地层压力简介
压力系数
地层压力系数与梯度(2010-05-27 11:07:06)转载▼分类：WORK标签：杂谈1）地层压力是指作用在地层孔隙中流体的压力（即孔隙压力），又称孔隙流体压力。
如果孔隙流体是水，那么地层压力等于静水压力值。
2）地层压力系数表示的是该储层流体压力（即地层压力）与该处静水柱压力的比值（用深度来计算，石油工程上静水比重常用1.02）。
3) 地层压力梯度表示深度增加1m（或100m）所增加的地层压力。
静水压力（中学的物理课程）：P w=Hρw g式中：H——为水柱的高度。
4）如果计算得出：压力系数<0.75 ，超低压；0.75<压力系数<0.9，低压； 0.9<压力系数<1.1，常压； 1.1<压力系数<1.4，高压；压力系数>1.4，超高压，异常高压，如气田SY/T 6174-2005是这样规定的：地层压力—地层中流体承受的压力称地层压力，又称油藏压力。
静水柱压力—静止水柱的重力所形成的压力。
SY/T 5313-2006则是这样规定的：地层压力—地层孔隙压力，地层孔隙中流体所具有的压力。
33、什么叫油井静压？答：油井静压也叫地层压力，是指油井在关井后，待压力恢复到稳定状态时，所测得的油层中部压力。
34、什么叫试井？有哪几种方法？1、何位注水强度、吸水指数、注水系统效率？答：注水强度：注水井中单位有效厚度油层的日注水量。
吸水指数：单位注水压差下的日注水量。
注水系统效率是指从注水站到注水井井底整个注水工艺流程系统能量的利用程度2、什么是启动压力、静水柱压力？答：启动压力：注水井地层开始吸水时的压力叫启动压力。
3、注水方式有哪几种？答：油田注水方式分边外注水和边内注水两大类。
边内注水可分为行列式内部切割注水，面积注水，腰部注水，顶部注水，不规则注水5种。
4、什么是井间干扰？答：1、什么叫地静压力、原始地层压力、饱和压力、流动压力？答：地静压力：由于上覆地层重量造成的压力称为地静压力。
第5章 地层压力和地层温度
ρ—流体密度，。
四、原始地层压力的来源
1. 静水压头：当油层有供水区时，原始地层压力与供水区水压头和 泄水区的高低有关；如果无供水区，则与油层含水部分所具有的 压头有关。
2. 地静压力：上覆岩层或沉积物重量所形成的压力。地静压力对地 层压力的影响大小，将视储层是否封闭的程度而定。
3. 天然气补给：油气藏形成之后，沉积物或岩层中的有机物会继续 转变成烃类或非烃类气体，当油气藏处于被隔绝状态时这些天然 气的聚集会提高地层压力。 4. 构造应力：地壳运动所产生的构造应力，会使孔隙缩小压力升高； 也可能因断层和裂缝的产生，为油、气的逸散构成通道，使已有 压力下降。 5. 地温：总的趋势是岩层埋藏深度越大，其温度越高。温度升高， 会使孔隙流体发生体积膨胀，也增高地层压力。
7、8与封闭性没有关系
（2）热力作用和生物化学作用
• 热力作用：世界钻探经验表明，异常高压地带总是伴随着 异常高温地带出现，温度对压力的影响是不容忽视的。在 一个封闭系统中，温度增加将引起岩石和岩石孔隙中流体 的膨胀，从而使该系统的压力增大。
• 温度增加还可以引起岩石中流体相态的变化，析出二氧化 碳等气相物质。高温能使油页岩中的干酪根热裂解，生成 烃类气体。在封闭的地质环境中，这些气体将大大提高该 系统的压力而促使该系统高异常地层压力的形成。
三、折算压力
在油气藏开发过程中，为了正确掌握油层压力 大小、分布及其变化规律，必须消除构造因素（即 油层埋藏深度对油层压力的影响）和流体密度不同 对地层压力的影响，以便于比较同层或不同层压力 的高低，因而提出折算地层压力的概念。
人们往往习惯地认为地下流体是由地层压力高 的地方流向地层压力低的地方，然而，实际情况是 怎样的呢？现在用一个例子来说明。
地层压力
