地层压力预测公式
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4地层压力预测
4.1dcs指数法
1、d指数
=
DWOBRPMROP
d
AVAVAV
61012ln60ln
式中，ROPAVRPM—平均钻速，英尺/小时；
AVWOB—平均转速，转/分钟；
AVD—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。
ECDddcnρ×=
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
DWOBRPMROPB
dcsn
AVAVAVρ×
×
=
61012ln60ln
式中，ROPAVRPM—平均钻速，英尺/小时；
AVWOB—平均转速，转/分钟；
AVD—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：
pBα=
16928125.02++=TTα
1331.01331.0
22
++++×=XXFFXT LHHFX0−×=
式中，F—钻头最终磨损量，介于0～1；
H—当前井深，米；
H0L—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
dcsBHdcsAdcsnV+•=)ln(
式中，HVa—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（HV1，
dcs1）、B（HV2，dcs2
1212ln
VVHHdcsdcs
a−
=），用两点式计算出a、b。
122112lnln
VVVVHHdcsHdcsHb−•−•=
(2)、在正常压实井段的正常趋势线两侧，剔除dcs异常偏离点，然后回归出a、b。
∑∑∑∑∑
=====
−•−
=N
iViN
iViN
iiViN
iN
iiVi
HNHdcsHNdcsH
a
122
1111lnln
∑∑∑∑∑∑
======
−−•
=N
iViN
iViN
iiN
iViN
iN
iiViVi
HNHdcsHdcsHH
b
122
1112
11lnln
5、用dcs指数计算地层压力梯度和孔隙度
(1)、当dcs值在砂岩线左边时，)1(SandLinedcsndcs−< 地层压力，layfReρρ=
孔隙度，2.1
0Re098.002.098.0−−−−=Φdcsndcs
nnlayρρρρρ
(2)、当dcs值在左边界右边时，)1(LeftLinedcsndcs−>
地层压力，nfρρ= 孔隙度，
mdVDENBHDENA
ρ+•−=ln1Φ
(3)、当dcs值在砂岩线和左边界之间时，
)1()1(LeftLinedcsndcsSandLinedcsn−≤≤−
①对数法， ()98.1lg914.0+−=dcsdcsnfρ
②等效深度法，()•−−=
VVenoeofHHρρρρ
③反算法， dcsdcsnnf•=ρρ
④伊顿法， ()2.1•−−=dcsndcsnoofρρρρ
式中，dcs—录井值；
dcsn—正常趋势值；
HVH—垂直井深，米；
Veρ—dcs的等效垂深，米；
oe—HVe深处的上覆岩层压力梯度，克/厘米3
ρ；
o—HV深处的上覆岩层压力梯度，克/厘米3
ρ；
n—正常地层压力梯度，通常ρn=1.03克/厘米3
ρ；
f—地层孔隙压力梯度，克/厘米3
其中，。
dcsAdcsBdcsHVe−=ln
()()cHbHaVeVeoe++=lnln2ρ
()()cHbHaVVo++=lnln2ρ 孔隙度，
mdVDENBHDENA
ρ+•−=ln1Φ
上覆岩层压力梯度，cHbHaVVHV++=lnln2ρ 表2 推荐上覆岩层压力梯度系数
岩层类型 a b c 软 地 层 0.0294976 -0.321555 2.84636
硬 地 层 0.0327324 -0.337322 2.94162
在我国各油田实践表明，反算法较好，比较接近试油结果。
6、dcs指数计算地层破裂压力梯度
(1)、伊顿法，()ffffρρμμρρ−−+=01
(2)、马氏法，()fHfffVKρρρρ−+=0
(3)、黄式法，()
VRTfSSfffgHSK1000)12(0+−•−−+=ρρμμρρ
式中，μ—泊松比；
ρ0—上覆岩层压力梯度，g/cm3
ρ；
f—地层孔隙压力梯度，g/cm3
K；
HVK—岩层骨架应力系数；
SSS—构造应力系数；
RTH—岩层抗张强度，MPa；
V
岩层骨架应力系数，—垂直深度，m。
bHaKVHV+•=ln
表3 推荐岩层骨架应力系数 岩层类型 a b
软 地 层 0.266 -2.351
硬 地 层 0.354 -3.1864
4.2Sigma指数法
1、基本Sigma指数
()VAVAVAVtHROPDRPMWOB001.07028.025.025.05.0−+••=σ
式中，tσ—岩石总强度，巴；
WOBAVRPM—钻压，吨；
AVD—钻头直径，英寸； —转速，转/分钟；
ROPAVH—钻速，米/小时；
V2、校正Sigma指数 —垂直井深，米。
消除压差对tσ指数的影响。
tFσσ•=0 ()
PnPnF∆•∆•+−+=2111，若0=∆•Pn，则F=1
井底压差，()HECDgPn•−=∆ρ01.0
tnσ64025.3=，tσ≤1
−=
tnσ75.04
6401，tσ＞1
式中，0σ—岩石强度，巴；
ΔP—钻井液柱与地层之间的压差，巴；
ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米3
ρ；
n—正常地层孔隙压力梯度，通常ρn=1.03克/厘米3
n—平衡ΔP需要钻进深度所花时间的函数； ；
H—垂直井深，米；
g—重力加速度，g=9.80665米/秒2
Sigma指数一般介于0～1之间，若不在此区间之内，则应视为异常点予以剔除。 。
3、用Sigma指数计算地层压力梯度和孔隙度
地层在正常压实状态下，Sigma指数随深度增加而增大；若钻遇异常压力地层，Sigma
指数随孔隙压力增大而减小，从而可以用来检测异常地层压力。
(1)、Sigma指数正常岩石强度参照趋势线
()bHaVr+•=001.0σ
式中，HVa—斜率，一般a=0.0886巴/米； —垂直井深，米；
b—截距，巴。
(2)、计算欠压实地层的孔隙压力梯度
在正常压实地层内，Sigma指数趋势线是直线，或是分段直线。为确定全
井段范围内的趋势线，须先画出(H,0σ)的右包络线(H,φσ)，其既可以是
分段曲线，也可以是分段直线。在正常压实段，趋势线rσ和右包线φσ是
重叠的。(1φσ,1rσ)是上一段的最后一点，而(2φσ,2rσ)
是下一段的
第一点，两点垂深相同，在由衔接关系求得2rσ之后，可进而求得下一条趋
势线的截距，这样在全井段范围内只需确定一条趋势线即可，对实时Sigma录
井来说，一般是最上面第一条趋势线。
1212φφσσσσ•=rr
()VrHab001.02•−=σ
地层的孔隙压力梯度，()
VfHYnYYECD)2(120
−−−=ρ
，
trYσσ=
式中，H—垂直井深，米；
ECD—循环当量泥浆密度，克/厘米3
n—平衡ΔP需要钻进深度所花时间的函数； ；
rσ—正常岩石强度趋势，巴；
tσ—岩石总强度，巴；
Y—代换变量。 孔隙度，
tσ94.11Φ+=
4、用Sigma指数计算地层破裂压力梯度（同于dcs指数法）
