NB-T 11285-2023 页岩油井壁稳定性测试及评价方法

页岩油井壁稳定性测试及评价方法Testingandevaluationmethodforwellborestabilityofshaleoilwell2023-11-26实施国家能源局发布I Ⅱ 12规范性引用文件 13术语和定义 14测试评价原理 15测试评价准备 15.1测试设备 15.2工程资料 25.3试样制备 26岩石物理与力学特性测试 26.1试样描述 26.2试验测试 26.3测试数据整理 37地层孔隙压力与地应力分析 37.1地层孔隙压力分析 37.2垂向主应力分析 47.3水平最大和最小主应力分析 48井壁稳定性评价 58.1井壁稳定临界条件的确定 58.2不同工况下井壁稳定性评价 69评价报告 8附录A(资料性)井壁稳定试验测试结果记录 9参考文献 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的本文件起草单位：中石化胜利石油工程有限公司钻气股份有限公司青海油田分公司、西安石油大学、中国石油大学(北京)、中国石油天然气股份有限公司大港油田分公司、中国石油大学(华东)。本文件主要起草人：席境阳、刘厚彬、胥豪、刘凤和、曹继飞、唐洪林、赵凯、冯永存、董广1页岩油井壁稳定性测试及评价方法下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适DZ/T0276.4—2015岩石物理力学性质试验规程第4部分：岩石密度试验DZ/T0276.18—2015岩石物理力学性质试验规程第18部分：岩石单轴抗压强度试验DZ/T0276.20—2015岩石物理力学性质试验规程第20部分：岩石三轴压缩强度试验DZ/T0276.21岩石物理力学性质试验规程第21部分：岩石抗拉强度试验SY/T5623—2009地层压力预(监)测方法通过岩心三轴压缩强度试验，获取地层岩石力学特性，结合测井资料及现场工程数据，计算研究区域的地应力、地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力及漏失压力，从而确定井壁失稳的临界条件。根据钻井过程中钻井液循环及起下钻等不同工况下井底有效压力计算，获取井底当量密度，通过与井壁5.1.1岩心钻取机：钻取岩心直径25mm,钻取长度100mm。5.1.2游标卡尺：量程15cm,精度0.02mm。2表1各项试验的标准试样尺寸和数量试验项目试样形状试样尺寸试样数量，个密度圆柱体直径25mm,高径比2.0～2.5抗拉强度试验(劈裂法)直径25mm,高径比0.5～1.0三轴压缩强度试验直径25mm,高径比2.0～2.5a)岩心来源(区块、油田、井号、层位等);6.2.3岩石三轴压缩强度试验，按照DZ/T0276.20—2015中7.2～7.6的规定执行，试验过程记录内3围压上限的最低值按照公式(1)计算：照公式(2)计算：式中：公式(3):式中：4NB/T11285—2023海相地层异常高压形成机制主要为抬升剥蚀卸载作用，地层压力宜采用Bowers法计算，见公式(4)和公式(5): (5)式中：7.3.1对于构造运动较弱的工区，按照公式(7 5NB/T11285—2023 (9) 6式中：式中：b)最小钻井液密度pmm不低于地层孔隙压力当量密度(pr)和坍塌压力当量密度(pe)的最量密度按照公式(16)计算：式中：7NB/T11285—2023p₄——环空循环压耗，单位为兆帕(MPa);p₀——井口压力，单位为兆帕(MPa)。。按照公式(17)和公式(18)计算：式中：………………B系数，单位为帕的n次方秒(Pa·s°);D——井眼直径，单位为米(m);d——管柱外径，单位为米(m);n——流型指数，无量纲；K——钻井液稠度系数，单位为帕的n次方秒(Pa·s),8.2.1.3紊流流态下环空循环压耗按照公式(19)～公式(21)计算： (19) (20) (21)式中：a)若pmin≤Pe≤pmx,则井壁可保持稳定；b)若循环当量密度p不在安全密度窗口内，则存在井壁失稳风险。8.2.2.1起钻和下钻时井筒有效液柱压力当量密度按照公式(22)～公式(24)计算：Pew=Pm-Pg (22) (23) (24)8式中：p下钻工况下井底压力当量密度，单位为克每立方厘米(g/cm³);pn——钻井液密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)f—范宁摩阻系数，无量纲；L——起下钻行程，单位为米(m);9评价报告a)地质工程概况：1)工区地质概况与岩性特征；2)研究区域钻井工程信息。b)试验测试分析：1)地层试样描述；2)岩石物理参数测试；3)岩石力学特性测试：4)岩石力学性能参数计算；5)岩石力学性能参数剖面测井方法计算。c)地应力和地层孔隙压力分析：1)地层孔隙压力计算方法选择；2)地层孔隙压力分布剖面计算；3)垂向主应力计算；4)最大与最小水平主应力计算；5)破裂压力计算；6)漏失压力计算；7)坍塌压力计算。1)安全钻井液密度窗口的确定；2)循环工况条件下井筒有效液柱压力计算3)起下钻工况条件下抽吸和激动压力的允值计算。e)结论与建议：1)井壁稳定性评价结果；2)钻井施工工艺优化的建议。9A.1岩心试样描述见表A.1。试样编号岩样来源层位深度m岩性层理孔隙试样形状试样尺寸直径高度试样编号干试样质量g试样尺寸试样体积岩石干密度备注长度宽度高度直径单值平均试样编号试验状态受力方向试样尺寸mm破坏载荷N抗拉强度直径高度单值平均值试样编号受力方向试验状态试样尺寸mm横截面积围压最大破坏载荷N轴向应力描述直径高度样品编号Kaiser点应力值井深m水平最大地应力最大地应力梯度水平最小地应力最小地应力梯度[1]付小敏，邓荣贵.室内岩石