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
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。
地层孔隙压力
在等效深度处，d指数相等
PP—所求深度的地层压力，MPa； H—所求地层压力点的深度，m； G0—上覆地层压力梯度，MPa/m； HE—等效深度，m； Gn—等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m。
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度
H
计算dc指数
回归正常趋势线
计算地层压力
而地层孔隙内流体(水)的压力为： p=0.00981ρh =0.00981×1.07×3000 =31.547MPa
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
孔隙压力计算实例
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二、地层孔隙压力的预测方法
基于压实理论、均衡理论及有效应力理论，地层压力预测方法主要有： （1）地球物理方法（地震波法）——钻前 （2）钻速法（dc指数法）——钻井中 （3）测井法（声波时差法）——钻后
二、地层孔隙压力的预测方法
2、dc指数法
（1）原理：机械钻速是井底压差、钻压、转速、钻头类型及尺 寸、水力参数、钻井液性能、地层岩性等因素的函数。当其它因 素一定时，只考虑压差对钻速的影响，则机械钻速随压差减小而 增加。
（2）适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监
测和完钻后区块地层压力统计分析。
标准钻速方程：
d
P e V = KN D 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考b 证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
二、地层孔隙压力的预测方法
3、声波时差法
（1）原理：声波在地层中的传播速度与岩性密
切相关，当岩性一定时，声波的速度随岩石孔
隙度的增大而减小。在正常地层压力井段，随
川东北地区地层孔隙压力预测新方法及应用
第３ ３卷第 ８隙压力预测新方法 及应用
（ ） ３
式 中 ，Ｐ 为地层 孑 隙压力 ， ａ Ｐ Ｌ ＭＰ ； 。为上覆 岩 层压 力 ， ａ ＭＰ 。 参 数 Ａ、 Ｃ、 在 一定 的 区域应 为常 数 ， 以利 用 实 测 的地 层 孔 隙 压力 数 据 及相 应 的声 波 时差 测 井 Ｂ、 Ｄ 可 或 ＶＳ Ｐ测井 的速度 数据 进行 非线 性 回归求 得 。 过程 如 下 ：
川 东北 地 区地 层 孔 隙压 力预 测 新 方 法 及应 用
孙波（ 篙 霎
。 ）
周 光 亮 （ 中石油西南油气田 ｊ西 公司 Ｉ 北气矿开 ｌ 发科， Ｉ江油 ６ ０ 四川 ２７ ） １０
宋 玲 中白 胜利油瞪分 西部新区研究中心， 公司 山东东营２７０） ５００
一
Ｂ ＿ Ｊｌ ＣＤ ｅ Ｄ＇ Ｉ ｅ
（ ２）
ｔ Ｉ ｌ
当 Ｐ 初 始值 比较 高 ， 大一 部分 微裂 缝 闭合 时 ， 很 纵波 速度 增加 得最 快 ， 大 的 Ｃ值显示 了裂缝 闭合 的 较 相对 重要性 ， 较大 的 Ｄ值 则说 明 当 Ｐ。 加 Ｎ 裂缝 闭合得 更加 迅速 ， 而 增 ｔ ‘ 随着 Ｐ 的继续 增加 ， 然伴 随 着纵 必
［ 关键 词］ 孔 坤 压 力 ； 声 波 速 度 ；有 效 应 力 ； 川 东 北 ； 碳 酸 盐 岩
［ 中图分类号］Ｐ ３ ． ４ ６ １８
［ 文献标识码］Ａ
［ 文章编号］１ ０ ９ ５ ２ ｌ ）０ ０ ９ —０ ０ ０— ７ ２（ ｏ １ ８— ０ ６ ３
