地层孔隙压力检测预测技术

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。

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。

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 —平均钻速，英尺/小时； RPM A V —平均转速，转/分钟； WOB A V —平均钻压，磅； D —钻头直径，英寸。

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3； ECD —钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米3。

3、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 —平均钻速，英尺/小时； RPM A V —平均转速，转/分钟； WOB A V —平均钻压，磅； D —钻头直径，英寸；ρn —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3；ECD —钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米3； B —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 0—该钻头使用的起始井深，米； L —该钻头总进尺，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 —垂直井深，米；a —斜率，1/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 2），用两点式计算出a 、b 。