地层破裂试验.
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。
地层破裂压力测定套管鞋试漏法讲解
SY 5430-92 地层破裂压力测定套管鞋试漏法1主题内容与适用范围本标准规定了用套管鞋试漏法确定地层破裂压力的试漏前的准备工作、试漏程序、试漏数据的采集及处理方法。
本标准适用于石油天然气钻井中地层破裂压力的测定。
2试漏前的准备2.1利用预测模式或邻井资料估算试漏层的破裂压力。
2.2根据2.1条估算结果及钻井液密度,选择合适的泵型和井口装置。
2.3井口安装后，采用封堵器清水试压，闸板防喷器以下整体试压到额定工作压力，稳压时间不少于3min，允许压降不超过0.7～1.0Mpa。
2.4校验立管和环空压力表。
2.5试漏层段应选在套管鞋下第一个3～5m厚的易漏层。
2.6调整钻井液性能，保证均匀稳定，以满足试漏施工要求。
3试漏程序3.1钻头提至套管鞋以上，井内灌满钻井液，关井。
3.2采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵入钻井液。
裸眼长度在5m以内的选用0.7～1L/s排量，超过5m的选用2～4L/s排量。
3. 3为了求取试漏层最小主地应力和岩石抗拉强度数据，地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。
3.4当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度80%时仍未被压裂，应停止试验。
4试漏数据的采集4.1日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下深、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。
4.2每间隔20～50L泵入量或每间隔10～20s（泵速恒定）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千。
环空泵入时由环空压力表读数。
4.3地层压裂后，停泵1～2min，每间隔10～20s记录一次泵压。
4.4待泵压相对稳定后，重新开泵1～2min，每间隔10～20s记录一次重张压力。
5 试漏数据处理5.1作图a．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。
b. 若地层压裂前采集的数据是泵入量和相应的泵压，作成如图2所示的试漏曲线。
地层破裂压力试验
地层破裂压力试验一、作业应具备的条件1.凡是下入各层技套后的探井及设计有要求的井，都要做地层破裂压力试验。
2.做地层压力破裂试验前，整套井控设备必须安装完备并试压合格。
3.钻井整套设备运行良好、试压泵（建议用一台水泥车，能够准确记录泵入钻井液的量）能正常工作、及各种仪表灵敏、能准确读数。
4.各岗位人员全部到位，分工明确，联络通畅，配合熟练，为收集且记录好准确、齐全的数据做充分的准备。
二、设备和工具的检查1．检查所有有关的压力表要完好。
2．检查所有的阀门完好、灵活、不刺不漏。
3.闸门组各闸门开关灵活，不刺不漏。
4.检查远程控制台、司钻控制台，保证工作正常，液控管线不刺不漏。
5.试压泵（水泥车）性能良好，管线畅通、联接正确。
三、地层破裂压力试验步骤1.钻穿水泥塞钻开试压地层。
一般钻新井眼3～5m或套管鞋以下第一个砂岩层，如果没有砂层，最多钻10m新井眼。
2.循环钻井液清洗井眼，将井内钻井液循环均匀后，测量井内钻井液密度且作好记录。
3.上提钻具使钻头进入套管内关防喷器。
4.用较小排量（0.66～1.32L/S）向井内注入钻井液。
5.计算上顶力（注压时，一定要使上顶力小于井内钻具在钻井液中的重量，否则闸板防喷器的闸板必须封在靠近钻杆公接头处，防止钻具上行）。
6记录各个时间的泵入量和相对应的立管压力值。
7做出液压试验曲线（以***队承钻的****井地层破裂压力试验为例）1、组合下钻探到水泥塞面后，钻穿水泥塞后钻进新地层5米，井深1806米处，随后循环泥浆，将井筒清洗干净。
（泥浆循环均匀后测量泥浆性能，此时泥浆密度为1.18g/cm3）2、起出一立柱，钻头提至套管鞋以内（套管下深1800.82米），接上方钻杆，关半封闸板防喷器，注意绞车刹死，闸板一定要错开钻杆接头处。
3、用试压泵以小排量往井里注入钻井液。
4、记录不同时间的注入量和套管压力。
（用试压泵注压是接在压井管汇上，立管压力与套管压力有滞后效应，如果是正注压就记录立管压力）。
地层破裂(漏失)压力试验
四、地层破裂压力试验
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。
