石膏對碳酸鹽巖破裂壓力的影響

鄒東璃,牟 媚

（1.四川電力設計咨詢有限責任公司，四川成都610000；2.中國海油有限公司天津分公司，天津 300450）

巖石破裂壓力數據是井身結構設計、套管強度計算、鉆井液密度設計等鉆井工程設計內容的關鍵參數；也是酸壓過程中確定泵壓的重要參數。準確預測地層破裂壓力對鉆井、完井以及增產改造均具有重要意義。

巖石的破裂壓力與其礦物組成直接相關，碳酸鹽巖儲層尤其是白云巖儲層中常含有石膏，而目前國內外尚無相應研究。因此，研究石膏對碳酸鹽巖破裂壓力的影響勢在必行，對準確預測碳酸鹽巖地層破裂壓力具有重要的意義。

1 國內外研究現狀

1.1 巖石起裂準則

巖石屬于剛性材料，抗壓強度遠大于抗張強度，一般采用張性破裂準則判斷巖石是否破壞。Hossiain等證實，無論是小型壓裂還是水力壓裂，也無論測定的地應力分布狀態如何，基于張性破裂準則所預測的裂縫起裂壓力比其它任何破裂準則都更準確。

張性破裂準則包括最大張應力與最大張應變2種，目前運用最廣泛也是最準確的準則是最大張應力準則。假設巖石是線彈性體，當井筒壁處巖石的拉伸應力（最小主應力）達到并大于其抗張強度時，巖石材料將產生斷裂，形成初始裂縫（見圖1）。

圖1 壓裂施工地層破裂模型

1.2 破裂壓力預測方法

巖石破裂壓力是指井壁發生破裂時井底壓力的大小。地層破裂壓力與巖石的力學性質、地層孔隙壓力以及該地區的地應力等因素密切相關。……