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。
地层静压力
地层静压力地层静压力是指地层内由岩石自身的重力引起的压力。
地层静压力是地质工程和石油工程中非常重要的参数，对于地下工程设计和油气开采具有重要的影响。
地层静压力主要受到地层深度、地层密度和地层孔隙水压力的影响。
地层深度越大，地层静压力越大；地层密度越大，地层静压力也越大；地层孔隙水压力对地层静压力的影响较小，但在某些情况下也不能忽略。
地层静压力的大小对地下工程和油气开采有着重要的影响。
在地下工程中，地层静压力是决定地下结构稳定性和地下水渗流的重要参数。
在油气开采中，地层静压力对于油气的产出和井筒的稳定性有着重要的影响。
因此，准确地估算地层静压力对于地质工程和石油工程设计至关重要。
地层静压力的估算可以采用多种方法，包括理论计算和实测方法。
理论计算方法主要是根据地层的物理性质和地下水压力的分布来进行推算。
实测方法主要是通过钻探和地下水位测量等方式获取地层静压力的实际数值。
在地质工程中，为了准确估算地层静压力，需要进行详细的地质勘探和岩石力学性质测试。
通过钻孔、岩芯采样和地质剖面的观察，可以获得地层的物理性质和地下水的分布情况。
同时，还需要进行岩石力学性质测试，以获得地层的密度和强度等参数。
根据这些数据，可以使用合适的地质力学模型和数学方法来估算地层静压力。
在石油工程中，地层静压力的估算对于油气的产出和井筒的稳定性具有重要的影响。
为了准确估算地层静压力，需要进行地下水位测量和井底压力测试等实测工作。
通过地下水位的测量，可以获得地下水的静压力，进而推算出地层静压力。
通过井底压力测试，可以测得井底的压力，从而间接估算出地层静压力。
地层静压力是地质工程和石油工程中非常重要的参数，对于地下工程设计和油气开采具有重要的影响。
准确地估算地层静压力对于地质工程和石油工程设计至关重要。
通过理论计算和实测方法，可以准确地估算出地层静压力的大小，为工程设计和油气开采提供可靠的依据。
地层压力当量密度
地层压力当量密度地层压力是指地球内部物质的重力所产生的压力，它是地球内部储层中流体的力学特性之一，对采油工程具有重要的意义。
地层压力的当量密度是指单位面积原始压力所产生的压力，它是地层内部流体所受力的结果。
地层压力的当量密度与地层的深度有一定的关系，一般来说随着地层深度的增加，地层压力也会随之增大。
这是因为地球内部地壳厚度较薄，深度较浅的地层受到上层地壳和岩石的限制，压力较小；而深度较大的地层则受到更多岩石和上层地壳的压迫，压力也随之增大。
这个过程可以用地壳的厚度与密度来描述。
另外，地层压力的当量密度还与地层中岩石的密度有关。
不同类型的岩石具有不同的密度，密度越大的岩石则会产生更大的地层压力。
例如，沉积岩的密度相对较小，因此地层压力较小；而构造岩的密度比较大，所以地层压力较大。
地层压力的当量密度还受到地层中流体的性质和状态的影响。
地层中的流体包括水、油、气等。
流体的密度和流动性会影响地层的压力分布。
例如，含有大量水的地层可以减小地层的压力，因为水是一种不可压缩的流体，可以通过流动来分散压力；相反，含有大量气体的地层会增加地层的压力，因为气体是可压缩的，难以通过流动来分散压力。
地层压力的当量密度也受到地质构造的影响。
地壳的构造包括断层、褶皱等地质现象，这些构造会导致地层压力的不均匀分布。
例如，断层会导致地层中某些地方的压力显著增大，而褶皱则会导致地层压力的分布相对均匀。
地层压力的当量密度在采油工程中具有重要的意义。
合理的地层压力分布可以指导油井的钻探和完井，以及油藏的开发和生产。
了解地层压力的当量密度也可以帮助工程师进行油井测试和评估油藏的开发潜力。
总而言之，地层压力的当量密度是地层内部流体所受到的压力。
它与地层深度、岩石密度、流体性质和状态以及地质构造等因素密切相关。
