水力压裂地应力测量有关技术问题的讨论

水力压裂地应力测量有关技术问题的讨论

(胜利石油工程有限公司井下作业公司试油测试大队,山东东营257000)

摘要:随着社会的发展和科技的进步,相关测量技术也得到了全新的发展。水力压裂地应力测量相关技术拥有较为强大的功能,其探测内容较为广泛、一孔能够多种应用这些功能都使其成为现代化深度地应力探测量度的重要方法之一。在油气田勘探项目工作中,这种应用方法也较为广泛。本文针对水力压裂地应力测量有关技术问题进行讨论,希望对油气田勘探等相关事业发展提供一些贡献。

关键词:水力压裂法;地应力测量技术;问题讨论

引言

在油气田勘探开发项目工作中,地应力能够使得部分破裂压力、井身结构设计进行良好测量与管控的基础要素,进行有效的归纳与罗列并找寻正确的油田区域分布,同时对于全体状态整理以及动态分析评判也有着极为重要的作用。我国现代化水力压裂法是目前来说进行测量地应力最为行之有效的手段。尽管如此,此方法仍然存在着一些问题,需要提出针对性对策与方案进行优化处理。

一、水压致裂法概述

水压致裂法地应力测量技术内容涵盖较广,其测量深度以及使用手段能够满足许多测量内容,能够不依靠其他辅助设备进行有效勘探工作,同时能够满足不需要分析了解岩石力学参数即可进行有效测量,就目前来说,水压致裂法技术应用是深度地应力测量中最有效的方法。运用这种方法进行的测量能够达到数千米,目前其他方法所测量的就深度来说与其无法进行比较。由于此方法不需要进行岩石参数的选择和分析,能够很好的将数据值进行整理,因此几乎可以避免由于数值选取不准确而产生偏差。同时,由于岩壁受力的范围一般来说比较大,孔壁承压段甚至会达到一到两米,因此能够很巧妙的避免出现应力状态限制以及由地质问题产生的影响。然而,目前对于此种方法上相关技术专家与学者们仍然没有给出一套完整的鉴别、处理以及对于水压计算的有效关系等式,对于处理问题和认识上没有一个标准的科学的官方数据,对于钻孔岩壁上原有裂缝的观察与处理不能达到很好的数据划分统一。而这样的认识与处理方法实际上会导致后期在技术应用过程中出现部分测量结果不相符,使得最终结果的可靠性与准确性得不到有效保障。

二、水力压裂法测地应力原理

通常来说,对于石油工程原地应力能够被分成三种地应力,其中包括最大垂直主地应力、最大水平主地应力以及最小水平主地应力。相对来说,在地层深度较低的地方,当井内的钻井液柱所产生的压力逐渐升高且能够将地层压裂,这样会造成之前的压力裂表带逐渐从缝隙缓慢变成新的模式,通常是一条细小的裂带逐渐向外延伸且在之间的具体流体压力也会存在,而这样的一种状态形式我们称之为地层的破裂压力。这种压力的大小与许多因素有关,而具体的大小且联系较深的是与破裂具体所产生的压力和实际地应力的大小有关。

一般可以根据井壁的力学模型进行分析。在井眼附近能够看出其具体所受的周向应力且具体所受力与以下几种力有关;井内钻井液柱压力(随着钻井液密度的增大而增大);井眼周围某点径向与最大水平主应力之间的夹角;地层压力;有效应力系数。

从力学角度上来说,随着静液柱压力的不断增加,力度作用则不断减小,这种状态将持续到数值变成负数,而此时井壁的岩石将会受到另一种力,这种拉力作用对其产生一定的负荷型力量,将会使得地层破裂压力变得更大,而井内钻井液的选择和其实际经历状态将会变大,此时相关地区的大岩石将会出现周向应力变大,从而产生抗拉强度,其具体数值会产生一定的变化。上述内容也可以称之为岩石的抗拉强度。当出现以下情况时,也会出现同样的力度状态,即破裂处发生地带为最小力度带,此时可以看出岩石产生的力度作用会造成破坏力,而井内最大静液柱压力即地层破裂的压力则能够得出。

从地层进入破裂状态之后,用于实验和测算的静液柱压力数据将会开始下降,而此时则可以适当停止和中断泵的使用,在终止的瞬间状态,裂缝不会再继续扩大也不会缓慢延伸,这种压力称之为瞬时终止泵压力,将会与垂直裂缝中的最小地应力达成一致状态。根据闭合状态以及重新开张的压力算法,运用公式则能够进行良好的数据确立,将最大与最小的水平主应力进行测算。

三、对水利压裂法测量地应力技术使用的缺陷

1、闭合压力的估量和判别困难

我们可以通过进行水力压裂法实验从而获得一定的数据值和数据曲线,而此时的数据曲线和相关内容需要进行二次评估。针对闭合压力点进行有效判断与识别,如果不能进行良好的准确判断,将会使得实际测算值,即最大水平主应用里产生错误和不规范数据,因此会导致测算结果出现误差,而对于水力压裂实验数据内容和曲线的使用和判断会需要进行相关环境选择要求,非渗透率流体压裂条件下进行的讨论会与其具体渗透数值和相关孔隙内容数值有关,地层渗透性产生的部分压裂流体漏失情况将会使得这种测量方法变得更加困难。因此,针对这项测量内容,需要进行后期更正以及加大力度给与解决措施。

2、地层破裂压力的测算存在一定误差

水力压裂测量地应力的实验作业中,由于选择的材料为基础岩石材料,在进行力度对应过程中会出现一定的变化,而这种变化过程属于一种破坏性过程,涉及内容较为广泛,且是一门极为复杂的力学状态过程,是否进行到与标准一致的状态需要对材料本身数值进行测量与参考。然而目前运用这种方法进行的分析和测算一般是通过拉伸破坏准则,对于实际选择材料的本身数值度进行的选取较少,而在不同区域、不同深度等方面选取的岩石层材料实际受力关系以及自身数值并不是完全相同的,因此在受力作用下很容易出现参数和相关数据发生变化,而由于这种变化往往会产生一定的测量偏差。

3、裂缝重张压力准确识别困难

这种裂缝重张压力与闭合压力的评估很相似,需要对具体数据曲线以及岩石本身进行分析。而岩石会受裂缝影响导致流体在静止时也会出现渗透情况,因此其具体识别准确度也存在着一定的难度。

结束语

运用水力压裂地应力测量技术进行深度测试能够很好的为相关勘探测量工作提供帮助。但目前这种方法仍然存在着一些问题,包括对于选取材料本身参数标准掌握,对于受力情况具体分析等等。随着科技的发展和进步,这些问题终将会被解决,本文提出这些问题也希望能够在问题探析上提供一些促进作用,希望我国相关勘探事业能够得到更好的发展。

参考文献

[1]楼一珊,金业权.岩石力学与石油工程[M]北京:石油工业出版社,2006.

[2]金衍,陈勉,张旭东.钻前井壁稳定预测方法的研究[J]石油学报.2001,2(3):96-99.

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