地层破裂压力测定套管鞋试漏法.doc
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SY5430-92
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。
c.在试漏曲线上，L为初始偏离直线段的点，F为曲线上的最高压力点，S为泵压力稳定点，R为重张压力稳定点。
5.2试漏层有关参数的计数
a．漏失压力
PL=PGL+0.00981ρH………………………………
（1）
式中：
PL——漏失压力，Mpa;
PGL----漏失时地面表压，Mpa；
ρ------钻井液密度，g/cm3；
H-------试漏层深度，m。
b．破裂压力
PF=PGF+0.00981ρH……………………………
（2）
式中：
PF——试漏层破裂压力，Mpa；
PFL——破裂时地面表压，Mpa。
c．破裂压力当量钻井液密度
101.972×pF
ρe=…………………（3）
H
式中：
ρe——地层破裂压力当量钻井液密度，g/cm3。
d．最小水平主地应力
Pm=PGS+0.00981ρH…………………（4）
式中：
Pm——最小水平主地应力，Mpa；
PGS——瞬时停泵在地面表压，Mpa；
e．岩石抗拉强度
St=PGF-PGR………………………………（5）
式中：
St——试漏层岩石抗拉强度，Mpa；
PGR——重张时地面表压，Mpa。
SY/T5623-1997
代替SY5623-93
地层孔隙压力预测检测方法
1范围
本标准规定了石油天然气直井钻井中用dc指数、声波时差预测检测地层孔隙压力的方法。
本标准适用于有砂、泥岩层序剖面的探井和油气田初期开发井的地层孔隙压力预测和检测。
2符号
表1给出本标准使用的符号。
表1符号一览表
序号符号名称单位
1D井深m
2Ds泥线深度m
3Dr转盘面至地面或海面的高度m
4L计算dc指数的点距m
5db钻头直径mm
6W钻压kN
7t点距L的纯钻进时间min
8n转盘转速r/min
9ρn正常孔隙压力梯度当量密度g/cm3
10 ρp孔隙压力梯度当量密度g/cm3
11 ρo上覆岩层压力梯度当量密度g/cm3
12 ρd实际钻井液密度（有条件时可用当量循环密度）g/cm3
13 ρfw 地层水密度g/cm3
14 ρg岩石颗粒密度g/cm3
15 ρb岩石容积密度g/cm3
16 ρsw海水密度g/cm3
17φ岩石孔隙度1
18 φo地表岩石孔隙度1
19K半对数坐标图上岩石孔隙度一深度关系直线的斜率m-1
20dcdC指数1
序号符号名称单位
21dcn正常趋势线及其延伸线上的dc指数1
22dcn实际的dc指数1
23a半对数坐标图上dc指数---深度关系正常趋势线的横截距1
24b半对数坐标图上dc指数---深度关系正常趋势线的斜率m-1
25Δt岩石的声波时差μs/m
26Δtn正常趋势线及其延伸线上的声波时差μs/m
27Δta实际的岩石声波时差μs/m
28Δtfw地层水的声波时差μs/m
29Δtma岩石骨架的声波时差μs/m
30Sfw地层水的氯化钠含量g/l
31i孔隙度---岩石骨架声波时差关系直线的纵截距μs/m
32j孔隙度---岩石骨架声波时差关系直线的斜率μs/m
33C校正系数1
34U指数1
3dc指数法
3.1现场资料采集
3.1.1检测起始井深
应在钻入硬化固结的泥页岩层后就开始检测。
3.1.2计算dc指数的点距
每5m一点，进入可能的压力过渡带时应加密到每2m或1m一点。
3.1.3资料采集要求
a）按点距采集纯钻进时间、井深、钻压、转速、钻井液密度诸参数值。
采集的应是均匀层段各参数的平均值，而不是瞬时值；
b）正常孔隙压力梯度当量密度根据地层水的氯化钠含量确定。
在资料缺乏时可采用平均值1.05g/cm3。
3.1.4其它资料
其它资料包括：
a）钻头尺寸类型、钻进时的流量及泵压；
b）井漏：
应记录时间、井深、层位、漏失量、钻井液密度；
c）溢流：
应记录时间、井深、层位、循环池液体增量、钻井液密度、关井立管压力和关井套管压力；
