泥页岩地层破裂压力计算模型研究

doi:10.3969/j.issn.1673-8926.2015.02.017

岩性油气藏 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (2): 109–113.doi: 10.3969/j.issn.1673-8926.2015.02.017

泥页岩地层破裂压力计算模型研究

严向阳¹，胡永全²，李楠³，申贝贝⁴

1. 美国能新科国际有限公司，成都 610000 ； 2. 西南石油大学石油与天然气工程学院，成都 610500 ；3. 中国石化西北油田分公司工程技术研究院，乌鲁木齐 830000 ； 4. 中国石化华北油田分公司工程技术研究院，郑州 450000

出版日期:2015-03-03 发布日期:2015-03-03
作者简介:严向阳（ 1985- ），男，硕士，工程师，主要从事油气田增产理论与改造技术方面的工作。地址：（ 610000 ）四川省成都市成华区府青路二段 2 号。电话：（ 028 ） 83521801 。 E-mail ： xycy911@163.com 。
基金资助:
西南石油大学研究生创新基金项目“页岩地层水力裂缝破裂与延伸机理研究”（编号： GIFSS1118 ）资助

Calculation model of breakdown pressure in shale formation

YAN Xiangyang¹,HU Yongquan²,LINan³,SHEN Beibei⁴

1. ENTI ， Chengdu 610000 ， China ； 2. College of Petroleum Engineering ， Southwest Petroleum University ， Chengdu 610500 ， China ；3. Research Institute of Engineering and Technology ， Northwest Oilfield Company ， Sinopec ， Urmuqi 830000 ， China ；4. Research Institute of Engineering and Technology ， Huabei Oilfield Company ， Sinopec ， Zhengzhou 450000 ， China

Online:2015-03-03 Published:2015-03-03

摘要/Abstract

摘要：

准确预测压裂井的破裂压力对水力压裂的成功实施具有重要作用。由于存在水化现象，使得泥页岩的岩石力学性质发生变化，从而使泥页岩地层的破裂压力计算与常规地层的破裂压力计算存在一定的差异，因此，不能简单地把常规地层的破裂压力计算方法应用到泥页岩地层中，需要对泥页岩地层破裂压力计算方法进行深入研究。为此，基于弹性力学和岩石力学相关理论，并考虑水化应力对井筒周围应力场的影响，应用最大张应力准则，建立了考虑水化应力计算破裂压力的简单模型，并用此模型结合 2 种泥页岩水化应力的方法进行实例计算。结果表明，考虑水化应力后比不考虑这一情况的泥页岩地层的破裂压力更接近实际的地层破裂压力。该计算模型为快速预测地层破裂压力提供了依据。

关键词: 沉积特征, 砂岩储层, 长10₁ 期, 延长组, 鄂尔多斯盆地

Abstract:

It is very important to predict formation fracture pressure accurately for successful hydraulic fracturing. Calculating the fracture pressure in shale formation is different from that in common formations as a result of changes of mechanical properties due to hydration, so the calculation method of common formations cannot be applied to mud shale formation and an in-depth research should be made on the calculation method of fracture pressure in shale formation. Therefore, based on theories of elastic mechanics and rock mechanics, considering the effect of hydration on the wellbore stress field, this paper applied maximum tensile stress criterion to establish a new model for calculating fracture pressure by taking hydration stress into account. Besides, this paper carried out calculation examples by using the established model combined with two ways to calculate hydration stress of shale. The result shows that the fracture pressure in shale formation with hydration stress considered is much closer to the fracture pressure in actual formation than that not considered. Hence, this calculation model provides a reference basis for fast predicting the formation fracture pressure.

Key words: sedimentary characteristics, sandstone reservoir, Chang 10₁stage, Yanchang Formation, Ordos Basin

严向阳，胡永全，李楠，申贝贝. 泥页岩地层破裂压力计算模型研究[J]. 岩性油气藏, 2015, 27(2): 109–113.

