回帖:⑶修正的Sigma法
修正的西格玛法就是岩石强度法。由于西格玛法预测地层孔隙压力不需要考虑岩性,预测的地层孔隙压力受钻井状况的影响不敏感,这已经是很多地区对PDC钻头的使用所证明过的。所以就有必要寻找出使用PDC钻头的钻井参数所表征的地层的岩石强度的变化情况与地层孔隙压力之间的相互关系的变化规律,以达到在使用PDC钻头钻进时能定性、定量地预测地层孔隙压力的目的。
PDC钻头的机械钻速随井深的增加而将均匀下降,当钻遇异常高压地层时,由于其欠压实而产生的较高机械钻速将偏离正常变化趋势,得出地层孔隙压力上升。对牙轮钻头而言,其在泥、页岩中钻进,机械钻速的变化服从泥、页岩的压实规律,这是大家所公认的,而PDC钻头无论在结构上,还是在破岩机理方面与牙轮钻头相比均有较大的区别。一般来讲,影响钻速的因素从大的方面讲无外乎两个方面,一是地层自身的因素,如硬度、塑性等岩石自身抵抗钻头牙齿破碎的能力,二是工程技术方面的影响(泥浆压力过大导致岩石的三向围压,使岩石强度增大等),这些方法都把预测地层孔隙压力限制在泥、页岩中,预测的范围窄,缺乏连续性。而修正的西格玛法克服了这些缺点,使预测地层孔隙压力具有连续性、准确性。
修正的西格玛法预测地层孔隙压力,是基于岩石破碎的难易程度,即岩石的可钻性,所以它没有岩性的区分,其计算模型如下:
①岩石强度
(5.43)
②钻井液液柱与正常孔隙压力之间的压差
(5.44)
③校正井深对岩石强度的影响
(5.45)
④岩屑对岩石强度的影响系数
当 ,说明有岩屑重复切削现象, ;
当 ,无岩屑重复切削现象, 。
⑤钻井液液柱产生的围压和岩屑重复切削对岩石强度的影响系数
(5.46)
⑥实际岩石强度
(5.47)
⑦正常趋势线方程
(5.48)
⑧地层当量钻井液密度
(5.49)
式中 —井深,m;
—钻压,kN;
—钻时,h;
—转速,rpm
一钻头直径,mm;
—钻井液密度,g/cm3;
—PDC钻头的进尺数,m;
—正常地层孔隙压力当量泥浆密度,g/cm3;
—地层水密度,g/cm3。
由上述公式可以看出,地层孔隙压力梯度是由正常地层孔隙压力梯度和正常地层岩石强度与实际岩石强度的差值同正常趋势线斜率的积,其正常趋势线斜率A值,对于一口井或是同一个压力区块是一个定值,这是通过数学方法对A值进行显著性检验证明过的,只要是同一压力区块,其斜率A值无