地层压力预测

泥页岩地层孔隙压力的预测方法左　星1　何世明1　黄　桢2　范兴亮2　李　薇1　曾永清3(11西南石油大学,四川成都610500;21四川石油管理局川东开发公司,重庆400021;31塔里木油田公司勘探事业部,新疆库尔勒841000) 摘　要　勘探开发过程中,由于地层孔隙压力预测不准,时常造成井眼坍塌、破裂,这不但影响了工程的进行,而且带来了巨大的经济损失。

因此,准确预测地层孔隙压力,对钻井设计中钻井液密度的选择和合理的井身结构设计起着重要作用,同时也是打好一口井的重要因素。

文中概述了关于地层孔隙压力预测的一系列方法,并通过实例来说明如何准确预测,最后针对预测方法的局限性提出了一些建议。

关键词　勘探开发　预测　地层孔隙压力　钻井液密度　 地层孔隙压力预测方法的理论基础是压实理论、均衡理论及有效应力理论,预测方法有钻速法、地球物理方法(地震波)、测井法(声波时差)等。

目前单一应用某一种方法是很难准确评价一个地区或区块的地层孔隙压力,往往需要运用多种方法形成一种规范的预测准则[1],来进行综合分析和解释。

地层孔隙压力评价方法可分为2类:一类是利用地震资料或已钻井资料进行预测,建立单井或区块地层压力剖面,用于钻井工程设计、施工;另一类是钻井过程中监测地层压力,掌握地层压力实际变化,确定现行钻井措施及溢流监控。

3 目前常用的地层孔隙压力预测方法有钻前预测地层压力、随钻检测地层压力和钻井后检测地层压力。

1　钻前预测地层压力由于在钻某一区块的第一口井时没有可用的测井资料及邻井相关数据,所以只能通过地震资料来估算地层压力[2]。

预测原理:地震波在地层中的传播速度与地层岩石的岩性压实程度、埋藏深度以及地质时代等因素有关。

一般情况下,地震波的传播速度随地层的埋藏深度的加大而增加,地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积时代和岩石密度成正比关系,与岩石孔隙度成反比关系,利用这些特性就可以对地层压力进行预测。

地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用地层压力预测是钻井基本设计与钻井工程设计的基础，是确定钻井井身结构、钻井液体系及密度、预防和减少井下复杂情况不可缺少的关键数据。

文章通过对Drillworks压力预测软件分析及操作流程应用在秦皇岛某油田。

根据现场监测到的压力及地漏试验数据对该油田的孔隙压力、破裂压力、坍塌压力进行了预测。

计算发现该井坍塌压力为1.128-1.271g/cc大于孔隙压力，因此，在进行钻井设计时，应参照坍塌压力和破裂压力确定泥浆安全密度窗口。

标签：软件；压力预测；Drillworks；三压力Abstract：Formation pressure prediction is the basis of drilling basic design and drilling engineering design. It is an indispensable key data to determine drilling well structure，drilling fluid system and density，so as to prevent and reduce the complex situation in downhole. In this paper，Drillworks pressure prediction software analysis and operation process are applied in Qinhuangdao Oil Field. The pore pressure，fracture pressure and collapse pressure of the oilfield are forecast according to the pressure monitored in the field and the ground drain test data. It is found that the collapse pressure of the well is 1.128-1.271 g/cc larger than the pore pressure，therefore，in drilling design，the mud safety density window should be determined by reference to collapse pressure and fracture pressure.Keywords：software；stress prediction；Drillworks；three stresses钻井工程所谓的地层压力是“地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力”的总称[1-2]。

一、地层压力预测软件有：1.JASON软件Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。

Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。

用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。

其反演模块包括：InverTrace：递归反演稀疏脉冲反演InverTrace_plus：稀疏脉冲反演RockTrace：弹性反演InverMod：特征反演（主组分分析）StatMod：随机模拟随机反演FunctionMod：函数运算压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。

