随钻地层压力测试技术PPT课件

第五节随钻地层压力检测“正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。

地层流体压力有时比静水压力高，有时比静水压力低。

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异常高压，有时称之为地质压力。

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。

与液柱的直径和形状无关。

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。

通过流体可以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 PGP H P H == 式中 H PG －静水压力梯度，kg/cm 2/mP h －静水压力，kgf/cm 2 P v －单位体积质量，g/cm 3 H －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 hG 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。

对于现场计算，孔隙压力与流体液柱的密度及垂直深度有关。

对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动的压力损失及温度效应的总和。

计算孔隙压力的公式为：10H d P f F ⨯=式中 P F －孔隙压力，kg/cm 2d f －流体密度，g/cm 3 H －真实垂直深度，m5、地层孔隙压力梯度（Pore Pressure Gradient ）地层孔隙压力梯度是指单位深度上地层孔隙压力的变化量。

随钻地层压力检测方法及其应用余明发1,2,李庆春3,黄彦庆1,徐孝日2(1.中国地质大学(北京);2.中油测井技术服务有限责任公司;3.中原油田地质录井处) 摘　要:在油气勘探工作中,油气层压力的预测和控制直接关系到钻井的成功率和油气田的勘探速度等问题。

压力录井的方法可进行地层压力预测,有益于安全快速钻进。

异常地层压力成因多样,随钻表现各不相同,灵活掌握运用检测方法,能有效捕捉信息,准确判断压力情况。

dc指数和气体参数法是应用较多的地层压力检测方法,在钻达高压油气层之前,能预测异常高压的存在并对井控提供有效的技术支持。

认真总结经验,抓住主要矛盾,仔细工作,完全可以作好地层压力预测工作。

关键词:录井;预测;地层压力;异常;随钻;dc指数;气测前言在油气勘探工作中,研究油气层压力,特别是油气层的异常压力及其预测和控制方法,有益于安全快速钻进,直接关系到钻井的成功率和油气田的勘探速度等问题〔1〕。

油气勘探开发的需要,使压力预测方法应运而生。

压力预测是使用区域地质资料、地球物理勘探数据〔2〕、邻井测试资料以及随钻压力检测数据进行分析〔3〕,确定可能存在压力异常的层位和井段,并对地层压力做出预测的技术手段,地层压力预测可以为及时处理复杂情况提供充分的思想准备和物质准备。

在钻井施工现场,可采用压力录井的方法进行地层压力预测。

压力录井是在实时录井过程中,使用钻井工程参数、气体检测参数、钻井液检测参数、岩石物理检测参数等录井数据,判断地层压力环境,预测地层压力数值的方法。

1　异常地层压力的概念地层压力即作用于地层孔隙流体上的压力。

在正常压实条件下,作用于孔隙流体的压力即为静水柱的压力。

但是由于许多因素的影响,作用于地层孔隙流体的压力,很少是等于静水柱压力的。

通常我们把偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力称之为异常地层压力,或称为压力异常。

在成岩作用的过程中,造成高压异常的主要因素又可分为泥(页)岩压实作用、蒙脱石的脱水作用、胶结作用、热力作用和生化作用、渗析作用、构造运动、流体密度差异、注入作用(断层窜通)、地层压力充注造成异常高压等;低异常地层压力形成的原因有页岩减压膨胀以及地层温度降低等因素。

钻井工程中随钻地层压力监测技术的应用摘要：随着渤海油田勘探向古近系和古潜山探井数量越来越多，油气藏埋藏越来越深。

通过已钻井证实，渤海油田古近系存在地层超压井超过三分之一。

通过对已钻地层超压井统计，多口井由于预测地层压力与实钻地层压力存在偏差，导致井漏、井涌等工程复杂情况发生，从而导致钻井工期延长，油层污染，甚至单井报废等严重后果，不仅影响勘探进程，而且造成了极大的经济损失。

前人利用两级串联筛选超压分类方法，将渤海油田古近系超压分为单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型和流体传导型４类，并分析了古近系超压分布特征，指导区域地层压力预测工作。

但是随着勘探的深入，发现钻前地层压力的预测基于地震和邻井录测井资料，受资料的精度等多因素影响，单凭经验或已钻井资料预测地层超压的精度和准确度不够，无法为现场钻井作业提供精准指导。

