第三章地层压力检测
大量的勘探实践表明，异常高压地层的存在具有普遍性，而且钻遇到高压地层比低压地层更为常见。这些广泛分布的异常高压地层首先影响钻井的安全，钻井中，如果未能预测到可能钻遇到的异常高压地层，使用的钻井液液柱压力小于地层压力，可能会导致严重的井喷甚至井喷失控。因此，在石油钻井中，对地层压力的评价是非常重要的，对保护油气层，保证井控安全具有重要意义。
一压力检测的目的及意义
1 压力检测和定量求值指导和决定着油气勘探、钻井和采油的设计与施工。
2 对钻井来说，它关系到高速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。
3 只有掌握地层压力，地层破裂压力等地层参数，才能正确合理的选择钻井液密度，设计合理的井身结构。
4 更有效地开发、保护和利用油气资源。
二异常地层压力的形成机理
1压实作用：
随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。因此，只有足够的渗透通道才能使地层水迅速排出，保持正常的地层压力。如果水的通道被堵塞或严重受阻，增加的上覆岩层压力将引起孔隙压力增加至高于水静压力，孔隙度亦将大于一定深度时的正常值。
2 构造运动
构造运动是地层自身的运动。它引起各地层之间相对位置的变化。由于构造运动，圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。促使其体积变小，如果此流体无出路，则意味着同样多的流体要占据较小的体积。因此，压力变高。
3 粘土成岩作用
成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异常高的压力。例如在压实期间蒙脱石向伊利石转化。有异常压力，必有上覆压力密封层。如石膏（CaSO4·2H2O）将放出水化水而变成无水石膏（CaSO4），它是一种特别不渗透的蒸发岩，从而引起其下部异常高压沉积。
4 密度差的作用
当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部，可能会形成异常高压。这种情况在钻大斜度气层时常见到。在钻进近构造顶部的气层时，需要比钻油气水界面所需要的钻井液密度高。
5 流体运移作用
从深层油藏向上部较浅层运动的流体可以导致浅层变成异常压力层。这种情况叫做浅层充压。这种流体移动的流道可能是天然的，也可
能是人为的。
6 保压上移或地面剥蚀。
保压上移是渗透地层被不渗透地层包围，上移到较浅深度，在较浅
深度便形成异常高压。同样，若是地层剥蚀，也会形成异常高压。如图
所示，A处是正常压力，B处井底砂岩地层便为异常高压。
8 盐丘与盐层。
盐岩有两个特点（1）不渗透；（2）易溶解并以不同形状再结晶。因此，在盐丘下面，往往被隔成高压。如果是盐丘，则它向周围地层施加压力，同构造运动一样，促使盐丘附近地层变为异常高压。
异常高压的形成，往往是几种因素交织在一起而形成的，在地质界也存在着几种学说，从不同的方面来解释异常高压的成因。
三检测地层压力的方法
检测异常地层压力的原理是依据压实理论：随着深度的增加，压实程度增加，孔隙度减小。在相同的埋藏深度，高压层比低压层压实差，孔隙度较大。因此，任何反映地层孔隙度变化的参数均可以用来检测异常地层压力。
1 钻井前参考地震资料预测地层压力
地震资料中，地震波每米传播时间可用来预测地层压力。在正常压力地层，随着岩石埋藏深度的增加，上覆岩层压力逐渐增加，地层孔隙
度逐渐减小，这就使地震波的传播速度随岩石埋藏深度的增加而成正比
的增加，而传播时间随之减小。当
地震波到达高压油气层时，由于高
压油气的存在，地震波在流体中的
传播速度低于在岩石固体骨架中的
传播速度，另外，由于异常高压地
层孔隙度大，这些因素都会导致地
震波传播的速度下降，传播时间随
之增大。如图所示。因此，如果地
震波传播时间随深度的增加而明显
增加，便有可能是异常高压地层的显示。可以根据地震波在不同深度地层中的传播时间，在半对数坐标纸上绘出传播时间对深度的关系曲线，然后用等效深度法或根据经验公式计算地层压力的大小。
2 钻进中检测地层压力
在钻井过程中要通过随钻压力监测判断地层压力的变化，随钻压力监测主要是指钻井参数检测法。它包括机械钻速法，d指数法及dc 指数法，标准化（正常化）钻速法，页岩密度法和C指数法等。这些方法中，dc 指数法较为简便易行，应用也最广泛。但是dc 指数法只适用于泥页岩地层。
由于异常高压地层形成的地质条件复杂，要准确评价一个地区的地层压力，只应用一种方法是不够的，应利用包括地震和测井资料在内的多种方法进行科学的分析和解释。
下面就页岩密度法和dc 指数法做简单的介绍。
1)页岩密度法
一般情况下，随着深度的增加，页岩压实程度增加，孔隙度减小。但在压力过渡带或异常高压地层，由于岩石欠压实，孔隙度比正常情况下大，其密度比正常情况下小。因此，可利用岩石密度的变化检测地层压力。其方法是，在钻进中，取页岩井段返出的岩屑，测其密度，做出密度与深度的关系曲线，通过正常压力地层的密度值画出正常趋势线。偏离正常趋势线的点，即压力异常点。开始偏离的部分即为过渡带的顶部。如图所示。
⑴岩屑的选取
岩屑选取的可靠性直接影响岩屑密度的
准确度。在页岩井段，每3—5米取一次砂样，
钻速快时可10米或20米取一次，钻速慢时
重要层位也可每米取一次。选取岩屑时注意
记准迟到时间，除去掉块和磨圆的岩屑。用
清水洗去岩屑上的钻井液，用吸水纸将岩屑
擦干(或烘干，取一致的干度)。
⑵岩石密度的称量方法
①钻井液密度计称量。将岩屑放入密度
计的量杯中，加盖后等1g/cm3；再加淡水充
满量杯，加盖后称得杯内的密度值ρ T ；利用
下式计算页岩密度ρsh值。
T
sh ρρ-=21 式中 ρsh ——页岩密度，g ／cm 3；
ρT ——页岩与淡水混合物的密度，g ／cm 3 。
②密度液法。把岩屑放入标准密度液内，看其在液柱内停留的位置，直接读出密度大小。
⑶ 页岩密度法的作图方法
将ρsh 值按相应的深度画到坐标纸上，纵坐标是井深；横坐标是ρsh 值。根据上部正常压力井段的页岩密度数据做出正常压实趋势线并延长。画正常压实趋势线时应尽量使密度数据点分布在趋势线的两侧，以利准确求值。
⑷ 用透明标准图版求出测点的地层压力
把透明的标准图版覆盖在H －ρsh 图上，使标准图版的正常地层压力当量密度线与H －ρsh 图上的正常密度趋势线重合，则偏离正常趋势线的点落在透明版的某线上或两线间。版上所表示的密度值即该地层的地层压力当量密度值。
2）dc 指数法
正常地层在其上覆岩层压力的作用下，随埋藏深度的增加，泥岩页岩的压实程度相应地增加，地层孔隙度减小，钻进时的机械钻速降低。而当钻遇到异常高压层时，由于高压地层欠压实，孔隙度增大，因此，机械钻速相应地升高。利用这一规律可及时地发现异常高压地层，并根据钻速升高的多少来评价地层压力的高低，这就是最初的机械钻速法。dc 指数法是在机械钻速法的基础上建立起来的。
钻速方程为：
Vm = KN e (W/D)d
式中 Vm —— 机械钻速，m/h ；
K —— 岩石可钻性系数；
N —— 转速，rpm ；
e —— 转速指数；
W —— 钻压，KN ；
D —— 钻头直径，mm ；
d —— 钻压指数，即d 指数。
假设钻井条件（水利因素、钻头类型）和地层岩性不变（均为泥岩页岩），则K 值保持常量不变，取K = 1。又因泥岩页岩均属软地层，转速N 与机械钻速Vm 呈线性关系，即 e=1 。
将上述钻速方程整理、取对数，得d 指数表达式。
??? ????? ??=D W NT d 0684.0lg 282.3lg
式中T —钻时，min/m 。
d 指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，这在实际施工中难以达到，尤其在进入压力过渡带以后，为了安全起见，需提高钻井液密度，这样，d 指数随之升高，影响了它的正常显示。为了消除此影响，提出了修正的d 指数，即dc 指数。
m n D W NT dc ρρ???