2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG软件功能:•趋势线(参考线)的建立--手工--最小二乘方拟合--参考线库•页岩辨别分析•上覆岩层梯度分析--体积密度测井--密度孔隙度测井--用户定义方法(程序)•孔隙压力分法--指数方法电阻率、D一指数声波、电导率地震波--等效深度方法电阻率、D--指数声波--潘尼派克方沾--用户定义方法(程序)•压裂梯度分法--伊顿方法--马修斯和凯利方法--用户定义方法(程序)•系统支持项目和油井数据库•系统支持所有趋势线方法•系统包括交叉绘图功能•用户定义方法(程序)•包括全套算子•系统支持井与井之间的关联分析•系统支持岩性显示•系统支持随钻实时分析•系统支持随钻关联分析•多用户网络版本数据装载功能:•斯仑贝谢LIS磁盘输入•斯仑贝谢LIS磁带输入•CWLS LAS输入•ASCII输入•离散的表格输入•井眼测斜数据•测深/垂深表格用户范围:•美国墨西哥湾•北海•西部非洲•南美•尼日利亚三角洲•南中国海•澳大利亚DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别•世界上用得最多的地层压力软件•钻前预测、随钻监测和钻后检测•用户主导的软件系统•准确确定--上覆岩层压力梯度--孔隙压力梯度--破裂压力梯度•使用下列数据的任何组合来分析地层:-地震波速度-有线测井-MWD、LWD数据-重复地层测试(RFT)-泄漏试验(LOT)数据-录井资料-地质资料•面向现实世界中数据资料不尽人意、而新的方法又层出不穷的用户而设计的•地层压力软件平台:新的预测压力方法可通过"用户定义方法(程序)"编入系统软件用途:•准确预测地层压力•有效降低钻井成本•提高经济效益•优化井眼尺寸•优化泥浆和水力学•避免井涌和卡钻•减少地层污染•延伸套管鞋深度•减少套管数目•保障施工安全3、GeoPredict地层孔隙压力预测软件本程序基于当量深度法，根据钻进过程中钻时的快慢，并结合岩屑的岩性，由操作人员在图中用拖动鼠标的方式挑出的泥/页岩段，完成压力预测原理中首先选取泥/页岩段的过程。

地层压力预测方法地层压力预测是地质工程领域的一项重要任务，对于石油勘探和开发、地下工程建设等具有重要的指导意义。

目前，地层压力预测方法主要包括地质学、地球物理学、工程地质学和数学建模等多个学科领域。

下面将介绍几种常用的地层压力预测方法。

1.地质学方法：地质学方法是通过对地层中岩石类型、岩性、孔隙度、渗透率等参数进行研究，通过地质剖面、钻孔揭示、岩心剖面和地层分析等手段，结合实验室试验数据，来预测地层压力。

地质学方法的优点是具有相对较低的成本，但缺点是预测结果受到地质条件的限制。

2.地球物理学方法：地球物理学方法是通过对地下岩石的密度、速度、弹性模量等进行测量和解释，来预测地层压力。

常用的地球物理学方法包括地震反演、重力测量、地电场测量等。

地球物理学方法的优点是可以对大范围地区进行预测，但缺点是需要高精度的仪器设备和复杂的数据处理。

3.工程地质学方法：工程地质学方法是通过地质工程勘探和地层测试，获取地层岩石、土层、岩石层序等信息，结合现场观测数据，来预测地层压力。

常用的工程地质学方法包括钻孔测量、压汞测试、孔隙压力测试等。

工程地质学方法的优点是能够针对具体工程进行预测，但缺点是成本较高且实施周期长。

4.数学建模方法：数学建模方法是通过建立数学模型来预测地层压力。

常用的数学建模方法包括地层力学模型、模拟算法等。

数学建模方法的优点是可以量化地层压力的变化和分布规律，但缺点是对实际情况的复杂程度要求较高。

综上所述，地层压力预测方法是一项复杂的任务，需要综合应用地质学、地球物理学、工程地质学和数学建模等多个学科领域的知识和方法。

在实际应用中，通常需要结合多种方法进行验证和交叉验证，以提高地层压力预测结果的准确性和可靠性。

另外，随着技术和方法的不断进步，地层压力预测方法也在不断演化和改进，以适应不同地质条件和工程需求。

地震地层压力预测摘要目前，地震地层压力预测方法归纳起来可以分为图解法和公式计算法两大类10余种。

本文对各种地震地层压力预测方法进行了系统地归纳和总结，并对各种方法的特点、适用性以及存在的问题进行分析和讨论.在此基础上，就如何提高压力预测的精度，提出了一种简单适用的改进措施，经J1.K地区的实测资料的验证，效果良好。

主题词地层压力地震预测正常压实异常压实引言众所周知，油气层的压力是油气层能量的反映，是推动油气在油层中流动的动力，是油气层的“灵魂”。

因此，在石油和天然气的勘探开发中，研究油气层的压力具有十分重要的意义。

首先，在油气田勘探中，研究油气层压力特别是油气层异常压力的分布，以及预测和控制油气层压力的方法，不仅可以保证安全快速地钻进，而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序;同时也可以帮助选择钻井设备类型和有效安全正确的完井方法等。

这些都直接关系到钻井的成功率以及油气田的勘探速度等问题。

其次，在油气田开发过程中，准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律的研究，不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化，并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。

