利用测井方法计算水平井安全钻井液密度窗口
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＝８ Ｅ＋ｌ Ｏ ａｔ 一 。 ・ 。
（ ８ ）
（ ３）
（ ９ ）
式中： ——静弹性模量 ， ＭＰ ａ ；
｝收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ７ 修 回日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ２ ０
孔弹性系数预测公式 ：
作者简介 ： 刘萍（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 女（ 汉族） ， 四川什邡人 ， 工程师 ， 现从事钻井工程技术研究＿ ［ 作。
水 平 井 作 为 一 种 特殊 的钻 井 技术 ， 在 诸 多 方 面有
（ ４ ） 泊 松 比。静态 泊松 比预 测公式 ：
着其独特 的优势。但是 ， 气井水平井的井壁稳定问题
在不 同程度 上影 ＊ Ｉ Ｔ水 平井 施工 的成 败 ； 因此 ， 研 究如
＝ ０ ． １ ２ ６ ８ ＋０ ． ２
内容。在介绍水平井井壁力学分析的基础上 ， 使 用测井资料计算水平井钻井液安全密度 窗口的一套 系统方法 ， 对川西气田水平井施工井壁稳定性进行 了判断 ， 并计算 出了在沿不同方位钻进情况下的 钻井液安全密度窗口值。这对确保井壁稳 定， 减少由井漏、 井塌而引起的井下事故 ， 促进水平井施工 成 功有 着重要 意 义。
伊顿法实际上是一种经验关系法 ， 其公式 中的系
数 包 含 了压 力 形成 的机 制 、 超 压 保 存 的 条件 和砂 泥 岩 之 间 的水 动力 学 关 系 。与声 波 时差 有 关 的伊 顿 法压 力 估算 公 式 ：
＾，
图 １井眼坐标与地应 力坐标关 系
Ｐ Ｐ ＝ －（ ａ ｖ一 ｗ ） （ ）
关键 词 ： 水平 井方位 ； 地 应力 ； 井壁稳 定 ； 测 井
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ４ ． １ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ８ ８ — ０ ４
１ 概 述 Ｉ Ｄ — — 密度 ， ｇ ／ ｃ ｍ 。
８ ８
西部 探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ｌ ０ 期
利用测井方法计算水平 井安全钻 井液密度窗 口
刘 萍
（ 中石 化西 南油 气分公 司工 程技 术研 究院 ， 四川 德 阳 ６ １ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 研 究水 平 井井壁 稳定 与钻 井方位 之 间的 关 系是 正确设 计 水平 井钻 井液安 全密度 窗 口的重要
△ ｆ 一２ △ Ｕ ｄ 一２ （ ａ ｔ ？ 一△ ）
式中： 、 厂一 静 、 动泊松 比 ； △ — — 纵波 时差 △ — —横 波 时差
，
（ ５ ）
ｓ ／ ｆ ｔ ；
，
ｓ ／ ｆ ｔ 。
（ ５ ） 体积 模量 、 剪切模 量 ： 体 积模量 预测 公式 ：
Ｕ
（ １ １ ）
从 一 般 情 况 考 虑 出发 ， 首 先分析井壁应力 状态 。
式 中： — —垂 向应 力 ；
ｗ — —
当井 眼形成后 ， 设其井 斜角为ａ ， 相对方位角为 （ 井斜
方 向与 最 大 水 平地 应 力 方 向夹 角 ） 。建 立 井 眼 直 角 坐
地层 水静 液 柱压 力 ；
动态 泊松 比公式 为 ：
（ ４）
何使用测井资料方便快捷地计算水平井钻井液安全密 度参数 ， 确定最有利的水平井钻井方位 ， 实现对水平井
井壁 稳定 控制 有着重 要 的现实 意义 。 ２ 测 井计 算 岩石 力学参 数 测 井方 法 计 算 岩石 力 学 参数 首 先 要用 ＧＲ等 测井 曲线 计 算砂 泥 岩 地 层 泥质 含 量 ， 再 优 选模 型对 岩 石 力 学参 数进 行预 测 。
上， 根据新都地区地层实验数据修正后的预测模型为 ：