2.3、最小水平主地应力 Pmin=PGS+0.00981ρH 式中 Pmin—最小水平主地应力，MPa； PGS—瞬时停泵地面表压，MPa。 2.4、岩石抗拉强度，MPa, St=PGF-PGR 式中： St—试漏层岩石抗拉强度，MPa； PGR—重张时地面表压，MPa。
一、地层破裂压力
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(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。
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)
5
836
45
14986
10
2991
50
15015
15
5123
55
15021
20
7264
60
15018
25
9391
试漏前的准备 试漏层段 确定： （SY 5430—92）《地层破裂压力测定套管鞋试漏法 》 试漏层段应选在套管鞋下第一个3～5m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（或出套管鞋3-5米）， Q/SYCQZ《长庆区域钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入地层5 m ～ 15 m， 《长庆油田钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入第一个砂层3-5m时
钻井监督题库一(实习监督)
钻井监督题库一（实习监督）一、单项选择题钻井、井控工艺类：1、井喷发生后，无法用常规方法控制井口而出现敞喷的现象称为（）。
A、井侵B、溢流C、井涌D、井喷失控（D）2、有关防磨套使用正确的说法是（）。
A、两趟钻检查一次B、防磨套壁厚偏磨50%时应更换C、一趟钻超过15天的，应在20天内取出检查D、对于安装95/8”套管头的应使用加长防磨套（D）3、通常情况下，力求一口井保持（）井控状态，同时做好一切应急准备，一旦发生井涌和井喷能迅速做出反应，及时加以处理。
A、一次B、二次C、三次D、四次（A）4、相邻注水井不停注或未减压，很容易引发井侵、井涌，甚至（）。
A、井漏B、井眼缩径C、井斜D、井喷（D）5、钻井液中混油过量或混油不均匀，容易造成井内液柱压力（）地层孔隙压力。
A、高于B、低于C、减小D、增大（B）6、井控工作包括井控设计、井控装置、钻开油气层前的准备工作、钻开油气层和井控作业、防火防爆防硫化氢的安全措施、井喷失控的处理、（）和井控管理制度等方面。
A井控技术培训、B、队伍管理C、成本控制D、井控检查（A）7、钻井施工队伍应坚持干部（）小时值班制度，采取切实可行的措施，强化对现场的技术支撑和井控管理。
A、8B、12C、16D、24（D）8、压力梯度是指（）压力的增加值。
A、某一深度B、套管鞋深度C、单位井深D、单位垂直深度（D）9、计算钻井液的静液压力时，井深数值必须依据（）。
A、钻柱长度B、测量井深C、垂直井深D、设计井深（C）10、地层压力当量钻井液密度是指把（）折算成钻井液密度。
A、地层破裂压力B、循环压力C、地层压力D、回压（C）22、井深2800m，钻井液密度1-24g/cm3，下钻时存在一个1,76MPa的激动压力作用于井底，计算井底压力当量钻井液密度（）g/cm3。
A、2.30B、2.24C、2.28D、0.064（A）22、地层压力是确定钻井液（）的依据。
A、密度B、粘度C、失水D、切力（A）23、正常压力地层中随着井深的增加，地层压力梯度（）。
地破压力试验操作程序
地破压力试验操作程序
（1）钻穿水泥塞，钻入套管鞋以下第一个砂层3～5m，充分循环钻井液，使进出口性能趋于一致，然后将钻具上提至套管鞋内。
（2）井内完全灌满钻井液后，停泵关好半封闸板防喷器。
（3）用水泥车低排量(O.8～1.32l／s)由钻杆泵入钻井液。
（4）每泵入20L钻井液，静待2min或一直等压力趋于稳定。
（5）记录泵入钻井液累计量Q与相应的立管压力Pd。
（6）重复4、5步骤直到压力偏离最高压力并逐渐下降趋于平缓，进行瞬时停泵，记录瞬时停泵压力。
（7）当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管最小抗内压强度的80％时仍未被压裂，应停止试验。
（8）将原始数据录入井史，绘制压力Pd—Q曲线，确定出地层漏失压力PL和破裂压力P1。
（9）打开节流阀泄压,打开闸板防喷器。
（10）求出破裂压力的当量钻井液密度。
ρf＝ρm试＋PL/0.0098Hf
式中: ρf--—破裂压力当量密度，g／cm3；
ρm试—试验所用的钻井液密度，g／cm3；
PL—地层漏失时的井口压力，MPa；