了解地层压力的当量密度对于油井工程和油藏开发具有重要的意义。
3第一章 钻井工程地质条件—压力
p 2. 上覆岩层压力： o 上覆岩层压力：
3. 基岩应力： 基岩应力： 4. 地层压力
=
= ∫0 0.00981 o (D)dD ρ
D
Po = P p + σ
正常地层压力： 正常地层压力：Pp=Ph=0.00981ρh1，水力学开启系统 异常高压： 异常高压： pp=po-σ＞ph，水力学封闭系统 ＞
在地层的沉积过程中，随着上覆沉积物不断增多，地层逐渐被压实，孔 隙度减小。如果地层是可渗透的、连通的，地层中流体的流动不受限制（称 之为水力学开启系统），地层孔隙中的流体则随着地层的压实被排挤出去， 建立起静液压力条件。 在地层被不渗透的围栅包围，流体被圈闭在地层的孔隙空间内不能自由 流通（称之为水力学封闭系统）的条件下，随着地层的不断沉积，上覆岩层 压力逐渐增大，而圈闭在地层孔隙内的流体排不出去，必然承受部分上覆岩 层重力。结果是地层流体压力升高，地层得不到正常压实，孔隙度相对增大， 岩石密度相对减小，基岩应力相对降低。这种作用称为欠压实作用 欠压实作用。 欠压实作用
p p = 0.00981 ρ p D
注意： 注意：声波时差不仅与地层孔隙度有关，而且受岩石弹性、地层流 体性质、钻井液性能、测井误差等因素的影响，因此预测结果存 在一定的误差。
第一章 钻井的工程地质条件
上节小结
第一节 地下压力特性
一、地下各种压力的概念
1. 静液压力： ph=0.00981ρhl 静液压力： ρh
第一节 地下压力特性
3. 地层压力的计算方法
经验图版法、经验公式法 当量（等效）深度法 经验公式法、当量 等效） 经验公式法 当量（ （1）经验公式法 ）
ρ
p
=ρ
地层压力和温度
一个具有统一水动力系统的油气藏， 其压力梯度值是一个常数，即地层压 力随油气层埋藏深度而呈直线增加。 当实测得到具不同海拔高度的原始地 层压力时，作压力随海拔高度变化的 关系曲线。对新井，只要准确测得其 深度，便可得该井的原始地层压力。
（一）原始油层压力
2、原始油层压力的确定方法 （3）计算法
压力（PH）的比值。
p
fH
1 p
正常地层压力 >1: 高压异常
1 p 异常地层压力 <1：低压异常
二、异常地层压力研究
（一）异常地层压力的概念 ② 压力梯度法：
用压力梯度GP来表示异常地层压力的大小。 GP = 0.01MPa/m: 正常地层压力 GP > 0.01MPa/m: 高异常地层压力 GP < 0.01MPa/m: 低异常地层压力
井底流动压力（井底流压）：油井生产时测得的井底压 力称为井底流压。它代表井口剩余压力与井筒内液柱重 量对井底产生的回压。用Pb表示。
油井生产时，井底流压Pb小于油层静止压力Ps，油层 中的流体正是在该压差的作用下流入到井筒。
（二）目前油层压力 1、目前油层压力及其分布 （1）单井生产时油层静止压力的分布
（二）目前油层压力
2、油层静止压力等压图的编制与应用 1）编制：
为了准确地绘制油层静止压力 等压图，需定期测得油井和水井 的油层静止压力。比较好的办法 是在油井中定期测压力恢复曲线， 而在水井中测压力降落曲线。
绘制某一时刻的等压图，不同 时期的压力值应该换算为同一作 图时期的压力值。换算时多采用 油藏平均压力递减曲线法。
（二）目前油层压力
1、目前油层压力及其分布
（2）多井生产时油层静止压力的分布
地层压力单位
地层压力单位地层是地球的外壳构成的一层岩层，通过含水层、油气层以及矿床等自然地质要素来挖掘资源。
因此，地层压力是在地质过程中必须考虑的因素，需要对其进行实际的测量和监测。
一、地层压力的定义和意义地层压力是指地下岩石和水压力的总和，其大小是由岩层自身的性质和深度等因素所影响的。
