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Solución detallada de prueba de presión de ruptura de formación

Tabla de Contenidos

Ruptura de la formación y pérdida de presión

La presión de fractura de la formación se refiere a la presión que un determinado estrato de profundidad puede soportar cuando se rompe y fractura.

Cuando se alcanza la presión de fractura de la formación, la fractura original de la formación se expande y se extiende o la formación sin fractura produce fractura.

En condiciones generales (siguiendo la ley de compactación), la presión de fractura de la formación aumenta con el aumento de la profundidad del pozo.

Al perforar, el límite inferior de la presión de la columna de fluido de perforación debe mantenerse en equilibrio con la presión de la formación para lograr el control de la presión.

El límite superior no debe exceder la presión de fractura de la formación para evitar fracturar la formación y causar fugas.

La presión de pérdida de formación es la presión a la cual la formación a cierta profundidad produce pérdida de fluido de perforación.

Para arenisca de alta permeabilidad, formación fracturada y zona de falla fracturada con presión normal, la presión de pérdida de formación suele ser mucho menor que la presión de fractura y es muy perjudicial para la seguridad de la perforación.

La presión de pérdida de formación se utiliza tradicionalmente como base de la presión de cierre para las operaciones de control de pozos. Es mucho más seguro.

Para determinar el método de presión de fractura (fuga) de la formación

  • 1. Prediction method — Using empirical formulas to predict formation fracture pressure as a basis for drilling design.
  • 2. Método de verificación: después de ejecutar la cementación del revestimiento, se debe realizar una prueba de fugas para verificar la presión de ruptura prevista.
Prueba de presión de ruptura de formación
Prueba de presión de ruptura de formación
  • 1. Levante la broca por encima de la zapata de revestimiento, llene el pozo con fluido de perforación y cierre el pozo.
  • 2. El fluido de perforación está bombeando hacia el pozo a una tasa pequeña seleccionada desde el pozo de perforación o desde el espacio anular.
  • 3, cada intervalo de 20~50L (seleccione una cantidad fija) de volumen de la bomba o cada intervalo de 10~20S (velocidad de la bomba constante, seleccione un intervalo de tiempo fijo) registre la presión de la bomba y el volumen o el tiempo de inyección correspondientes.
  • 4, cuando la presión de la bomba comience a caer, detenga la bomba. Si no se requiere calcular la tensión principal horizontal mínima del suelo del estrato y la resistencia a la tracción de la capa de prueba de fugas, la prueba está terminando.
  • 5. Detenga la bomba durante 1~2 minutos y registre la presión de la bomba cada 10~20 s.
  • 6. Después de que la presión de la bomba sea relativamente estable, reinicie la bomba durante 1 o 2 minutos y registre la presión de tensión cada 10 a 20 s.
  • 7. Haga una curva típica de prueba de fugas como se muestra en la siguiente figura. En la figura, la presión PL en el punto que se desvía de la línea recta es la presión de fuga.
Prueba de presión de ruptura de formación
Prueba de presión de ruptura de formación

La densidad equivalente de presión de ruptura (υ F) es: υ F = υ M +100Pl/H

Escribe:

υ M: Densidad del lodo, g/cm3;

Pl: presión de fuga, MPa;

H: profundidad del punto medio del agujero abierto, M.

El gradiente de presión de fractura (Gf) de la formación es:

Gf = 0,01 υ M +Pl/H Unidad: MPa/ M

Es importante señalar que los datos obtenidos de las pruebas hidráulicas realizadas en la misma formación en pozos verticales y direccionales no son intercambiables.

Cuando la primera capa debajo de la zapata del revestimiento es roca quebradiza, solo se realiza la prueba de presión final, pero no la prueba de presión de fractura del miembro.

Debido a que la roca quebradiza tiene una pequeña deformación antes de agrietarse durante la prueba de presión de fractura, la capacidad de carga disminuirá una vez que se fractura.

La presión máxima de prueba se determina con base en la densidad máxima del lodo que se usará en la perforación de la formación inferior y la capacidad de carga de la formación al cerrar y matar el pozo después de que ocurra el desbordamiento.

El método de prueba es el mismo que el de la prueba de presión de ruptura, pero solo hasta la presión final.

Análisis típico de la curva de prueba de fugas

  1. Presión de fuga (PL)
Prueba de presión de ruptura de formación
Presión de ruptura de la formación

Como puede ver en el gráfico, la presión vertical cambia casi en línea recta con el volumen de inyección, lo que indica que no hay pérdida en el fondo del pozo.

Se produjo un punto de inflexión desde L. La curva de prueba se desvió de la línea recta para mostrar un cambio de curva, pero la presión siguió aumentando.

Indica que las partículas del esqueleto de la formación comienzan a separarse, pero no se forma ninguna fractura, y el fluido de perforación comienza a perderse (pero la tasa de fuga es menor que la cantidad de inyección).

El punto donde la curva de prueba se desvía de la línea recta es el punto donde la formación comienza a perder, y la presión sobre la formación se denomina presión de pérdida de formación.

  • 2. Presión de ruptura (PF)

Como se puede ver en la figura, después del punto de inflexión desde L, la presión cambia en una curva, pero la presión sigue aumentando y cae después de alcanzar el punto pico máximo F.

En este momento, la formación se rompe y se forman grietas. El fluido de perforación se filtra en las grietas (la tasa de fuga es mayor que la cantidad de inyección) y luego cae la presión.

En este punto, la bomba se detiene y la presión se estabiliza. El punto más alto de la curva de prueba. Refleja que la presión en el pozo supera la fuerza de la formación y hace que se rompa, formando una fractura, y el fluido de perforación se pierde en la fractura, y luego la presión caerá.

  • 3. Extension pressure (PPRO)

El punto en el que la presión se aplana. Hace que la grieta se extienda por todas partes.

Asuntos que requieren atención

  • 1. La presión experimental no debe exceder la capacidad de carga del equipo de tierra y la carcasa.
  • 2. Cuando la prueba hidráulica se lleva a cabo unos días después de la perforación, puede deberse a que los escombros de roca bloquean el poro de la roca, lo que genera una presión experimental alta. Es una ilusión y se le debe prestar atención.
  • 3. Las pruebas hidráulicas solo son adecuadas para áreas de arena y pizarra. Las pruebas hidráulicas para calizas, dolomitas y otros estratos aún están por resolver.
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