? ????? ??=0684.0lg 282.3lg 式中 ρn ————正常压力层段地层水密度（一般取1.0 — 1.07），g/cm 3；
ρm ——在用钻井液密度，g/cm 3。
在正常地层压力情况下，随着井深的增加，机械钻速Vm 逐渐降低，d c 指数变大，在d c 指数录井图上表现为随井深的增加，d c 指数逐渐增大
的趋势；当进入异常高压地层时，井底压差减小，机械钻速增加，相应的d c 指数就会减小，在d c 指数录井图上表现为向左偏离了正常趋势。如
图所示。
这就是d c 指数检测异常高压地层的原理。具体作法是将d c 值按相应
的深度画到半对数坐标纸上，纵坐标是井深，等刻度；横坐标是d c 值，
对数刻度。从正常压力井段延长做出正常趋势线。可以按几何关系写出其直线方程，也可以根据数理统计分析理论回归出其直线方程。
在数据选取、处理时，必须作到合理、准确地采集相应的各种数据参数，并去除非泥页岩、水利因素变化大、井底不净、吊打及取芯等影响计算精度的井段，以保证d c 指数的准确性、有效性、指导性。
最后通过d c 值偏离正常趋势线的程度估算出地层压力值或按下式计
算出地层压力值。
n n P dc
dc ρρ= 式中ρＰ ——地层压力当量密度，g/cm 3；
dc n ——正常趋势线的dc 值；
dc ——实际得到的dc 值；
ρn ——地区正常地层压力当量密度，g/cm 3。
3 钻井后检测地层压力
钻井后主要是分析测井资料或直接测试求地层压力。直接用于评价地层压力的测井方法包括声波测井、电阻率测井、密度测井等，其中应用最多的是声波测井。
1）声波法
利用声波时差检测地层压力的原理：声波测井记录的纵向声波速度是孔隙度和岩性的函数。在某种特定的岩石中测井，则声波测井曲线基本上反映孔隙度的变化。在正常压实条件下，（页）泥岩孔隙度随井深增加而减小。因此，声波时差也随井深增加而减小。
如图所示井深—时差关
系，在半对数坐标纸上，正常
压力井段为一直线——正常趋
势线。在该线的左边，是低压
区，右边是高压区。深度3000
米处开始出现异常高压显示，
该处即所谓的异常高压过渡
带。
2）利用电阻（导）率评价
地层压力的方法
有多种电阻率测井方法，
其中感应测井是较普遍用于评
价地层压力的一种电阻率测井
方法。
感应测井记录地层的电导率，单位，西门子，电导率的倒数是电阻率，单位，欧姆·米。感应测井的简单原理是，发射线圈发射高频交流电进入地层。高频交流电在地层中产生的磁场形成涡流，接收线圈接收并记录涡流产生的二次磁场。仪器记录结果主要与地层电导率成正比。在地层水性质相对稳定的层段，岩性己知，地层电导率取决于地层孔隙度，因此，对正常压实的地层，随着埋深增加，泥岩孔隙度减小，电导率也逐渐减小。在异常高压带，泥岩电导率则增高而偏离正常变化趋势。
在半对数坐标上，以对数横坐标为泥岩电导率 Csh刻度，纵坐标为
深度H，作出Csh- H关系点图。在正常压力井段，地层电阻率与深度关系数据点存在一正常趋势。它与沉积构造特征，地层沉积年代及泥岩性质等有关。如图所示为某地区的
两口井，由图中可看出，Csh和H
的正常趋势线明显呈线性关系。
在A井，显然全井段均为正常压
力。在B井，约2440m深度以上
是正常压力，在该深度以下层段，
泥岩电导率偏离正常压实趋势，
电导率急剧增高，是异常高压地
层。
由于感应测井等电阻率测井方法测得的地层电导率（或电阻率）受地层水含盐量及泥岩矿物成分变化的影响很大，导致在建立正常压实趋势时，不易确定趋势线的数学拟合式，这些不利因素影响了感应测井方法定量计算地层压力的广泛应用。
四地层强度试验
在钻井作业中，为了保护油气层，防止其受到污染，同时也为了获得高的机械钻速，应使用合理的钻井液密度，形成略高于地层压力的液柱压力，以防止地层流体进入井内造成井涌或井喷。同时，钻井液液柱压力又不能超过地层破裂压力。因此，在准确预测地层压力的同时，还要了解地层承压能力。
在钻井施工中，通常通过地层强度试验了解地层承压能力的大
小，地层强度试验的目的主要有两个：一是了解套管鞋处地层破裂压力值；二是钻开高压油气层前了解上部裸眼地层的承压能力。试验的方法主要有三种，即地层破裂压力试验、地层漏失压力试验、地层承压能力试验。
1、地层破裂压力试验
地层破裂压力试验是为了确定套管鞋下面第一个砂岩层的破裂压力，新区第一口探井必须进行地层破裂压力试验。试验方法如下：（1）关闭环形空间。
（2）用水泥车以低速（0.8~1.32l/s）缓慢地启动泵向井内注入钻井液。
（3）记录各个时间的泵入量和相应的井口压力。
（4）作出以井口压力与泵入量为坐标的试验曲线，如泵速不变，也可作出井口压力和泵入时间的关系曲线。
进行地层破裂压力试验时，要注意确定以下几个压力值。
（1）漏失压力P L，试验曲线偏离直线的点。此时井内钻井液开始向地层少量漏失。习惯上以此值作为确定井控作业的关井压力依据。
（2）破裂压力P f，试验曲线的最高点。反映了井内压力克服地层的强度使其破裂，形成裂缝，钻井液向裂缝中漏失，其后压力将下降。
（3）延伸压力P pro，压力趋于平缓的点。它使裂缝向远处扩展延伸。
（4）瞬时停泵压力P s，当裂缝延伸到离开井壁压力集中区，即6倍井眼半径以远时（估计从破裂点起约历时1分钟左右），进行瞬时停泵。记录下停泵时的压力P s，此时裂缝仍开启，P s应与垂直于裂缝的最小地应力值相平衡。此后，由于停泵时间的延长，钻井液向裂缝两壁渗滤，液压下降。由于地应力的作用，裂缝将闭合。
（5）裂缝重张压力P r，瞬时停泵后重新启动泵，使闭合的裂缝重新张开。由于张开闭合裂缝时不再需要克服岩石的抗拉强度，因此可以认为地层的抗拉强度等于破裂压力与重张压力之差。
上述记录的压力值为井口压力。为了计算地层实际的漏失压力或破裂压力还需加上井内钻井液的静液压力。
另外，在直井与定向井中对同一地层所做的破裂压力试验所得到的数据不能互换用。当套管鞋以下第一层为脆性岩层时，只对其做极限压力试验，而不作破裂压力试验，因为脆性岩层做破裂压力试验时在其开裂前变形很小，一旦被压裂则承压能力会下降。极限压力试验要根据下部地层钻进将采用的最大钻井液密度及溢流关井和压井时，对该地层承压能力的要求决定。试验方法同破裂压力试验一样，但只试到极限压力为止。
2、地层漏失压力
有些井只需进行地层漏失压力试验即可满足井控要求。试验方法同破裂压力试验类似。
当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时，用水泥车进行试验。试验前确保井内钻井液性能稳定，上提钻头至套管鞋内并关闭防喷器。试验时缓慢启动泵，以小排量（0.8~1.32l/s ）向井内注入钻井液，每泵入80升钻井液（或压力上升0.7MPa ）后，停泵观察5分钟。如果压力保持不变，则继续泵入，重复以上步骤，直到压力不上升为止。
破裂压力试验曲线 极限压力试验曲线
3、地层承压能力试验
在钻开高压油气层前，用钻开高压油气层的钻井液循环，观察上部裸眼地层是否能承受钻开高压油气层钻井液的液柱压力，若发生漏失则应堵漏后再钻开高压油气层，这就是地层承压能力试验。
承压能力试验也可以采用分段试验的方式进行，即每钻进100~200米，就用钻进下部地层的钻井液循环试压一次。
