油气井压力的控制.

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1、第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测一、一、 地下各种压力概念地下各种压力概念 1. 1. 静液压力静液压力 静液压力是由液柱重量引起的压力。如果静液压力静液压力是由液柱重量引起的压力。如果静液压力用用ph表示，则表示，则 llhghp 单位高度单位高度( (或深度或深度) )增加的压力值称为增加的压力值称为压力梯度压力梯度，静，静液压力梯度可表示为液压力梯度可表示为 ghpGllhDh第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 静液压力梯度静液压力梯度受液体密度的影响和含盐浓度、气受液体密度的影响和含盐浓度、气体的浓度以及温度梯度的影响。体的浓度以及温度梯度的影响

2、。 油气井钻井中遇到的有代表性的平均静液压力梯油气井钻井中遇到的有代表性的平均静液压力梯度有两类：度有两类：第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 淡水和淡盐水盆地，淡水和淡盐水盆地，GDh为为0.0098 MPam 盐水盆地，盐水盆地，GDh为为0.0105 MPam 2. 2. 上覆岩层压力上覆岩层压力 某处地层上覆岩层压力是指某处地层上覆岩层压力是指覆盖在该地层以上的地层覆盖在该地层以上的地层基质基质( (岩石岩石) )和孔隙中流体和孔隙中流体( (油气水油气水) )的总重量造成的压力。的总重量造成的压力。如果用如果用p pobob表示上覆岩层压力，且沿垂直高度表示

3、上覆岩层压力，且沿垂直高度h h内各参数取内各参数取平均值，则平均值，则fmaobghp1岩石密度与岩石密度与孔隙度的大小和埋藏的深度孔隙度的大小和埋藏的深度有关。有关。 3. 3. 地层压力地层压力 地层压力是地层压力是指作用在岩石孔隙内流体指作用在岩石孔隙内流体( (油气水油气水) )上的上的压力，也叫地层孔隙压力。压力，也叫地层孔隙压力。地层压力用地层压力用p pp p来表示。正常来表示。正常地层压力地层压力等于从地表到地下该地层处的静液压力等于从地表到地下该地层处的静液压力, ,其值大其值大小与沉积环境有关。根据式小与沉积环境有关。根据式(6-2)(6-2)的计算原理，可求得大的计算原

4、理，可求得大多数正常地层压力梯度为多数正常地层压力梯度为G GDpDp=0.0107 MPa=0.0107 MPam m。ppppphph，异常高压，异常高压第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 ppppphph，异常低压，异常低压 4. 4. 基岩应力基岩应力 上覆岩层的重量是由岩石颗粒和孔隙内的流体共同支上覆岩层的重量是由岩石颗粒和孔隙内的流体共同支撑的。撑的。没有被孔隙内流体所承担的那部分上覆岩层压力称没有被孔隙内流体所承担的那部分上覆岩层压力称为为基岩应力基岩应力。如果用。如果用表示基岩应力表示基岩应力 pobpp 在正常的压力环境中在正常的压力环境中(pp=p

5、h)(pp=ph)，由于颗粒和颗粒间相，由于颗粒和颗粒间相互接触，岩石基体支撑着上覆岩层重量，而这个直接的互接触，岩石基体支撑着上覆岩层重量，而这个直接的颗粒间应力的减少颗粒间应力的减少(0)(0)，将导致孔隙内流体支撑起部，将导致孔隙内流体支撑起部分上覆岩层，而形成异常高压分上覆岩层，而形成异常高压(pp(ppph)ph)。 第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 多年来发展了数种预测异常高压的技术，其中有在钻多年来发展了数种预测异常高压的技术，其中有在钻井施工前进行的井施工前进行的地球物理预测方法地球物理预测方法，也有钻井过程中应用，也有钻井过程中应用的的钻井参数方法

6、钻井参数方法和其他方法。目前在国内和其他方法。目前在国内使用最多的方法使用最多的方法是声波测井法和是声波测井法和dc指数法指数法。 1. 1. 地球物理方法地球物理方法 第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 地震资料法地震资料法 声波测井法声波测井法 电阻率测井法电阻率测井法 地球物理方法地球物理方法二、二、 地层压力的预测原理与方法地层压力的预测原理与方法(1) 地震资料法地震资料法 因为地震波是一种弹性波，其因为地震波是一种弹性波，其传播速度与岩石致密传播速度与岩石致密程度有关。程度有关。通常，岩石愈致密，波的传播速度愈快，传通常，岩石愈致密，波的传播速度愈快，传播