多少年来，人们在异常地层压力(这里主要指异常高压或超压)预测方面进行了种种尝试，然而直到本世纪70年代以来，随着岩石物理研究的不断深人以及地震技术的不断提高，才真正使得地层压力的地震预测成为现实。

对于异常高压地层，一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点，因此，凡是可以反映这些特点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。

但是，由于各种测井方法均为“事后”技术，这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。

与此同时，地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。

利用地震资料进行地层压力预测，主要是利用了超压层的低速特点，因为在正常情况下，速度随深度的增加而增加，当出现超压带时，将伴随出现层速度的降低。

在钻井过程中影响地层压力预测的因素分析1. 引言1.1 钻井过程中地层压力的重要性在钻井过程中，地层压力是一个至关重要的参数，对钻井安全、钻井液性能、地层稳定性等方面都具有极大的影响。

地层压力的准确预测可以帮助钻井工程师选择合适的钻井液密度，以保证钻井过程中井眼的稳定性。

如果地层压力预测不准确，过高的钻井液密度可能导致井眼受损，造成钻头卡钻等事故发生，对钻井工程造成巨大损失。

地层压力还直接影响井筒气体逸失的情况，过高的地层压力会增加气体逸失的风险，从而影响钻井作业的顺利进行。

地层压力的准确预测还可以帮助工程师判断地层中是否存在高压气体或高温高压油层，以采取相应的措施进行保护，避免发生意外事件。

钻井过程中地层压力的准确预测对于保障钻井作业的顺利进行和安全性具有至关重要的意义。

1.2 地层压力预测的必要性地层压力预测在钻井过程中具有极其重要的必要性。

地层压力是指地下岩石受到的压力，对于预测地层压力可以帮助确定钻井过程中的地质条件。

地层压力预测可以帮助钻井工程师制定合理的钻井方案，减小钻井风险，提高钻井的成功率。

地层压力预测还可以帮助钻井人员预测地层流体的性质，如钻井液的密度和黏度等，从而更好地控制钻井过程中的井底情况。

地层压力预测还可以帮助评估地下储层中的天然气或油藏的压力情况，为后续的油气开发提供重要参考。

地层压力预测的必要性不仅在于保证钻井过程的安全和顺利进行，更在于对油气开发的有效管理和优化有着至关重要的作用。

2. 正文2.1 地层物性对地层压力影响分析地层物性对地层压力影响分析是钻井过程中一个重要的因素。

地层物性包括地层岩石的孔隙度、渗透率、饱和度等参数，这些参数直接影响地层的压力传递和承载能力。

孔隙度是地层中储存流体的空隙比例，孔隙度越大，地层的压力传递效果就越好，地层压力也越大。

渗透率则影响地层中流体的运移速度，高渗透率地层会导致地层压力快速下降。

饱和度是指地层中已经被流体填充的比例，饱和度高的地层对地层压力有一定的缓冲作用。

地震资料地层压力预测技术与方法摘要：地层孔隙压力在地质勘探、油气钻井等方面具有重要作用，本文针对地震资料进行地层压力预测中的重点和难点，展开针对性研究，在压力预测模型建立和压力预测技术等方面进行研究和讨论，提高了压力预测精度。

关键词：压力预测地震速度压力模型前言地层孔隙压力做为在地质勘探、油气钻井和油田开发中的一个重要的地质参数，对于保证钻井安全、提高钻探效率、缩短钻井周期、降低钻井成本、提高油气勘探开发的经济效益和社会效益具有重要作用。

针对在实际生产和科研中遇到的问题和难点，开展了有针对性的研究，并在生产中应用，取得良好效果。

一、地层压力预测技术概述1.地层压力基本概念1.1常见的压力概念1.1.1静液压力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。

1.1.2上覆岩层压力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。

1.1.3地层孔隙压力指地层孔隙中流体（油、气、水）所具有的压力，亦简称孔隙压力。

1.1.4有效应力二、精细压力预测模型建立1.建立正常压实趋势线模型正常压实趋势线关系到压力预测值的准确与否，建立正常压实趋势线就显得尤为重要。

用区域内已钻井的测井声波速度资料进行统计校正，将这些速度数据拟合回归出一条区域的速度随深度变化的趋势线，即是正常压实趋势线。

以王58井区为例，进行了该井区精细的正常压力趋势线的回归。

利用井径曲线对泥岩声波进行校正，得到处理后的泥岩声波时差，参考钻井液密度、实测压力等钻、测井确定合理的正常压实段，回归正常趋势线。

2.建立上覆岩层压力梯度模型3.建立高精度平均速度模型精确的时深转换是确定异常压力段的起始和终止深度准确与否的重要因素，进行时深转换平均速度是关键。

单井压力预测的时深转换平均速度可以由以下得到：vsp速度，声波速度，速度谱转换平均速度，合成记录标定后导出速度。

以新利深1井、渤深8井和车66井为例，进行了四种平均速度时深转换后的误差分析。

4地层压力预测4.1dcs 指数法1、d 指数=D WOB RPM ROP d AV AV AV 61012ln 60ln 式中，ROP A V RPM —平均钻速，英尺/小时；A V WOB —平均转速，转/分钟； A V D—钻头直径，英寸。

