地层压力预测方法

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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

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。

地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用

地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用

地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用地层压力预测是钻井基本设计与钻井工程设计的基础,是确定钻井井身结构、钻井液体系及密度、预防和减少井下复杂情况不可缺少的关键数据。

文章通过对Drillworks压力预测软件分析及操作流程应用在秦皇岛某油田。

根据现场监测到的压力及地漏试验数据对该油田的孔隙压力、破裂压力、坍塌压力进行了预测。

计算发现该井坍塌压力为1.128-1.271g/cc大于孔隙压力,因此,在进行钻井设计时,应参照坍塌压力和破裂压力确定泥浆安全密度窗口。

标签:软件;压力预测;Drillworks;三压力Abstract:Formation pressure prediction is the basis of drilling basic design and drilling engineering design. It is an indispensable key data to determine drilling well structure,drilling fluid system and density,so as to prevent and reduce the complex situation in downhole. In this paper,Drillworks pressure prediction software analysis and operation process are applied in Qinhuangdao Oil Field. The pore pressure,fracture pressure and collapse pressure of the oilfield are forecast according to the pressure monitored in the field and the ground drain test data. It is found that the collapse pressure of the well is 1.128-1.271 g/cc larger than the pore pressure,therefore,in drilling design,the mud safety density window should be determined by reference to collapse pressure and fracture pressure.Keywords:software;stress prediction;Drillworks;three stresses钻井工程所谓的地层压力是“地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力”的总称[1-2]。

地层孔隙压力

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

地层压力预测方法

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。

地层压力-地层破裂压力-地层坍塌压力预检测

地层压力-地层破裂压力-地层坍塌压力预检测

地层破裂压力和坍塌压力预测摘要地层破裂压力和地层坍塌压力是钻井工程设计的重要依据,对确定合理的钻井液密度和其他钻井参数有重要意义。

在参考了一些书籍和相关论文的基础上,对地层破裂压力和坍塌压力的预测方法做出了较为系统的总结。

地层破裂压力的预测主要有H-W模式和H-F模式,包括伊顿法、黄荣樽法、安德森法等;地层坍塌压力的预测主要基于井壁岩石剪切和拉伸破坏的原理。

关键词:破裂压力;坍塌压力;预测第一章前言地层破裂压力是指使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底流体压力。

它是钻井和压裂设计的基础和依据。

如何准确地预测地层破裂压力,对于预防漏、喷、塌、卡等钻井事故的发生及确保油气井压裂增产施工的成功有着重要的意义。

地层坍塌压力是指随着钻井液密度的降低,井眼围岩的剪应力水平不断提高,当超过岩石的抗剪强度时,岩石发生剪切破坏时的临界井眼压力。

它的确定对于确定合理的钻井液密度和钻井设计及施工有重要意义。

地层三项压力研究历史及发展现状:✧八十年代以前,地层孔隙压力以监测为主,地层破裂压力预测处于经验模式阶段,如马修斯-凯利模式、伊顿模式等。

没有地层坍塌压力的概念。

✧八十年代,提出了地层坍塌压力的概念,从理论上对地层三个压力进行了公式推导。

✧九十年代以来,一般根据岩石力学的基本原理由地应力和地层的抗拉强度预测地层的破裂压力,进入实用技术开发阶段。

目前,地层三项压力预测技术已经得到广泛的重视,也从各个方面对其进行了研究和应用:●室内实验研究方法(研究院)●地震层速度法(石大北京)●常规测井资料法(华北钻井所、石大)●页岩比表面积法(Exxon)●人造岩心法(Norway)●岩屑法(Amoco、石油大学)●LWD、SWD法(厂家)●经验模式法(USA)第二章 地层三项压力预测机理2.1 地应力模型1、各向同性模型利用电缆地层测试或压力恢复测试资料,在不考虑构造应力影响情况下,各向同性模型计算水平应力公式为:()p p b x P P P PR PR αασ+-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=01(2-1) 式中:PR — 泊松比;Pob — 上覆岩层压力;Pp — 孔隙流体压力;α — Biot 常量。