地层承压能力试验也可以通过地面蹩压的方式进行，把高压油气层或下部地层将要使用的钻井液与当前井内的钻井液密度差折算成井口压力，通过井口蹩压的方法检验裸眼地层的承压能力。由于井口蹩压的方式是在井内钻井液静止的情况下进行的，所以试验时要考虑给钻井液密度差附加一系数（通常情况下取0.2g/cm3），以确保在提高密度后，循环的情况下也不会发生漏失。
地震地层压力预测 摘要 目前，地震地层压力预测方法归纳起来可以分为图解法和公式计算法两大类10余种。本文对各种地震地层压力预测方法进行了系统地归纳和总结，并对各种方法的特点、适用性以及存在的问题进行分析和讨论.在此基础上，就如何提高压力预测的精度，提出了一种简单适用的改进措施，经J1.K地区的实测资料的验证，效果良好。 主题词地层压力地震预测正常压实异常压实 引言 众所周知，油气层的压力是油气层能量的反映，是推动油气在油层中流动的动力，是油气层的“灵魂”。因此，在石油和天然气的勘探开发中，研究油气层的压力具有十分重要的意义。 首先，在油气田勘探中，研究油气层压力特别是油气层异常压力的分布，以及预测和控制油气层压力的方法，不仅可以保证安全快速地钻进，而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序;同时也可以帮助选择钻井设备类型和有效安全正确的完井方法等。这些都直接关系到钻井的成功率以及油气田的勘探速度等问题。其次，在油气田开发过程中，准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律的研究，不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化，并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。 多少年来，人们在异常地层压力(这里主要指异常高压或超压)预测方面进行了种种尝试，然而直到本世纪70年代以来，随着岩石物理研究的不断深人以及地震技术的不断提高，才真正使得地层压力的地震预测成为现实。 对于异常高压地层，一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点，因此，凡是可以反映这些特点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。但是，由于各种测井方法均为“事后”技术，这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。与此同时，地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。 利用地震资料进行地层压力预测，主要是利用了超压层的低速特点，因为在正常情况下，速度随深度的增加而增加，当出现超压带时，将伴随出现层速度的降低。可见，取准层速度资料是预测地层压力的关键之一，而选择合适的地层压力预测方法同样是一个十分重要的环节。 到目前为止，地震地层压力预测的方法名目繁多，但就总体而言，大致可分为图解法和公式计算法两大类。本文将对各种地震地层压力预测方法的内容、特点、应用效果以及存在的问题等作一系统全面的叙述。在前人研究工作的基础上，就如何提高地震地层压力预测的精度，本文提出一种简单而实用的改进措施，经JLK(吉拉克)地区实际资料的计算，效果良好。 地震地层压力预测方法综述 图解法 在所有地震地层压力预测方法中，最为直观简便的方法莫过于图解法了。按照判定超压层方式的不同，又可细分为等效深度图解法、比值法和量板法三种。 等效深度图解法 等效深度图解法(或可形象地称之为直接趋势线判别法)是以页岩压实概念为基础
第五节 随钻地层压力检测 “正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。地层流体压力有时比静水压力高，有时比静水压力低。两种“不正常”的压力条件都能引起钻井事故，而工业生产中最为关心的是异常高压，有时称之为地质压力。 一、 基本概念 1、静水压力(Hydrostatic Pressure) 静水压力是指单位液体重量与静液柱垂直高度的乘积。与液柱的直径和形状无关。 静水压力的计算公式如下： 10 d H P h ?= 式中 P h －静水压力，kg/cm 2 d －钻井液重量，g/cm 3 H －垂直深度，m 2、帕斯卡定律(Pascal ’s Law) 帕斯卡定律阐述了静止流体中任何一点上各个方向的静水压力大小相等。通过流体可以传递任何施加的压力，而不随距离的变化而降低。 根据帕斯卡定律，静水压力在液柱中给定的深度上，作用于任何方向上。 3、静水压力梯度（Hydrostatic Pressure Gradient ） 静水压力梯度是指每单位深度上静水压力的变化量。这个值描述了液体中压 力的变化，表示为单位深度上所受到的压力。其计量单位是kgF/cm 2/m 。 录井人员常用体积密度（g/cm3）来描述静水压力梯度，以便于同钻井液密度相对比。静水压力梯度的计算公式如下： 10V h PG P H P H == 式中 H PG －静水压力梯度，kg/cm 2/m P h －静水压力，kgf/cm 2 P v －单位体积质量，g/cm 3 H －实际垂直深度，m 。 应用体积密度（g/cm 3）时，静水压力梯度H G 的计算公式如下： V h G P L P H == 10
地层破裂压力和坍塌压力预测 摘要 地层破裂压力和地层坍塌压力是钻井工程设计的重要依据，对确定合理的钻井液密度和其他钻井参数有重要意义。在参考了一些书籍和相关论文的基础上，对地层破裂压力和坍塌压力的预测方法做出了较为系统的总结。地层破裂压力的预测主要有H-W模式和H-F模式，包括伊顿法、黄荣樽法、安德森法等；地层坍塌压力的预测主要基于井壁岩石剪切和拉伸破坏的原理。 关键词：破裂压力；坍塌压力；预测
第一章前言 地层破裂压力是指使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底流体压力。它是钻井和压裂设计的基础和依据。如何准确地预测地层破裂压力，对于预防漏、喷、塌、卡等钻井事故的发生及确保油气井压裂增产施工的成功有着重要的意义。 地层坍塌压力是指随着钻井液密度的降低，井眼围岩的剪应力水平不断提高，当超过岩石的抗剪强度时，岩石发生剪切破坏时的临界井眼压力。它的确定对于确定合理的钻井液密度和钻井设计及施工有重要意义。 地层三项压力研究历史及发展现状： ?八十年代以前，地层孔隙压力以监测为主，地层破裂压力预测处于经验模式阶 段，如马修斯-凯利模式、伊顿模式等。没有地层坍塌压力的概念。 ?八十年代，提出了地层坍塌压力的概念，从理论上对地层三个压力进行了公式 推导。 ?九十年代以来，一般根据岩石力学的基本原理由地应力和地层的抗拉强度预测 地层的破裂压力，进入实用技术开发阶段。 目前，地层三项压力预测技术已经得到广泛的重视，也从各个方面对其进行了研究和应用： ●室内实验研究方法（研究院） ●地震层速度法（石大北京） ●常规测井资料法（华北钻井所、石大） ●页岩比表面积法（Exxon) ●人造岩心法(Norway) ●岩屑法(Amoco、石油大学） ●LWD、SWD法（厂家） ●经验模式法（USA)
