石油工程岩石力学大作业2015

岩石力学大作业专业：油气井工程专业班级：研油气井班姓名：学号：2015.05.25目录题目：2014-2015《石油工程岩石力学》大作业................................................1已知条件.........................................................................................................1要求.................................................................................................................1第一章前言.........................................................................................................31.1井壁稳定研究的意义............................................................................31.2国内外研究现状及发展趋势................................................................31.3本题的研究方法....................................................................................5第二章基于测井资料分析过程.........................................................................62.1地层岩性分析........................................................................................62.1.1泥质含量.....................................................................................62.1.2井径测井分析.............................................................................72.1.3岩性分析.....................................................................................72.1.4求取Biot系数............................................................................82.2求取弹性模量和泊松比........................................................................92.2.1声波测井解释原理.......................................................................92.2.2弹性模量和泊松比.......................................................................92.3求取内聚力、内摩擦角与地层抗拉强度连续剖面.............................112.3.1计算单点的粘聚力和内摩擦角..................................................112.3.2粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面......................122.4孔隙压力分析........................................................................................132.4.1求上覆岩层压力.........................................................................132.4.2求地层孔隙压力[6]......................................................................132.5水平最大和最小主应力剖面[5]..............................................................162.6坍塌压力、破裂压力和钻井液密度窗口[5].........................................192.6.1坍塌压力.....................................................................................192.6.2破裂压力.....................................................................................192.6.3绘制钻井液密度窗口.................................................................202.6.4防止井壁坍塌合理建议..............................................................212.7分析出砂可能性[5].................................................................................212.7.1出砂指数法分析出砂可能性.....................................................212.7.2合理完井方式推荐.....................................................................222.8水平井起裂压力计算............................................................................222.8.1水平井起裂压力计算模型.........................................................222.8.2计算起裂压力.............................................................................23参考文献...............................................................................................................25附录：Matlab源程序...........................................................................................26题目1题目：2014-2015《石油工程岩石力学》大作业结合所学的《石油工程岩石力学》课程内容及相关知识，利用给出的测井数据，对地层力学参数、孔隙压力、地应力、地层坍塌压力与破裂压力进行分析计算，得出地层力学参数、地层主应力、地层坍塌、破裂压力剖面；分析储层出砂可能性，提出完井方式建议；分析水平井裸眼压裂的起裂压力。最终形成结课作业报告。已知条件(1)A井为一口预探井、直井，位于受正断层控制的某凹陷构造，钻遇地层为第三系、第四系地层，主要为砂岩、泥岩地层，部分层位有薄层煤岩夹层。储层为3600-4100m砂岩地层。(2)已知A井纵波时差、密度、自然伽马和井径测井数据，见附件一。(3)已知A井钻井过程中实际使用的钻井液密度，见附件一。(4)A井钻井中的主要复杂问题是起下钻阻卡，一般通过划眼、倒划眼方法解决，一定程度上影响钻井时效。钻井中进行过两次地漏试验，分别位于井深1605m和3832m，具体数据见附件一。(5)利用A井钻井取得的岩心进行了室内岩石力学实验，数据见表1。表1A井岩心室内实验数据井深(m)岩心编号围压(MPa)破坏强度(MPa)备注37971-1039.5——2-120146.43-140215.438874-1050.6——5-120155.26-140201.439758-1052.5——9-120148.210-140187.739758-2018.4浸泡钻井液2天9-22097.510-240128.5要求1）编写程序读取、计算、输出数据。题目22）利用自然伽马测井数据简单分析地层岩性，合理设定或求取有效应力系数。3）利用测井数据计算分析地层的弹性模量、泊松比。4）根据抗压实验结果，依据线性莫尔-库仑准则计算粘聚力和内摩擦角，根据实验结果调整合理的系数，利用测井数据计算粘聚力、内摩擦角与地层抗拉强度的连续剖面。5）采用地层密度积分方法计算上覆主应力，利用声波时差测井数据分析地层孔隙压力，得出孔隙压力随井深变化的连续剖面。6）根据地漏试验数据分析水平地应力大小，选取水平构造应力系数，采用适当模型计算水平主应力大小，得出水平最大和最小主应力剖面。7）采用直井均质各向同性模型计算地层坍塌、破裂压力，分析钻井液密度使用是否合理。8）分析储层出砂可能性，推荐合理的完井方式。9）如果后期开发中在该井区垂深3980-4000m地层钻进水平井且进行压裂，分别计算向水平最大主应力和水平最小主应力方向钻进的水平井裸眼起裂压力大小。10）输出结果中单位的使用：地层强度参数采用MPa为单位，地应力、坍塌压力、破裂压力采用当量泥浆密度为单位。11）编写结课作业报告。12）课程结课作业报告提交截止时间：2015年5月25日。第一章前言3第一章前言1.1井壁稳定研究的意义井壁稳定一般是指钻井过程中井壁的张性破坏(井漏)和剪切破坏(井塌)问题，是钻井工程中经常遇到的井下复杂情况之一，具体包括井眼缩径、坍塌、井漏、卡钻等，尤其是井漏、井喷对储层的伤害很大。井壁失稳问题是世界许多油田都普遍存在的一大难题，一直困扰着石油工业界。据有关资料介绍，世界范围内平均每年用于处理井眼失稳的费用达8~10亿美元，消耗的时间约占钻井总时间的5一6%。国内各油田由于井壁失稳造成的损失在钻井事故损失中所占比例依然很大。因此，钻井过程中井壁稳定与否，关系到能否实现安全、快速的钻进，同时.又能够尽可能的减少对储集层段的污染，减少钻井费用。所以对井壁稳定性的研究越来越受到重视，已经成为当今乃至将来研究重点。通过相关资料的研究和计算可以得出井壁岩石地层处的破裂压力及坍塌压力，从而建立相应的井壁稳定模型，可以有效的控制钻井过程中的井壁失稳，以便采取相应的措施，达到减少井下事故的发生，缩短钻井周期的目的，是实现优质、安全、高效和低成本钻井的关键。1.2国内外研究现状及发展趋势由于钻井过程中的井壁失稳是一个世界性难题，因此受到各国科研人员的高度重视。但是，由于受石油钻井工程发展历史的影响，长期以来，研究的重点多集中于化学防塌方面。在这方面，泥浆工作者进行了大量行之有效的工作，从化学的角度出发研制抑制泥页岩水化、膨胀和实现离子活度平衡的新型泥浆处理剂和配方，使井壁失稳现象大为减少，井壁稳定技术取得很大进展，但是，仍然解决不了水化程度弱、强度低的泥页岩、砂泥岩地层，强地应力条件