地層壓力定量計算方法

1、地層壓力的定量計算對任何井及區(qū)塊地層壓力的認(rèn)識首先是從對區(qū)域地震剖面、地質(zhì)構(gòu)造、地層沉積史、油氣運移、生排烴史以及周邊和實鉆資料的綜合分析獲得的，在此基礎(chǔ)上建立區(qū)域地層壓力模型，繪制出地層壓力、破裂壓力和上覆地層壓力剖面，并對即將鉆探的井提出具有指導(dǎo)性的意見和套管下深結(jié)構(gòu)建議。在隨后的實鉆過程中，通過對實時鉆井?dāng)?shù)據(jù)的分析不斷修改和完 善預(yù)測結(jié)果。最后以實測的地層壓力數(shù)據(jù)對所建立的地層壓力剖面及模型加以校正。由此可見對地層壓力的認(rèn)識是一個不斷認(rèn)知-更新的過程，地層壓力預(yù)測、評價服務(wù)貫穿了一口井從設(shè)計到完井的始終。為了將問題簡單化我們按其和鉆井作業(yè)的對應(yīng)關(guān)系將地層 壓力預(yù)測、監(jiān)測和評價大致分為：鉆

2、前地層壓力預(yù)測、隨鉆地層壓力監(jiān)測和鉆后地層壓力評 價三部分。其中隨鉆地層壓力監(jiān)測是對地層壓力準(zhǔn)確認(rèn)識的關(guān)鍵，它關(guān)系到鉆井作業(yè)的成敗。一、地層壓力檢測所需資料地層壓力檢測結(jié)果出自對定量數(shù)據(jù)的計算和對定性數(shù)據(jù)的分析。所需的資料大致分為數(shù)據(jù)類、圖表類和文字描述類。數(shù)據(jù)類：預(yù)測井和臨井經(jīng)深度校正后的地層層速度數(shù)據(jù)及分層數(shù)據(jù)；預(yù)測井和臨井的海拔高度、補心高度、 鉆盤面距名義海平面距離、井位坐標(biāo)及地下水平面高度數(shù)據(jù)；臨井套管下深結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；臨井鉆井錄井?dāng)?shù)據(jù)，包括：井深、垂深、鉆速、鉆壓、氣測、出/入口泥漿密度、出/入口泥漿溫度、ECD、Dxc等；臨井的測井或LWD數(shù)據(jù)，包括：然伽瑪或自然電 位、深淺電阻率、

3、聲波、巖石密度等數(shù)據(jù)；臨井實測地層壓力數(shù)據(jù)，包括：MDT、RFT或DST ；臨井地層漏失實驗(LOT )或地層完整性實驗FIT數(shù)據(jù)。圖表類：臨井綜合錄井圖和地層壓力錄井圖；過井地震剖面；預(yù)測井含臨井的地理位置圖。文字描述類：臨井巖屑和巖芯定名及描述；臨井地質(zhì)完井報告、鉆井報告和井史；臨井井漏、井涌、井噴記錄。二、伊頓法地層壓力的定量計算對地層壓力的計算通?；赥erzaghi (1948)的應(yīng)力模型，也既是：Pf=S-二。在具體的計算中使用伊頓，所得出的為孔隙壓力梯度而不是壓力。1. 使用測井電阻率計算孔隙壓力梯度：1 2Pf=OBG-(OBG-Pn)*(Ro/Rn) )式中：Pf =孔隙壓力

4、梯度OBG=上覆壓力梯度Pn=正?？紫秹毫μ荻龋ǔＨ?1.034。Ro=實測泥巖電阻率Rn=正常泥巖電阻率，來自于正常壓實趨勢線2. 使用測井聲波計算孔隙壓力梯度：3Pf=OBG-(OBG-Pn)*(dTn/dTo)式中：dTn =正常壓實泥巖中聲波速度，來自于來自于正常壓實趨勢線dTo=實測泥巖聲波速度3. 使用Dxc計算孔隙壓力梯度：1.2Pf=OBG-(OBG-Pn)*(Do/Dn) )式中：Do=實測DxcDn=正常壓實泥巖中 Dxc，來自于來自于正常壓實趨勢線F面所示為如何計算 OBG上覆壓力梯度的實例:垂深A(yù)垂深B間隔C=B-AD平均密度E=C*D*0.0981F=SUM(E)G

5、=F/BOBG=G/0.0981mmmg/ccbarsbarsbars/msg0.0018.0018.000.000.000.0018.00 502.00484.001.0449.3849.380.101.00502.00600.0098.001.6015.3864.760.111.10600.00700.00100.001.6516.1980.950.121.18700.00800.00100.001.7016.6897.630.121.24通常在隨鉆過程中的地層壓力檢測我們使用泥漿錄井所記錄的Dxc參數(shù)，Dxc指數(shù)法計算公式如下：6Dxc=log10 （R/60N）/loglO （12W/

6、10 *D）* （ Pn/ECD）或公制單位Dxc=1.26-log10 （ R/N）/1.58-log10 （ W/D）* （ Pn/ECD） 式中：R=m/hrN=鉆盤轉(zhuǎn)數(shù)RPMW=鉆壓（噸）D=鉆頭直徑（英寸）Pn為正常靜水壓力梯度，通常為1.034ECD為等效循環(huán)密度三、等效深度法地層壓力的定量計算在欠壓實層段深度上的孔隙度等同于淺層深度正常壓實層段的孔隙度。其計算公式如 下：Pa=OBa-De*（OBe-Pe）/Da式中：Pa=ft實際深度點的地層壓力梯度（sg）Pe=ft等效深度上的壓力梯度（1.034）OBa=在實際深度點的上覆地層壓力梯度（sg）OBe=在等效深度上的上覆地層壓

