欠压实成因异常高压的随钻检测方法及应用分析.doc

欠压实成因异常高压的随钻检测方法及应用分析余明发12，徐孝日2，黄彦庆1 1中国地质大学（北京），北京100083 2中油测井技术服务有限责任公司，北京100101摘要：应用随钻压力检测的方法进行地层压力预测，有益于安全快速钻进。具有高压超高压异常的地层压力在地下并非孤立地存在，其周围的泥页岩地层处于从正常地层压力到异常地层压力的过渡带上，与正常压实的泥页有诸多不同之处。在钻井过程中，当钻入过渡带时，会出现一系列的现象，为钻遇高压油气层之前预测异常高压的存在提供了机会。dc指数和气体参数法以及钻井液温度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，仔细分析细节，随钻地层压力预测工作可以达到理想的效果。关键词：压力预测；欠压实；地层压力；异常；录井；dc指数；气测；钻井液温度The Detect Methods and Application Analysis of Overpressure Zone from Undercompacted FormationYu Mingfa12 Xu Xiaori2 Huang Yanqing11China University of Geosciences, Beijing 100083 2China National Logging Corporation, Beijing 100101Abstract: Detect formation pressure while drilling is beneficial to safety and faster penetration. The formations which hold overpressure not exists underground lonely, but have a transition zone from normal pressure to overpressure. The shale in transition zone will have a serial of showing which different form normal shale and make the overpressure predicate become possible before drill through it. Dexponent, gas and mud tempreture out are the common mudlogging parameters for formation pressure detection, can provide technique support for well control before drill to the overpressure zone based on reasonable estimation. Sum up the experience, catch the important signal, should be do a good job for formation pressure predication while drilling. Key Words: Formation pressure predication; Undercompact; Formation pressure; Abnormal; Mudlogging; Dexponent; gas logging; Mud tempreture out前 言在油气勘探工作中，油气层压力，特别是油气层的异常高压的预测和控制方法，直接关系到钻井的成功率和油气田的勘探速度 1。随钻压力检测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。欠压实成因的高压油气藏以其特殊的成因，较高的钻探难度，较高的开发效益引人注目。阿塞拜疆境内KL油田的上新世地层具有典型欠压实含油气层系，工程施工难度大；在钻井施工现场，采用随钻压力录井的方法进行欠压实成因地层压力的监测，取得良好的应用效果。1. 工区石油地质概况2阿塞拜疆KL油田位于里海盆地的K坳陷东部的KJ背斜构造。由于多次的构造断裂运动，该区断层众多，使构造复杂化，断层走向与背斜走向基本一致，为近南北走向。区域的左行剪切构造运动及下部泥火山活动的隆起作用，在背斜构造高部位发育大型断裂带，同时在次级构造中发育众多小正断层，在平面上呈雁状排列组合。地层倾角较陡，一般在20-25。图-1 工区地层层序示意图本区中新生代地层沉积较为齐全，沉积地层由早期的以泥灰岩沉积为主到晚期以陆相砂泥岩沉积为主，整个沉积表现为水退陆进系列。目的层是第三系上新统中部地层，主要为中细砂岩和泥岩的交互沉积，沉积相为河流三角洲相。从总的地层剖面上来看，由下至上基本上为一套大的反韵律沉积，下细上粗，下部沉积时水体较深，岩性主要以粉细砂岩为主，砂泥岩频繁交替变化，砂岩层数多，单层厚度薄，一般小于5m。上部地层（Zone）沉积时水体较浅，砂岩以较粗的中细砂岩为主，单层砂岩厚度一般较大，平均厚度在1020m范围之间，多为河道砂，地震反射特征表现为强反射，同相轴连续性好。根据次一级的岩性组合关系、沉积特点，在大的反韵律沉积中又进一步划分为15个次一级的反旋迴，依次记为Zone、XIII、XIV、XV。