因此，地层压力的随钻监测对钻井过程指导意义重大。

关键词：钻井工程；随钻地层；压力监测技术引言地层压力确定关系到油气钻探过程中钻井液密度的选择及井身结构设计，在实践中，因地层压力预测不准确而引发井下事故，因井身结构及钻进设备不适应地层高压而影响工程作业的情形时有发生。

川西地区深层油井平均井深较大，井眼地质情况复杂，异常高压，且地层裂隙多，断裂发育，易发生破碎坍塌，井喷、井涌、卡钻等井下事故出现频繁。

为此，必须采取恰当的技术加强随钻地层压力监测，为预测异常地层压力及加强钻井液密度设计提供科学指导。

1地层压力钻井钻至储集层后，砂岩骨架局部被破坏，可能产生裂缝，使储集层抗剪强度降低，更容易出砂。

而储气库需在短时间内大排量高速开采，地层压力下降导致岩石所承载的应力增大，超过岩石抗拉强度时，岩石骨架会被破坏而引起出砂，导致水平井调峰能力降低。

2地层异常压力成因及分布规律通过对邻区１５口邻井的钻前地震层速度、随钻压力、钻后声波时差等资料进行分析，结合泥岩声波速度与密度交会图板法，得到了该区域的地层超压成因和纵向分布规律。

随钻地层压力检测随钻地层压力检测是钻井中非常重要的一项技术，它通过对钻井过程中地层压力的实时监测，可以帮助钻井工程师做出正确的钻井决策，降低钻井事故发生率，提高钻井效率和钻井质量。

本文将对随钻地层压力检测的原理、方法和应用进行详细介绍。

一、随钻地层压力检测的原理随钻地层压力检测的原理与杨氏模量定律有关。

杨氏模量是固体材料的一种弹性模量，在应力作用下，杨氏模量越小，则固体的周围表面变形越大。

在钻井过程中，地层中的岩石是固体材料，当钻头在岩石上钻进去时，会产生应力作用，使得周围的岩石受到压缩，形成应力。

如果地层中的岩石属于非均质性地层，那么不同深度、不同类型的岩石受到的应力也会不同，因此在进行钻井时，如果能够实时监测到地层中不同深度的压力值，就可以更加精确地判断地层类型和性质，从而做出正确的钻井决策。

二、随钻地层压力检测的方法随钻地层压力检测的方法主要有两种：一种是通过钻井液循环监测地层压力，另一种是通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力。

1、通过钻井液循环监测地层压力在钻井过程中，钻井液不仅能起到润滑和冷却的作用，还可以通过变化的压力来反映地层的压力情况。

在液循环系统中，钻井液的流动速度和压力大小是可以通过仪器进行实时监测的。

当钻头钻进地层时，压力的变化就能够反映出地层中的压力情况。

通过对液压系统中高低压差的监测，可以得到地层压力值的近似估算。

2、通过安装随钻地层压力感应器实时监测地层压力随钻地层压力感应器一般是安装在钻杆上，可以实时测量地层压力，输出地层压力数据，包括静态压力和动态压力。

静态压力是指钻头不受力时钻柱内的压力，用来确定地层结构和压力的水平梯度；动态压力则是指钻头在不同深度下钻进岩石时所受到的压力，用来判断岩石类型和性质。

通过随钻地层压力感应器的安装，可以对地层压力进行高精度、实时的监测和分析，为钻井工程师提供重要的决策依据。

三、随钻地层压力检测的应用随钻地层压力检测可以应用于多个方面，比如确定井筒下端孔段位置、预测地层高压区、识别地层异常、评价井壁稳定性、判断地质条件和可钻性等。

u◆ IFPT随钻地层压力测试器IFPT随钻地层压力测试器可挂接DRILOG系统，提供实时的地层压力和流度数据。

随钻地层压力测试是随钻测井最重要的测试方法之一，能够在刚打开地层时获取地层压力，其特点是利用钻井过程中短暂中断测量地层压力，测试时间短，能够解决大斜度井、水平井、大位移井测试时，电缆仪器下入困难的问题。