YAN Xiangyang,HU Yongquan,LINan,SHEN Beibei. Calculation model of breakdown pressure in shale formation[J]. Lithologic Reservoirs, 2015, 27(2): 109–113.

参考文献

［1］唐颖，唐玄，王广源，等.页岩气开发水力压裂技术综述［J］.地质通报，2011，30（2/3）：393-399.

Tang Ying，Tang Xuan，Wang Guanyuan，et al. Summary of hydraulic fracturing technology in shale gas development［J］. Geological Bulletin of China，2011，30（2/3）：393-399 .

［2］林森虎，邹才能，袁选俊，等.美国致密油开发现状及启示［J］.岩性油气藏，2011，23（4）：25-30.

Lin Senhu，Zhou Caineng，Yuan Xuanjun，et al. Status quo of tight oil exploitation in the United States and its implication［J］. Lithologic Reservoirs，2011，23（4）：25-30.

［3］李传亮，朱苏阳.页岩气其实是自由气［J］.岩性油气藏，2013，25（1）：1-3.

Li Chuanliang，Zhu Suyang. Shale gas is free gas underground［J］. Lithologic Reservoirs，2013，25（1）：1-3.

［4］张小龙，张同伟，李艳芳，等.页岩气勘探和开发进展综述［J］.岩性油气藏，2013，25（2）：116-122.

Zhang Xiaolong，Zhang Tongwei，Li Yanghua，et al. Research advance in exploration and development of shale gas［J］. Lithologic Reservoirs，

2013，25（2）： 116-122.

［5］王拓，朱如凯，白斌，等.非常规油气勘探、评价和开发新方法［J］.岩性油气藏，2013，25（6）：35-39.

Wang Tuo，Zhu Rukai，Bai Bin，et al. New methods for the exploration， evaluation and development of unconventional reservoirs［J］. Lithologic Reservoirs，2013，25（6）：35-39.

［6］赵海峰，陈勉，金衍，等.页岩气藏网状裂缝系统的岩石断裂动力学［J］.石油勘探与开发，2012，39（4）：465-470.

Zhao Haifeng，Chen Mian，Jin Yan，et al. Rock fracture kinetics of the fracture mesh system in shale gas reservoirs［J］. Petroleum Exploration and Development，2012，39（4）：465-470.

［7］袁俊亮，邓金根，张定宇，等.页岩气储层可压裂性评价技术［J］.石油学报，2013，34（3）：523-527.

Yuan Junliang，Deng Jingen，Zhang Dingyu，et al. Fracability evaluation of shale-gas reservoirs［J］. Acta Petrolei Sinica，2013，34（3）： 523-527.

［8］路保平，林永学，张传进.水化对泥页岩力学性质影响的实验研究［J］.地质力学学报，1999，5（1）：65-70.

Lu Baoping，Lin Yongxue，Zhang Chuanjin. Laboratory study on effect of hydration to shale mechanics［J］. Journal of Geomechanics，1999， 5（1）：65-70.

［9］张莹莹，黄思静.华庆地区长 6 油层组方解石胶结物特征［J］.岩性油气藏，2012，24（2）：48-52.

Zhang Yingying，Huang Sijing. Characteristics of calcite cements of Chang 6 oil reservoir set in Huaqing area［J］. Lithologic Reservoirs，2012，24（2）：48-52.

［10］和冰.泥页岩地层水化后井眼周围应力的计算模型［J］.钻采工艺，2008，31（增刊 1）：11-13.

He Bing. A model of calculating the stress distribution near the borehole under hydration［J］. Drilling & Production Technology， 2008，31（S1）：11-13.

［11］孙文化，楼一珊，李忠慧，等.水化应力和滤饼质量对地层坍塌压力的影响分析［J］.石油钻探技术，2008，36（1）：28-29.