7、力梯度（sg）Da=在欠壓實層段的實際深度（m）。點=等同于淺部地層的深度（m）在數(shù)據(jù)曲線深度為Da的A點向上畫一條垂線與正 常趨勢線交于深度 De,然后 獲得在Da和De深度上的上 覆地層壓力梯度Oba和 OBe，然后計算地層壓力。假設(shè)A點下部地層的壓 實作用一個連續(xù)的過程，還 可以由A點向下畫垂線與曲 線交于B點。但是如果A和 B點所處的層位不同或在沉 積過程中地層發(fā)生了臺升， 則計算的結(jié)果有可能不可 靠。四、比例法地層壓力的定量計算該方法假設(shè)在欠壓實層段同一深度點上曲線的實際值與正常趨勢線值二者間的比值與 地層壓力成比例關(guān)系。其計算公式如下：Pa=Pn*Datn/Dato式中：Pa=ft

8、圖中實際深度點的地層壓力梯度（sg）Pn=相同深度下正常趨勢線上的壓力梯度（1.034）Datn=在正常趨勢線上的數(shù)據(jù)值Dato=數(shù)據(jù)曲線的實際值在實際計算過程中可使用系數(shù)對結(jié)果進行校正。例如在某一深度下實測地層壓力梯度為1.4sg，而由比例法計算的地層壓力梯度為1.3sg，則系數(shù)C為1.077（ C=1.4/1.3）。五、鉆具抽吸法確定地層壓力該方法最早由L.H. Robinson發(fā)表在1993年1月的國際石油工程師雜志上，我們知道鉆具在上提和下放過程中會導(dǎo)致井下ECD等效循環(huán)密度的變化，這相當(dāng)于抽吸和泵入效果，在地面上，井下壓力的激動會引起氣測全烴值的變化，其變化的大小除了與上提、下放的速

9、 度相關(guān)，還與等效循環(huán)密度和地層壓力間的壓差大小成比例，其方法如下:1, 停止鉆進，將鉆頭放至井底循環(huán)，使地層氣與上提所產(chǎn)生的抽吸氣分開。2, 停泵，然后以穩(wěn)定的速度上提一個單根。3，下放到井底，開泵循環(huán)以將抽吸氣分隔開。4，以不同的上提速度重復(fù)上述步驟兩次。5，繼續(xù)鉆進，直到抽吸氣返出到地面。注意其間不要停泵。6，將測量的全烴峰值減去氣測基值，得到不同上提速度地層氣的抽吸量。7，通過水力學(xué)公式計算出不同上提速度的抽吸壓力。也可以使用MWD直接測量抽吸壓力（MWD的ECD等效循環(huán)密度）。8，繪制出不同上提速度的抽吸壓力與氣體抽吸量的關(guān)系圖，畫一條最能代表各點相關(guān)關(guān)系的直線。找出氣體量為零時的抽

10、吸壓力，此時的壓力代表井筒內(nèi)存在的壓力差。9，將該壓力差與泥漿靜水壓力相加即可估算出地層壓力。2Pressure, barsGas V olumes下表所列為在216mm井眼尺寸，不同上提、下放速度MWD實測等效循環(huán)密度（ECD ）, 需要說明的是該表中上提、下放均為開泵狀態(tài)。井深鉆進上提下放泥漿密度泵壓(psi)ECD泵壓(psi)速度（m/min）ECD泵壓(psi)速度(m/min)ECD370319181.38188428.5/101.355198728.5/3.21.4181.09373118801.37185628.5/111.36197628.5/2.81.41.09376118

11、771.38187028.5/131.375201428.5/21.431.09五、正常趨勢線的確定所有使用正常趨勢線進行定量地層壓力計算的方法都是以在泥巖段中確定趨勢線為起 點，其原理基于處于正常壓實的泥巖段其孔隙度相對穩(wěn)定，任何泥巖段內(nèi)孔隙度的偏離都指示出地層壓力的異常。 從上面所列的定量計算公式中可以看到，由于正常趨勢線直接影響到地層壓力的計算結(jié)果， 因此如何確定趨勢線成為地層壓力評價的關(guān)鍵點。有人將正常趨勢線的設(shè)定比喻為“藝術(shù)”，原因在于在確定正常趨勢線的過程中包含了個人對本地區(qū)地層壓力 的認(rèn)知程度，以及許多定性方面信息的理解。就目前而言，雖然還沒有任何一篇文章能明確地告訴你如何準(zhǔn)確地設(shè)定趨勢線，但是仍有一些基本規(guī)則可循。1，需要在厚而純的泥巖段內(nèi)挑選設(shè)定趨勢線的點。隨鉆壓力預(yù)測可使用 MWD伽瑪來協(xié)助挑取泥巖點，鉆后地層壓力評價可使用測井的自然電位。需要注意的 是，測井曲線受井眼尺寸的影響，盡量避免選取井眼擴大段的數(shù)據(jù)。2，設(shè)定一條或多條趨勢線取決于區(qū)域地質(zhì)沉積史，并