e）测试和试油资料：
应记录时间、井深、层位、实测孔隙压力；
f）油气水浸：
应记录时间、井深、层位、进出口钻井液密度和粘度。
3.2dc指数计算公式见式
（1）
3.28L
ρnlgnt
dc=·…………………
（1）
0.0685W
ρdlg
db
3.3dc指数录井图孔隙压力梯度的解释
3.3.1正常趋势线的确定
在dc指数录井图上应及时地确定合理的正常趋势线。
3.3.1.1确定原则
a）用于确定正常趋势线的正常孔隙压力井段应该大于300m；
b）应由岩dc指数点来确定正常趋势线；
c）纠斜吊打、取心钻进、钻头磨合及磨损后期、井底不清洁等非正常钻进的dc指数点不参加正常趋势线定位。
3.3.1.2正常趋势线方程见式
（2）
dcn=a×10bD…………………………
（2）
其中系数a和b按如下方法确定：
a）由井的正常孔隙压力井段所取得资料按公式
（2）回归确定a、b值。
建立该井的正常趋势线；
b）钻井较多的地区，在有充足资料时，采用公式
（2）回归确定一系列的a、b值，取其平均值作为地区性正常趋势线的横截距和斜率。
用地区性正常趋势线方程计算得到的孔隙压力与实测压力相比，相对误差在5%以内，方程才能应用；
c）新区探井除采用正常孔隙压力井段得资料回归确定a、b值以外，也可采用推荐的b值5.5329×10-5m-1，并求得相应的a值。
3.3.2预测或检测孔隙压力梯度当量密度的计算
3.3.2.1计算公式见式（3）
dcn
ρp=·Cρn…………………（3）
dca
校正系数C由实测压力代入求得。
当采用其他公式时，应在dc指数录井图上注明。
3.3.2.2计算孔隙压力梯度当量密度的注意事项
a）应选取dc指数曲线中连续变化的测点进行计算；
b）当dc指数曲线由于钻头尺寸和类型改变，钻头水功率变化较大或钻遇地层不整合等原因产生整体向左或向右偏离时，应基于偏离前后孔隙压力相等的原则，将正常趋势线适当平移（斜率不变）或改用新的正常趋势线后，再作计算；
c）非泥页岩的以及与3.3.1.1c）所指明的情况相同dc指数点，不参与孔隙压力梯度的解释和计算，可认为其孔隙压力梯度当量密度值近似于相邻泥页岩dc指数点的孔隙压力梯度当量密度。
3.4dc指数录井图记录纸的有关规定
3.4.1横坐标
dc指数用对数尺度，从1到2相当于纸上40mm。
3.4.2纵坐标
井深用算术尺度。
每大格长度为25mm，并等分成10小格。
3.5dc指数录井图绘制要求
3.5.1绘制内容
绘制内容包括井深、钻井简况、钻速、dc指数、钻压、泵压、孔隙压力梯度当量密度（记录纸中简称孔隙压力梯度）、钻井液密度、岩性剖面。
3.5.2绘制符号规定
3.5.2.1起下钻位置、钻头尺寸和类型
“尺寸和类型”
在“钻井简况”栏中对应井深处以表示，例如
“215P2”。
当仅是钻头类型变化时，除相同尺寸的第一只钻头外，其余钻头可简化表示为“类型”，例如“P2”。
3.5.2.2测试、试油或关井求得的孔隙压力梯度当量密度
“测试（试油或关井）”
在“钻井简况”栏中对应井深处以
孔隙压力梯度当量密度（数值）
表示，例如“测试”。
1.00
3.5.2.3气侵、溢流、井塌等情况
在“钻井简况”栏中对应井深处用文字表示，例如“溢流”。
3.5.2.4岩性剖面
按地质录井有关规定画出。
3.5.2.5孔隙压力梯度当量密度和钻井液密度
在相应栏内分别以虚线和实线表示。
如数值超过横坐标范围，可在图上用数值表示。
3.5.2.6地质分层
将层位注在“井深”栏内，例如东营组表示为“东营”。
3.5.3绘图比例
井深可选1大格表示100m（每5m一点），1大格表示40m（每2m一点）。
1大格表示20m（每1m一点）中的任一比例。
3.5.4绘图示例（见图1）
4声波时差法
4.1资料采集
4.1.1声波时差资料来源
预测检测孔隙压力用声波时差资料主要来源于：
a）由地震资料提取的地层层速度，其倒数即声波时差；
b）声波测井曲线；
c）VSP测井曲线。
4.1.2声波时差资料要求
4.1.2.1地震资料提取的地层层速度，应在速度资料分辨能力范围内将层段划小。