地层压力预测技术 第一章油田的地质特点 油田位于松辽盆地北部，其储油层属于陆湖盆地叶状复合三角洲沉积，是一个大型的多层砂岩油田，共有三套含油组合，即上部黑帝庙、中部萨葡高和下部扶含油组合。由于湖盆频繁而广泛的变化，形成了泛滥平原、分流平原、三角洲外前缘等不同的沉积相带，在萨尔图、葡萄花、高台子含油层段，由于不同的沉积时期和不同的沉积环境，又形成了不同类型的沉积砂体和沉积旋回，因此造成其平面上和垂向上的严重非均质性。 由于这种特定的陆湖相沉积环境，构成了油田的许多基本特点。一是油层多，含油井段长，储量丰度高。萨尔图、葡萄花、高台子油层组，约有49~130多个单层，含油井段几十米到几百米，每平方公里的储量从几十万吨到几百万吨不等。二是油层厚度大，差异也大，最薄的0.2m，一般1m~3m，最大单层厚度可达10m~13m。三是渗透率差异大，空气渗透率最低0.02μm2,最高达5μm2。在纵向剖面上，形成了砂岩与泥岩，厚层与薄层，高渗透层与低渗透层交错分布的复杂情况。 第二章浅气层分布规律及下表层原则 2.1 浅气层的分布规律 浅气层在油田尤其是油田长垣北部的喇、萨、杏油田具
有广泛的分布。在构造轴部的嫩二段顶部粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩三段的粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩四段的细砂岩及粉砂岩层，只要具备以下三条件，就能形成浅气层（在外围就是黑帝庙油层）。 1）具备2.5m视电阻率为10Ω·m，自然电位3mv的砂岩。 2）该砂岩必须在一定海拔深度以上才能形成气层。 3) 同时形成一定的局部构造圈闭及断层遮挡条件（即断层断裂后相对隆起的下盘被断层遮挡），有利于浅气层的聚集。，萨尔图、杏树岗油田浅气含气围见表1-1，喇嘛甸油田浅气含气围见表1-2。 图1-1 浅气层分区示意图
1准确度可以定义为测量值与被测量的真值之间的符合程度或接近程度。 2分辨率是指仪器能够在输入信号中检测到的最小变化量，也就是仪器反映的被测物理量的最小变化。 3灵敏度用来表示一台仪器或一个仪器系统某一部分的输出信号和输入信号之间的关系，即灵敏度=(输出信号的变化量)/(输入信号的变化量)。 4测量误差是实际的测量值与真值之差。 5测量仪器的校检是用相对标准来确定测量仪表或测量系统测值读数（有时是电输出量）与机械输出量之间的过程。 6绝对压力指液体，气体或蒸汽垂直作用在单位面积上的全部压力，包括流体本身的压力和大气压力。表压力等于绝对压力与大气压力之差，是相对压力。 7试油（气）是指探井钻井中和完井后，为取得油气储层压力、产量、液性等参数，提交要求的整套资料的全部过程，是最终确定一个构造或一个圈闭是否有油气藏存在和油气藏是否具备开采价值的依据。 8流动压力是在自喷求产过程中特定的工作制度下所测得的油层中部压力（简称流压）。 9当自喷井试油求产结束后在正常生产状态下将压力计下至油层中部深度，停放30~120min 然后关井，测出地层压力由生产状态到静止状态的变化过程，在这个过程中压力随关井时间的变化关系可以形成一条曲线，通常称压力恢复曲线。 0正压射孔是射孔时，静液柱压力大于地层压力。射孔时，静液柱压力小于地层压力称为负压射孔。 1喉道是指两个颗粒间联通的狭窄部分，是易受损害的敏感部位。 2 DST是钻杆地层测试是指在钻井过程中或完井之后对油气层进行测试，获得在动态条件下地层和流体的各种特性参数，从而及时准确的对产层做出评价。 3测试半径是在测试过程中由于地层流体发生物理位移，对一定距离的地层将产生作用，这个距离为测试半径又为调查半径。 4油、气田生产所部署的井统称为开发井，包括滚动井、投产井、注水井、观察井等。 5堵塞比DR是指实测生产压差与理论生产压差之比。 6流动效率FE表示地层在受到污染的产量与未受到污染情况下产量之比。 7抽汲诱喷发就是利用带有密封胶皮及单流阀的抽子，通过钢丝绳下入井中，进行上、下高速运动。 8提捞诱喷发就是用一个钢制的捞筒，通过钢丝身下入井内，一筒一筒的将井内液体捞出地面，从而降低井中液柱的高度，达到渗流的目的。 9注水泥塞上返试油计划是在很短时间内，从地面将一定数量的水泥浆顶替到已试油层与待试油层之间的套管中，待水泥浆凝固后形成-水泥塞，封住已试油层，然后再射开上面试油层段，进行诱喷，求产等工作。 1测试仪器可分为（指示仪表）、（记录仪表）、（控制仪器）。 2测量仪器的组成（敏感元件）、（放大元件）、（指示和记录元件）。 3指示器分为两类（模拟式）和（数字式）。 4测量误差是（实际的测量值与真值之差）。 5测量误差分为（过失误差）、（系统误差）和（偶然误差）。 6油层能量大小的标志是（油层压力的大小）。 7测量大气压的油表叫（气压表），测量表压力的仪表是（压力表或压力计），测量负压力的仪表叫（真空表）。 8压力计的种类很多，按工作原理分为（液柱压力计）、（弹性式压力计）、（电气式压力计）
随钻地层压力检测方法及其应用 余明发1,2,李庆春3,黄彦庆1,徐孝日2Ξ (1.中国地质大学(北京);2.中油测井技术服务有限责任公司;3.中原油田地质录井处) 摘 要:在油气勘探工作中,油气层压力的预测和控制直接关系到钻井的成功率和油气田的勘探速度等问题。压力录井的方法可进行地层压力预测,有益于安全快速钻进。异常地层压力成因多样,随钻表现各不相同,灵活掌握运用检测方法,能有效捕捉信息,准确判断压力情况。dc指数和气体参数法是应用较多的地层压力检测方法,在钻达高压油气层之前,能预测异常高压的存在并对井控提供有效的技术支持。认真总结经验,抓住主要矛盾,仔细工作,完全可以作好地层压力预测工作。 关键词:录井;预测;地层压力;异常;随钻;dc指数;气测 前言 在油气勘探工作中,研究油气层压力,特别是油气层的异常压力及其预测和控制方法,有益于安全快速钻进,直接关系到钻井的成功率和油气田的勘探速度等问题〔1〕。 油气勘探开发的需要,使压力预测方法应运而生。压力预测是使用区域地质资料、地球物理勘探数据〔2〕、邻井测试资料以及随钻压力检测数据进行分析〔3〕,确定可能存在压力异常的层位和井段,并对地层压力做出预测的技术手段,地层压力预测可以为及时处理复杂情况提供充分的思想准备和物质准备。 在钻井施工现场,可采用压力录井的方法进行地层压力预测。压力录井是在实时录井过程中,使用钻井工程参数、气体检测参数、钻井液检测参数、岩石物理检测参数等录井数据,判断地层压力环境,预测地层压力数值的方法。 1 异常地层压力的概念 地层压力即作用于地层孔隙流体上的压力。在正常压实条件下,作用于孔隙流体的压力即为静水柱的压力。但是由于许多因素的影响,作用于地层孔隙流体的压力,很少是等于静水柱压力的。通常我们把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为异常地层压力,或称为压力异常。 在成岩作用的过程中,造成高压异常的主要因素又可分为泥(页)岩压实作用、蒙脱石的脱水作用、胶结作用、热力作用和生化作用、渗析作用、构造运动、流体密度差异、注入作用(断层窜通)、地层压力充注造成异常高压等;低异常地层压力形成的原因有页岩减压膨胀以及地层温度降低等因素。 在油气田勘探开发的过程中,特别是在勘探阶段,国内外都非常重视油气藏压力异常情况的研究,认真找出异常地层压力变化的规律。在研究异常地层压力时常用压力系数或压力梯度来表示异常地层压力的大小。 2 随钻地层压力检测方法 预测异常地层压力的任务是确定异常地层压力带的层位和顶部深度,计算出异常地层压力值的大小。 具有高压,特别是超高压异常地层压力的油、气层在地下并非孤立地存在。正如在页岩的压实作用对异常压力形成的影响问题中指出的那样,高压或超高压储油、气层周围的混岩、页岩层,是处于从正常地层压力到异常地层压力过渡的地带上,因此,这个过渡地带上的泥岩、页岩也就具备了高压或超高压异常地层压力的特征。与远离高压异常带的,属于正常压实的页岩、泥岩相比,过渡带的泥岩、页岩由于是欠压实的,因此,其密度小,孔隙度大。在钻井过程中,当钻入过渡带时,还可能产生井喷、井漏、井涌以及钻井参数出现异常等现象。人们对过渡带的这些显示进行仔细的观察和研究,便可预测异常地层压力。 Ξ收稿日期:2007-02-22 作者简介:余明发1964年生,1985年毕业于江汉石油学院勘探系石油地质专业,现为中国地质大学(北京)在读博士生、中油测井技术服务有限责任公司解释研究中心高级地质师。