7、时间愈短。在正常压力梯度下，岩石的致密程度随深播时间愈短。在正常压力梯度下，岩石的致密程度随深度而增大，因此地震波传播速度亦随深度而增大，其传度而增大，因此地震波传播速度亦随深度而增大，其传播时间随深度而减小。当地层出现异常高压播时间随深度而减小。当地层出现异常高压(ppph)时，时，岩石致密度下降，地震波传播速度减小，传播时间增大，岩石致密度下降，地震波传播速度减小，传播时间增大，人们可根据这一特性来解释地震波与井深的关系曲线，人们可根据这一特性来解释地震波与井深的关系曲线，从而从而预报异常高压预报异常高压。 这种方法一般用在钻井施工前的初步预测。这种方法一般用在钻井施工前的初步预测。第五章

8、第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 1) 1) 预测原理预测原理声波传播速度主要是孔隙度和岩性的函数。声波传播速度主要是孔隙度和岩性的函数。如果岩性为泥页岩时，则声波测井主要反映孔隙度的变如果岩性为泥页岩时，则声波测井主要反映孔隙度的变化。化。 在正常压力地层中，在正常压力地层中，随深度增大，地层压实随深度增大，地层压实程度增强，孔隙度下降，程度增强，孔隙度下降，则声波传播速度加快，则声波传播速度加快，传播时间减少传播时间减少。深度。深度D与传播时间与传播时间tn的对数的对数之间呈一条正常趋势线。之间呈一条正常趋势线。 (2) 声波测井法声波测井法 在在异常高压地层中异常高

9、压地层中，由于欠压实，孔隙度加大，由于欠压实，孔隙度加大，传播时间传播时间t将偏离正常趋将偏离正常趋势线，其数值大于正常值。势线，其数值大于正常值。偏离值偏离值tsh(角标角标sh表示表示泥页岩层，泥页岩层，tsh=to-tn)越大，地层压力越高。越大，地层压力越高。根据大量数据可得出一定根据大量数据可得出一定地区地区GDp和和tsh之间的关之间的关系曲线。系曲线。 第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 地区经验曲线法地区经验曲线法 地区经验曲线法：地区经验曲线法： 绘制该地区绘制该地区lgt与与D的正常趋势线，图上开始偏离正的正常趋势线，图上开始偏离正常趋势线的点即为

10、异常压力的顶界。先确定常趋势线的点即为异常压力的顶界。先确定tsh=to(异异常常)-tn(正常正常)，而后根据该地区关系曲线查出，而后根据该地区关系曲线查出GDp，则，则 DGpDppto第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 当量深度当量深度法法2) 预测方法预测方法当量深度法：当量深度法：在连续沉积盆地，声波传播时间的正常趋势反映了地层在连续沉积盆地，声波传播时间的正常趋势反映了地层)(DhDoee-GGD 的正常压实趋势。当地层压力异常时，如图的正常压实趋势。当地层压力异常时，如图6-3中中a点，点，地层欠压实，基岩应力地层欠压实，基岩应力下降。由于地层有正常压实

11、的下降。由于地层有正常压实的趋势，可在正常压力段找出一点趋势，可在正常压力段找出一点e，其，其值与之相等。相值与之相等。相应深度应深度De称为当量深度，如图所示。称为当量深度，如图所示。 正常压力段深度正常压力段深度De的的e易于求出：易于求出：第五章第五章 第一节第一节 地层压力及其预测地层压力及其预测 Ct-t-GG-DGpaoDhDoaDoplglg)(由于深度由于深度Da处的处的a=e，则，则a点处的地层压力计算式为点处的地层压力计算式为 (3) 电阻率测井法电阻率测井法 电阻率测井法的预测原理：电阻率测井法的预测原理：在在正常压力正常压力地层中，随地层中，随深度增大，地层压实程度加大