地层压力预测技术研究1

地层压力预测技术研究1

PDC 钻头随钻地层孔隙压力预测方法与应用研究
Q——排量,L/s; D——井径,mm。 规定一组标准值:Wn,Nn,Pbn,Qn 则 R=K×(Wn-M)×Nnλ×Pbn×Qn/D2 式(1-7)除以式(1-6)得: (1-7)
N n Pbn Qn n M Rn R W W M N Pb Q


(1-8)
式(1-8)即可将任意一点的钻速进行标准化。 此公式中 M、λ值需在钻井过程中用五点法试验得到,Pb、Q 的值需 在钻井过程中经测量和计算得到。 (1) Pb、Q 值的确定 在现场水力参数最直观的表现为泵压、排量,因此,可用泵压 P、排 量 Q 代替 Pn,Qn 值。 令 Pb×Q=KP 式中:K——换算系数。 (2) 钻井液密度的标准化处理 原方法中是重新建立钻速正常趋势线,现改为对标准化钻速进行校 正: Rn=R×Bn/B 式中:Bn——规定的标准化值, B——现场测量值。 经上述处理,式(1-8)即可改力: (1-10) (1-9)
2
PDC 钻头随钻地层孔隙压力预测方法与应用研究
孔隙压力预测还是需要继续研究的课题。
1.2.2.1 该地区地层水密度的确定
地层水密度可用地层水的矿化度计算,计算公式如下: Gn=0.999+5.859×10-7Mf 式中: Gn——地层水的密度,g/cm3; Mf——氯化钠型地层水矿化度,mg/L。 英科 1 井地层水为氯化钙型地层水。乌拉根地层以上(乌拉根地层 顶界深度 6141.5rn)井段的氯根含量一直保持在从 20000mg/L 左右。转 化成氯化钠型地层水矿化度为 329588mg/L。由此可计算出 6151.5m 以 上井段地层水的密度为: Gn=1. 018 g/cm3 随着井深的增加,地层水中的氯根含量一直在增加。进入乌拉根地 层(顶深 61415m,底深 6250m)之后氯根含量已达 120000mg/L(地层 溢 流 体中 的 氯根 含 量的 测 量值 ) 。转 化 成氯 根 型地 层 水矿 化 度高达 197746mg/L。由此可计算出 6141.5~6250m 井段地层水的密度为 Gn=1.1149g/cm3 进入喀拉塔尔地层(顶深 6250m)和齐姆根地层(6406m 未穿)之后, 氯根含量已达 179439mg/L(地层溢流体中的氯根含量的测量值) 。转化 成氯根型地层水矿化度高达 295695mg/L。由此可计算出 6250~6406m 井段地层水的密度为 Gn=1.1722 g/cm3 二开固井之后,φ339.7mm 套管封固质量不好造成套管外出水,地 层水一直外溢到地面,实际测得其密度是 1. 01 g/cm3。比计算得到的地层 水密度稍低一点, 但非常接近。 因此, 6141.5m 以前的井段采用 1.01 g/cm3 作为该井段地层水的密度;6141.5~6250m 乌拉根地层井段采用 1.11 g/cm3