本油田是有数十年开发历史的老油田，钻井、测试以及生产纪录表明，其地层压力从压力衰竭层到正常压力层至异常高压层都存在，独立的砂体更增加了压力分布的复杂性。KX007井是KL油田的一口评价井，主要目的层是III至VII砂组，井底层位Zone。油层砂体在垂向上叠置，横向展布面积较大。预计井底温度为76 C左右，地温梯度为2.2 C/100m。2. 欠压实异常地层高压的随钻检测方法随钻地层压力检测方法有多种方法。使用比较多的是dc指数法和气测录井参数法3以及钻井液参数法中的钻井液温度法。dc指数是基于d指数的计算，对钻井液密度、钻头磨损作出校正后的进一步计算结果。应用dc指数法检测地层压力时，首先随钻采集计算dc指数数据；然后基于正常压实井段内的数据，回归建立dc指数正常趋势线方程；第三步依据伊顿公式，采用dc指数偏离dcn趋势线的大小以及上覆地层压力来计算孔隙压力梯度。由于高孔隙度和含水的原因，欠压实的泥岩地层的热导率降低，导致在高异常地层压力过渡带，地温梯度增高。温度梯度突变的地方往往就是高压异常过渡带的顶部位置。使用录井技术不能够测量井底温度，但是可以依据钻井液出口温度，随深度增加建立一个温度剖面，这个剖面不是实际的地温剖面，而是地层温度、钻井液循环内摩擦以及钻柱旋转等产生热量传递给钻井液的温度集合剖面，可以反映出地温梯度的变化情况。使用钻井液出口温度剖面可以判断异常地层超压的存在，常常可以提前数十至数百米进行预报，与其它方法配合使用时，可为指示超压地层的存在提供有价值的信息。在异常高压井段，气测录井资料中将出现诸多烃类显示。地层产出气体进入钻井液引起的压差气增多，背景气、接单根气、起下钻气的气测读值呈递增趋势，使气测显示成为油气勘探中异常高压的标志之一。实时监测中，任何气体显示值升高的现象都不能忽视。应及时作出解释，向施工监督以及钻台司钻汇报情况，及时调整钻井液密度，消除可能的井喷隐患。3 随钻地层压力检测效果分析图-2 KX007井压力录井剖面图KX007井在钻井施工过程中，使用综合录井仪进行施工参数的实时监测，其中包括随钻地层压力评价。随钻地层压力检测资料如图-2所示。dc指数随钻连续计算，以反映地层可钻性的变化，指示异常地层压力的存在；岩屑形状、泥岩密度、气体背景值、起下钻气、单根气等定性方法也被用于随钻压力分析，同时也监测记录了钻井液进出口温度。图-2绘出了钻时、全烃、出口钻井液温度、dc指数以及计算的地层压力梯度和地层破裂压力梯度。另外，左边第一栏中的长断线是根据出口钻井液温度升温阶段和温度平稳阶段的记录数据，绘出的升温速率线段，自浅至深以首尾衔接的方式绘出，可用于定性判断升温速率变化。2400 m处起下钻换钻头，下钻到底后在钻井过程中，出口钻井液温度的升温速率明显较前面的井段增大，这是异常高压压力过渡带的指示信号。2487 m起钻中完，下入技术套管，是很合理的工程措施。2487 m至3000 m井段，是出口钻井液温度的升温速率是全井最引人注目的井段，同时泥页岩密度降低、dc指数开始偏离正常压实趋势线，全烃基值较前有所升高。这些定性及定量参数的变化表明，下伏地层很可能存在欠压实成因的异常高压地层。实钻表明，从3050 m至井底是典型的欠压实成因异常高压地层。在井深3215 m，该井钻遇砂岩油气储集层，见到良好的油气显示。全烃TG从 0.4%升高到90%，同时伴有井涌发生，钻井液总体积增大了20 m3。为了平衡井筒压力，钻井液密度从1.45 g/cm3提高到1.61 g/cm3，此时TG从90降到45%，钻进至3240 m，再提高到1.66 g/cm3，井筒压力处于平衡状态，全烃TG被控制在5-7%。KX007井3215-3499 m井段理论计算的的地层压力系数为1.41-1.65 g/cm3，上限值与压井作业过程中使用的1.66 g/cm3很接近。由此看来，只要在随钻过工作中认真细致的做工作，可以较准确的随钻获取地层压力系数。完井后，该井3217.5-3227 m试油成果为油 m3/d，水 m3/d。油层含水1.315%，含水的原因应该与在欠压实环境中，存在相对的高含水饱和度有关。4 随钻地层压力检测工作注意事项4欠压实地层的随钻压力检测是一项较为复杂的现场技术工作，只要认真总结经验，抓住主要矛盾，仔细分析细节，完全可以把握井下压力的变化动态。1)钻前收集、分析地质资料和钻井工程设计书，对全井地质剖面、构造特点和每个可能的超压部位都作到心中有数；2)泥岩层段往往是高压油气水层的盖层，要给予充分的注意；3) 地温梯度法、气测法等异常高压定性判断方法很重要，不能因无法定量计算地层压力数值，而放弃超压的定性分析工作；4)做全井的随钻“压力检测图”，从宏观上随时检查和掌握各参数的细微变化和趋势动向，为确立正确的正常趋势线提供条件；5)注意收集区域上的中途测试地层压力资料，对压力检测处理结果进行及时的修正，以便提高随钻地层压力资料处理的准确度。6）录井压力工程师与现场地质师及钻井施工人员之间要密切交流协作。参考文献1 蔡其新 刘联海，秦亚玲 东濮凹陷深层压力预测方法研究J 江汉石油学院学报，2003年12月第25卷第4期 p46-48. 2 童晓光 徐树宝世界石油勘探开发图集（独联体地区分册）M石油工业出版社，2004年1月3 吴龙斌，刘树坤随钻地层压力检测技术在石油勘探中的应用J录井技术，1997，8(3)4 余明发，宋玉明，柳金钟等 录井