地层压力检测规范

地层压力(formation pressure)是指由于沉积物的压实作用，地层中孔隙流体(油、气、水)所承受的压力，又称之孔隙流体压力(pore fluid pressure)或孔隙压力(pore pressure)。

正常压实情况下，孔隙流体压力与静水压力一致，其大小取决于流体的密度和液柱的垂直高度，凡是偏离静水压力的流体压力即称之为异常地层压力(abnormal pres．sure)，简称异常压力。

孔隙流体压力低于静水压力时称为异常低压或欠压，这种现象主要发现于某些致密气层砂岩和遭受较强烈剥蚀的盆地。

孔隙流体压力高于静水压力时称为异常高压或超压，其上限为地层破裂压力(相当于最小水平应力)，可接近甚至达到上覆地层压力。

地层压力分类常用的指标是地层压力梯度(单位长度内随深度的地层压力增量，单位为MPa／km)和压力系数(实际地层压力与静水压力之比)。

本文来自: 博研石油论坛详细出处参考/thread-27166-1-5-1.html压力系数：指实测地层压力与同深度静水压力之比值。

压力系数是衡量地层压力是否正常的一个指标。

压力系数为0.8~1.2为正常压力，大于1.2称高压异常，低于0.8为低压异常。

摘自《油气田开发常用名词解释》压力梯度：首先理解什么是梯度：假设体系中某处的物理参数(如温度、速度、浓度等)为w，在与其垂直距离的dy处该参数为w+dw，则其变化称为该物理参数的梯度，也即该物理参数的变化率。

如果参数为速度、浓度或温度，则分别称为速度梯度、浓度梯度或温度梯度。

当涉及到压力的变化率时，即为压力梯度。

区别之处就在于，压力系数为衡量地层压力是否正常的一个指标，压力梯度为压力的变化率。

压力系数就是实际地层压力与同深度静水压力之比。

压力梯度即地层压力随深度的变化率。

地层的压力系数等于从地面算起，地层深度每增加10米时压力的增量。

压力梯度是指地层压力随地层深度的变化率。

储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性，其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。

地层破裂压力试验一、作业应具备的条件1.凡是下入各层技套后的探井及设计有要求的井，都要做地层破裂压力试验。

2.做地层压力破裂试验前，整套井控设备必须安装完备并试压合格。

3.钻井整套设备运行良好、试压泵（建议用一台水泥车，能够准确记录泵入钻井液的量）能正常工作、及各种仪表灵敏、能准确读数。

4.各岗位人员全部到位，分工明确，联络通畅，配合熟练，为收集且记录好准确、齐全的数据做充分的准备。

二、设备和工具的检查1．检查所有有关的压力表要完好。

2．检查所有的阀门完好、灵活、不刺不漏。

3.闸门组各闸门开关灵活，不刺不漏。

4.检查远程控制台、司钻控制台，保证工作正常，液控管线不刺不漏。

5.试压泵（水泥车）性能良好，管线畅通、联接正确。

三、地层破裂压力试验步骤1.钻穿水泥塞钻开试压地层。

一般钻新井眼3～5m或套管鞋以下第一个砂岩层，如果没有砂层，最多钻10m新井眼。

2.循环钻井液清洗井眼，将井内钻井液循环均匀后，测量井内钻井液密度且作好记录。

3.上提钻具使钻头进入套管内关防喷器。

4.用较小排量（0.66～1.32L/S）向井内注入钻井液。

5.计算上顶力（注压时，一定要使上顶力小于井内钻具在钻井液中的重量，否则闸板防喷器的闸板必须封在靠近钻杆公接头处，防止钻具上行）。

6记录各个时间的泵入量和相对应的立管压力值。

7做出液压试验曲线（以***队承钻的****井地层破裂压力试验为例）1、组合下钻探到水泥塞面后，钻穿水泥塞后钻进新地层5米，井深1806米处，随后循环泥浆，将井筒清洗干净。

（泥浆循环均匀后测量泥浆性能，此时泥浆密度为1.18g/cm3）2、起出一立柱，钻头提至套管鞋以内（套管下深1800.82米），接上方钻杆，关半封闸板防喷器，注意绞车刹死，闸板一定要错开钻杆接头处。

3、用试压泵以小排量往井里注入钻井液。

4、记录不同时间的注入量和套管压力。

（用试压泵注压是接在压井管汇上，立管压力与套管压力有滞后效应，如果是正注压就记录立管压力）。

地层压力的定量计算对任何井及区块地层压力的认识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，在此基础上建立区域地层压力模型，绘制出地层压力、破裂压力和上覆地层压力剖面，并对即将钻探的井提出具有指导性的意见和套管下深结构建议。