Hf—套管鞋处垂深，m。
程序是可以查标准的，需要注意的以下几点
一是泵的排量一定要小。
2楼说的0.8-1.32完全适合。
二是地层的不同，有些地层做不出来的，脆性地层只做承压试验，应有所区别。
三是最好实现自动化。
试压泵连接打印机，打印初试验曲线。
防止作弊。
2-岩石力学实验及地层压裂设计
岩石的纵横波 速度受其本身的弹 性参数影响。根据 纵横波速度可以得 出岩石的动态弹性 参数。
d
2 2 0.5 t s t p 2 2 t s t p
Ed G
2 3 ts 4 t 2 p
ts2 t 2 p
动静连测装置
动、静态参数转换
岩样的动、静态弹性参数呈相同的变化趋势。通 过进行回归计算，得到动静态参数转换公式。其系数 需要进行试验确定。
2
） 2S0ctg (45
2 o
2
）
c 2C octg(45o / 2）
3、岩石抗拉强度
岩石的抗拉强度远下于岩石的抗压强度，以岩体中一旦出现拉应力区，往 往该区先破坏。岩石抗拉强度室内测试方法分为两类：一类是直接法；另一类 是间接法。 1）直接拉伸实验
受力状态
将岩石两端固定，拉伸
式中：σr为井眼周围所受径向应力； σθ为井眼周围所受周向应 力；τ θr为井眼周围所受切应力；Pi为钻井液柱压力；θ为井眼 周围某点径向与最大水平主应力方向的夹角； σH为最大地应 力； σh为最小地应力；Pp为地层孔隙压力；a为有效应力系数。
重点， 随θ 角变 化而 变化
地层力学模型
直井--井壁稳定性-坍塌
A 2H
2
式中：
A ctg(45o
)
H为井深（m）
ρb为坍塌压力（g/cm3） η为应力非线性系数
Co为岩石的粘聚力（MPa）
岩石剪切破坏
直井--井壁稳定性-破裂
当井内的钻井液柱所产生的压力升高（泥浆密度过大）足以压裂地层，使其原有的裂 隙张开延伸或形成新的裂隙时的井内流体压力称为地层的破裂压力。从力学上说地层破 裂是由于井内钻井液密度过大使岩石所受的周向应力达到岩石的抗拉强度而造成的（压 裂、井漏、井喷）。即：
井控技术管理复习题与答案
技术管理井控复习题一、单选题1、一般说来，地层孔隙压力越大，其破裂压力就越（）。
A、增加B、不变C、减小D、迅速减小2、地层破裂压力试验适用于（）的地层。
A、脆性岩层B、砂岩或泥（页）岩C、碳酸岩D、所有地层3、按塔里木油田规定，地破压力试验最高压力不得大于井口设备的额定工作压力和井口套管抗内压强度的（）两者之较小值。
A、 60%B、70%C、 80%D、 100%4、在钻井或大修井时，（）要保持与地层压力相平衡，既不污染油气层，又能提高钻速，实现压力控制。
A、环空压降B、液柱压力的上限 C 、液柱压力的下限D、抽吸压力的上限5、钻井过程中如果其它条件不变，钻井液密度增加则钻速（）。
A、增加B、降低 C 、不变D、忽高忽低6、下列四种工况下，井底压力最小的是（）。
A、起钻B、下钻C、静止D、钻进7、在钻进过程中如果其它条件不变，地层压力增加则机械钻速（）。
A、增加B、降低C、不变D、无法确定8、钻井液静液柱压力的大小与（）有关。
9、（A、井径B、井斜C、钻井液密度和垂深D、井径和垂深）等于从地表到地下某处连续地层水的静液柱压力。
A、正常地层压力B、异常高压C、异常低压 D 、水柱压力10、在钻井或大修井时，（）则不能超过地层的破裂压力，以避免压裂地层造成井漏。
A、抽吸压力的上限B、液柱压力的上限C、液柱压力的下限 D 、环空压降11、异常高压的形成包括但不限于：（）。
A、地层流体的运移B、地下水位低于地面上千米C、采油后未补充水D、砂岩透镜体周围的页岩受到侵蚀12、d 指数和 dc 指数就是在（）的基础上发展起来的一种随钻监测地层压力的一种方法。
A、岩石强度法B、遗传算法C、测井法D、机械钻速法13、按塔里木油田规定，浅气井采用（） MPa的压力附加值。
A、 1.5 ～ 3.5B、2.0 ～4.0C、 3.0 ～ 5.0D、0.07 ～0.1514、（）是指某一深度的地层发生破碎或裂缝时所能承受的压力。
地层漏失实验
地层漏失试验程序1.1.1 试漏层位：二开后钻揭新地层5~10m做地层破裂压力试验。
1.1.2 试漏程序：（1）试验前循环调节钻井液性能，保证钻井液性能均匀，以满足试验施工要求。
（2）上提钻头至套管鞋内，井内灌满钻井液，关井。
（3）用水泥车或试压泵采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵入钻井液。
裸眼长度在5m以内的选用0.7~1.0L/s的排量，超过5m的选用2~4L/s的排量。
（4）为了求取试漏层最小主地应力和岩石抗拉强度数据，地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。