Ｃ ＝１ ４ ４ ２ ｅ ｘ ｐ （ －Ｏ ． ０ ３ ７ Ａ ｔ ） 一２ ４ ． １ ９ １ ８ （ ２ ）
（ ｒ １ 一 剪切模量 ， ＭＰ ａ 。
（ ６ ） 内聚力 、 内摩擦 角及 孑 Ｌ 弹性 系数 ：
式 中： — —抗 压 强度 ， ＭＰ ａ 。
（ １ ） 抗拉强度。 砂泥岩的单轴抗拉强度与声波时
Ｄ Ｉ （ ３ Ａ ｔ ￣ 一 ４ ａ ｔ ｅ ）
．
。
差的关系式如式（ １ ） 所示：
Ｓ ， Leabharlann Baidu２ ． ０ ４ ５ ｘ １ ０ ４ （ ３ ． ２ ８ ＆ ｔ 一０ ． ７ １ （ １ ）
Ａ 一 —
百一
（ ６）
剪 切模 量预测 公式 ：
式 中 ： ｓ 广 —
△
声 波 时差 ， ￣ ｔ ｓ ／ ｆ ｔ 。
， Ｍ Ｐ ａ ：
Ｇ ： × １ ０ 。
△ ￡ …
（ ７）
（ ２ ） 抗 压 强 度 。在 川 西地 区抗 压 强 度 关 系式 基 础
式中： ——体积 模量 ， ＭＰ ａ ；
Ｃ— — 压实 指数 ；
△ ｆ ， — — 压 实趋 势线 上 的声波 。 ４ 测 井计 算 地应 力 以及 方 向的识 别
标ｘ ｙ ｚ 与地应力直角坐标 ， 关系如图 １ 所示。井眼
坐标 满 足 右 手 定 则 ， 其 中 轴 在 水平 面 内 ， Ｙ轴 指 向井 眼高边 方 向 ， 轴 为井 眼轴 向 。 求解图 ｌ 所示 井 眼条件 下井 壁应 力状 态 ， 可得 井壁 所 受 有 效 主应 力 为 一径 向主 应力 和另 外 ２ 个 切 向 主
内 聚力预测 公式 ：
（ ３ ） 弹性模量 。运用前期 大量实验结果建立的公
式进 行校 正 ， 校 正后 的预测 公式 ：
Ｅ ４ ４ １ ３ ７ ０ ｅ － Ｏ ． Ｏ ３ ４ ２ （ Ａ ｔ ／ ｐ ６ １ ０ ０
一
Ｃ ＝４ ８ ５ ９ １ ｅ
内摩 擦角 预测公 式 ：
２ ０ １ ３ 年第 １ ０ 期
西 部探 矿工 程
８ ９
＝
０ ． ５ ６ ２ Ｉ ｎ （ Ａｔ ） 一２ ． ６ １ １ ７
（ １ ０ ）
式中 ： Ｃ ＿ 一 内聚力 ， 。 ＭＰ ａ ；
内摩擦角 ， （ 。 ） ；
口 一 孔 弹 性 系数 。 ３ 测 井计算 地 层孔 隙压 力
（ ８ ）
（ ３）
（ ９ ）
式中： ——静弹性模量 ， ＭＰ ａ ；
｝收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — １ ７ 修 回日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ２ — ２ ０
孔弹性系数预测公式 ：
作者简介 ： 刘萍（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 女（ 汉族） ， 四川什邡人 ， 工程师 ， 现从事钻井工程技术研究＿ ［ 作。
水 平 井 作 为 一 种 特殊 的钻 井 技术 ， 在 诸 多 方 面有
（ ４ ） 泊 松 比。静态 泊松 比预 测公式 ：
着其独特 的优势。但是 ， 气井水平井的井壁稳定问题
在不 同程度 上影 ＊ Ｉ Ｔ水 平井 施工 的成 败 ； 因此 ， 研 究如
＝ ０ ． １ ２ ６ ８ ＋０ ． ２
内容。在介绍水平井井壁力学分析的基础上 ， 使 用测井资料计算水平井钻井液安全密度 窗口的一套 系统方法 ， 对川西气田水平井施工井壁稳定性进行 了判断 ， 并计算 出了在沿不同方位钻进情况下的 钻井液安全密度窗口值。这对确保井壁稳 定， 减少由井漏、 井塌而引起的井下事故 ， 促进水平井施工 成 功有 着重要 意 义。
伊顿法实际上是一种经验关系法 ， 其公式 中的系
数 包 含 了压 力 形成 的机 制 、 超 压 保 存 的 条件 和砂 泥 岩 之 间 的水 动力 学 关 系 。与声 波 时差 有 关 的伊 顿 法压 力 估算 公 式 ：
＾，
图 １井眼坐标与地应 力坐标关 系
Ｐ Ｐ ＝ －（ ａ ｖ一 ｗ ） （ ）
关键 词 ： 水平 井方位 ； 地 应力 ； 井壁稳 定 ； 测 井
中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ４ ． １ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ — ０ ０ ８ ８ — ０ ４