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预测结果。

最后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认识是一个不断认知-更新的过程，地层压力预测、评价服务贯穿了一口井从设计到完井的始终。

为了将问题简单化我们按其和钻井作业的对应关系将地层压力预测、监测和评价大致分为：钻前地层压力预测、随钻地层压力监测和钻后地层压力评价三部分。

其中随钻地层压力监测是对地层压力准确认识的关键，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：预测井和临井经深度校正后的地层层速度数据及分层数据；预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；临井套管下深结构数据；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；临井地层漏失实验(LOT)或地层完整性实验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；预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对地层压力的计算通常基于Terzaghi(1948)的应力模型，也既是：Pf=S-O。

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。

中华人民共和国石油天然气行业标准SY ／T 5623—1997地层孔隙压力预测检测方法Prediction and detection methods offormation pore pressure1997—12—31发布 1998—07—01实施中国石油天然气总公司 发布ICS 75020 E 13备案号：1163—1998SYSY／T 5623—1997目次前言………………………………………………………………………………………………………………l 范围…………………………………………………………………………………………………………2 符号…………………………………………………………………………………………………………3 破指数法……………………………………………………………………………………………………4 声波时差法…………………………………………………………………………………………………5 预测检测孔隙压力技术总结………………………………………………………………………………SY／T 5623—1997前言本标准是SY 5623—93的修订版本。

本标准修订时，增加了用声波时差法预测检测地层孔隙压力的内容，并对原有也指效法的内容做了必要的修改。

本标准从生效之日起，同时代替SY 5623—93。

本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。

本标准起草单位：江汉石油学院石油工程系。

本标准主要起草人李自俊王越支本标准原代号和编号为ZB E13 006—90,首次发布日期：1990年3月27日。

本标准转为行业标准SY 5623的日期：1993年。

中华人民共和国石油天然气行业标准SY／T 5623—1997代替SY 5623—93地层孔隙压力预测检测方法Prediction and detection methods of formation pore pressurel 范围本标准规定了石油天然气直井钻井d e用以指数、声波时差预测检测地层孔隙压力的方法。

地层压力检测钻进时，井内压力的掌握是使井眼压力处在地层孔隙压力和地层裂开压力之间。

既不发生井喷，又不压破地层，钻井的整个过程中要随时测试地层孔隙压力、井内液柱压力和地层裂开压力的平衡状况。

一、压力完整性测试1、dc 指数法dc 指数法是通过分析钻进动态数据来检测地层压力的一种方法。

其原理是钻进速度在钻头类型；钻头直径；水眼尺寸；钻头磨损；钻压；转速；钻井液类型；钻井液密度；钻井液粘度；固相含量、颗粒大小及在钻井液中的分布；泵压；泵速相对不变的条件下和地层压力、地层岩性有关。

正常状况下，随井深的增加岩石的强度增大，钻速下降，但进入特别压力过渡带，正常趋势发生变化。

这是由于地层的欠压实作用，地层的空隙度大硬度小，所以利用随井深钻速的变化能检测特别高压层的到来。

依据钻速模式：Ｒ=aN(W/D)d式中：Ｒ－钻速,ft/h;a－可钻性系数，对于大段页岩，视为1；Ｎ－转数，r/min;Ｗ－钻压，klbf; Ｄ－钻头直径，in；d－指数，无因次。

由钻速方程，可得出 d 指数的表达式为：d 指数可用来检测从正常到特别压力的过渡带。

但没有考虑钻井液密度的影响现场上用修正 d 指数，式中：ρn－地层水密度〔从当地地层水含盐量中查出〕g/cm3Ρm－所用密度g/cm3d 用下式表达式中：Ｒ－钻速m/h; N －转速r/min;Ｗ－钻压t；Ｄ－钻头直径mm；Ｌ－进尺m；Ｔ－钻时min 。

假设Ｗ的单位用KN( 千牛)，则由于0.0547R N 一般小于1，所以在 d 中，Ｒ增大，则 d 减小，故 d 反映地层的压实状况与Ｐ。

压实差、孔隙多，地层压力大，Ｐ减小，钻速可增加。

运用d c指数求地层压力可按下述方法进展：(1)、列表，预备记录和计算表的内容包括：井深Ｈ，进尺Ｌ，钻时Ｔ，钻速Ｒ，转速Ｎ，井径Ｄ，钻压Ｗ，地层水密度ρ0,钻井液密度ρm 大，dc 地层压力PP 。

(2)、取点记录, 计算dc, 填入表内.在钻速慢的地层每1m-3m 取1 点，在钻速快的地层,可5、10 、15 、30m 取1 点。

3.10地层漏失试验
3.10.1 试漏程序
1) 二开、三开后要求测定套管鞋下第一个砂层的破裂压力，实测地层破裂（漏
失）压力的方法适用于砂泥岩为主的地层，对于脆性地层时只做层压试验。