（5）当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度80%时仍未被压裂，应停止试验。
1.1.3 试漏数据采集：（1）日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下深、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。
（2）每间隔20~50L泵入量或每间隔10s（泵速恒定）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。
（3）地层压裂后继续泵入直到记录出压力平稳段后停泵，停泵每间隔10s记录一次泵压，直至记录出泵压平稳段。
（4）待泵压相对稳定后，重新开泵压开地层，继续泵入钻井液直至再次出现压力平稳段停泵，每间隔10s记录一次重张压力。
（5）详细记录试验过程中的压力与排量变化情况，特别要读出破裂压力值、裂缝延伸压力、瞬时停泵开始压力、停泵后压力下降的拐点、重新开泵后的裂缝重张压力、裂缝延伸压力等各项数据。
1.1.4 试漏结果：根据采集的数据做出如下图所示的试漏曲线；有关参数的计算： a ．漏失压力H G L L ρ00981.0+P =P式中：L P ——漏失压力，MPa ；GL P ——漏失时地面压力，MPa ； ρ——钻井液密度，g/cm 3； H ——试漏层深度，m 。
b ．破裂压力H G F F ρ00981.0+P =P式中：F P ——试漏层破裂压力，MPa ；GF P ——破裂时地面压力，MPa 。
地层破裂压力试验
图3--13
pf
从图上
确定以下； Pf---破裂压力，单位为Mpa；
计算有关数值：
计算地层破裂压力Pf。 Pf = PL+0。0098mHf 式中 Pf---地层破裂压力，Mpa； PL---漏失压力，Mpa； Hf---套管鞋处垂深，m。 计算地层破裂压力梯度Gf
地层最大破裂压力MPa
5
M 表示钻井液密度为1.4最大允许 关井套压为5MPa
1.4
最大破裂压力当量钻井液密度
地层破裂压力实验目的：
1、确定最大使用的泥浆密度。
2、实测地层破裂压力。
Gf
pf Hf
Gf---地层破裂压力梯度，Mpa。
确定最大允许钻井液密度mmax
通常表层套管安全附加压力Sf=0.06g /cm3,
技术套管Sf=0.12g /cm3,
则表层套管以下:mmax=mf-0.06g /cm3, 技术套管以下:mmax=mf-0. 12g /cm3。
最大允许关井套压与井内钻井液密度 的关系
2）实验步骤 井眼准备---钻开套管鞋以下第一个砂层 后，循环钻井液，使钻井液密度均匀稳定。 上提钻具，关封井器。 以小排量,一般以0.8--1.32L / s的排量缓 慢向井内灌入钻井液。 记录不同时间的注入量和立管压力。 一直注到井内压力不在升高并有下降 (地层已经破裂漏失),停泵,记录数据后,从节 流阀写泄压。 从直角坐标内做出注入量和立管压力的 关系曲线。如图
地层破裂压力实验图说明
地层破裂压力试验方法一、地层破裂（漏失）压力概念二、确定地层破裂压力的方法三、地层试漏曲线分析四、地层破裂（漏失）压力计算五、地层破裂（漏失）压力试验目标一、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(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失压力作为确定井控作业的关井压力依据。
这样更加趋于安全。
一、地层漏失压力1、预测法——应用经验公式预测地层破裂压力，作为钻井设计的依据。
2、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）压力的方法在做地层破裂压力试验时，在套管鞋以上钻井液的静液压力和地面回压的共同作用下，使地层发生破裂而漏失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。
地层破裂压力计算方法研究进展及应用
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2004-9912-2780地层破裂压力计算方法研究进展及应用张广权 王丹丹(中国石化勘探开发研究院 北京 100083)摘 要：地层破裂压力预测不仅是钻井工程设计的基础，更是油气田经济高效开发的保障。
影响破裂压力的因素较多，与地层岩石弹性性质、孔隙压力、裂缝发育状况以及地应力等因素有关。
国内外在该参数的计算方面研究较多，很多研究人员提出了很多不同的计算方法，并且大量应用于现场实践中。
国外具有代表性的两种模式为Hubbert-Willis模式和Haimson-Fairhurst模式、三种计算方法包括伊顿法、史蒂芬法、安德森法。