地层压力的重要性在于它直接影响着石油、天然气等矿物资源的开发，因此其准确的测量和分析对于石油工业的发展和实践具有重要的意义。
二、地层压力的测量方法1.测量钻孔重量法该方法是通过在不同深度的钻孔中进行砂袋重量和上部钻杆重量的测量，利用重力方程确定地层压力的大小。
此方法的优点是测量结果可靠且测量精度高，但是操作复杂，需要大量的实地测试和精密仪器的支持。
2.地形压力计法地形压力计法是一种比较常用的测量方法，其基本原理是通过将应力计的感应层置于加卸载器中，测定不同深度下的地层压力。
此方法操作简单、实用性强，广泛应用于矿山和建筑领域中的开发工作。
3.地震勘探法通过利用传统的地震勘探原理，确定在不同地质结构中的速度、密度和波速等参数，运用反演算法计算出地层压力。
此方法适用于大规模区域的测量要求，具有较高的精度和准确性。
三、地层压力单位的表示方法地层压力的单位通常用兆帕斯（MPa）或者磅力/平方英尺（PSF）来表示。
其中，1兆帕斯等于1百万帕斯卡，1磅力/平方英尺等于约47.8帕斯卡。
四、地层压力的影响因素1.地质环境由于不同地质环境中地层物性不同，例如密度、岩性、含水量等因素的差异会造成地层压力的变化。
2.地表载荷地表载荷主要指建筑、桥梁等人工建筑物及其相关设备、交通工具的荷载，其质量和分布均会影响地层压力。
3.地震和地质活动地震和地质活动会引起地层产生变形、断裂和塌陷等现象，进而影响地层压力的产生和变化。
五、地层压力的应用地层压力的研究对于油气开发、矿床勘探、地下水开采、工程建设等领域都有着重要的应用价值。
特别是在石油工业中，对地层压力的测量和分析是进行油田勘探、钻井、完井、生产以及二次开发等工作的基础和前提。
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dc趋势线的左边界是正常地层和超压地层
的界线。
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
dc 0 2000 0.75 1.5 2.25 3 0.4 PP form dc, g/cc 0.8 1.2 1.6 2 0.4 PP from AC&VSP, g/cc 0.8 1.2 1.6 2 2400
3 . 2、Sigma指数法
考虑到压差影响，以上公式修正为：
0 F t
F 1 1 1 n P n P
2
ΔP是钻井液柱和地层之间的压差 n是一个时间的函数
三、如何预测地层压力
3 . 2、Sigma指数法
Sigma趋势线：
r a 0.001HV b
上覆压力梯度：覆盖在某处地层以上的岩石 骨架和空隙中流体的总重量造成的压力。 它的精度是影响计算地层压力梯度的重要因 素之一。 上覆压力梯度可由声波测井、密度测井或 a、 b、c系数法确定。
三、如何预测地层压力
5、几个相关概念
泊松比：弹性物体经受纵向负荷时，横向 与纵向的应变比值。
它是决定破裂压力的重要因素。
2800
3200
Depth, m
3600
4000
4400
4800
Legend
AC VSP
Well Test
5200
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
用dc指数计算地层压力梯度： 对数法 Gf=Gh * (dn-d)
等效深度法 Gf=G0-(G0’-Gh) * αln(dn/d) 反算法 伊顿法 Gf=Gh * (dn/d) Gf =G0-(G0-Gh) * (d/dn)a指数法
t
WOB AV
0.5
RPM AV
0.25
0.25
D ROPAV
0.0287 0.001H V
WOBAV—钻压，吨 RPMAV—转速，转/分钟 D—钻头直径，英寸 ROPAV—钻速，米/小时 HV—垂直井深，米
三、如何预测地层压力
