地层压力定量计算方法..docx

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1、地层压力的定量计算对任何井及区块地层压力的生疏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，在此根底上建立区域地层压力模型，绘制出地层压力、裂开压力和上覆地层压力剖面，并对马上钻探的井提出具有指导性的意见和套管下深构造建议。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推测结果。最终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生疏是一个不断认知-更的过程，地层压力推测、评价效劳贯 穿了一口井从设计到完井的始终。为了将问题简洁化我们按其和钻井作业的对应关系将地层 压力推测、监测和评价大致分为：钻前

2、地层压力推测、随钻地层压力监测和钻后地层压力评 价三局部。其中随钻地层压力监测是对地层压力准确生疏的关键，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：推测井和临井经深度校正后的地层层速度数据及分层数据；推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；临井套管下深构造数据；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

3、波、岩石密度等数据；临井实测地层压力数据，包括：MDT、RFT或DST；临井地层漏失试验LOT或地层完整性试验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；推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f对地层压力的计算通常基于Terzaghi (1948)的应力模型，也既是：P =S-s 。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: Pf =孔隙压力

4、梯度OBG=上覆压力梯度Pn=正常孔隙压力梯度，通常取 1.034。Ro=实测泥岩电阻率Rn=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：dTn=正常压实泥岩中声波速度，来自于来自于正常压实趋势线dTo=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：Do=实测 DxcDn=正常压实泥岩中 Dxc，来自于来自于正常压实趋势线下面所示为如何计算OBG 上覆压力梯度的实例：垂深 Am垂深 Bm间隔 C=B-AmD 平均密度g/ccE=C*D*0.0

5、981barsF=SUM(E)barsG=F/Bbars/mOBG=G/0.0981sg0.0018.0018.000.000.000.0018.00502.00484.001.0449.3849.380.101.00502.00600.0098.001.6015.3864.760.111.10600.00700.00100.001.6516.1980.950.121.18700.00800.00100.001.7016.6897.630.121.24通常在随钻过程中的地层压力检测我们使用泥浆录井所记录的 Dxc 参数，Dxc 指数法计算公式如下：Dxc=log10R/60N/log10 (1

6、2W/106*D)*Pn/ECD或公制单位Dxc=1.26-log10R/N/1.58-log10W/D*Pn/ECD 式中：R=m/hrN=钻盘转数RPM W=钻压吨D=钻头直径英寸Pn 为正常静水压力梯度，通常为1.034 ECD 为等效循环密度三、 等效深度法地层压力的定量计算在欠压实层段深度上的孔隙度等同于浅层深度正常压实层段的孔隙度。其计算公式如下：Pa=OBa-De*(OBe-Pe)/Da式中： Pa=在实际深度点的地层压力梯度sg Pe=在等效深度上的压力梯度1.034OBa=在实际深度点的上覆地层压力梯度sg OBe=在等效深度上的上覆地层压力梯度(sg) Da=在欠压实层段的

7、实际深度(m)De=等同于浅部地层的深度(m)在数据曲线深度为 Da 的 A 点向上画一条垂线与正常趋势线交于深度De，然后获得在Da 和 De 深度上的上覆地层压力梯度 Oba 和OBe，然后计算地层压力。假设 A 点下部地层的压实作用一个连续的过程，还可以由 A 点向下画垂线与曲线交于B 点。但是假设A 和B 点所处的层位不同或在沉积过程中地层发生了台升， 则计算的结果有可能不行靠。四、 比例法地层压力的定量计算该方法假设在欠压实层段同一深度点上曲线的实际值与正常趋势线值二者间的比值与地层压力成比例关系。其计算公式如下：Pa=Pn*Datn/Dato式中： Pa=在图中实际深度点的地层压力

