地层压力检测技术

1、一、地层压力检测的依据岩层欠压实 在沉积岩沉积过程中，随着沉积深度的增加，岩层受到的上覆岩层压力增大，岩层的压石程度增加、密度变大、孔隙度减少。 （正常沉积） （欠压实沉积） 若沉积岩在沉积过程，由于受构造运动的影响或断层的存在，局部形成了圈闭，在沉积过程中，岩层孔隙中的流体不能有效地排出； 或由于沉积速度高于流体排出速度或细砂沉积导致密封等原因；造成岩石密度、孔隙度不能随着埋藏深度的增加而呈规律性的减小。其中未排出或残留的地层流体便成为支撑上覆岩层压力的一部分。造成地层欠压实，形成高压层。二、检测地层压力的方法1、钻前检测地层压力-地震资料法 依据地震波在地层中传播时间的变化来预测地层压力的

2、变化。 原理：在压实地层中，随着深度的变化，岩石的密度越来越大，地震波的传播速度也越来越快，传播时间越来越短。在欠压实地层中，则相反。 t H（1）等效深度法求地层压力方法：a、在半对数坐标图上，以深度H为纵 t坐标，地震波为横坐标、描点。 b、划正常趋势线； H2 c、有异常压力点引印铅垂线交正常趋势线于一点，求交点深度。（说明异常压力说明异常压力点与交点深度处基岩应力相等点与交点深度处基岩应力相等）d、计算交点处上覆岩层压力和地层压力 H1及异常压力点处覆岩层压力。 H e、以异常压力点与交点深度处基岩应力相等为依据建立方程，求解异常压力点处地层压力。Po1= Pp 1+ 1 Po2= P

3、p 2+2 1 = 2 Pp 1= Po1- Po2+ Pp 2 2、钻进中检测地层压力 -页岩密度法、dc指数法、sigmalog法（1）页岩密度法： 原理：岩层随沉积深度的增加，页岩压实程度增加，但在压力过度带或异常高压层。由于岩层的欠压实，岩石孔隙度大、密度小。 岩样的选取要求： a、在页岩井段每隔3-5m取一次样并除去杂质； b、用清水洗去岩屑上的钻井液。 c、烘干岩样 岩屑密度的测定（现场） a、加岩屑于钻井液密度秤钻井液杯中，加盖后，使游码指示读数为1g/cm。 b、加清水充满钻井液杯，加盖后测定密度值Tc、计算页岩密度值sh=1/（2- T ）e、列表作H- sh关系曲线 sh

4、Hf、用标准透明密度图版覆盖于 H- sh图上，使图版的正常地层压力当量钻井液密度线与H- sh上的正常密度趋势线重合g、观察所求测点落在标准透明密度图版哪一条密度线上，该密度线所指示的密度值即为该点地层压力的当量钻井液密度。（2） dc指数法（1971年Rehm和Mclenden提出）原理： dc指数法检测地层压力是通过钻进过程中，钻速的变化来进行的。在不考虑钻井参数突然变化的条件下，当钻进到欠压实地层时，由于地层孔隙压力高、井底压差小，钻速上升。 dc指数方程：指数方程： dc= （0.0547R/N） n （0.0673W/D） m 式中：R-机械钻速 m/h N-转速 r/min W-

5、钻压 KN D-钻头直径 mm n该地区地层流体密度 m钻井液密度dc指数方程中各参数录取原则： a、在钻速慢的地层中，可按1.5-3m录取； b、在钻速快的地层中，可按7.5或15m录取； c、求dc指数时，各参数的录取必须在泥页岩井段，其它岩层的参数不能用。 数据处理 a、 在各井段录取的R、 N、W、D、n 、 m等参数，分别带入dc指数方程中，求出不同井深所对应的dc值并列表。 dc b、以dc值为横坐标、井深为纵坐标 在半对数坐标图上，描点、绘制 dcH关系曲线 H、 dc指数法检测地层压力的方法（四种）a、若玛纳公式：若玛纳公式： p=n dcn / dcob、伊顿公式：伊顿公式：

