<储层地质力学>井周钻井诱导缝产生机制
该课程主要讲述了两个方面的内容,一是利用钻井诱导缝预测水平最大地应力的方位,二是利用根据垂向应力、水平最小地应力及井周诱导缝的存在约束水平最大地应力的值,确定水平最大地应力的范围。
通常随着井内液柱压力的增大,周向应力首先达到负值,变为拉应力,对于直井,其水平最大主应力方向上井壁处的周向应力如下所示,△P为井内液柱压力与孔隙压力的差值,最后一项为钻井液冷却作用产生的应力,钻井液对井壁的冷却作用极易造成井壁围岩裂缝的萌生。假设维持近平衡方式钻进,岩石抗拉强度为0,且忽略温度对井壁稳定的影响,则经过数学运算可得到当井内液柱压力为3*Shmin-SHmax-Pp时,会产生钻井诱导裂缝。
井周钻井诱导缝的产生机理如下图所示,随着井内液柱压力的增加,周向应力在水平最大地应力方向变为拉应力,由于岩石抗压不抗拉的特点,周向应力变为拉应力后,就会导致岩石的拉伸破坏,产生钻井诱导裂缝。
井周钻井诱导缝的成像测井图如下图所示,采用钻井诱导缝及井壁崩落位置反演的水平最大地应力方位如下面右图所示,两者在很长的井段内预测值差别很小,此外,在很长的井段内,井壁上均存在一条裂缝,可排除是地层原生裂缝。
Zoback举了Visund 油田的例子来说明利用钻井诱导缝预测水平最大地应力方位的有效性,如下图所示,该油田连续的五口井预测的水平最大地应力方位相差仅为4°,五口井在相近的不同的深度范围内均产生了连续的钻井诱导缝,这必然是由于井内液柱压力引起的诱导缝,可指示水平最大地应力的方位。
下面三幅图展示了如何利用钻井诱导缝、地应力多边图约束水平地应力的范围,其中涉及了断层面摩擦系数、多场耦合井周应力分布、井周钻井诱导缝的产生机理等多个理论,感兴趣的朋友可自行观看,如需下述理论的MATLAB程序可联系小编微 信获取。