国内主要有以黄荣樽为代表的一系列学者，通过改进模型、增加参数，建立了适合我国复杂地区的计算方法。
经过大量的实践和应用表明，地层破裂压力的预测在钻井工程和储气库评价和建设过程中起着极其重要的作用，是一个非常重要、不能忽视的参数。
关键词：地层破裂压力 孔隙压力 地应力 储气库 钻井工程中图分类号：TE142 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)08(b)-0024-05 Research Progress and Application of Calculation Method ofFormation Fracture PressureZHANG Guangquan WANG Dandan(Sinopec Petroleum Explorastion and Production Research Institute, Beijing, 100083 China) Abstract: Prediction of formation fracture pressure is not only the basis of drilling engineering design, but also the guarantee of economic and efficient development of oil and gas fields. There are many factors that affect the fracture pressure. It is related to the elastic property of rock, pore pressure, fracture development and in-situ stress. In terms of calculation methods of formation rupture pressure, many domestic and foreign scholars have proposed calculation methods, and they are widely used in field practice. During which, there are two representative models abroad: Hubbert-Willis model and Haimson-Fairhurst model, and three representative calculation methods, including Eaton method, Stephen method, and Anderson method. By improving the model and adding parameters, a series of domestic scholars, represented by Huang Rongzun, have established a calculation method suitable for China’s complex areas. A large number of practices and applications have shown that the prediction of formation fracture pressure plays an extremely important role in the evaluation and construction of drilling engineering and gas storage, and is a very important parameter that cannot be ignored.Key Words: Fracture pressure; Pore pressure; Geostress; Gas storage; Drilling engineering地层破裂压力在油田开发过程中应用越来越广泛，该参数在油田上应用较为广泛，多应用于钻井、压裂、试油等工艺技术，以及在地下储气库选址、建设过程中，该参数尤为重要，关系到储气库能否安全平稳运行。
石油钻井地破压力实验步骤
用液压试验测定地层破裂压力的方法步骤
钻开套管鞋以下第一个砂层，一般钻进3—5m，最多钻进lOm新地层。
(1)循环调整钻井液性能，保证钻井液密度均匀，上提钻头至套管鞋内，关闭防喷器。
(2)缓慢启动泥浆泵，或使用专用试压泵，以0.66—1.32升/秒的排量向井内注入钻井液。
(3)按一定的时间间隔记录注入量和立管压力。
并作出地层破裂压力试验曲线图。
(4)从图上确定漏失压力PL、破裂压力PR和传播压力Pro的值。