Sun Wenhua，Lou Yishan，Li Zhonghui，et al. Effects of hydration stress and filtration cake on formation collapsing pressure［J］. Petroleum Drilling Techniques，2008，36（1）：28-29.

［12］黄荣樽.水力压裂裂缝的起裂和扩展［J］.石油勘探与开发，1981，8（5）：62-74.

Huang Rongzun. The fracture initiation and propagation of hydraulic fracture［J］. Petroleum Exploration and Development，1981，8（5）： 62-74.

［13］薛强.弹性力学［M］.北京：北京大学出版社，2006：125-130.

Xue Qiang. Elasticity［M］. Beijing：Peking University Press，2006： 125-130.

［14］Chenevert M E，Pernot V. Control of shale swelling pressures using inhibitive water-base muds［R］. SPE 49263，1998.

［15］Chen Guizhong，Chenevert M E，Sharma M M，et al. A study of wellbore stability in shales including poroelastic，chemical，and thermal effects［J］. Journal of Petroleum Science and Engineering，2003， 38：167-176.

［16］Tan C P，Richards B G，Rahman S S，et al. Effects of swelling and hydrational stress in shales on wellbore stability［R］. SPE 38057， 1997.

［17］Tan C P，Rahman S S，Richards B G，et al. Integrated approach to drilling fluid optimisation for efficient shale instability management ［R］. SPE 48875，1998.

［18］Huang Hong. Numerical simulation and experimental studies of shale interaction with water-base drilling fluid［R］. SPE 47796， 1998.

［19］徐加放，邱正松，王瑞和，等.泥页岩水化应力经验公式的推导与计算［J］.石油钻探技术，2003，31（2）：33-35.

Xu Jiafang，Qiu Zhengsong，Wang Ruihe，et al. The hydrationstress formula and calculation for deduction of shale formations ［J］. Petroleum Drilling Techniques，2003，31（2）：33-35.

［20］刘玉石.地层坍塌压力及井壁稳定对策研究［J］.岩石力学与工程学报，2004，23（14）：2421-2423.

Liu Yushi. Collapse pressure and precautions for stability of wellbore wall［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2004，23（14）：2421-2423.

［21］黄荣樽，陈勉，邓金根，等.泥页岩井壁稳定力学与化学的藕合研究［J］.钻井液与完井液，1995，12（3）：15-21.

Huang Rongzun，Chen Mian，Deng Jingen，et al. Study on shale stability of wellbore by mechanics coupling with chemistry method ［J］. Driuing Fluid and Completion Fluid，1995，12（3）：15-21.

［22］唐林，罗平亚.泥页岩井壁稳定性的化学与力学耦合研究现状［J］.西南石油学院学报，1997，19（2）：85-88.

Tang Lin，Luo Pingya. Research status of shale stability of wellbore by chemistry coupling with mechanics method［J］. Journal of Southwest Petroleum Institute，1997，19（2）：85-88.

［23］刘平德，张梅，孙明鑫，等.泥页岩井眼稳定的力学及化学耦合方法研究［J］.钻采工艺，2000，23（6）：10-12.

Liu Pingde，Zhang Mei，Sun Mingxin，et al. The coupling method research on the mechanics and chemistry of the shale hole stabilization［J］. Drilling & Production Technology，2000，23（6）：10-12.

［24］邓虎，孟英峰.泥页岩稳定性的化学与力学耦合研究综述［J］.石油勘探与开发，2003，30（1）：109-111 .

Deng Hu，Meng Yingfeng. A discussion on shale stability coupling with mechanics and chemistry［J］. Petroleum Exploration and Development，2003，30（1）：109-111.

［25］王炳印，邓金根，宋念友.力学温度和化学耦合作用下泥页岩地层井壁失稳研究［J］.钻采工艺，2006，29（6）：1-4.

Wang Bingyin，Deng Jingen，Song Nianyou. Effects of temperature， chemical and percolation on wellbore instability in shale［J］. Drilling & Production Technology，2006，29（6）：1-4.