6、 p=o-（o-n） （dco/dcn）c、麦克伦敦公式：麦克伦敦公式： p=0.92 ( dcn-dco)+1.98 上式中：上式中： dco实际测得的实际测得的dc值值 dcn-正常趋势线上的正常趋势线上的dc值值 o-上覆岩层压力上覆岩层压力 n-该地区地层流体密度该地区地层流体密度 dco dcn dc2d、等效深度法： Gp=0.02306-0.01236He/H 式中:He等效深度m H-欲求地层压力深度m dc He H(3)Sigmalog法简介： Sigmalog法是1984年，美国AGP公司开发的一种地层压力检测方法。此法克服了因井径、参数变化、岩性等因素对检测精度的影响。

7、较适合4000m以上的深井。原理：利用欠压实地层岩石强度不按压实规律变化的特性检测地层压力。 岩石强度公式： （未考虑钻井液及地层流体的影响） （t）=(25.4W N)/DR +0.0287(7-0.001H) 式中： （t）-岩石总强度 100kp W-钻压 t N-转数 r/min D-井径 mm R-转速 m/h H-井深 m具体方法： a、设选取参数点的岩石总强度为（o），在考虑井内实际压力和正常压差p的影响下，得（t） 与（o）的函数关系式： （o）= F（t） 式中：F= 1+1-（1+n p）/ / n p （系数） p=0.1(m-n)H (密度差) n=3.25/ 640

8、（t） 当(（t） 1)时 n=(1/640 ) 4-0.79/（t） 当 (（t） 1)时 b、将上式整理得： （o） 关于（t）的一元函数 并求出： （t） =- 将上式与 岩石总强度公式联立，去除 （t） 得（o）与 H关系方程。 （实际岩石总强度与井深关系得以建立）c、每米取一点连续作（o）与 H关系曲线。 o 压实段 （r） 表示正常趋势线 欠压实段 Hd、求正常趋势线方程 在实测曲线中正常压力段取2个可信点（ （r） 1，H1）和（ （r） 2，H2），求取正常趋势线方程； （r） =aH/1000+b 式中：a-直线斜率 b-直线截距d、求地层孔隙压力梯度 取异常压力点。（H）

9、通过（t）=(25.4W N)/DR +0.0287(7-0.001H) 求出岩石总强度（t） 通过（r） =aH/1000+b，求该深度在正常趋势线上所对应的岩石强度（r） 设Y=（r） /（t）则地层压力梯度为：则地层压力梯度为： Gp=Gm- 20（1-Y）/ nY （2-Y）H 式中：式中： Gm-钻井液压力梯度钻井液压力梯度 100kpa/m n=3.25/ 640 （t） 当 (（t） 1)时 n=(1/640 ) 4-0.79/（t） 当(（t） 1)时3、钻后检测地层压力（1）声波时差法原理：在正常压实情况下，声波中纵波传播速度随地层埋藏深度的增加，应逐渐增加，因而其传播时差越

10、来越小。但遇及高压层时，由于岩石孔隙度比正常压实地层孔隙度大，故纵波传播速度小，导致传播时差大。利用此特性检测地层压力。具体方法（等效深度） 录取不同深度的纵波传播时差并取对数，列表 。 以井深为纵坐标，时差的对数为横坐标，绘制时差与井深关系曲线。a、从 异常压力点A向正常趋势线引铅垂线交于B点，过B点引水平线交纵轴于H2点。 H2 B H1 Ab、根据H1处的地层基岩压力等效于H2处的地层基岩压力。计算H2点处的地层压力。 因： Po= Pp + H1 = PoH1 -PpH 1 H 2 = PoH2 -PpH 2 1 = 2 PpH 1 = PoH1 -PoH2+PpH 1 =g（H1-H2）o+g H1 n（2）电阻