注水井破裂压力预测方法研究

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1、注水井破裂压力预测方法研究一、前言随着油田开发的不断进行，套管损坏已经是油田开发所面临的最严峻的问题之一。地层破裂是导致套损的主要原因。目前油田所应用的确定合理注水压力的方法过于简单。油田开发过程中有时会需要较高的注水压力，又不能使油层破裂，所以确定精确的注水压力界限就尤为重要。地层破裂压力的预测直接关系到水井合理注水压力的确定。二、预测模型黄氏破裂压力预测模型：Pf——地层破裂压力，MPa；PP——地层孔隙压力，MPa；S——上覆岩层压力，MPa；St——岩石抗张强度，MPa；μ——地层泊松比，无因次；K——构造应力系数，无因次。由于黄氏破裂压力预测模型不仅考虑到岩层上覆压力是深度

2、的函数，而且还考虑到井壁应力集中的影响、地下非均匀分布的构造应力的作用，以及岩层强度等因素，因而能适用于不同条件的地区，所预测的破裂压力将较更为准确可靠。本文以黄氏破裂压力预测模型为基础，并与实际相结合，在模型参数的确定上进行了改进。该模型中，μ是与地层岩性有关的参数，K与地层构造情况有关。在同一区块中，μ、K值变化不大，可将二者视为常数，即：式中：η——地层系数，无因次。则该模型最终转化为：所以，通过破裂压力可确定最高允许注水压力：式中:P允——最高允许注水压力，MPa；P静——静水柱压力，MPa；Pg——管损，MPa；Pz——嘴损，MPa。三、模型中各参数的确定1、抗张强度St岩

3、层的抗张强度可以通过压裂施工曲线直接求取。PfPs典型压裂施工曲线式中：St——岩石抗张强度，MPa；Pf——地层破裂压力，MPa;Ps——维持地层开启压力，MPa为了验证本方法的正确性本研究选取两口井四个层位的岩芯进行巴西劈裂抗拉实验,通过此实验确定该层位岩石抗张强度,并与通过压裂施工曲线读取的抗张强度值进行对比验证.所得实验结果与压裂施工曲线读取的抗张强度值进行对比如下：表1实验结果对比根据实验对比验证，说明应用压裂施工曲线法所得地层抗张强度是合理可行的。密度测井曲线可以比较真实地反映地下岩石的体密度随其埋藏深度的变化规律,是求取上覆岩层压力最为理想的资料。但有时难以获得完整的全

4、井密度测井曲线。所以无法应用实测地层密度测井曲线计算上覆岩层压力。本研究通过压裂施工曲线，运用实测破裂压力，通过反演、拟和得出地层密度曲线，用来计算上覆岩层压力。2、上覆岩层压力S将两组实测破裂压力数据代入上式可得：将上两式作比得：因为地层密度是深度的函数，并且普遍认为符合如下关系式：对深度H积分得上覆岩层压力：式中：S——上覆岩层压力，MPa。设两组破裂层位的中部深度分别为H1、H2，则上覆岩层压力分别为：整理得：令：则方程转化为：应用最小二乘法拟和得出a、b。根据公式可计算不同深度地层密度，并最终确定上覆岩层压力。应用此方法计算的不同井深的地层密度，与葡33全井实测地层密度对比，

5、平均相对误差为0.82%，葡333井密度测井资料对比，平均相对误差为-0.25%。本方法预测的密度值精度较高，误差较小，能够满足工程计算的需要。3、地层系数η地层系数的构成能够反映一个区块油层的性质及构造情况。由于大庆油田公司采油七厂地质情况复杂，将油层划分为正常开发区、套损区、裂缝区、断层区四种区块。地层地应力平衡较好，平衡系统不易改变，所以地层能够承受较大的外力而不破损；处于断层附近，断层对地应力平衡系统的影响较大，并成为破坏平衡的不稳定因素；由于泥岩层进水，膨胀、滑动，都会改变该地区的地应力平衡，而套损频繁发生的地区，地应力系统也就随之不断变化，促使地层稳定性变差，容易破裂；过

6、高的地层孔隙压力极易使地层中的裂缝扩展、延伸，且比完整地层的破裂更加容易。正常区断层区套损区裂缝区所以这四种不同区块的特点对油层破裂压力的影响主要反映在油层的地层系数上。确定一个地区的地层系数，可以通过压裂施工曲线，运用实测破裂压力，应用式：各类型地层系数对比在油田开发过程中，随着实测破裂压力数据的不断丰富，就可以不断对该区域的构造应力系数进行修正，逐渐逼近其真实值。通过反算得出4、地层孔隙压力地层孔隙压力为油井测压的静压值,但不是每口油井都有准确的测压值。所以对于没有测压资料的油井则选用该油井地层压力。油井地层压力是通过surfer软件,采用克里金法对该井所在区块的油井静压值进行插

7、值得到的。对于油井地层孔隙压力指的是水井静压，可通过实测水井静压获得。对于水井压裂资料筛选地层存在天然裂缝或重复压裂的压裂施工曲线，不能准确反映油层真正的破裂压力，在选取数据时将其去掉。压裂施工曲线中记录的破裂压力，实际上是地面泵压，如要获得油层真实破裂压力，就需要通过地面记录的泵压求出油层实际破裂压力。1２四、实例计算油层实际破裂压力与地面泵压有如下关系：式中：Pf——油层实际破裂压力,MPa；PB——油层破裂时地面泵压,MPa；Pj——压裂管柱静液柱压