关于地漏实验

一、关于地层破裂压力试验、地层漏失压力试验、地层承压能力试验。

据我了解：地破试验和承压试验用的仪器和设备一样，没有区别。

唯一区别是二者的求取资料的目的不同，地破试验需要得到地层破裂压力，故作业中要做到地层破裂，并重复一次，求取到地层传播压力及闭合压力；而承压试验是事先估计一个地层承压值，只作到此值为止，并不做破，但若估计值高于实际地层破裂压力，则实际变成了地破试验地破试验：了解套管鞋处地层破裂压力值，为计算出最大允许关井套压，为压井套压控制提供依据。

承压试验：钻开高压油气层前了解上部裸眼地层的承压能力能否承受，下步要提高钻井液密度所带来的液柱压力。

在钻井施工中，通常通过地层强度试验了解地层承压能力的大小，地层强度试验的目的主要有两个：一是了解套管鞋处地层破裂压力值；二是钻开高压油气层前了解上部裸眼地层的承压能力。

试验的方法主要有三种，即地层破裂压力试验、地层漏失压力试验、地层承压能力试验。

1、地层破裂压力试验地层破裂压力试验是为了确定套管鞋处地层的破裂压力，新区第一口探井、有浅气层分布的探井或生产井，必须进行地层破裂压力试验。

试验方法如下：（1）关闭环形空间。

（2）用水泥车以低速（0.8~1.32L/s）缓慢地启动泵向井内注入钻井液。

（3）记录各个时间的泵入量和相应的井口压力。

（4）作出以井口压力与泵入量为坐标的试验曲线，如泵速不变，也可作出井口压力和泵入时间的关系曲线。

进行地层破裂压力试验时，要注意确定以下几个压力值：（1）漏失压力（Pl）：试验曲线偏离直线的点。

此时井内钻井液开始向地层少量漏失。

习惯上以此值作为确定井控作业的关井压力依据。

如图3—9所示。

（2）破裂压力（Pf）：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）：压力趋于平缓的点。

它使裂缝向远处扩展延伸。

（4）瞬时停泵压力（Ps）：当裂缝延伸到离开井壁压力集中区，即6倍井眼半径以远时（估计从破裂点起约历时1分钟左右），进行瞬时停泵。

记录下停泵时的压力Ps，此时裂缝仍开启，Ps应与垂直于裂缝的最小地应力值相平衡。

此后，由于停泵时间的延长，钻井液向裂缝两壁渗滤，液压下降。

由于地应力的作用，裂缝将闭合。

（5）裂缝重张压力（Pr）：瞬时停泵后重新启动泵，使闭合的裂缝重新张开。

由于张开闭合裂缝时不再需要克服岩石的抗拉强度，因此可以认为地层的抗拉强度等于破裂压力与重张压力之差。

上述记录的压力值为井口压力。

为了计算地层实际的漏失压力或破裂压力还需加上井内钻井液的静液压力。

另外，在直井与定向井中对同一地层所做的破裂压力试验所得到的数据不能互换使用。

当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，如砾岩、裂缝发育的灰岩等，只对其做极限压力试验，而不作破裂压力试验，因为脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前变形很小，一旦被压裂则承压能力会显著下降。

极限压力试验要根据下部地层钻进将采用的最大钻井液密度及溢流关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。

试验方法同破裂压力试验一样，但只试到极限压力为止。

如图3—10所示。

2、地层漏失压力试验有些井只需进行地层漏失压力试验即可满足井控要求。

试验方法同破裂压力试验类似。

当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时（或出套管鞋3~5米），用水泥车进行试验。

试验前确保井内钻井液性能均匀稳定，上提钻头至套管鞋内并关闭防喷器。

试验时缓慢启动泵，以小排量（0.8~1.32L/s）向井内注入钻井液，每泵入80升钻井液（或压力上升0.7MPa）后，停泵观察5分钟。

如果压力保持不变，则继续泵入，重复以上步骤，直到压力不上升或略降为止。

3、地层承压能力试验在钻开高压油气层前，用钻开高压油气层的钻井液循环，观察上部裸眼地层是否能承受钻开高压油气层钻井液的液柱压力，若发生漏失则应堵漏后再钻开高压油气层，这就是地层承压能力试验。

承压能力试验也可以采用分段试验的方式进行，即每钻进100~200米，就用钻进下部地层的钻井液循环试压一次。

现场地层承压能力试验常采用地面加回压的方式进行，就是把高压油气层或下部地层将要使用的钻井液密度与当前井内钻井液密度的差值折算成井口压力，通过井口蹩压的方法检验裸眼地层的承压能力。

由于井口蹩压的方式是在井内钻井液静止的情况下进行的，所以试验时要考虑给钻井液密度差附加一系数，即循环压耗，以确保在提高密度后，循环的情况下也不会发生漏失。

一。

地层破裂压力是指某一深度处地层抵抗水力压裂的能力。

当达到地层破裂压力时，使地层原有的裂缝扩大延伸或使无裂缝的地层产生裂缝。

从钻井安全方面讲，地层破裂压力越大越好，地层抗破裂强度就越大，越不容易被压漏，钻井越安全。

一般情况下，地层破裂压力随着井深的增加而增加。

所以，上部地层(套管鞋处)的强度最低，易于压漏，最不安全。

(1)地层破裂压力Pf计算公式：Pf＝0.0098ρfHf式中 Pf——地层破裂压力，MPa；ρf——地层破裂压力当量密度，g／cm3；Hf——漏失层垂直高度，m。