—平均钻压，磅； 2、dc 指数消除钻井液密度对d 指数的影响。

ECDd dc nρ×=式中，d—d 指数；ρn —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米； 33、dcs 指数。

消除钻头钝化对dc 指数的影响。

ECD D WOB RPM ROP B dcs n AV AV AV ρ××=61012ln 60ln 式中，ROP A V RPM —平均钻速，英尺/小时； A V WOB —平均转速，转/分钟； A V D—钻头直径，英寸；—平均钻压，磅； ρn —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米；3B—钻头磨损校正因子。

； (1)、非牙轮钻头，B=1；(2)、牙轮钻头，其钻头磨损校正因子B 是钻头进尺和钻头最终磨损量的函数：pB α=16928125.02++=T T α1331.01331.022++++×=X X F F X TLH H F X 0−×= 式中，F—钻头最终磨损量，介于0～1；H—当前井深，米；H 0L—该钻头总进尺，米；—该钻头使用的起始井深，米； P—“P ”指数（由钻头IADC 编码的第一位数字查得）； X 、T—代换变量。

4、dcs 正常趋势线dcsB H dcsA dcsn V +•=)ln(式中，H V a—斜率，1/米； —垂直井深，米；b—截距。

可用下面两种方法计算a 、b ：(1)、在dcs 半对数坐标图上，合理画出正常趋势线，读出其上的两点坐标A （H V1，dcs 1）、B （H V2，dcs 21212ln V V H H dcs dcs a −=），用两点式计算出a 、b 。

一、地层压力预测软件有：1.JASON软件Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。

Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。

用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。

其反演模块包括：InverTrace：递归反演稀疏脉冲反演InverTrace_plus：稀疏脉冲反演RockTrace：弹性反演InverMod：特征反演（主组分分析）StatMod：随机模拟随机反演FunctionMod：函数运算压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。

2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG软件功能:•趋势线(参考线)的建立--手工--最小二乘方拟合--参考线库•页岩辨别分析•上覆岩层梯度分析--体积密度测井--密度孔隙度测井--用户定义方法(程序)•孔隙压力分法--指数方法电阻率、D一指数声波、电导率地震波--等效深度方法电阻率、D--指数声波--潘尼派克方沾--用户定义方法(程序)•压裂梯度分法--伊顿方法--马修斯和凯利方法--用户定义方法(程序)•系统支持项目和油井数据库•系统支持所有趋势线方法•系统包括交叉绘图功能•用户定义方法(程序)•包括全套算子•系统支持井与井之间的关联分析•系统支持岩性显示•系统支持随钻实时分析•系统支持随钻关联分析•多用户网络版本数据装载功能:•斯仑贝谢LIS磁盘输入•斯仑贝谢LIS磁带输入•CWLS LAS输入•ASCII输入•离散的表格输入•井眼测斜数据•测深/垂深表格用户范围:•美国墨西哥湾•北海•西部非洲•南美•尼日利亚三角洲•南中国海•澳大利亚DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别•世界上用得最多的地层压力软件•钻前预测、随钻监测和钻后检测•用户主导的软件系统•准确确定--上覆岩层压力梯度--孔隙压力梯度--破裂压力梯度•使用下列数据的任何组合来分析地层: -地震波速度-有线测井-MWD、LWD数据-重复地层测试(RFT)-泄漏试验(LOT)数据-录井资料-地质资料•面向现实世界中数据资料不尽人意、而新的方法又层出不穷的用户而设计的•地层压力软件平台:新的预测压力方法可通过"用户定义方法(程序)"编入系统软件用途:•准确预测地层压力•有效降低钻井成本•提高经济效益•优化井眼尺寸•优化泥浆和水力学•避免井涌和卡钻•减少地层污染•延伸套管鞋深度•减少套管数目•保障施工安全3、GeoPredict地层孔隙压力预测软件本程序基于当量深度法，根据钻进过程中钻时的快慢，并结合岩屑的岩性，由操作人员在图中用拖动鼠标的方式挑出的泥/页岩段，完成压力预测原理中首先选取泥/页岩段的过程。