１ 概 述 Ｉ Ｄ — — 密度 ， ｇ ／ ｃ ｍ 。
８ ８
西部 探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 ｌ ０ 期
利用测井方法计算水平 井安全钻 井液密度窗 口
刘 萍
（ 中石 化西 南油 气分公 司工 程技 术研 究院 ， 四川 德 阳 ６ １ ８ ０ ０ ０ ）
摘 要： 研 究水 平 井井壁 稳定 与钻 井方位 之 间的 关 系是 正确设 计 水平 井钻 井液安 全密度 窗 口的重要
△ ｆ 一２ △ Ｕ ｄ 一２ （ ａ ｔ ？ 一△ ）
式中： 、 厂一 静 、 动泊松 比 ； △ — — 纵波 时差 △ — —横 波 时差
，
（ ５ ）
ｓ ／ ｆ ｔ ；
，
ｓ ／ ｆ ｔ 。
（ ５ ） 体积 模量 、 剪切模 量 ： 体 积模量 预测 公式 ：
Ｕ
（ １ １ ）
从 一 般 情 况 考 虑 出发 ， 首 先分析井壁应力 状态 。
式 中： — —垂 向应 力 ；
ｗ — —
当井 眼形成后 ， 设其井 斜角为ａ ， 相对方位角为 （ 井斜
方 向与 最 大 水 平地 应 力 方 向夹 角 ） 。建 立 井 眼 直 角 坐
地层 水静 液 柱压 力 ；
动态 泊松 比公式 为 ：
（ ４）
何使用测井资料方便快捷地计算水平井钻井液安全密 度参数 ， 确定最有利的水平井钻井方位 ， 实现对水平井
井壁 稳定 控制 有着重 要 的现实 意义 。 ２ 测 井计 算 岩石 力学参 数 测 井方 法 计 算 岩石 力 学 参数 首 先 要用 ＧＲ等 测井 曲线 计 算砂 泥 岩 地 层 泥质 含 量 ， 再 优 选模 型对 岩 石 力 学参 数进 行预 测 。
上， 根据新都地区地层实验数据修正后的预测模型为 ：
Ｃ ＝１ ４ ４ ２ ｅ ｘ ｐ （ －Ｏ ． ０ ３ ７ Ａ ｔ ） 一２ ４ ． １ ９ １ ８ （ ２ ）
（ ｒ １ 一 剪切模量 ， ＭＰ ａ 。
（ ６ ） 内聚力 、 内摩擦 角及 孑 Ｌ 弹性 系数 ：
式 中： — —抗 压 强度 ， ＭＰ ａ 。
（ １ ） 抗拉强度。 砂泥岩的单轴抗拉强度与声波时
Ｄ Ｉ （ ３ Ａ ｔ ￣ 一 ４ ａ ｔ ｅ ）
．
。
差的关系式如式（ １ ） 所示：
Ｓ ， Leabharlann Baidu２ ． ０ ４ ５ ｘ １ ０ ４ （ ３ ． ２ ８ ＆ ｔ 一０ ． ７ １ （ １ ）
Ａ 一 —
百一
（ ６）
剪 切模 量预测 公式 ：
式 中 ： ｓ 广 —
△
声 波 时差 ， ￣ ｔ ｓ ／ ｆ ｔ 。
， Ｍ Ｐ ａ ：
Ｇ ： × １ ０ 。
△ ￡ …
（ ７）
（ ２ ） 抗 压 强 度 。在 川 西地 区抗 压 强 度 关 系式 基 础
式中： ——体积 模量 ， ＭＰ ａ ；
Ｃ— — 压实 指数 ；
△ ｆ ， — — 压 实趋 势线 上 的声波 。 ４ 测 井计 算 地应 力 以及 方 向的识 别
标ｘ ｙ ｚ 与地应力直角坐标 ， 关系如图 １ 所示。井眼
坐标 满 足 右 手 定 则 ， 其 中 轴 在 水平 面 内 ， Ｙ轴 指 向井 眼高边 方 向 ， 轴 为井 眼轴 向 。 求解图 ｌ 所示 井 眼条件 下井 壁应 力状 态 ， 可得 井壁 所 受 有 效 主应 力 为 一径 向主 应力 和另 外 ２ 个 切 向 主
内 聚力预测 公式 ：
（ ３ ） 弹性模量 。运用前期 大量实验结果建立的公
式进 行校 正 ， 校 正后 的预测 公式 ：
Ｅ ４ ４ １ ３ ７ ０ ｅ － Ｏ ． Ｏ ３ ４ ２ （ Ａ ｔ ／ ｐ ６ １ ０ ０
一
Ｃ ＝４ ８ ５ ９ １ ｅ
内摩 擦角 预测公 式 ：
２ ０ １ ３ 年第 １ ０ 期
西 部探 矿工 程
８ ９
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０ ． ５ ６ ２ Ｉ ｎ （ Ａｔ ） 一２ ． ６ １ １ ７
（ １ ０ ）
式中 ： Ｃ ＿ 一 内聚力 ， 。 ＭＰ ａ ；
内摩擦角 ， （ 。 ） ；
口 一 孔 弹 性 系数 。 ３ 测 井计算 地 层孔 隙压 力