PL——开始偏离直线之点的压力(MPa)。
PR——最大压力点的压力(MPa)。
Pro——压力趋于平缓点的压力(MPa)。
(5)确定地层破裂压力梯度。
根据漏失压力PL值计算压力梯度。
Gf=O.0098ρm+PL／H
(6)确定最大允许钻井液密度。
ρmax=ρm+102PL/H-Sf
式中：ρmax——最大允许钻井液密度(g／cm3)。
ρm——原钻井液密度(g／cm3)。
H——测试井深(m)。
PL——漏失压力(MPa／m)。
Gf——破裂压力梯度(MPa／m)。
Sf——安全附加系数，表层取O.06g／cm3，技术套管取0.12g／cm3。
2-岩石力学实验及地层压裂设计
1 2 3
1910年摩尔（Mohr）提出材料 的破坏是剪切破坏，并指出在 破坏面上的剪应力 是为该面 上法向应力的函数，即
f ( )
（1）
（2）
（1）真三轴 （2）常规三轴
摩尔—库伦准则
做3~5块实验得到摩尔圆与破裂线
低围压时破裂线方程为直线
tan(） S0
4、结果处理 得到岩石单轴压缩应力应变曲线。
1）设置加载速率 0.5~0.8MPa/s 2）实时记录数据 （如应力、应变) 3）试件破坏后停 止
2、岩石三轴压缩强度：
三轴抗压强度：指在三向压缩载荷下岩石所能承受的最大压应力。三 轴实验可分为真三轴和常规三周实验。柱塞样只能做常规三轴实验
岩石三轴剪切破坏
将岩石加工成特殊形状
t
Pt A
式中：P为试件承受最大的载荷 A垂直拉应力的横截面积
3
P（d 22 d 12） d 12
1 2 P
2）间接法
由于直接法技术复杂，要求高。故而各种间接法被人们所应用。如巴西劈 裂法。
试验方法：采用圆柱体和立方体试 件。沿着圆柱体直径方向施加集中 荷载（通过垫条实现）。试件受力 后就可能沿着受力的直径裂开。
应力集 中区
此时周向应力计算的取得最大值为：
3 H h Pi Pp
直井--井壁稳定性-坍塌
井壁坍塌压力的计算 因泥页岩的渗透率非常小，所以不考虑流体流动。在 θ为90̊或270̊处，将σθ和σr代 入摩尔—库伦强度准则。得：
b
（3 H h） 2C O A Pp(A 2 1)
静态杨氏模量
静态泊松比
E 静 0.6435 E 动 0.4396
第四章地层压力检测与地层破裂压力
图3--8
第四章地层压力检测与地层破裂压力
（2）dc指数法
dc指数法：dc指数法是通过分析钻进动 态数据来检测地层压力的一种压力方法。 动态数据中主要是钻速、大钩载荷、转 速、扭矩以及钻井液参数。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
3、钻进后检测地层压力
1）声波时差法：
例 如图3-4 所示，设4000米处为正常压力，水的 密度1.02g /cm3,气的密度为0.0959g /cm3,则4000 米处的压力
P4000=9.811.02 4000 =40MPa
则308-9.8(0.095)(4000-3000)=39.08Mpa
第四章地层压力检测与地层破裂压力
第四章地层压力检测与地层破裂压力
2)构造运动
构造运动是地层自身的运动。它引起各地层 之间相对位置的变化。由于构造运动，圈闭 有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱 或侵入所挤压。促使其体积变小，如果此流 体无出路，则意味着同样多的流体要占据较 小的体积。因此,压力变高。如图3-2所示。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
技术套管以下:mmax=mf-0. 12g /cm3。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
最大允许关井套压与井内钻井液密度 的关系
地层最大破裂压力MPa
5
M
表示钻井液密度为1.4最大允许 关井套压为5MPa
1.4 最大破裂压力当量钻井液密度
第四章地层压力检测与地层破裂压力
注意事项；
1、实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。 2、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，应注 意。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
地层破裂(漏失)压力试验
试验原理概述
地层破裂(漏失)压力试验是通过向地 层施加压力，观察地层发生破裂或漏 失时的压力变化，从而获取地层的破 裂压力和漏失压力。
地层破裂(漏失)压力试验广泛应用于 石油、天然气、水文地质等领域，为 油气田开发、地下水资源评估等提供 重要的地质参数。
试验目的