［26］周德华，焦方正，贾长贵，等. JY1HF 页岩气水平井大型分段压裂技术［J］.石油钻探技术，2014，42（1）：75-80.

Zhou Dehua，Jiao Fangzheng，Jia Changgui，et al. Large-scale multistage hydraulic fracturing technology for shale gas horizontal well JY1HF ［J］. Petroleum Drilling Techniques，2014，42 （1）：75 80.

［27］李传亮，孔祥言.油井压裂过程中岩石破裂压力计算公式的理论研究［J］.石油钻采工艺，2000，22（2）：54-56.

Li Chuanliang，Kong Xiangyan. A theoretical study on rock breakdown pressure calculation equations of fracturing process［J］. Oil Drilling & Production Technology，2000，22（2）： 54-56.

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[1]	张本健, 田云英, 曾琪, 尹宏, 丁熊. 四川盆地西北部三叠系须三段砂砾岩沉积特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(4): 20-28.
[2]	徐宁宁, 王永诗, 张守鹏, 邱隆伟, 张向津, 林茹. 鄂尔多斯盆地大牛地气田二叠系盒1段储层特征及成岩圈闭[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(4): 52-62.
[3]	李志远, 杨仁超, 张吉, 王一, 杨特波, 董亮. 天然气扩散散失率定量评价——以苏里格气田苏X区块为例[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(4): 76-84.
[4]	许飞. 考虑化学渗透压作用下页岩气储层压裂液的自发渗吸特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(3): 145-152.
[5]	姚海鹏, 于东方, 李玲, 林海涛. 内蒙古地区典型煤储层吸附特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 1-8.
[6]	魏钦廉, 崔改霞, 刘美荣, 吕玉娟, 郭文杰. 鄂尔多斯盆地西南部二叠系盒8下段储层特征及控制因素[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 17-25.
[7]	张晓辉, 张娟, 袁京素, 崔小丽, 毛振华. 鄂尔多斯盆地南梁-华池地区长8₁致密储层微观孔喉结构及其对渗流的影响[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 36-48.
[8]	严敏, 赵靖舟, 曹青, 吴和源, 黄延昭. 鄂尔多斯盆地临兴地区二叠系石盒子组储层特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 49-58.
[9]	龙盛芳, 王玉善, 李国良, 段传丽, 邵映明, 何咏梅, 陈凌云, 焦煦. 苏里格气田苏49区块盒8下亚段致密储层非均质性特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 59-69.
[10]	薛培, 张丽霞, 梁全胜, 师毅. 基于逸度与压力计算页岩吸附甲烷的等量吸附热差异分析——以延长探区延长组页岩为例[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(2): 171-179.
[11]	袁选俊, 周红英, 张志杰, 王子野, 成大伟, 郭浩, 张友焱, 董文彤. 坳陷湖盆大型浅水三角洲沉积特征与生长模式[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(1): 1-11.
[12]	马永平, 张献文, 朱卡, 王国栋, 潘树新, 黄林军, 张寒, 关新. 玛湖凹陷二叠系上乌尔禾组扇三角洲沉积特征及控制因素[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(1): 57-70.
[13]	周新平, 邓秀芹, 李士祥, 左静, 张文选, 李涛涛, 廖永乐. 鄂尔多斯盆地延长组下组合地层水特征及其油气地质意义[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(1): 109-120.
[14]	高计县, 孙文举, 吴鹏, 段长江. 鄂尔多斯盆地东北缘神府区块上古生界致密砂岩成藏特征[J]. 岩性油气藏, 2021, 33(1): 121-130.
[15]	曹江骏, 陈朝兵, 罗静兰, 王茜. 自生黏土矿物对深水致密砂岩储层微观非均质性的影响——以鄂尔多斯盆地西南部合水地区长6油层组为例[J]. 岩性油气藏, 2020, 32(6): 36-49.

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