地 层孔 隙 压力单 井剖 面 的计 算按 方法 的性 质 呵分 为 地球 物 理方 法 （ 地震 、测 井 等 ） ｒ 录井 方 法 、： 程 （ 钻速 法 、 指数法 等 ） 、随钻 测量 工具 监测 法等。 ］ 。 。传 统 的孑 隙压力 计算 方法 基 于压 实 理论 ，即在 欠 Ｌ 压实作 用下 ，孔 隙被 保存 ，产 生较 高 的地层 压力 。通 过近 年来 对碳 酸盐 岩地 层压 力成 因 的研 究 ，认
专题26《孔隙流体压力地震预测方法》
沙四上段除北部 陡坡带外其它地 区均在超压控制 之下，最大压力 系数在义17井区
沙四下段超压分布局 限于南部缓坡带，压 力系数总体上比沙四 上段小得多
专题思考题
1、利用地震速度预测地层压力的一般方法有哪些？ 2、等效深度法（MAGARA）假设条件的问题是什么？ 3、地震速度与有效应力的关系如何表达？ 4、有效应力公式是否达到静力平衡？ 5、上覆负荷如何计算？有几种方法？ 6、地层压力预测有哪些应用？
谢谢大家 ！
《孔隙流体压力地震预测方法》
2023VIP群专题26
பைடு நூலகம்
专题： 孔隙流体压力地震预测方法
概述
通过两种不同的变形理论，建立数学模型
数学模型简化
计算误差降低一半
1、现今压力场分布特征
沙三下段大部分地 区处于超压控制之 下，最大压力系数 达1.55之上。
沙三下段压力系数等值线图
地层压力预测方法
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。
原始地层孔隙压力的预测方法优选
P
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ᴹ㞾Ѣᅸݙችᖗᅲ偠᭄ˈ 㗠ᅲ偠䖛ϡ㛑᳝ᬜഄড≝鳥⠽⬅≝鳥߱ᳳࠄ៤ችᭈϾ䖛Ё 䆹݀ᓣ䆆䗄њഄሖय़ǃᄨ䱭ᑺ⊹䋼䞣ᇍ㒉⊶䗳ᑺഄሖЁⱘ㓐ড়ᕅડ˖ໄ⊶䗳 同深度的储层孔隙度相同，则其骨架颗粒的应力也就相 ᅸݙችᖗᅲ偠᭄ˈ 㗠ᅲ偠䖛ϡ㛑᳝ᬜഄড≝鳥⠽⬅≝鳥߱ᳳࠄ៤ችᭈϾ䖛Ё ⱘໄᄺᄺ⡍ᗻⱘব࣪㾘ᕟˈ᠔ҹ݀ᓣ 㹿ݭЎ˖ 增加而减小，随地层压力的增大而增加。由于经验公式的
p r 2 1 W 1
c p v v n n s
当孔隙度偏离了正常的孔隙度趋势线，则会出现异常 p 压力。当正常趋势孔隙度小于实际孔隙度趋势线，出现生 V p ai ci p p bi e d i p ˄˅
n
/ ' t s)
c
º ˄˅ » ¼
V
p
异常高压；当正常孔隙度趋势线大于实际孔隙度趋势线， 16.7 5.77 6.94I 1.73 V sh 0.446 ( PP e P P ) ˄˅ 将则出现异常低压。
p v v n
V
势线： ln(' t n )
（4） 式中：a，b，c，d为与针对区域相关的系数。对于具
p p i
p
= ai + ci
p − bபைடு நூலகம்e d p
−
i
ln(' t 0) cD ˄˅
体的地区，该参数为常数值。在描述沉积物成岩压实过程 中的纵波速度随地层孔隙压力的变化情况，该经验公式使 ln(' t n ) ln(' t 0) cD ˄˅ 用效果较好。 假定砂泥岩地层的垂向有效应力、孔隙度、泥质含量 ' t n ) ln(' t 0) cD ˄˅ p p U r g ( Dln( D1) U W g D1 ˄˅ 2 是声波速度的函数，孔隙度和泥质含量可以通过测井数 p U g ( D D ) U g D ˄˅ ª( )( ' / ' ) c º ˄˅ 据进行求取，再经过纵波速度来计算垂向的有效应力， p p pv p «( p p ˄˅ 'n n p )(t » p« t / ' tt)s º ¬ p v ª » ¬ ¼ ¼ 最后，利用垂向有效应力求取地层压力。在此基础上 d p p ˄˅ V ai ci p p p bi e d i p˄˅ Eberhart给出了纵波速度的经验计算公式：
地层孔隙压力检测方法
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。
地层压力检测技术
地层压力检测技术可用 于评估油气储量，为开 发计划提供依据，避免 盲目开发导致资源浪费 。
通过地层压力检测技术 ，可以优化油气开采方 案，提高开采效率和降 低成本。
水资源开发中的地层压力检测案例
01
总结词
02
详细描述
03
04
05
• 检测地层压力 • 评估水资源储 • 优化水资源开
变化