确定地层的破裂压力和漏失压 力，为钻井、完井和采油工程 提供重要参数。
评估地层的稳定性，预测地层 可能出现的破裂和漏失风险， 为钻井、完井和采油工程提供 安全保障。
了解地层的渗透性和流体流动 能力，为油藏工程提供基础数 据，优化油田开发方案。
02
地层破裂(漏失)压力试验原理
破裂压力与漏失压力的定义
破裂压力
地层破裂时所需的压力，通常是 指地层孔隙、裂缝或矿物晶体发 生破裂时所承受的压力。
漏失压力
地层发生漏失时所需的压力，即 流体通过地层孔隙、裂缝或矿物 晶体发生流动时所承受的压力。
破裂压力与漏失压力的关系
破裂压力通常大于漏失压力，因为地 层在发生破裂之前，其孔隙、裂缝或 矿物晶体已经具有一定的连通性，允 许流体流动。
试验过程中，需要记录地层在不同压 力下的变化情况，如孔隙水压、裂缝 开度等，以评估地层的物理性质和潜 在的工程地质问题。
03
试验设备与材料
试验设备
01
02
03
04
压力表
用于测量地层破裂时的压力， 确保精度和稳定性。
试验管
用于模拟地层，通常由耐压、 耐腐蚀的材料制成。
连接器
用于将试验管连接在一起，保 证密封性和压力传递的准确性
确定试验目的
明确试验的目标，是为了测定地层的破裂压 力还是漏失压力。
地层破裂(漏失)压力试验
四、地层破裂压力试验 注意事项
1、实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。
2、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， 应注意。 3、液压试验只适用于砂、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。
五、现场地层漏失压力试验
试漏前的准备
=11.512+0.00981×1.2×1206 =25.709MPa 最大允许关井套压：Pamax=PL－0.00981ρ用H试 ＝25.709－0.00981×1.2×1206 ＝11.512MPa Pamax＝PCL－0.00981（ρ用－ρ试） H试 ＝11.512－0.00981（1.2－1.2）×1206 ＝11.512MPa
1、预测法——应用经验公式预测地层破裂
压力，作为钻井设计的依据。
2、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 DPSIP
CSIP
在做地层破裂压 力试验时，在套管鞋 以上钻井液的静液压 力和地面回压的共同 作用下，使地层发生 破裂而漏失
疏松地表层
1.00 1.02 1.04 1.06
1.08 1.10 1.12 1.14
1.16 1.18 1.20 1.22
图 3—11 漏失压
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 5 10 立压（kPa) 836 2991 累计泵冲 45 50 立压（kPa) 14986 15015
15
20 25 30 35
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四、试验程序(续)
7.试验的最高极限泵压是固井后的套管抗内压试验 压力。 如果地层泄漏/破裂试验的泵压已达到极限泵压， 地层还没有泄漏/破裂，就终止试验。这时的极限 泵压，就是地层没泄漏/破裂时的最大试验泵压。 地漏试验/破裂试验压力曲线示意图见图11-1
10
四、试验程序(续)
地漏试验/破裂试验压力曲线示意图
（Psi）
XXX 9-5/8 2725 2725 1.16 47＃，BTC,N80, 3000 7.25 3200 3500
井别
XXX 井眼尺寸 井深 井眼垂深 地层压力梯度 套管抗内压强度 套管鞋静压 返回体积 当量密度 试验日期
平台/钻机 26 2728 2728 1.28 9300 3161 4.25 1.97 XXX
7
四、试验程序
试验程序
1. 对套管进行压力试验后，钻出套管浮鞋及新地 层3-5米。 2. 循环与调整钻井液性能，要求密度均匀和10分 钟的静切力尽可能低。 3. 起钻头进入套管鞋内，关环形防喷器。 4. 固井泵向井内注入30桶±泥浆，要求固井泵以 40、80和120升/分的的低泵速循环，记录注入 量及泵压； 5. 固井管线试压到预计使地层破裂的泵压再加 6.89兆帕。 6. 用固井泵以选定的泵速，向钻杆内开始恒定地 泵入，记录泵压、泵入量和时间，并绘制泵压 对泵入量的变化曲线。
6
4. 准备好压力记录纸； 5. 根据作业者做地漏试验的要求，可在泵头 排出端安装合适量程的压力表，便于查看 压力（注意：打紧2”高压由壬头后再装压 力表，拆时，装表时反之。） 6. 通知井队，输送20桶泥浆到固井计量柜， 保持搅拌； 7. 收集数据，如套管数据、套管鞋垂深、井 内泥浆密度，预测地层破裂梯度、破裂压 力等；
