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1、异常地层孔隙压力定量确定技术J汇报提纲园eE胡5人5匹儿e呆匹210出一一口、测井草衍f租园县园2团伟余究5用色7一仪司所加0沥u小y15一i不史c一工s青蓁翼夜压力(HydrOStaticPreSSure)由液柱重力产生的压力。它的大小与液体密度及液头的垂直高度成正比:及=pyg凡通常把单位深度增加的压力值称为压方根度(PressureGradient:丿O=斗一g跚一、地下压力的概念在油气钻井工程领域,通常用当量泥浆密度来表示力梯度,因此压力梯度的单位通常为密度的单位:孔除流体矿化复(opm)密度区/Cm“)|静深压力详度(kPum)淳水0-6000101.0039.81-9.84微成水7
2、000-50000L004-1.0289.85-10.085盐水60000-3300001033-119310.13-117032、上覆岩层压力(OverburdenPressure)某一深度以上地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力:尸G=骶=节(Igpu+s0-皂po+bpMM)经常使用的是表示为当量钻井液密度的上覆岩层压力梯度。一般采用上霭岗层歧方橘度的理论值为22.7kPa/m(假设岩石骨架密度为2.5g/cc,孔隙度为10%,流体密度为1.0g/cc)。实际上,由于压实作用及岩性随深度变化,上覆岩层压力梯度并不是常数,而是深度的函数;而且不同地区,压实程度、地表剥蚀程度及岩性剖面也有
3、较大差别,故上覆岩层压力梯度随深度的变化关系也不一定相同。实际应用时,应根据本地区地层的具体情况来确定。3、地层孔隙压力(FormationPressure)指地层孔隙中流体(油、气、水)所具有的压力,亦简称孔隙压力(Porepressure)。分为:仁正常地层孔隙压力(Normalformationpressure)。仁异常地层孔院压力(AbnolmalformationDressure):v异常高压(高于静液压力)T异常低压(低于静液压力)在地质学上常用剩余压力表示异常高压的大小,剩余压力等于地层孔隙压力与静液压力的差值。国吊地层孔隙压力梯度(FormationPressuregradie
4、nt),即单位深度增加的地层孔隙压力压力值(通常表示为地层孔隙压力的当量泥浆密度园伟一R地质家通常将地层孔隙压力表示为地层孔隙压力系数,即地下栋点的地层孔障压力与该点的静水压力的比值:息C二_“78左地层孔阿压力状态分类表(据杜栩,1995)压力系数L.5L.5分粑超低压低压常序高压超高压4有效应力(EffectiveStress)Terzaghi经过多年对饱和多孔介质力学特性的研究,提出了如下有效应力定理:又;=尸广尸“应力变化产生的所有可测量的影响(如压缩变形、扭曲变形、剪切强度的变化等)唯一的原因是有效应力的变化“。有效应力是物理学上不可直接测重的量,只有其产生的影响(如变形)是可测量的
5、。Rubber和Rubey(1959)将这一概念引入到地质学领域,有时也将有效应力称为骨架应力(Graintograinpressure)或基岩应力(matrixStress)根据地下岩石的应力状态,一般将有效应力分解为三个方向:体垂直有效应力(Verticaleffectivestress)体最大水平有效应力(MaximumEffectiveHorizontalStress)体最小水平有效应力(MinimumEffectiveHorizontalStress)仁国伟gr体因为压实主要发生在垂直方向,控制压实过程的力实际上垂直有效应力,孔隙度的变化、孔隙流体高压的形成等过程都与垂直有效应力的变
6、化有关。仰正常压力环境中,因沉积颗粒之间相互接触,岩石基体支撑着上覆岩层载荷,地层孔隋压力等于静液压力;而沉积颗粒间垂直有效应力的任何减少,将使孔隙内流体支持部分上覆岩层载荷,形成异常高压。因此,早常高压形成可以通过肉效应力定理得到解释。仰若设法求出上覆岩层压力和垂直有效应力,可以利用该定理确定地层孔隙压力。仰最小水平有效应力控制着地下岩石中裂缝的方向,地下的天然裂缝或人工裂缝其延伸方向一般与最小水平有效应力垂直。其也是确定地层破裂压力或裂缝传播压力的基础。5、地层破裂压力与裂缝传播压力当井眼内流体柱的压力达到一定值时会将地层压裂。用地层破裂压力(FormationFracturePressure)或地层裂缝传播压力(Fracturepropagationpressure)来描述地层的这种承压能力。钻井领域一般将地层破裂压力定义为在井下一定深度处,使地层破裂并产生裂缝时芥限内流体柱的压力.由于构造运动或钻头的破碎作用,井眼周围的岩石中往往存在许多微裂缝,使这些已经存在的徽裂缝张开并扩展的压力称为裂缝传播压力。裂缝传播压力略小于地层的破裂压力。因此,有些学者将其作为地层破裂压力的下限,并作为设计套管下深与确定钻五液密度上限值的依据。