一般在钻穿套管鞋以下第一个砂岩层进行破裂压力试验，新井眼长度不宜超过100m，用泵车或专用试压泵做地层破裂压力试验，试验前保证钻井液性能均匀稳定，上提钻头至套管鞋内，井内灌满钻井液，关井。

2) 缓慢开泵，向井内泵入钻井液。

裸眼长度在5m以内宜选用0.7~1.0L/s的
泵入排量，裸眼长度超过5m选用2~4L/s的排量。

3) 当试验压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或达到套管最小抗内
压强度的80%仍，或当试验井底压力当量密度达到下部钻井施工钻井液密度要求时，应停止试验。

当试验压力不再随注入量的增大而增大，或当试验压力随注入量的增大而降低时，停止试验。

3.10.2 试漏数据记录与处理
1) 采集以下数据：井号、日期、井深、地层及岩性、钻井液密度、泵型号、
套管直径、套管钢级、套管壁厚、套管下深及防喷器额定工作压力。

2) 每间隔20~50L泵入量记录一次相应的时间、总泵入量、立管压力或套管
压力。

宜采用较小的泵入量间隔，以提高绘图和计算精度。

3) 绘制泵入量—压力关系图。

4) 其它按照SYT5623—2009《地层压力预（监）测方法》执行。

地层孔隙压力检测预测技术简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注异常地层孔隙压力定量确定技术樊洪海2006 年11月17日简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注汇报提纲一、地下压力的概念二、异常高压的形成机制与分类三、地层孔隙压力研究的意义与现状四、测井资料检测地层孔隙压力新方法研究与应用五、层速度预测地层孔隙压力模型研究与应用六、应用软件的开发与推广应用七、结论简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念1、静液压力(Hydrostatic Pressure)由液柱重力产生的压力。

它的大小与液体密度及液头的垂直高度成正比：Ph=ρ f gH通常把单位深度增加的压力值称为压力梯度(Pressure Gradie nt):Ph Gh== gρ f H简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念在油气钻井工程领域，通常用当量泥浆密度来表示压力梯度，因此压力梯度的单位通常为密度的单位：ρe=Ph gH常温下孔隙水矿化度、密度和静液压力梯度孔隙流体淡水微咸水盐水矿化度(ppm)0~6000 7000~***** *****~*****密度( g/ cm )1.0~1.003 1.004~1.028 1.033~1.1933静液压力梯度(kPa/m)9.81~9.84 9.85~10.085 10.13~11.703 简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念2、上覆岩层压力(Overburden Pressure)某一深度以上地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力：P 1 G0= o= H HH H w gρ w+∫0 g[(1 φ )ρ ma+φρ f]dh经常使用的是表示为当量钻井液密度的上覆岩层压力梯度。

一般采用上覆岩层压力梯度的理论值为22.7kPa/m(假设岩石骨架密度为2.5g/cc,孔隙度为10%,流体密度为1.0g/cc)。

实际上,由于压实作用及岩性随深度变化,上覆岩层压力梯度并不是常数,而是深度的函数；而且不同地区,压实程度、地表剥蚀程度及岩性剖面也有较大差别，故上覆岩层压力梯度随深度的变化关系也不一定相同。

第三章地层压力检测大量的勘探实践表明，异常高压地层的存在具有普遍性，而且钻遇到高压地层比低压地层更为常见。

这些广泛分布的异常高压地层首先影响钻井的安全，钻井中，如果未能预测到可能钻遇到的异常高压地层，使用的钻井液液柱压力小于地层压力，可能会导致严重的井喷甚至井喷失控。