第三章地层压力检测 大量的勘探实践表明，异常高压地层的存在具有普遍性，而且钻遇到高压地层比低压地层更为常见。这些广泛分布的异常高压地层首先影响钻井的安全，钻井中，如果未能预测到可能钻遇到的异常高压地层，使用的钻井液液柱压力小于地层压力，可能会导致严重的井喷甚至井喷失控。因此，在石油钻井中，对地层压力的评价是非常重要的，对保护油气层，保证井控安全具有重要意义。 一压力检测的目的及意义 1 压力检测和定量求值指导和决定着油气勘探、钻井和采油的设计与施工。 2 对钻井来说，它关系到高速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。 3 只有掌握地层压力，地层破裂压力等地层参数，才能正确合理的选择钻井液密度，设计合理的井身结构。 4 更有效地开发、保护和利用油气资源。 二异常地层压力的形成机理 1压实作用： 随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。因此，只有足够的渗透通道才能使地层水迅速排出，保持正常的地层压力。如果水的通道被堵塞或严重受阻，增加的上覆岩层压力将引起孔隙压力增加至高于水静压力，孔隙度亦将大于一定深度时的正常值。
2 构造运动 构造运动是地层自身的运动。它引起各地层之间相对位置的变化。由于构造运动，圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。促使其体积变小，如果此流体无出路，则意味着同样多的流体要占据较小的体积。因此，压力变高。 3 粘土成岩作用 成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异常高的压力。例如在压实期间蒙脱石向伊利石转化。有异常压力，必有上覆压力密封层。如石膏（CaSO4·2H2O）将放出水化水而变成无水石膏（CaSO4），它是一种特别不渗透的蒸发岩，从而引起其下部异常高压沉积。 4 密度差的作用 当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部，可能会形成异常高压。这种情况在钻大斜度气层时常见到。在钻进近构造顶部的气层时，需要比钻油气水界面所需要的钻井液密度高。
地层压力快速测试解释技术 1．地层压力分布原理： 常规的地层压力是严格遵循达西定律，对于油井的分布曲线应 该是这个规律的。 在不同的压力点其恢复曲线也不同，但最终的地层压力在影响 半径处是相同的。 p r 由上图表明流动过程中如果确定不同的初始压力点，也可以计算出地层re（影响半径）处的地层压力 2压力恢复曲线的测试： 压力恢复曲线的测试是油田油井常用的测压手段，起测试的压力数据是压力-时间变化曲线。常规的测试一般测试地层压力需要3天
以上的时间，而低渗透油藏需要10多天甚至一个月以上的时间来判断和计算地层压力。 P t 3地层压力快速计算的原理： 由地层压力分布曲线和压力测试曲线，看，在同一个井底压力的初始点，测试曲线稍微滞后一点。但压力趋势是一致的，也就是说压力恢复曲线的测试实际就是压力分布曲线的测试。 在这个基础上，我们将t时刻的井底测试压力认为是距生产井r 处的压力传递过来的反应。于是就有了 pt=pr pt----t时刻的井底测试压力 pr---r处的压力于t时刻传递到井筒
基于上述原理，我们就可以利用短时间内的压力恢复曲线来计算地层re处的压力了。 4测试时间要求： 因为地层恢复过程有一些不可预料的因素，而且，测试仪器的精度等一些客观因素，在分析计算的时候，需要大量的数据来修正计算误差。所以低渗透游藏一般测试时间安排至少一天，如果是常规油藏，测试时间4-6小时就可。 测试数据密度点要求：因为是短时间测试，需要高密度和高精度的压力传感器，一般设置为30秒一个测试压力点即可。 5低渗透油藏的新的测试方法： 由于油井恢复速度慢，至少一天的时间，担心影响产量，可以测试对应水井，但要求是水井的注水压力高。在地面用压力传感器和计算机自动化采集压降数据4-6小时即可。这样是以水井的影响半径处的地层压力来替代油井的测试。以减少测试时间。 6 技术优点： 不占大量的生产时间，快速动态的分析地层压力变化。计算方法合理，利用测试密度点是为了得到地层压力分布曲线的曲率，尤其适应低渗透油藏的测试计算。因为老油田具备一些大孔道，其低渗透层的压力恢复规律反而被掩盖了。必须通过分层解释技术来分析。 7 技术要求： 要求开放式测试数据，不下封隔器，常规的测压数据就可以，水
地震波阻抗资料预测地层压力 1968年，潘贝克提出利用地震层速度预测地层压力的方法。随着岩石物理研究的不断深入和地震技术的不断提高，使地震技术预测地层压力成为可能，其精度大幅度提高。 在地震压力预测中，经常使用的资料是地震速度谱资料和地震反演得到的地震波阻抗资料。由于地震速度谱资料在纵向上测点较少，不能满足压力精确预测的需要。反演波阻抗资料在纵向上是连续的，可用的信息较多，是压力预测的主要基础资料。 地震波在地层介质中的传播速度与地层的岩性、岩层的压实程度、岩层的埋藏深度以及岩层的地质时代等因素有关，一般情况下，地震波的传播速度随地层埋藏深度的加大而增加。因此，同样岩性的岩石，埋藏深、时代老，要比埋藏浅、时代新的岩石波传播速度要大。但在高压地层段内，由于岩层孔隙空间充填气体或液体，压力的增大和岩石密度的减小，使波在液体和气体中传播的速度要低于在岩石骨架固体中的传播速度。因而，孔隙度和波传播速度有反比关系，即同样岩性岩石，当孔隙度大时，其速度相对较小。孔隙度的变化意味着岩石密度的变化，它同密度亦有反比的关系，即孔隙度变大，密度相对减小。因此，速度的变化实际随岩石密度的增大而增大。综上分析，地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积年代和岩石密度有正比关系，与岩石孔隙度变化成反比关系，这些特性与常规声波测井的规律性是一致的，因此，用地震波进行地层压力预测的理论是可行的。 异常高压地层具有高孔隙度、低密度的特点，因而在地震速度上具有低速的特征。在浅层正常压实带，地震层速度随着深度的增加而不断增大，具有很强的规律性。但是，若在地下某一深度出现异常高压，则表明该深度的地层处于欠压实状态，其孔隙度比相同深度处正常压实的孔隙度高，地震层速度比相同深度处正常压实的地震层速度小。利用这一特征，即地震层速度在同一深度上处于异常压实带和处于正常压实带的差异，可以定量的计算地下地层压力。 地震层速度预测地层压力的方法，常用的有图解法和公式法两大类。图解法包括等效深度图解法、比值法和量版法三种。公式法包括压实平衡法、等效深度公式计算法、Eaton 法、Fillipone 法和Martinez 法等。 尽管如此，关于异常压力形成机理仍存在许多有争议的问题，异常压力数值模拟也存在一些地质影响因素难以量化的问题，另外，异常压力对油气成藏的控制作用也不十分明确。 Fillippone 法与刘震法 Fillippone 法是有加利福尼亚联合石油公司的W.R.Fillppone 提出的。他在1978年和1982年通过对墨西哥湾等地区的测井、钻井、地震等多方面资料的综合研究，先后提出两套不依赖正常压实趋势线的简单而实用的计算公式，并在墨西哥湾等地的实际应用中取得了良好的效果，具体公式如下 max max min i f ov v v P P v v -=- （！）