与传统技术相比，随钻地层测试测量的压力数据能更好地反映地层的真实压力情况，可优化钻井工艺、提高钻井效率。

其主要用途包括实时调整环空压力、及时调整泥浆密度、优化完井方案、提高固井质量、计算地质储量、判断流体分界面、优化井身结构和井位选择。

l● 作业要求定点测试，测压作业前应做钻具摩阻测试；斜井作业时探针需调整至高边位置，测压作业期间钻具完全静止，泥浆泵保持循环状态，实时上传仪器状态；作业结束后上传测试结果，上传结束方可活动钻具。

l● 安全、高效、智能的结构设计IFPT拥有专利技术的坐封推靠探针机构，可实现智能控制推靠力量，以适应不同硬度地层的坐封要求，同时延长探针使用寿命；采用蓄能器自动回收技术和探针结构弱点设计，双重手段降低异常状态下探针无法收回导致钻具卡钻风险。

l● 地层物性自适应的测试制度对于物性已知的储层，设计有常规测压模式，可根据地层渗透性设置作业制度；对于物性未知储层，设计有智能测压模式，在正式测压之前先进行一次预测试，根据预测试结果估算地层流度，从而确定正式测压的工作制度。

l● 高精度测试过程控制采用温度平衡过程短，压力响应速度快的高精度石英压力传感器测量地层压力；预测试系统采用精密伺服电机及高精度丝杠传动机构，可精确控制抽吸体积和抽吸速度。

（抽吸量控制精度0.1cc，抽吸速度控制精度0.1cc/s)。

l● 实时获取地层压力与流度可实时估算测压点流度值，并在测试结束后第一时间上传测点地层压力、温度、流度等信息，为油藏分析、优化钻井工艺、提高钻井效率提供数据支持。

l● 系统应用n⏹ 定向钻井n⏹ 钻井参数优化n⏹ 实时地层评价n⏹ 地质导向l● 仪器参数n⏹ 适用井径：8.5～10.5 ″n⏹ 仪器总长：29.5 f tn⏹ 仪器总重：2082 l bn⏹ 仪器耐温：150 ℃n⏹ 仪器耐压：20000 p sin⏹ 预测室体积：30 c cn⏹ 预测速率：0.1～2 c c/Sn⏹ 地层压力测量范围：0 ～ 16000 p sin⏹ 地层压力测量精度：±0.02% F Sn⏹ 补偿温度计精度：0.5 ℃n⏹ 电池容量：24 A hn⏹ 测压次数：80 次l● 工程参数n⏹ 钻铤外径：7 ″n⏹ 最大外径：8.15 ″n⏹ 内部流道最小内径：1.89 ″n⏹ 仪器连接扣型： 上部：5-­‐1/2″API FH. B ox 下部：5 1/2″ API FH.Pin n⏹ 旋转时仪器最大曲率：8 °/100 f tn⏹ 滑动时仪器最大曲率：16 °/100 f tn⏹ 轴向最大钻压：570,000 l bfn⏹ 最小屈服力矩：52,000 f t.lbfn⏹ 最大操作力矩：22,000 f t.lbfn⏹ 最大操作拉力载荷：130,000 l bfn⏹ 最大振动载荷：330,000 l bfn⏹ 横向机械冲击：500 g rmsn⏹ 轴向机械冲击：20 g@5Hz～1 k Hzn⏹ 最大工作排量：650 g pm实测曲线。

PWD随钻监测井底环空压力
1、PWD 随钻测压简介
PWD 随钻测压是MWD 随钻测量技术的一个部分，通常由MWD+PWD 组合，测量井眼轨迹数据和井底环空压力，通过泥浆脉冲信号传输到地面，再由地面解码系统解码后获得相应的数据，进而由软件生成实时曲线图。

工具组合结构图
工具组合实物图 2、PWD 随钻测压装配图
PWD 模块
PWD 外筒
PWD 工具
测压孔
PWD 衬套
PWD 衬套
3、PWD性能参数
4、PWD随钻测压优势
精确监测井底环空压力；
为控压钻井与控压完井提供可靠依据与保障；
动态测试地层压力窗口；
有效控制井底环空压力，减少溢流和漏失，降低井控风险；
有利于实现安全、快速钻进；
可串接伽玛探管（MWD+PWD+Gamma），监测井底环空压力的同时，进行随钻伽马测量，为地质分层提供依据。

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