4
二、试验方法
试验设备：
固井泵，或泥浆泵 常用方法： ① 正注法，通过钻杆内 注入，常用。 ② 反注法。通过地面压 井管汇至防喷器组压 井管线，再进入套管 与钻具环空，少用。
5
固井管线
防喷器
扶正器
钻头起至套管鞋处 20"套管鞋 @ 502 26"井眼 @ 505 17-1/2"井深 @ 509 m m m
（bbl） （Min）
0.00 300.00 750.00 1000.00 1250.00 1500.00 1700.00 1950.00 2200.00 2450.00 2650.00 2900.00 3200.00 3500.00 2000.00 2100.00
5
10
14
附表2、地层破裂试验记录（英制）
XXX Inch m m Psi/m Psi Psi Bbl g/cm3
Inch m m g/cm3 Psi Bbl Psi Psi
9-5/8”
鞋 地 层 破 裂 试 验
地层破裂/泄漏试验曲线
压力 7.3 （Psi） ### 0.5 300 4000 1 750 1.5 ### 3500 2 ### 2.5 ### 3000 3 ### 2500 3.5 ### 4 ### 2000 4.5 ### 5 ### 1500 5.5 ### 6 ### 1000 6.5 ### 7 ### 500 7.3 ### 7.3 0 ### 7.3 ### 0 7.3 ###
三、作业要点
设备准备
地层破裂试验主要准备工作：
1. 固井泵自身试压检验。查上排水、并实施 低压500Psi/5min和高压3000±Psi/10min 检查,合格！ 2. 提前对固井管线进行试压检验。 3. 检查固井操作台的15000Psi压力表工作情 况，必要时注传感油； 4. 检查马丁压力记录仪的压力传感胶囊并校 正压力记录表；
地层破裂试验.
地层破裂试验
中海油服油田化学事业部 2008年8月
2
第七讲内容
一．概述 二．试验方法 三．作业要点 四．试验程序 五．试验评价 六．常见问题
3
一、概述
一、概述
地层泄漏试验的目的，主要有： 1. 检测固井质量。 2. 获取实际的地层泄漏/破裂压力，以确定最大 许用当量钻井液密度和井控时的最大许用环空 关井压力。 3. 获取试验地层的其它资料。
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五、试验评价
试验结果评价
实际作业中，为了作业安全顺利地进行，一般把地 层的泄漏压力作为最大许可压力。现场应进行如下 分析评价： 地层破裂压力的大小由下式计算： Pf=9.81×10-3×W×H+Pl 式中：Pf──地层破裂压力，兆帕； W──井内钻井液密度，克/厘米3； H──套管下入深度（垂深），米； Pl──试验时的地层泄漏泵压，兆帕。
地层破裂 /泄漏试验
井名 套管尺寸 套管鞋测深 套管鞋垂深 井浆密度 套管钢级及重量 套管试压值 总注入体积 漏失压力 破裂压力 体积
（bbl）
XXX 20 500 500 8.8 68＃，BTC,N80, 1000 6.5 457 519 压力
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四、试验程序(续)
6.按下述程序进行：
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 开泵，泵压将均匀地直线上升； 当泵压上升速度开始减慢（偏离直线之点）时，记录下的 泵压，为地层泄漏泵压Pl； 继续泵入直到泵压达到最大值后下降，记录下的最大泵压 为地层断裂泵压Pf； 继续泵入，泵压将趋于稳定。稳定泵压为地层断裂传播泵 压Pr； 停泵，泵压继续下降直到平稳（每15秒记录一次泵压，一 般观察10分钟），此时的泵压为停泵稳定泵压Ps； 泄压，记录返回的钻井液量。
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求最大许可钻井液密度（地层破裂压力当量钻井 液密度）Wf，并填写在当天的钻井日报上。 Wf=Pf÷（9.81×10-3×H） Wf=W+Pl÷（9.81×10-3×H） 式中：Wf──最大许可钻井液密度，克/厘米3。制）
井名 套管尺寸 套管鞋测深 套管鞋垂深 井浆密度 套管钢级及重量 套管已试压值 总注入体积 漏失压力 破裂压力 体积 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.25 时间 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.25 压力