因此，在石油钻井中，对地层压力的评价是非常重要的，对保护油气层，保证井控安全具有重要意义。

一压力检测的目的及意义1 压力检测和定量求值指导和决定着油气勘探、钻井和采油的设计与施工。

2 对钻井来说，它关系到高速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。

3 只有掌握地层压力，地层破裂压力等地层参数，才能正确合理的选择钻井液密度，设计合理的井身结构。

4 更有效地开发、保护和利用油气资源。

二异常地层压力的形成机理1压实作用：随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。

因此，只有足够的渗透通道才能使地层水迅速排出，保持正常的地层压力。

如果水的通道被堵塞或严重受阻，增加的上覆岩层压力将引起孔隙压力增加至高于水静压力，孔隙度亦将大于一定深度时的正常值。

2 构造运动构造运动是地层自身的运动。

它引起各地层之间相对位置的变化。

由于构造运动，圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。

促使其体积变小，如果此流体无出路，则意味着同样多的流体要占据较小的体积。

因此，压力变高。

3 粘土成岩作用成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。

页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异常高的压力。

例如在压实期间蒙脱石向伊利石转化。

有异常压力，必有上覆压力密封层。

如石膏（CaSO4·2H2O）将放出水化水而变成无水石膏（CaSO4），它是一种特别不渗透的蒸发岩，从而引起其下部异常高压沉积。

4 密度差的作用当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部，可能会形成异常高压。

这种情况在钻大斜度气层时常见到。

地层破裂压力和坍塌压力预测摘要地层破裂压力和地层坍塌压力是钻井工程设计的重要依据，对确定合理的钻井液密度和其他钻井参数有重要意义。

在参考了一些书籍和相关论文的基础上，对地层破裂压力和坍塌压力的预测方法做出了较为系统的总结。

地层破裂压力的预测主要有H-W模式和H-F模式，包括伊顿法、黄荣樽法、安德森法等；地层坍塌压力的预测主要基于井壁岩石剪切和拉伸破坏的原理。

关键词：破裂压力；坍塌压力；预测第一章前言地层破裂压力是指使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底流体压力。

它是钻井和压裂设计的基础和依据。

如何准确地预测地层破裂压力，对于预防漏、喷、塌、卡等钻井事故的发生及确保油气井压裂增产施工的成功有着重要的意义。

地层坍塌压力是指随着钻井液密度的降低，井眼围岩的剪应力水平不断提高，当超过岩石的抗剪强度时，岩石发生剪切破坏时的临界井眼压力。

它的确定对于确定合理的钻井液密度和钻井设计及施工有重要意义。

地层三项压力研究历史及发展现状：✧八十年代以前，地层孔隙压力以监测为主，地层破裂压力预测处于经验模式阶段，如马修斯-凯利模式、伊顿模式等。

没有地层坍塌压力的概念。

✧八十年代，提出了地层坍塌压力的概念，从理论上对地层三个压力进行了公式推导。

✧九十年代以来，一般根据岩石力学的基本原理由地应力和地层的抗拉强度预测地层的破裂压力，进入实用技术开发阶段。

目前，地层三项压力预测技术已经得到广泛的重视，也从各个方面对其进行了研究和应用：●室内实验研究方法（研究院）●地震层速度法（石大北京）●常规测井资料法（华北钻井所、石大）●页岩比表面积法（Exxon)●人造岩心法(Norway)●岩屑法(Amoco、石油大学）●LWD、SWD法（厂家）●经验模式法（USA)第二章 地层三项压力预测机理2.1 地应力模型1、各向同性模型利用电缆地层测试或压力恢复测试资料，在不考虑构造应力影响情况下，各向同性模型计算水平应力公式为：()p p b x P P P PR PR αασ+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=01（2-1） 式中：PR — 泊松比；Pob — 上覆岩层压力；Pp — 孔隙流体压力；α — Biot 常量。

随钻地层压力检测基本概念“正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。

地层流体压力有的时候比静水压力高，有的时候比静水压力低。

两种“不正常”的压力条件都能引起钻井事故，而工业生产中最为关心的是特殊高压，有的时候称之为地质压力。

一、基本概念1、静水压力(Hydrostatic Pressure)静水压力是指单位液体重量与静液柱垂直高度的乘积。

与液柱的直径与形状无关。

静水压力的计算公式如下：10dH Ph ⨯=式中P h－静水压力，kg/cm2d－钻井液重量，g/cm3H－垂直深度，m2、帕斯卡定律(Pascal’s Law)帕斯卡定律阐述了静止流体中任何一点上各个方向的静水压力大小相等。

通过流体能够传递任何施加的压力，而不随距离的变化而降低。

根据帕斯卡定律，静水压力在液柱中给定的深度上，作用于任何方向上。

3、静水压力梯度（Hydrostatic Pressure Gradient ）静水压力梯度是指每单位深度上静水压力的变化量。

这个值描述了液体中压力的变化，表示为单位深度上所受到的压力。

其计量单位是kgF/cm 2/m 。

录井人员常用体积密度（g/cm3）来描述静水压力梯度，以便于同钻井液密度相对比。

静水压力梯度的计算公式如下：10V h PG P H P H == 式中 H PG －静水压力梯度，kg/cm 2/mP h －静水压力，kgf/cm 2P v －单位体积质量，g/cm 3H －实际垂直深度，m 。

应用体积密度（g/cm 3）时，静水压力梯度H G 的计算公式如下：V h G P LP H ==10 式中 H G －静水压力梯度，g/cm 34、地层孔隙压力（Pore Pressure ）地层孔隙压力是指作用在岩石孔隙中流体上的压力。

关于现场计算，孔隙压力与流体液柱的密度及垂直深度有关。

关于正常压力系统的地层，给定深度的真实孔隙压力等于液柱压力与流体流淌的压力缺失及温度效应的总与。