石油钻井地层压力预测与计算方法

石油钻井地层压力预测与计算方法

(1)
Pc——套管压力,MPa; Lf——动液面,m
L——泵挂深度,m; H——油层中部深度,m;
ot , os ——地下、地面原油密度, g/cm3
w
——地层水密度,g/cm3;
三、 井底压力的计算
水井井底注入压力p井计算
p井 pef H w 101 .97
(2) (3) (4)
pef p pm p fr pcf pV
p fr 1.06510
14 1.8 0.2 0.8 HQ1
d14.8
2 Q2 4 d2
pcf 1.0861013
(5)
pef , ppm——有效、实测井口注入压力,MPa; pfr,pcf,pV——注入水通过油管、水嘴、配水器节流凡尔所产生的压力损失, MPa; Q1, Q2——注入量,m3/d; 当有两个直径相同的水嘴时,Q1=0.5Q2.
(6)
p1 , p2——水井、油井单独生产在任一点产生的地层 压力,MPa; pe——原始地层压力,MPa.
四、油水井间地层压力分布
对水井
p1 p
' 井1
1.842103 Q1 r ln 1 K K rw h1 rw
1.842103 Q2 r ln 2 K K rw h2 rw
式(11)减式(12)得
p井1 p井 2 1.842103 K K rw Q1 Q2 d h h ln r 2 w 1
(13)
设M=K· Krw/µ ,则式(13)变换 为
1.842 103 M p 井1-p 井 2 Q1 Q2 d h h ln r 2 w 1
p井1 p井1 p井2 1.842103 Q2 d pe ln K K rw h2 rw
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地震地层压力预测摘要目前,地震地层压力预测方法归纳起来可以分为图解法和公式计算法两大类10余种。

本文对各种地震地层压力预测方法进行了系统地归纳和总结,并对各种方法的特点、适用性以及存在的问题进行分析和讨论.在此基础上,就如何提高压力预测的精度,提出了一种简单适用的改进措施,经J1.K地区的实测资料的验证,效果良好。

主题词地层压力地震预测正常压实异常压实引言众所周知,油气层的压力是油气层能量的反映,是推动油气在油层中流动的动力,是油气层的“灵魂”。

因此,在石油和天然气的勘探开发中,研究油气层的压力具有十分重要的意义。

首先,在油气田勘探中,研究油气层压力特别是油气层异常压力的分布,以及预测和控制油气层压力的方法,不仅可以保证安全快速地钻进,而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序;同时也可以帮助选择钻井设备类型和有效安全正确的完井方法等。

这些都直接关系到钻井的成功率以及油气田的勘探速度等问题。

其次,在油气田开发过程中,准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律的研究,不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层,而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化,并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。

多少年来,人们在异常地层压力(这里主要指异常高压或超压)预测方面进行了种种尝试,然而直到本世纪70年代以来,随着岩石物理研究的不断深人以及地震技术的不断提高,才真正使得地层压力的地震预测成为现实。

对于异常高压地层,一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点,因此,凡是可以反映这些特点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。

但是,由于各种测井方法均为“事后”技术,这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。

与此同时,地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。

利用地震资料进行地层压力预测,主要是利用了超压层的低速特点,因为在正常情况下,速度随深度的增加而增加,当出现超压带时,将伴随出现层速度的降低。

可见,取准层速度资料是预测地层压力的关键之一,而选择合适的地层压力预测方法同样是一个十分重要的环节。

到目前为止,地震地层压力预测的方法名目繁多,但就总体而言,大致可分为图解法和公式计算法两大类。

本文将对各种地震地层压力预测方法的内容、特点、应用效果以及存在的问题等作一系统全面的叙述。

在前人研究工作的基础上,就如何提高地震地层压力预测的精度,本文提出一种简单而实用的改进措施,经JLK(吉拉克)地区实际资料的计算,效果良好。

地震地层压力预测方法综述图解法在所有地震地层压力预测方法中,最为直观简便的方法莫过于图解法了。

按照判定超压层方式的不同,又可细分为等效深度图解法、比值法和量板法三种。

等效深度图解法等效深度图解法(或可形象地称之为直接趋势线判别法)是以页岩压实概念为基础的一种传统预测方法。

当依据页岩层段数据点建立了正常压实趋势线之后,利用实测速度值对正常趋势线的偏离便可直接测出高压异常的存在,以及异常高压地层的顶面埋深值。

一般地,当地层为正常压实时,实测的层速度v i将等于理论层速度v n(或称正常压实层速度),即v i ≈v n;当地层为过压实时,有v i>v n;当地层为欠压实时,有v i<v n。