(2)地层破裂压力梯度Gf计算公式：Gf＝Pf／Hf＝0.0098ρf式中 Gf——地层破裂压力梯度，MPa／m。

注意；地层破裂压力是合理进行井身结构设计、制定钻井施工和确定最大关井套压的重要依据之一。

(3)地层破裂压力试验的工作程序：a.试验前安全准备：当钻至套管鞋以下第一层砂岩时，用水泥车或柱塞泵进行试验，而裸眼长短根据砂岩层的厚度决定；试验前应处理好钻井液性能(尤其是ρm)，保证试验时钻井液性能均匀、稳定；将上提钻头至套管鞋内。

b.地层破裂压力试验：关闭井口(一般关半封闸板防喷器)；试验开始时缓慢启动泵，以小排量(0．66～1．32L／s)向井内泵入钻井液，每泵入15L钻井液，稳压2min；作漏失试验曲线。

曲线中偏离直线之点的压力PL则为漏失压力；计算破裂压力当量密度(ρf)：ρf ＝ρm试＋PL／0.0098Hf式中ρf——破裂压力当量密度，g／cm3；ρm试——试验所用钻井液密度，g／cm3；PL——地层漏失时的井口压力，MPa；Hf——裸眼段中点井深，m。

安全注意事项：在直井与定向井中对同一地层做的液压试验所取得到的数据不能互用。

当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，只对其做极限压力试验，而不做破裂压力试验。

因脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前变形量很小，一旦被压裂则承压能力会下降。

极限试验压力要根据下部地层钻井将采用的最大钻井液密度及溢流发生后关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。

试验方法与破裂压力试验一样，但只试到极限压力为止。

二。

现场实测地层破裂压力，一般采用“液压试验法”，每下一层套管固井、穿水泥塞后，进行一次液压试验。

以取得准确的破裂压力原始资料，防止下部地层出现喷、漏的情况。

现场液压试验的两个目的：①检查注水泥质量；②实测地层破裂压力。

液压试验的方法有以下两种：㈠套管鞋处试压固井技术完后，钻穿水泥塞1~2米裸眼进行试压，主要检测固井质量（水泥与地层、套管鞋的胶结情况）㈡实测第一个砂岩地层的破裂压力下部地层一定要卡准确，不要漏试。

具体操作如下：循环调节泥浆性能，保证泥浆稳定；上提钻头至套管鞋以上，关闭防喷器；缓慢启动泵，用小排量向井内注入钻井液；准确记录各时间注入量及立管压力，作出立管压力与泵入量的变化关系曲线，并在图中确定各个压力值；典型立管压力——注入量变化曲线如图从图中分析得：Ⅰ一开始，立压于注入量成直线关系，井下无漏失现象。

ⅡPL点发生转折，呈曲线变化形式，表明地层骨架颗粒开始分离，泥浆开始漏失（漏失速度小于泵速）。

Ⅲ压力继续上升，至最大峰值PR点后下降（漏失速度大于泵速），此时停泵，压力趋于平稳，其压力值为PPRＯ点。

计算地层破裂压力：Pf＝0.0098ρmＨ＋PL式中：Pf——计算点地层破裂压力，MPa；ρm——井内泥浆密度，克/立方厘米；PL——漏失压力，MPa；Ｈ——井内计算点深度，m。

转换成地层破裂压力的当量钻井液密度为：ρf＝ρm＋PL/0.0098Ｈ此ρf为下部地层实际允许使用的钻井液最大密度[ρm]的依据。

注意：①液压力的大小不能超过井口装置及套管内压所能承受的值，否则应提高试压钻井液密度。

②因为是井口加压装置，在井深H处的压力梯度Gh为: Gh＝0.0098ρm＋PL/H，当H增大时，Gh下降，故管鞋处承受的压力梯度远远大于下部深度地层的承压梯度。

如果以后采用套管鞋处的压力梯度的当量钻井液密度钻进，深部地层不一定能承受此压力。

③直井与定向井中对同一地层做的液压试验数据不能互用。

④液压试验使用与砂页岩地区。

⑤当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，只做极限压力试验，而不做破裂压力试验，因脆性岩石做破裂压力试验时在开裂前形变很小。

一旦压裂承压能力下降，川渝地区套管鞋都选择在相对致密的地层，被压漏的往往是管鞋以下的薄弱，因此常用地层承压能力检验代替地层破裂压力试验。

⑥地层承压能力检验：钻开油气层前，采用钻开油气层的钻井液循环，观察上部裸眼地层能否承受钻开高压油气层钻井液的液柱压力；或按照下部地层钻井设计的最高钻井液密度值，对裸眼地层进行承压能力检测。

若发生漏失，则因堵漏后在钻开高压油气层。