1地質(zhì)力學基本原理及其應用-綜述1

1、地質(zhì)力學基本原理及其應用——綜述,二零一二年十一月,陳朝偉中國石油集團鉆井工程技術研究院塔里木油田,,鉆井研究院,－2 －,,一.現(xiàn)場的地質(zhì)力學問題二.井眼應力集中三.地質(zhì)力學基本原理四.地質(zhì)力學現(xiàn)場應用,提綱,,問題：什么是地質(zhì)力學？工作中遇到了哪些地質(zhì)力學問題？,,6921m巖屑,克深1井-掉塊,掉塊,在鉆進過程中，時常出現(xiàn)大的團狀掉塊，最大邊長超過3.5cm,克深204井-掉塊,掉塊,掉塊,2012年6月25日下

2、鉆至井深3231.07m遇阻，甩單根，接方鉆桿，26日劃眼至井深3229.94m時，扭矩突然由10.5 KN.m升到32KN.m，轉盤蹩停，鉆具遇卡。8:00～12:00測卡點～13:00緊扣～17:00反轉轉盤8圈,爆炸松扣(懸重由134↘124t)～22:00起鉆至套管鞋～0:00裝沖管、鵝頸管～5:00起鉆完(落魚長度49.09m,魚頂位置3180.87m。,克深2-2-14井-康村組發(fā)生掉塊卡鉆,,,克深區(qū)塊多口井出現(xiàn)下放遇阻

3、，上提遇卡的復雜情況，嚴重的甚至發(fā)生了卡鉆事故。,克深區(qū)塊現(xiàn)有32口井，其中9口發(fā)生卡鉆，累計損失時間459天,克深區(qū)塊井壁掉塊卡鉆情況統(tǒng)計,掉塊,單側變形,雙側變形,套管變形,套管變形,套管擠毀,套管變形,套管變形,套管變形,40臂井徑測量的套管變形,測井觀察套管變形,鉆完鹽層固井后，下鉆至井深3080m遇阻10t，劃眼通過(井段3080-3110m,扭矩4-15kN.m)鉆進至井深4551.05m發(fā)生井漏失返，吊灌起鉆至井深346

4、6m遇卡(套管內(nèi)),懸重由130上升至150t，上提下放活動,上提遇卡下放能放脫,最高上提至220t解卡。3075—3113m，4350—4450m為大段鹽層，鹽層鹽體的流動造成套管變形。,,250.8mm套管下深3912m,339.7mm套管下深2500m,,克深4井鐵屑,套管變形段：3070-3100m，3466m,套管變形,克深4井鹽層套管變形，造成該井工程報廢,塔里木油田套管變形不完全統(tǒng)計,套管變形,井漏,白堊系巖心-克深2

5、06井,井漏,巖心-克深207井,大北-克深目的層段裂縫發(fā)肓，溢流、井漏頻繁,井漏,出砂,出砂,鹽膏層流變,鹽膏層,避免縮徑的鉆井液密度是多少？,壓裂,體積壓裂目前，美國頁巖氣開發(fā)普遍采用體積壓裂技術（SRV Stimulated Reservoir Volume）體積壓裂是指在水力壓裂過程中使天然裂縫不斷擴張和剪切滑動（剪切破壞），形成天然裂縫與人工裂縫（拉伸破壞）相互交錯的復雜裂縫網(wǎng)絡，從而增加改造體積、提高初始產(chǎn)量和最終采收率

6、。,,斷層滑動,斷層滑動,可鉆性,蘇2井鉆速非常低,大北-克深區(qū)塊的地質(zhì)力學問題,問題：生產(chǎn)中還有哪些地質(zhì)力學問題？,地質(zhì)力學的相關概念,Zoback院士：Geomechanics，包含了前面列舉的內(nèi)容。李四光：地質(zhì)力學是地質(zhì)學的一門分支學科，指運用力學原理研究地殼構造和地殼運動規(guī)律及其起因。孫殿卿院士：石油地質(zhì)力學是地質(zhì)力學應用于石油勘探開發(fā)的一門新興學科。充分利用地質(zhì)力學的技術和方法, 并結合石油地質(zhì)、石油物探、石油開發(fā)、流體力

7、學、巖石力學等基本學科，創(chuàng)造性地開拓石油地質(zhì)力學的新理論新思維。其主要研究內(nèi)容包括：(1) 油氣分布與構造體系格局及演化;(2) 油氣移聚成藏過程的地應力驅(qū)動機制;(3) 油氣藏保存與新構造運動;(4) 斷裂封閉和開啟與油氣賦存的動力學;(5) 復雜構造條件下油氣田預測理論和方法。孫殿卿院士總結的石油地質(zhì)力學的概念的研究領域僅包括石油勘探領域。,問題：為了包含上述內(nèi)容，國內(nèi)應該怎么選一個新名詞？,－24 －,,一.現(xiàn)場的地質(zhì)

8、力學問題二.井眼應力集中三.地質(zhì)力學基本原理四.地質(zhì)力學現(xiàn)場應用,提綱,,問題那么怎么去解決這些問題呢？其中的基礎的、關鍵的、核心的問題是什么？基本原理包含哪些內(nèi)容？,基本模型,套管-地層模型,井眼模型,井身結構示意圖,,二.井眼應力集中,,,,,,井眼應力集中,井壁上的應力,當井壁應力超過巖石抗壓強度時，井壁發(fā)生掉塊；當井壁應力超過抗拉強度時，井壁產(chǎn)生裂縫。,試驗,,,wBO,成像測井,地質(zhì)力學的基礎問題,確定地應力是解

9、決地質(zhì)力學的基礎、關鍵、核心問題（外因）；巖石強度也是地質(zhì)力學的基礎問題（內(nèi)因）。,－31 －,,一.現(xiàn)場的地質(zhì)力學問題二.井眼應力集中三.地質(zhì)力學基本原理四.地質(zhì)力學現(xiàn)場應用,提綱,應力,在一般坐標系，描述應力需要6個參數(shù)（剪應力互等）；在主應力坐標系下（沒有剪應力），應力狀態(tài)更容易描述。,問題：應力和壓力有什么區(qū)別？,地應力,地球表面與空氣接觸，因此不能承受剪應力，這表明地表是一個主應力面；可見，只需要4個參數(shù)描述地應力