利用渭新1井测井资料预测地层三压力剖面.docx

1、利用渭新1井测井资料预测地层三压力剖面梅洁,，牛似成，杨大足（中石化华北分公司工程技术研究院，河南郑州450006）摘要：渭河盆地欠压实及水热增压作用突出，准确预测地层三压力剖面是避免卡钻、井塌等复杂情况发生以及确保探井顺利实施的有效保障。基于伊顿法，利用渭新1井测井资料计算得到了地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力剖面，并据此分层位确定了合理的钻井液密度窗口。地层三压力剖面预测结果表明，该地区地层三压力以濡河组为界可分为上、下两部分，上部受欠压实影响较为严重，地层压力变化幅度较大，下部受水热增压影响，地层压力缓慢增加。现场压力测试结果表明，计算得到的地层孔隙压力与实测值相对误差在15%以

2、内，基本满足安全钻井需要。关键词：地层压力；测井曲线；伊顿法；渭新1井；欠压实；水热增压中图分类号:TE249.6文献标识码:A文章编号：1004-5716（2014）06-0037-03对于钻井丁程而言，淮确预测地层孔隙压力、地层坍塌压力和地层破裂压力剖面是确定合理钻井液密度窗口、进行井身结构设计、减少油气层污染的主要依据，同时也是有效避免井涌、井漏、压差卡钻等复杂情况的保障I当前预测地层三压力剖面（地层孔隙压力、地层坍塌压力、地层破裂压力）的方法主要有3类"一类是实测资料确定，测址准确但成本较高;一类是利用地震层速度资料进行地层压力预测，计算精度较低;最后一类是利用测井资料,如自

3、然伽马、声波时差、密度、电阻率等测井曲线计算地层压力，较为可察。本文利用渭新1井测井资料预测该井周围地层三压力剖面，分析其压力分布特点，并由此确定合理的钻井液密度窗口.为卜一步钻井施工提供依据。1渭河盆地地质构造背景渭河盆地是喜山期构造运动裂陷、伸展形成发展而来的新生代断陷盆地，具有凹陷深、地层新、形成晚的特点。渭河盆地较快的沉积速度造成该盆地欠压实情况较为突出，实钻过程中钻遇粗砂岩及砾岩层位也验证了这一观点。另外，渭河盆地下部地层地热资源丰富，巨厚新生界赋存的热能主要来自于由地球内部热能传导和地壳岩石放射性元素衰变产生的热能。渭新1井位于渭河盆地南部，实钻井深3500m,由上至下依次钻遇张家

4、坡组、蓝田一海河组、高陵群3个地热层,且这些层位地层水较发育，因此水热增压作用对地层压力产生较大影响叫2地层三压力剖面测井计算方法利用测井资料预测地层孔隙压力的方法有很多，较为常用的有等效深度法、经验关系法、正常压实趋势法和有效应力法阳，鉴于渭河盆地欠压实及水热增压作用突出，且当前掌握的实测压力资料有限，采用经验关系法预测渭新1井地层压力。伊顿法是目前较为常用的一种预测地层孔隙压力的经验关系法，该方法考虑了欠压实及其他作用产生的异常高压效果，具有较高的计算精度吐叫适用于渭新1井地层三压力剖面的计算。2.1建立正常压实趋势线建立泥岩正常压实趋势线是利用伊顿法进行压力预测的关键。目前，泥岩正常压实

5、趋势线的建立方式有很多种，如对数式、半对数式、直线式、Bowers声波法等，由于对数式、半对数式、直线式3种方法未考虑泥岩随井深增加压实程度变缓的特点，对于深井（3000m）Bowers声波法计算更为准确。Bowers声波法利用上覆岩层压力和正常孔隙压力建立正常压实趋势线,上覆岩层压力可由密度测井资料求得,正常地层孔隙压力当械密度设为1.03g/cm3o2.2地层三压力测井计算方法基于伊顿法岫，对照录井资料从声波时差或伽马测井曲线中劈分筛选出泥岩段，拟合实际泥岩段声波时差曲线，对比等垂深下正常压实地层声波时差与收稿日期:2014-03-31修回日期：2014-04-01第一作者简介：梅沾（19

6、74-）.女（汉族）.河北张家口人.工程师.现从事钻完井工北技术研究T.作°实际地层声波时差.由正常地层孔隙压力计算出实际地层孔隙压力，再结合上覆岩层压力和岩石泊松比计算出地层破裂压力，并由此计算出水平最大、最小主应力.最后依据库伦-摩尔破坏准则计算出地层坍塌压力，见式。S=/>,-（兀一外）卜/（1一卜）（1）P，=沱。H-S）-2CK+。外（K2-d/（K?+式中：为上覆岩层压力,MPa；Pu-正常地层孔隙压力即地层水静液柱压力，MPa；M一正常压实趋势线上的声波时差值,us/m；/实测声波时差值,us/m；a压实指数，本地区取2；v岩石泊松比，鉴于本区块基础资料陕乏，取为