这种方法在声波测井中一直被广泛地采用。

将其引人地展勘探的具体作法是:根据地震资料求取层速度v i和深度H 的关系曲线,再将该曲线与研究区内的正常压实趋势线进行比较,进而划分出高压异常层段及其顶面埋深.这种方法的有效性不仅取决于地震速度计算的精度,而且取决于正常压实趋势线的准确性。

该法只能给出超压层的位置,难以确定地层压力值的大小,是一种定性预测方法。

此外,为了克服低速异常的多解性,该法还要求事先获得研究区内的大套岩性信息。

比值法或差值法这种方法是由意大利通用石油公司的P. Bellotti等人于1987年首次提出的。

它是根据实测地层速度值v i和相应层段的页岩正常压实速度值v n之比或差值来判定超压层空间位置的一种预侧方法。

究其实质,该法实际上是等效深度法的一个变形。

它与等效深度法具有同样的观测效果,而且同样需要预先获得大套岩性信息以克服多解性。

当v i和v n为已知时,利用下式便可求得相应的比值R或差值△,有对于从浅层到深层的不同计算点,我们可以通过计算得到一条随深度变化的R曲线或△曲线,其图形解释遵循如下规律:若R≈1(或△≈0),地层为正常压实页岩或高压实的碳酸盐岩;若R>1(或△>0),地层为过压实页岩、碳酸盐岩或浅层胶结地层;若R<1 <或△<0),地层为高孔隙率的岩石(如砂岩)或异常压力地层,即超压层。

关于上述两种方法的具体实例见文献1。

量板法量板法实质上是一种地质统计判别法。

所谓量板实际上是根据大量已知数据建立的压力梯度(或当量泥浆比重)与声波时差差值(或比值)的交会图,如图1左所示。

当然也可以利用已知地层压力梯度值(或当量泥浆比重值)对声波时差进行标定来编制计算图板,如图1右所示,它是一组与正常压实趋势线相平行的线。

图1地展地层压力预测量板实例在获得第一种计算量板和相应研究区的正常压实趋势线时,利用地震反演的速度值或时差值便可求得相对于正常压实速度的差值或比值,然后,借助于量板便可得到相应的压力值。

对于第二种量板,实用中一般将其绘制在透明的半对数坐标纸上,并将其覆盖于由地震反演得到的与量板具有相同比例尺的时差一深度曲线上,然后按计算点落在量板中的位置,由量板直接读出其相应的压力梯度值或当量泥浆比重值,进而求得地层压力的估算值。

相比之下,人们更偏爱第一种量板。

需要说明的是,量板法虽然可以实现地层压力的定量计算,但准确的量板的建立往往需要大量的已知钻井资料,这对于无井或少井的初探区是不适用的。

然而,对于高成熟探区,由于井资料较多,建立相应的压力计算量板就容易得多,这对于我们进行储层压力预测或控制无疑是最为直接而有效的方法。

公式计算法从前面的叙述中已经看到,图解法虽然直观简便,但主要用于地层压力的定性预测。

量板法虽然可以实现地层压力的定量估算,但对超压层预测来说则是一种“事后”技术。

因此,在一定假设条件下利用所得到的各种经验公式来定量估算初探区的地层压力就显得尤为重要了。

压实平衡方程法在地层封闭条件下,上覆地层压力是由组成岩石的颗粒质点和孔隙中的流体共同承担的,也就是说,当地层不被破坏时,上覆地层压力、地层孔隙流体压力及地层压力、以及岩石骨架应力三者之间始终保持着力的平衡,用公式表示为(1)式中:P ov为上覆地层压力;P f为孔隙流体压力;P c为岩石骨架应力。