地层测试技术 地层测试(formation testing)是在在钻井或油气井生产过程中，对目的层段层进行的测试求产，地层测试可以测取地层压力数据，采集地层流体样品，从而对地层的压力、有效渗透率、生产率、连通情况、衰竭情况等进行评价，为建立最佳的完井方式、确定下部措施和开发方案提供依据，是进行油田勘探开发的重要技术手段。其方法一般有：①随钻地层测试：通过钻杆末端的钻杆测试器；②电缆地层测试：利用电缆下入绳索式测试器；此外广义的地层测试还包括常规的试油试气、钻杆地层测试、生产测井、试井等。 钻杆地层测试—DST（drill stem test)是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试。它们座封隔离裸眼井底,解脱泥浆柱压力影响，使地层内的流体进入测试器，进行取样、测压等。钻杆(中途)测试减少了储层受污染的时间和多种后续井下工程对储层的影响，可以有效保护储层，是对低压低渗和易污染油气层提高勘探成功率的有效手段之一。中途测试往往也使油气提前发现，争取了时间，易于安排下步工作。 电缆地层测试是使用电缆下入地层测试器，电缆地层测试仪器又称之为储层描述仪，是 目前求取地层有效渗透率和油气生产率最直接有效的测井方法，同一般的钻杆测试相比，它具有简便、快速、经济、可靠的优点，在油田开发中有重要作用。电缆地层测试目前应用的主要是组件式电缆地层测试器，仪器结构包括电气组件、双探头组件、石英压力计组件、流动控制组件和样品筒组件几部分。根据用户的需求，可以单独测量地层压力及压力梯度，或者同时采集多个地层流体样品。 MFE（mulitflow evaluator）被称为多流测试器，是斯伦贝谢公司研制的地层测试器，用 它可实现钻井中途裸眼井段测试和多层段间的跨隔测试。MFE测试技术是通过钻杆或油管 将专用测试仪器及管串组件传输下到欲测试目的层段，利用封隔器座封实现管柱内腔体与环空的阻隔，使地层流体在人为控制压差的条件下顺利流动进入管柱，从而摸清目的层压力、液性和产能等数据资料。压差的人为控制是通过开关操作井下特殊工具实现的，可进行流动生产和关井压恢等条件下测试的多次往复转换。
地层压力检测 钻进时，井内压力的控制是使井眼压力处在地层孔隙压力和地层破裂压力之间。既不发生井喷，又不压破地层，钻井的整个过程中要随时测试地层孔隙压力、井内液柱压力和地层破裂压力的平衡情况。 一、压力完整性测试 1、dc指数法 dc指数法是通过分析钻进动态数据来检测地层压力的一种方法。其原理是钻进速度在钻头类型；钻头直径；水眼尺寸；钻头磨损；钻压；转速；钻井液类型；钻井液密度；钻井液粘度；固相含量、颗粒大小及在钻井液中的分布；泵压；泵速相对不变的条件下和地层压力、地层岩性有关。 正常情况下，随井深的增加岩石的强度增大，钻速下降，但进入异常压力过渡带，正常趋势发生变化。 这是由于地层的欠压实作用，地层的空隙度大硬度小，所以利用随井深钻速的变化能检测异常高压层的到来。 根据钻速模式：Ｒ=aN(W/D)d
式中：Ｒ－钻速,ft/h; a－可钻性系数，对于大段页岩，视为1； Ｎ－转数，r/min; Ｗ－钻压，klbf; Ｄ－钻头直径，in； d－指数，无因次。 由钻速方程，可得出d指数的表达式为： d指数可用来检测从正常到异常压力的过渡带。但没有考虑钻井液密度的影响现场上用修正d指数， 式中：ρn－地层水密度（从当地地层水含盐量中查出）g/cm3 ρm－所用密度g/cm3 d用下式表达 式中：Ｒ－钻速m/h; N－转速r/min; Ｗ－钻压t；Ｄ－钻头直径mm； Ｌ－进尺m；Ｔ－钻时min。
若Ｗ的单位用KN(千牛)，则 由于0.0547R N 一般小于1，所以在d中，Ｒ 增大，则d减小，故d反映地层的压实情况与ΔＰ。压实差、孔隙多，地层压力大，ΔＰ减小，钻速可增 加。 运用d c指数求地层压力可按下述方法进行： (1)、列表，准备记录和计算 表的内容包括：井深Ｈ，进尺Ｌ，钻时Ｔ，钻速Ｒ，转速Ｎ，井径Ｄ，钻压Ｗ，地层水密度ρ0,钻井液密度ρm大，dc地层压力PP。 (2)、取点记录,计算dc,填入表内.在钻速慢的地层每1m-3m取1点，在钻速快的地层,可5、10、15、30m取1点。 (3)、在半对数纸上作dc－Ｈ图。 纵坐标：井深Ｈ，选适当比例
随钻地层压力预测技术应用探讨 周生友李恩重杨伟彪雷运木张根法 （河南石油勘探局地质录井公司） 在以往陆上和海上石油勘探的实践中，普遍存在着异常高压地层，这些广泛分布的异常高压地层首先影响的是钻井安全，如果未能及早检测或预测可能钻遇到的异常高压地层，使用的钻井液柱压力小于地层压力时，会引起井涌或井喷事故；反之，钻井液柱压力大于地层的破裂压力梯度时，又将导致井漏，易造成油气储层的污染，使气测仪检测不到气测异常显示，在测试时不能出油气，导致压死油气储层的现象，因而随钻预测地层压力技术就显得格外重要。 一、地层压力形成的原因 异常高压地层分布广泛，从新生界第四系更新统到古生界寒武系、震旦系都存在。它的形成原因有多种解释，大多数学者认为，至少有六种机理可以用来解释沉积盆地内异常高压地层的形成原因，分别是压实效应、成岩作用、密度差的作用、构造应力及构造活动、异常地温梯度、油气生成等。异常高压有可能是某个原因造成的，但往往是几个因素综合作用的结果。在引起异常高压的诸多原因中，压实作用是引起超压异常最基本、最主要的机理。随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而减小，因此，只要有足够的渗流通道，才能使地层水迅速排出、保持正常的地层压力。换句话说，只要孔隙水按自然压实速度排出，孔隙压力才可保持水静压力沉积增加，上覆岩层重量增加，使基岩应力继续增加以平衡增加的上覆岩层压力。但如果水的通道被堵塞或严重受阻，逐渐增多的上覆沉积物重量，只能由孔隙内的流体承担，从而使孔隙压力高于静液压力而形成异常高压。 二、几种随钻地层压力检测技术原理及计算方法 对于随钻地层压力检测技术来说，已经不是什么新技术，它诞生于上世纪60年代，发展在80年代，尤其是80年代中期我国大量引进综合录井仪以后，使地层压力检测技术的应用迅速升温。当时，钻井利用人工随钻采集钻井工程资料进行地层压力检测，物探利用地震资料进行地层压力预测，测井利用声波和密度测井资料进行地层压力预测，录井利用综合录井仪进行随钻地层压力检测，使这项技术成为一时流行的技术。因为录井采用综合录井仪的计算机实时处理的随钻地层压力检测技术，因具有直接性、实时性和准确性而独占鳌头。
