页岩油水平井钻井液密度计算

因此 ，计 算 地 层 坍 塌压 力 的关 键 是 利用 测井 资
为 了定 量 地 分 析 井 壁 坍 塌 的 原 因 ，针 对 泌 页 料求 准 ａ、Ｐｐ、 、 ｒ、 １等参 数 。
２｝玎Ｆ井 地 层情 况 ，根 据 井壁 围岩 应力 分 布 规律 和剪 ３ 利用测 井 资料确 定模 型 中的岩 石力 学参数
模型法 、一级 压实模 型法 等 方法 ［２］。
当实 际使用 的钻井液 密度 大于地 层坍塌 压力 当
一 般 认 为最 大 、最 小 水 平应 力 分 量 和一 是 由上 量 密度 时 ，井 眼不坍 塌 ；当实 际使用 的钻井液 密度小
岩石 的Ｂｉｏｔ弹性系 数ａ（０＜ａ≤ １）是 岩石井壁力
立 地层 坍塌 压力计 算 模 型 的关 键 是要 选择 合适 的强 学 稳定 性研 究 中的一 个重 要参 数 。只有 当岩石 的孔
度 屈 服 准则 ［１］，常 用 的剪 切 破 坏 准 则 有 摩 尔 一库 仑 隙度 和渗透 率 足够 大 时才 可 以近似 取 ａ＝１。ａ取值
２０１３年第 １６期
内 蒙古 石 油化 工
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页岩 油 水 平 井 钻井 液 密度 计 算
刘 霞 ，刘魁 威
（１．中石化河南油 田分公 司工程技术研究院 ；２．中石化河南石油工程公 司，河南 南 阳 ４７３１３２）
摘 要 ：泌页 ２ｍ 井是 河 南油 田一 口非 常规 页岩 油 水平 井 ，斜 井段 、长 水 平段 泥 页岩发 育 ，易垮塌 ， 井壁 不稳 定 ，钻 井 液密度 的准确 预 测 ，对 于平衡 地层 坍塌 压 力、稳 定井 眼和 安全 钻 井至关 重要 。通过 建立 地 层坍 塌压 力计 算模 型 ，利 用测 井资料计 算岩 石 力 学参数 及 地层坍 塌压 力 ，为制 定合 理 的钻 井液 密度提 供 依据 。现 场 结果表 明 ，该理 论 和 方法 对 于泌 页 ２ＨＦ井钻 井设 计和 施 工具 有指 导意 义 。
△ｔ一 △ｔｍ．分 别 为 岩 石 骨 架 的纵 波 、横波
、 ａ『ｈ分 别 为 水 平 最 大 、最 小 主 应 力 ，
时 差 ，／ｌｓ／ｆｔ。
Ｍ Ｐａ；
Ｋ＝ｔａｎ＿ （ｕ／４－￣／２），为 内摩擦 角 ；
３．３ 水平 最 大、最 小主 地应 力和 的确定
收稿 日期 ：２Ｏ１３一Ｏ６—１Ｏ 基 金 项 目 ；中石 化 股份 公 司科 技 攻 关项 目“河 南 油 田非 常 规 油 气勘 探 开 发 工 程技 术 ”（嫡 号 ：Ｐ１２０６７）。 作 者 简 介 ：刘 霞 （１９８１一 ），女 ，河 南 南 阳 人 ，２００７年 毕 业 于长 江 大 学石 油 工程 学 院 油 气 井 工 程 专 业 ，硕 士 研 究 生 ，现 在 河
南油 田分公 司石 油工程技术研 究院，工程 师，主要从事钻井液科研、设 计与新技 术推广工作 。
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内 蒙古 石 油化 工
２０１３年第 １６期
计 算 水平 主 应力 的方 法 较 多 ，常 用 的有 多 孔弹
ｗ 为待定 系数 ，通常 取为 ０．１。
性水 平应变模 型法 、双轴 应 变模 型 法 、莫 尔库仑 应力 ４ 现场应 用
＝
高 × ∞ ㈩ 式 中：
， 】 （３／Ａｔ， 一４／△『 Ｊ
，
一——］（一３ —— 一－—４—／Ａ一ｔ 、 Ｊ
（３）
分 别 为 地 层 和岩 石 骨 架体 积 密度 ，
式 中 ：ｐｍ为 地 层 坍 塌 压 力 当量 密 度 ，即保 持 井
ｇ／ｃｍ。；
壁 稳定 所需 的最 小 钻井 液密 度 ，ｇ／ｃｍ。；
钻 井液 密度 。为钻井 工程 设计 和 现场 施 工指导 提供
０．５（ｈｔ、／Ａｔ，）！一１
科 学 依据 。
’
（△， ／△， ） 一１
（２）
２ 地 层坍 塌压 力模 型 的建 立
式 中 ： 是 地层 的动 态泊 松 比 ，无量 纲 ；
造成井 壁坍 塌 的原 因主 要是 由于井 内液 柱压力
关 键词 ：测 井 资料 ；地层 坍 塌压 力 ；井眼稳 定 ；钻 井液 密度 中图分 类号 ：ＴＥ２５４ ．１ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：１００６－ ７９８１（２０１３）１６一 ｏ０３９—０２
１ 概述
Ｔ为岩 石 内聚力 ，ＭＰａ；
泌页 ２ＨＦ井是 河 南油 田一 口页岩 油气 水 平井 。
准则 。
可 以 由经 验 公 式求 得 ，也 可 以根据 室 内试 验 和现场
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根 据 井 眼 围 岩 应 力 分 布 规 律 以及 剪 切 破 坏 准 试验数据获得 ，利用声波测 井资料确定ａ值 的方法
则 ，考 虑到地 层 岩石是 非 线性 弹 性体 的实 际情 况 ，可 如 下 ： 以建 立如下 的地 层坍 塌压 力计 算 模型 ：
切破 坏准则 ，给 出坍 塌 压力计 算 模 型 ，并 重点讨 论如 ３．１ 泊松 比 的 确 定
何 由测井资 料来 准确 提 取地 层坍 塌压 力模 型 中 的岩
根据 岩 石 弹性 力 学 理 论 ，利用 纵 横波 测井 资 料
石 力 学参 数 ，以求 得合 理 的地 层 坍 塌 压力 及 其 当量 可 以求得连 续 的动态 泊松 比值 ：
△ｔ”△ｔ。分 别 为 地 层 的纵 、横 波 时 差 ， ｓ／
较 低 ，使 得井 壁 周 围岩 石 所 受 应 力 超 过 岩石 本 身 的
ｆｔ。
强 度 而 产生 剪 切破 坏 所 造 成 的 ，此 时 的 钻井 液 液柱 ３．２ Ｂｉｏｔ弹 性 系数 ａ的确 定
压 力 即为地 层坍 塌压 力 。在井 壁 稳定 力学 研究 中 ，建
ａ为 Ｂｉｏｔ弹 性 系数 ，无 量 纲 ；
井 深 ４４０８ｍ，目 的 层 核 三 段 埋 藏 垂 深 ２６６６ｍ ～
Ｉ）ｐ为地 层孔 隙压 力 ，ＭＰａ；
２６７８ｍ ，水 平 段长 达 １４００ｍ，斜 井 段 、水 平 段 泥 页 岩
１Ｉ为应力 非线 性修 正 系数 ，无 量纲 。
发育 ，易垮 塌 ，井壁 不稳 定 。