7、0.4；外地层坍塌压力当量:密度，g/cmK=col（45。-芸）；<P内摩擦角；C岩石粘聚力.MPa；7应力非线性修正系数.常取1.18；、贝水平最大、最小主应力.MPa。3应用分析基于上述计算模型,利用消新1井测井资料预测了地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力剖面，见图1。该模型计算得到的渭新1井地层孔隙压力与实测值对比后，误差在15%以内.基本满足安全钻井需要，见表1。表1渭新1井预测地层孔隙压力误差统计测试测试深度实测地层压力实测地层压力当量密度预测地层压力当做密度预测地层压力相对误差层位(m)(MPa)(g/cm')(g/cm')(MPa)(%)第一层235

8、3.9623.120.9820.93621.576.69第二层2428.5323.860.9821.11426.5111.10第三层2497.324.450.9791.01924.931.95第四层2566.8425.090.9781.06726.836.95第五层2881.8828.110.9750.96827.332.78第六层3055.8529.840.9750.96828.972.90第匕层3220.3532.030.9951.08234.146.58第八层3286.8932.350.9841.14336.8013.76受渭新1井测井曲线所限，仅计算得到了二开之后的地层三压力剖面。从图

9、1中的压力剖面可明显看出，消新1井地层三压力以溢河组（对应垂深22902645mm）为界可分为上、下2部分。上半部分地层三压力变化较剧烈.实际采用钻井液密度与地层三压力匹配性较差，易造成地层坍塌、井径扩大，实测井径曲线（图2）表明该段井径确实变化较大。另外，二开上部井段实钻过程中返出岩屑含有大虽粗砂岩、砾岩等粗颗粒岩屑，这说明该段地层沉积速度较快且压实时间较短，造成地层孔隙斥力及地层坍塌压力分布不均，这也与实际压力预测结果相符。下半部分地层孔隙压力、地层坍塌压力、地层破裂昆力变化幅度较小，且呈缓慢增加趋势，这由水热增压造成。实钻过程中，该段返出岩屑为泥岩和中、细砂岩，钻井液密度采用1.151.

10、16g/cm旦未发生溢流、井涌等事故，说明该段地层正常沉积压实，现场温度测试表明，地层温度110°C130°C,地温梯度3.5°C/100m,属于地温偏高地层，且地层水较为发育，由此产生的地热水是造成地层孔隙压力增大的主要原因。在渭新1井测井预测地层三压力的基础上.确定了安全合理钻进各层位的钻井液密度密度窗口，见表2。该区块合理钻井液密度窗口的确定可为下一批探井的实施提供重要依据，保证井眼稳定以及钻井施过程的顺利进行。4结论及建议（1）基于伊顿法,利用声波时差、密度、伽马等测井曲线计算出渭新1井地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力剖面，相对误差在15%以内，基

11、本满足安全钻井工程要求。（2）通过渭新1井地层=压力剖面，初步确定了渭新1井周围地层钻井过程中合理的钻井液密度窗口。（3）鉴于地层三压力剖面仅由一口井的测井曲线当井径(cm)图1渭新1井地层三压力剖面图2渭新1井井径曲线表2钻遇各层位合理钻井液密度窗口序号层位垂深(m)地层孔隙压力当量密度(g/cm:,)钻井液密度F限(g/cnV)钻井液密度上限(g/cn?)1张家坡组110019550.971.201.201.522蓝田组1955-22900.98-1.201.201.573溯河组2290-26450.971.131.151.654高陵群2645-34450.98-1.151.151.695

12、甘河组344535001.161.191.201.84计算得到，局限性较大，建议在该区块加大测井曲线收集，提高计算结果精度,达到指导该区块钻井的0的。参考文献：11李忠慧，楼一珊.王兆峰,等.地层压力预测技术在准格尔盆地钻井中的应用J.天然气工业,2009,29(8)：66-68.21常文会.秦绪英.地层压力预测技术J.勘探地球物理进展.2005.28(5):314-319.3康海涛，范州宇,郭文清.等.地层压力预测技术及其在川东北河坝地区的应用|J.内蒙古石油化工.2010,16:86-89.4王越之，李自俊.用密度测井法检测地层压力的实践J.大庆石油地质与开发,1997,16(3)：68-

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