4.1.2.2声波测井资料应选取：
a）有比较平直的、低自然电位的、均匀低电阻率的和高自然伽马值的泥页岩层段；
b）厚度大于2m的泥页岩层段；
c）非缩径的或井径扩大不超过6cm泥页岩层段。
4.1.3其他资料
其他资料包括：
a）密度测井、感应测井和伽马测井的组合测井曲线；
b）地层水氯化钠含量的资料；
c）实测孔隙压力梯度的测试资料和钻井 液密度；
d）海洋钻井时泥线深度和转盘面海拔高度。
注：
本图为示意图，未标实物比例尺
图1dc指数录井图
4.2正常趋势线的确定
4.2.1正常趋势线方程见式（4）
Δtn=i+（Δtfw+j-i）φoe-KD—jφ2oe-2KD………（4）
4.2.2正常趋势线有关系数的确定
4.2.2.1φo和K的计算步骤如下：
a）由密度测井数据回归岩石容积密度ρb和井深D的关系曲线；
b）根据ρb-D曲线上各深度的岩石容积密度，按公式（5）计算相应深度的岩石孔隙度，即
ρg-ρb
φ=………………（5）
ρg-ρfw
计算时，ρg可用平均值2.60g/cm3，ρfw可用平均值1.05g/cm3；
c）由岩石孔隙度数据，用公式（6）回归岩石孔隙度φ和井深D的关系曲线，即：
φ=φoe-KD……………………（6）
从式中求得φO和K。
4.2.2.2Δtfw可根据地层水的氯化钠含有量Sfw计算见式（7）和式（8）：
a）Sfw≤107.1g/l时，即，
Δtfw=715－0.306Sfw………………………（7）
b）107.1g/l＜Sfw≤229.6g/l时,即
Δtfw=682－0.509（Sfw-107.1）…………………（8）
4.2.2.3i和j的计算步骤如下：
a）根据各深度的岩石声波时差Δt、孔隙度φ和地层水声波时差Δtfw，按公式（9）计算相应深度的岩石骨架的声波时差：
即
Δt-φΔtfw
Δtma=…………………………………（9）
1－φ
b）由计算出的岩石骨架声波时差Δtma，用公式（10）回归岩
石骨架声波时差Δtma和孔隙度φ的关系直线，即
Δtma=ｉ＋ｊφ…………………………（10）
从中求得ｉ和j。
4.3上覆岩层压力梯度计算见式（11）
ρO=∫oDs—DrρswbD+∫Ds-DrD-Dr［ρg（1-φ）+ρfwφ］dD…（11）
对于陆上钻井，Ds－Dr=0。
4.4预测或检测孔隙压力梯度当量密度的计算
预测或检测的孔隙压力梯度当量密度可选用式（12）或式（13）计算。
a）比值式：
Δta
ρp=·ρn…………………（12）
Δtn
b）伊顿式：
Δtn
ρP=ρo－（ρo－ρn）（）U…………（13）
Δtn
指数U由实测压力代入求得，无实测压力时可取U=3.0。
4.5绘制孔隙压力梯度预测检测图
4.5.1横坐标
当量密度用算术尺度，从1.0g/cm3到2.5g/cm3相当于纸上37.5mm,等分为15小格。
4.5.2纵坐标
井深用算术尺度，每500m相当于纸上25mm，为1大格，等分为10小格。
4.5.3绘制内容
绘制内容包括：
孔隙压力梯度当量密度、钻井液密度、实测孔隙压力梯度当量密度和岩性剖面。
4.5.4绘制符号
4.5.4.1孔隙压力梯度当量密度用虚线表示。
4.5.4.2钻井液密度用实线表示。
4.5.4.3实测孔隙压力梯度当量密度在对应井深处用“测试孔隙压力梯度当量密度（数值）·”表示，如“测量1.98·”。
4.5.4.4岩性剖面按地质录井有关规定画出。
5预测检测孔隙压力技术总结
5.1表格形式（见表2）
表2××井孔隙压力数据表（格式）
起止井深孔隙压力梯度当量密度钻井液密度
m层位g/cm3g/cm3
预测检测实测
5.2文字内容
根据计算资料和按规定收集的资料综合分析该井孔隙压力状况。
对该井使用的钻井液密度是否合理作出评价，对以后邻井钻井液密度的设计提出意见建议。
对该井的预测检测孔隙压力技术进行总结，对不同预测检测方法的预测检测精度作出评价，并提出改进的意见。
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