一、开始一个新的项目 Create a Project: Step 1—Specify Project General Information 创建一个项目：步骤1—具体项目的概要信息 Project location 项目位置 Project name 项目名字 Description 描述 Analyst 分析人员 Default depth unit 默认深度单位 Copy library as a well into project 复制库文件作为一口井到项目中
Create a well—step 1: Specify Data Source 创建一口井—步骤1：具体的数据来源Source well 井的来源 None 没有 From a well in this project (copy well information only) 来自于这个项目中的一口井（只复制井的信息） From a well in this project (Copy well information and all data inside this well) 来自于这个项目中的一口井（复制井的信息和这口井的所有数据） From an LAS file 来自一个LAS文件 View generation 视图生成 Automatically create views using the system default views 用系统默认的视图自动创建视图 View name generate schemes 视图名字产生方案
Create a Well – Step2: Collect Well General Information 创建一口井—步骤2：选择井的概要信息 Well name 井的名子 Description 描述 Operator 操作人员 Analyst 分析人员 Unique Well Identifier 井的唯一标识符 Rig name 钻探设备名字 Status状态 Well type 井的类型 Security level 安全级别 Spud date 开钻日期 Completion date 完钻日期 Depth unit 深度单位 Air gap 空气间隙 Water depth 水深 Elevation 海拔 Total MD 总测量深度 Total TVD 总实际垂直深度
中华人民共和国石油天然气行业标准 SY ／T 5623—1997 地层孔隙压力预测检测方法 Prediction and detection methods of formation pore pressure 1997—12—31发布 1998—07—01实施 中国石油天然气总公司 发布 ICS 75020 E 13 备案号：1163—1998 SY
SY／T 5623—1997 目次 前言………………………………………………………………………………………………………………l 范围………………………………………………………………………………………………………… 2 符号………………………………………………………………………………………………………… 3 破指数法…………………………………………………………………………………………………… 4 声波时差法………………………………………………………………………………………………… 5 预测检测孔隙压力技术总结………………………………………………………………………………
SY／T 5623—1997 前言 本标准是SY 5623—93的修订版本。 本标准修订时，增加了用声波时差法预测检测地层孔隙压力的内容，并对原有也指效法的内容做了必要的修改。 本标准从生效之日起，同时代替SY 5623—93。 本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：江汉石油学院石油工程系。 本标准主要起草人李自俊王越支 本标准原代号和编号为ZB E13 006—90,首次发布日期：1990年3月27日。 本标准转为行业标准SY 5623的日期：1993年。
地层压力预测技术 第一章大庆油田的地质特点 大庆油田位于松辽盆地北部，其储油层属于内陆湖盆地叶状复合三角洲沉积，是一个大型的多层砂岩油田，共有三套含油组合，即上部黑帝庙、中部萨葡高和下部扶杨含油组合。由于湖盆频繁而广泛的变化，形成了泛滥平原、分流平原、三角洲内外前缘等不同的沉积相带，在萨尔图、葡萄花、高台子含油层段内，由于不同的沉积时期和不同的沉积环境，又形成了不同类型的沉积砂体和沉积旋回，因此造成其平面上和垂向上的严重非均质性。 由于这种特定的内陆湖相沉积环境，构成了大庆油田的许多基本特点。一是油层多，含油井段长，储量丰度高。萨尔图、葡萄花、高台子油层组，约有49~130多个单层，含油井段几十米到几百米，每平方公里的储量从几十万吨到几百万吨不等。二是油层厚度大，差异也大，最薄的0.2m，一般1m~3m，最大单层厚度可达10m~13m。三是渗透率差异大，空气渗透率最低0.02μm2,最高达5μm2。在纵向剖面上，形成了砂岩与泥岩，厚层与薄层，高渗透层与低渗透层交错分布的复杂情况。 第二章浅气层分布规律及下表层原则 2.1 浅气层的分布规律 浅气层在大庆油田尤其是大庆油田长垣北部的喇、萨、
杏油田具有广泛的分布。在构造轴部的嫩二段顶部粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩三段的粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩四段的细砂岩及粉砂岩层，只要具备以下三条件，就能形成浅气层（在外围就是黑帝庙油层）。
1）具备2.5m视电阻率为10Ω·m，自然电位3mv的砂岩。 2）该砂岩必须在一定海拔深度以上才能形成气层。 3) 同时形成一定的局部构造圈闭及断层遮挡条件（即断层断裂后相对隆起的下盘被断层遮挡），有利于浅气层的聚集。，萨尔图、杏树岗油田浅气含气范围见表1-1，喇嘛甸油田浅气含气范围见表1-2。 图1-1 浅气层分区示意图 表1-1 萨尔图、杏树岗油田浅气层分布及防喷地质要求
探井地层压力预测计算方法 摘要：对地层压力的计算预测准确与否直接影响探井钻井工程井控和正常安全施工，因而成为探井的一个技术关键。本文对探井地层压力的预测和计算方法进行了优选，建立了综合的钻前、随钻、及钻后各环节地层压力计算的分析、对比和校正的模式。 关键词：孔隙压力、破裂压力、压力预测 abstract: the calculation of strata pressure predict accurately or not directly affect drilling exploratory wells well control and normal safety construction, thus it has become a key technology of exploratory wells. in this paper, the exploration wells formation pressure prediction and calculation method optimized, established a comprehensive drilling, drilling, and before with drilling after the link formation pressure calculation analysis, comparison and correction mode. keywords: pore pressure, burst pressure, pressure prediction 中图分类号：tu74文献标识码：a 文章编号： 0 引言 地层压力预测和检测是探井施工环节中的一个重要内容。由于施工区域附近邻井资料少，在钻前因资料不足，探井地层压力往往
