，塞了岩石孔隙，导致实验压力很高，这是假象，应注意。应注意。 3 3、液压试验液压

12、试验只适用于砂、页岩为主的地区，对于石只适用于砂、页岩为主的地区，对于石灰岩、白云岩等地层的液压实验尚待解决。灰岩、白云岩等地层的液压实验尚待解决。四、地层破裂压力试验四、地层破裂压力试验 五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验试漏前的准备试漏前的准备 试漏层段 确定： （SY 5430SY 54309292）地层破裂压力测定套管鞋试漏法地层破裂压力测定套管鞋试漏法 试试漏层段应选在套管鞋下第一个漏层段应选在套管鞋下第一个3 35m5m厚的易漏层。厚的易漏层。 井控教科书：当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或井控教科书：当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋出套管鞋3-53-5米）

13、，米）， Q/SYCQZQ/SYCQZ长庆区域钻井井控实施细则长庆区域钻井井控实施细则钻出套管鞋钻出套管鞋进入地层进入地层5 m 5 m 15 m15 m， 长庆油田钻井井控实施细则长庆油田钻井井控实施细则钻出套管鞋进入第一个钻出套管鞋进入第一个砂层砂层3-5m3-5m时时 试验程序试验程序 1、钻头提至套管鞋以上，井内灌满钻井液，关井。 2、采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种用选定小排量向井内泵入钻井液。五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验试验程序试验程序 3、每泵入每泵入80升钻井液升钻井液（或压力上升（或压力上升0.7MPa）后，）后，停泵观察停泵观察5分钟。如果压力分钟。

14、如果压力保持不变，则继续泵入，保持不变，则继续泵入，重复以上步骤，直到压力重复以上步骤，直到压力不上升或略降为止不上升或略降为止。五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验 某井试漏时井深1206米，泵排量16.35升冲，钻井液密度1.20克厘米3累计泵冲立压（kPa)累计泵冲立压（kPa)58364514986102991501501515512355150212072646015018259391停泵627730115126588303513620701040536140467512514

15、40147927813835五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验102030401357911131517607565五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验疏松地表层疏松地表层低压漏失层低压漏失层油气层油气层五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验 因为，在做地层破裂压因为，在做地层破裂压力试验时，在试漏层以上钻力试验时，在试漏层以上钻井液的静液压力和地面回压井液的静液压力和地面回压（套压或立压）的共同作用（套压或立压）的共同作用下，使地层发生破裂而漏失下，使地层发生破裂而漏失所以，地面套压等于漏失压所以，地面套压等于漏失压力减去试漏层以上钻井液液力减去试漏层以上

16、钻井液液柱压力，钻井液密度不同，柱压力，钻井液密度不同，套压也不同。套压也不同。地层破裂压力 : PF=PCF+0.00981试试H H试试 =15.021+0.00981=15.021+0.009811.21.212061206 =29.218MPa =29.218MPa地层漏失压力地层漏失压力: :PL=PCL+0.00981试试H 试试 =11.512+0.009811.21206 =25.709MPa最大允许关井套压：最大允许关井套压：Pamax=PL0.00981用用H试试 25.7090.009811.21206 11.512MPa PamaxPCL0.00981（用用试试） H试

17、试 11.5120.00981（1.21.2）1206 11.512MPa五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验5101520某井试漏时井深503米，泵排量16.35升冲，钻井液密度1.00克厘米3累计 泵冲立压 （kPa)51669104104154293204295五、现场地层漏失压力试验五、现场地层漏失压力试验地层漏失压力地层漏失压力: :PL=PCL+0.00981试试H 试试 =4.104+0.009811.00503 =9.038MPa最大允许关井套压：最大允许关井套压：Pamax=PL0.00981用用H试试 9.0380.009811.00503 4.104MPa PamaxPCL0.00981（用用试试） H试试 4.1040