B—钻头磨损校正因子
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
正常dc趋势线：正常地层压力的地层中dc值与深度 的关系曲线。
ln( dcsn) a HV b
dc指数在异常高压区偏离正常趋势线，比正常趋势 线低 。
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
dc趋势线可采用回归计算、目测或由经验
三、如何预测地层压力
4、破裂压力梯度
伊顿法
马氏法 黄式法
Gff= Gf+( μ / (1- μ) ) * ( G0-Gf )
Gff= Gf+K * ( G0-Gf ) Gff=η * Gf+ (2μ / (1- μ) +K )* ( G0Gf )+1000 * St / H
三、如何预测地层压力
5、几个相关概念
三、如何预测地层压力
3、主要计算方法分类
dc指数法 Sigma指数法
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
d指数:
ROPAV ln 60 RPM AV d 12WOB AV ln 6 10 D
ROPAV—钻速，英尺/小时 RPMAV—转盘转速，转/分钟 WOBAV—钻压，磅 D—钻头直径，英寸
Sigma指数在异常高压区偏离正常趋势线， 比正常趋势线低 。
三、如何预测地层压力
3 . 2、Sigma指数法
用Sigma指数计算地层压力梯度：
201 Y Pf ECD nY (2 Y ) H V
Y
r t
三、如何预测地层压力
4、破裂压力梯度
破裂压力是指克服地层压力、骨架强度和 水平构造应力所必须的压力。
三、如何预测地层压力
5、几个相关概念
骨架应力系数：岩石骨架水平与垂直应力 之比。
它和泊松比有以下关系：
K
1
四、地层压力监测软件简介
实时监测地层压力，预报工程事故， 实现安全钻进；
根据某一口井的数据计算压力趋势， 可推测当前区块的地层结构。
综合录井地层压力检测介绍
什么是地层压力 为什么要预测地层压力 如何预测地层压力 地层压力监测软件简介
一、什么是地层压力
地层压力是作用于指定深度上岩层孔 隙内流体（水、油、气）上的压力。 地层压力也叫孔隙流体压力。
二、为什么要预测地层压力
1、异常地层压力的概念
偏离正常静水压力叫做异常地层压力
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
为了消除钻井液密度对d指数的影响,引入dc 指数:
dc d
n
ECD
ρn—正常地层孔隙压力梯度，克/厘米3 ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米3
三、如何预测地层压力
3 . 1、dc指数法
考虑到钻头磨损造成的误差,得到dcs指数:
B ROPAV ln 60 RPM n AV dcs 12WOB AV ECD ln 6 10 D
2、综合录井响应特征
钻速增加 dc指数偏离正常趋势线
钻井工程 参数特征
Sigma指数偏离正常趋势线
扭矩急剧增加
三、如何预测地层压力
2、综合录井响应特征
气测录井含气异常
钻井液变 化特征
井涌 钻井液密度的降低
泥浆池液位的升高
三、如何预测地层压力
2、综合录井响应特征
泥页岩密度降低
地质响 应特征
岩屑变得异乎寻常的大 水的重碳酸盐浓度高
异常高压（超过静水压力） 异常低压（低于静水压力）
二、为什么要预测地层压力
2、异常压力的危害
异常地层压力是含油气 盆地一种普遍存在的现 象。
它带来的潜在危险包括： 井漏、井喷、卡钻、地 层污染。
三、如何预测地层压力
1、超压的成因
压实效应 成岩作用 密度差作用 构造应力及构造活动
三、如何预测地层压力