8、梯度sgPn=一样深度下正常趋势线上的压力梯度1.034 Datn=在正常趋势线上的数据值Dato=数据曲线的实际值在实际计算过程中可使用系数对结果进展校正。例如在某一深度下实测地层压力梯度为 1.4sg，而由比例法计算的地层压力梯度为1.3sg，则系数C 为 1.077C=1.4/1.3。五、 钻具抽吸法确定地层压力该方法最早由L.H. Robinson 发表在 1993 年 1 月的国际石油工程师杂志上，我们知道钻具在上提和下放过程中会导致井下ECD 等效循环密度的变化，这相当于抽吸和泵入效果， 在地面上，井下压力的感动会引起气测全烃值的变化，其变化的大小除了与上提、下放的速度相关，还与等

9、效循环密度和地层压力间的压差大小成比例，其方法如下：05Robinson 抽吸气法Gas %1015200102030401， 停顿钻进，将钻头放至井底循环，使地层气与上提所产生的抽吸气分开。2， 停泵，然后以稳定的速度上提一个单根。3， 下放到井底，开泵循环以将抽吸气分隔开。4，5， 以不同的上提速度重复上述步骤两次。6， 连续钻进，直到抽吸气返出到地面。留意其间不要停泵。7， 将测量的全烃峰值减去气测基值，得到不同上提速度地层气的抽吸量。8，9， 通过水力学公式计算出不同上提速度的抽吸压力。也可以使用 MWD 直接测量抽吸压力MWD 的 ECD 等效循环密度。10，11，绘制出不同上提速度

10、的抽吸压力与气体抽吸量的关系图，画一条最能代表各点相关关系的直线。找出气体量为零时的抽吸压力，此时的压力代表井筒内存在的压力差。12，13，将该压力差与泥浆静水压力相加即可估算出地层压力。9.5010Pressure, bars10.51111.512Gas V0.1olumes0.20.30.4钻进上提下放下表所列为在 216mm 井眼尺寸，不同上提、下放速度 MWD 实测等效循环密度ECD，需要说明的是该表中上提、下放均为开泵状态。井深泵压(psi)ECD泵压(psi)速度(m/min)ECD泵压(psi)速度(m/min)ECD泥浆密度370319181.38188428.5/101.3

11、55198728.5/3.21.4181.09373118801.37185628.5/111.36197628.5/2.81.41.09376118771.38187028.5/131.375202328.5/21.431.09五、 正常趋势线确实定全部使用正常趋势线进展定量地层压力计算的方法都是以在泥岩段中确定趋势线为起 点，其原理基于处于正常压实的泥岩段其孔隙度相对稳定，任何泥岩段内孔隙度的偏离都指示出地层压力的特别。从上面所列的定量计算公式中可以看到，由于正常趋势线直接影响到地层压力的计算结果，因此如何确定趋势线成为地层压力评价的关键点。有人将正常趋势线的设定比方为“艺术”，缘由在于在

12、确定正常趋势线的过程中包含了个人对本地区地层压力的认知程度，以及很多定性方面信息的理解。就目前而言，虽然还没有任何一篇文章能明确地告知你如何准确地设定趋势线，但是仍有一些根本规章可循。1， 需要在厚而纯的泥岩段内选择设定趋势线的点。随钻压力推测可使用 MWD 伽玛来帮助挑取泥岩点，钻后地层压力评价可使用测井的自然电位。需要留意的是，测井曲线受井眼尺寸的影响，尽量避开选取井眼扩大段的数据。2，设定一条或多条趋势线取决于区域地质沉积史，并且同一区域内不同井的趋势线有时可以借鉴。3，随钻过程中可以通过泥浆密度或 ECD 与背景气、单根气间的关系对趋势线进展标定。最常见的方法是调整趋势线使得计算的地层压力与实际钻井状况相 符。4，在钻井过程中一些定性数据诸如掉屑的外形和大小，提下钻过程中有无挂卡， 泥浆出口温度的变化等都可以用作趋势线的标定。5，地层压力实测数据、井涌或井喷都是对趋势线进展标定最好方法。