量
采方案
水资源开发中，地层压力 检测技术对于保障水资源 合理开发和利用具有重要 作用。
数值模拟方法的工作原理
建立模型
根据地质数据和物理规律，建 立描述地层压力变化的数学模
型。
数值求解
利用计算机技术，数值求解描述 地层压力变化的偏微分方程。
结果分析
对求解结果进行分析，预测地层的 压力状态，并提供可视化结果。
04
地层压力检测技术的优缺点 分析
直接地层压力检测技术的优缺点
• 优点 • 直接测量地层压力，获取准确的地层压力信息。 • 对于地层压力变化敏感，能够及时反映地层压力变化。 • 可用于不同地层和不同井况的测量。 • 缺点 • 受限于井下环境和测量设备，有时难以进行直接测量。 • 对于某些复杂的地质情况，可能需要更高级的测量设备和技术。 • 直接测量需要专门的设备和人员，成本较高。
05
地层压力检测技术的发展趋 势与展望
提高检测精度和可靠性
采用高精度传感器和数据采集技术
利用先进的传感器和数据采集技术，能够更准确地测量地层压力的变化，提 高数据的可靠性和精度。
实现实时监测与数据传输
通过实时监测地层压力变化并即时传输数据，可以更快速地获取地层压力信 息，提高检测的时效性和准确性。
核磁共振测井
Eaton法预测M油田地层孔隙压力
式 中 ， 为地 层孔 隙压 力 ， ａ 。 分别 为上 覆岩层 压 力 和静 液 柱压 力 ， ａ Ａ △ 分别 为该 深 度点 ＭＰ ； 、 ＭＰ ； ｔ、 ￡ 正 常趋势 线上 的声 波时差 和地层 实 际声 波时差 ， ／ｔＣ ｓｆ； 为伊 顿指 数 。
・
１２ ・ ８
石 油 天 然 气 学 报 ＊石 油 天 然 气 地 质
２１ ０ ２年 ９月
上覆 岩层 压力 Ｐ 是 指覆 盖在 某一 深度 地层 以上 的地层 基 岩 和岩 石孔 隙 中流体 的总 重量 所 造 成 的对 。
这 个 地 层 的压 力 ：
Ｐ 。一 ０ ０ ９ １ （ 一 Ｉ ＋ ］ ． ０ ８ ＤＥ １ ） Ｄ
化设计 。２ 世 纪 ５ ０ ０年 代 末 期 开 始 ，人 们 开 始 意 识 到 地 层 孔 隙 压 力 在 油 气 钻 井 中 的重 要 性 ， 形 成 了 许 多
实用 的方 法Ｌ ］ １ ，其 中 Ｅ ｔｎ法适 用 于泥页 岩 ，精 度较 高 。根据 Ｍ 油 田的地质 特征 ，笔者 选用 Ｅ ｔｎ ａｏ ］ ａｏ 法进 行该 地 区地 层孑 隙压 力 的预测 。 Ｌ
有关 ， ： 即
声 一 ０ Ｏ ９ １ ／ ．０ ８ｐｈ （） ３
式中， Ｐ为液 体 的密度 ，／ ｍ。ｈ为液 柱 的垂直 高度 ， ｇｃ ； ｍ。
［ 收稿 日期 ］ ２ １ ０ —２ ０ ２— ６ ６ ［ 者简介］杨振平 （９８ ） 作 １ ７ 一 ，男 ，２ ０ ０ １年 江 汉 石 油 学 院 毕业 ， 工程 师 ，现 主 要 从 事 钻 井 工 艺 方面 的研 究 工 作 。
石油天然气 学报
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异常地层孔隙压力定量确定技术
樊洪海
2006 年11月17日
二、异常高压的形成机制与分类
1、不平衡压实作用
①沉积速率；②孔隙空间减小速率；③地层渗透率的大小；④流体排出情况; 平衡压实形成正常压力，平衡压实形成异常高压。
快速沉积是造成不平衡压实的主要原因之一，由于沉积速率过快，造成沉积颗粒排列不规则(没有足够的时间)，排水能力减弱，继续增加的上覆沉积载荷部分由孔隙流体承担，形成异常高压，同时造成地层的欠压实。
原始加载曲线关系卸载曲线关系沉积压实过程力学关系
3. 存在的问题：
◆dc的求法:钻头磨损（牙齿磨损、轴承磨损）、水力因素等影响不易消除；
◆正常趋势确定：非直线
◆Eaton指数确定
◆仅限于泥岩使用
正常压实地层：式中：Δt: h 处的时差，us/m.
Δt 0: 地表时差，us/m.
c —系数。
若将上式在半对数坐标(Δt 为对数、h 为常规坐标),则Δt 与h 成直线。
在非正常压实地层：Δt 偏离(大于)正常趋势线，意味着高压地层。
2．算法：
c 、确定正常趋势线（选泥岩声波时差）
d 、定性判断异常高压
e 、定量计算。
ch
e t t −Δ=Δ0。