一、地层压力预测软件有： 1.JASON软件 Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。 Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。 其反演模块包括： InverTrace：递归反演 稀疏脉冲反演 InverTrace_plus：稀疏脉冲反演 RockTrace：弹性反演 InverMod：特征反演 （主组分分析） StatMod：随机模拟 随机反演 FunctionMod：函数运算 压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。 2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG 软件功能: ?趋势线(参考线)的建立 --手工 --最小二乘方拟合 --参考线库 ?页岩辨别分析 ?上覆岩层梯度分析 --体积密度测井 --密度孔隙度测井 --用户定义方法(程序) ?孔隙压力分法 --指数方法 电阻率、D一指数 声波、电导率 地震波 --等效深度方法 电阻率、D--指数 声波 --潘尼派克方沾 --用户定义方法(程序) ?压裂梯度分法 --伊顿方法
--马修斯和凯利方法 --用户定义方法(程序) ?系统支持项目和油井数据库 ?系统支持所有趋势线方法 ?系统包括交叉绘图功能 ?用户定义方法(程序) ?包括全套算子 ?系统支持井与井之间的关联分析 ?系统支持岩性显示 ?系统支持随钻实时分析 ?系统支持随钻关联分析 ?多用户网络版本 数据装载功能: ?斯仑贝谢LIS磁盘输入 ?斯仑贝谢LIS磁带输入 ?CWLS LAS输入 ?ASCII输入 ?离散的表格输入 ?井眼测斜数据 ?测深/垂深表格 用户范围: ?美国墨西哥湾 ?北海 ?西部非洲 ?南美 ?尼日利亚三角洲 ?南中国海 ?澳大利亚 DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别?世界上用得最多的地层压力软件 ?钻前预测、随钻监测和钻后检测 ?用户主导的软件系统 ?准确确定 --上覆岩层压力梯度 --孔隙压力梯度 --破裂压力梯度 ?使用下列数据的任何组合来分析地层: -地震波速度 -有线测井
地层压力的定量计算 对任何井及区块地层压力的认识首先是从对区域地震剖面、地质构造、地层沉积史、油气运移、生排烃史以及周边和实钻资料的综合分析获得的，在此基础上建立区域地层压力模型，绘制出地层压力、破裂压力和上覆地层压力剖面，并对即将钻探的井提出具有指导性的意见和套管下深结构建议。在随后的实钻过程中，通过对实时钻井数据的分析不断修改和完善预测结果。最后以实测的地层压力数据对所建立的地层压力剖面及模型加以校正。 由此可见对地层压力的认识是一个不断认知-更新的过程，地层压力预测、评价服务贯穿了一口井从设计到完井的始终。为了将问题简单化我们按其和钻井作业的对应关系将地层压力预测、监测和评价大致分为：钻前地层压力预测、随钻地层压力监测和钻后地层压力评价三部分。其中随钻地层压力监测是对地层压力准确认识的关键，它关系到钻井作业的成败。 一、地层压力检测所需资料 地层压力检测结果出自对定量数据的计算和对定性数据的分析。所需的资料大致分为数据类、图表类和文字描述类。 数据类：预测井和临井经深度校正后的地层层速度数据及分层数据；预测井和临井的海拔高度、补心高度、钻盘面距名义海平面距离、井位坐标及地下水平面高度数据；临井套管下深结构数据；临井钻井录井数据，包括：井深、垂深、钻速、钻压、气测、出/入口泥浆密度、出/入口泥浆温度、ECD、Dxc等；临井的测井或LWD数据，包括：然伽玛或自然电位、深浅电阻率、声波、岩石密度等数据；临井实测地层压力数据，包括：MDT、RFT或DST；临井地层漏失实验（LOT）或地层完整性实验FIT数据。 图表类：临井综合录井图和地层压力录井图；过井地震剖面；预测井含临井的地理位置图。 文字描述类：临井岩屑和岩芯定名及描述；临井地质完井报告、钻井报告和井史；临井井漏、井涌、井喷记录。 二、伊顿法地层压力的定量计算 对地层压力的计算通常基于Terzaghi (1948)的应力模型，也既是：P f=S-σ 。在具体的计算中使用伊顿，所得出的为孔隙压力梯度而不是压力。 1. 使用测井电阻率计算孔隙压力梯度： Pf=OBG-((OBG-Pn)*(Ro/Rn)1.2) 式中: P f =孔隙压力梯度 OBG=上覆压力梯度 P n=正常孔隙压力梯度，通常取1.034。 R o=实测泥岩电阻率 R n=正常泥岩电阻率，来自于正常压实趋势线 2. 使用测井声波计算孔隙压力梯度： Pf=OBG-((OBG-Pn)*(dTn/dTo)3) 式中：dT n=正常压实泥岩中声波速度，来自于来自于正常压实趋势线 dT o=实测泥岩声波速度 3. 使用Dxc计算孔隙压力梯度： Pf=OBG-((OBG-Pn)*(Do/Dn)1.2) 式中：D o=实测Dxc D n=正常压实泥岩中Dxc，来自于来自于正常压实趋势线
第二节 地层破裂压力 在井下一定深度裸露的地层，承受流体压力的能力是有限的，当液体压力达到一定数值时会使地层破裂，这个液体压力称为地层破裂压力（Fracture pressure ），一般用f p 表示。使用最广泛的地层破裂压力预测是Hubbert-Willis 模式和Haimson-Fairhurst 模式。 破裂压力数据应用于钻井、修井、压裂、试油井下测试等井下工艺技术，钻井大多数是在裸眼中进行的，所以破裂压力数据在钻井方面尤为重要，它是钻井之前的井身结构设计，套管强度计算、钻井液密度设计等钻井工程设计内容的关键参数，特别是在一个新的区块开发之前，破裂压力这一数据为就重中之重了。它决定着在这一新的区域内的所有钻井方案是否正确，并能否顺利执行和能否顺利完成。 压裂作业时，地层破裂力学模型如图1.1所示。此时，地层裂隙受地应力与压裂液共同作用。考虑深层水力压裂主成垂直裂缝，且裂缝穿透整个煤层。地应力与压裂液应力的最终有效合应力在裂隙壁面上是拉应力，当其合成应力强度因子K 达到临界值时，裂隙就开始失稳延伸。
地层的破裂压力对钻井液密度确定、井身结构和压裂设计施工等有着重要的指导作用。从上世纪五六十年代，国内外就开始对地层破裂压力进行了研究，并取得了一系列的成果。 H-W 模型 1957年Hubbert 和Willis 根据三轴压缩试验首次提出了地层破裂压力预测模式即H-W 模式指出破裂压力等于最小水平主应力加地层孔隙压力P p ,垂直有效 主应力等于上覆压力P v 减P p 最小水平主应力在其1/3到1/2范围内,预测公式为: ()p p v 31f P P P P +-???? ??=21~ 4-6