根据此方程只要求出其中任意两个量,便可确定第三个量。

当按照压实平衡方程求取地层压力时,需要事先确定上覆地层压力P ov和岩石骨架应力P c。

通常上覆地层压力的计算有多种方法,但困难的是岩石骨架应力一般较难确定,从而限制了这一方法的适用性。

意大利通用石油公司的P. Bellotti和Giacca(1978)在意大利波河流域盆地进行地层压力预测方法的研究中,曾提出如下的两个计算岩石骨架应力和上覆地层压力的经验公式(2)(3)式中:V sb为泥岩速度(m/s);d mx二为基质密度(g/cm3) ;V max为岩石基质速度(m/s);V i为土壤最小速度(m/s);V i为层速度(m/s);△H i为间隔厚度(m);A、B为经验常数。

式(2)对于页岩地层或一般的碎屑岩地层是适用的,但需先确定系数A、B。

对于意大利波谷盆地,Bellotti等人给出的A=0. 9223,B=599。

蒋凤仙(1988)的研究表明,系数A,B是确定异常压力带顶部位置的关键。

在实用中应根据研究工区的实际资料来确定相应的系数A、B。

而V max和V min是取常数或随深度按一定规律变化,对异常压力带位置的判定影响不大。

简单分析式(3)不难看出,该式实际上是不可用的,甚至可以说是错误的。

一方面将原文献中提供的各个参数值代入该式进行计算时,所得上覆地层压力总为负值;另一方面,当不考虑值的正负而取绝对值时,利用该式计算的上覆地层压力值居然不及同深度静水压力值的十分之一,显然这是不对的。

因此,当应用式(1)进行压力预测时,上覆地层压力的计算避免使用式(3)。

具体计算时,可采用上覆地层压力的定义式,或采用平均速度来求取上覆地层压力。

从理论上讲,如果能够准确确定P c和P ov值,该方法应适用于任何压实成因的地层,而且能够给出较为准确的压力值。

等效深度公式计算法借助于等效应力原理和压实平衡方程,我们很容易地得到如下公式(4)式中:H B为异常压力带深度;H A为相应于H B的等效深度;G。

为上覆地层压力梯度;G W为静水压力梯度。

该式由Reynold早在1974年就导出过。

在实用中由于H A一般较难确定,所以需引入正常压实趋势线并假定按指数规律变化时,将式(4)变为(5)式中:C为地层压缩因子,数值上等于正常压实趋势线的斜率;△t0为初始地层间隔传播时间,等于正常压实趋势线在时间轴上的截距;△t为异常压力带的间隔传播时间。

该法对于压实成因的正常或异常地层均是适用的。

由于在实际应用中建立准确的正常压实趋势线并不是一件容易的事,特别是当研究区内资料较少时,正常压实趋势线一般难以做出,这在一定程度上又极大地限制了这一方法的适用性。

这种局限性不只是等效深度法所独有,而是所有依赖于正常压实趋势线的方法所共有的。

这种方法的特点是可以计算异常地层压力的绝对值。

其精度除与层速度的精度密切相关外,还与正确的正常压实趋势线的建立密切相关。

蒋凤仙曾利用该法在拖船埠地区由4口井的实测声波时差进行过压力估算,将预测值与实测值进行比较,其最大、最小和平均相对误差分别为14.2%、1.4%、8.62%。

显然,采用等效深度公式计算法预测地层压力的精度基本上可满足目前压力预测的精度要求(一般要求误差小于10%)。

但是需要重视正常压实趋势线的建立,否则难以达到预期的效果。

另外,需注意的是,由于岩性的不同以及不整合等原因,压实的情况有很大的差异。

因此不能将压实趋势线任意地向下或向上延伸,而应分段制作压实趋势线,否则会造成预测错误。

Eaton法继Reynold之后,Eaton(1976)又提出一个与Reynold公式十分相似的经验公式,即(6)式中:Ot,为地层正常压实时的时差值;Ot为实测地层的时差值;尸w为静水压力值。

假定当岩石骨架应力P c与纵波速度的三次方成比例时,用压实平衡方程可以很容易地导出式(6)(推导略)。

这表明Eaton公式实际上是建立在岩石骨架应力与纵波速度三次方成比例的假设条件下的等效公式计算的一种特殊形式。

因此除具有与等效深度公式计算法共同的特点和不足外,其适用性还受相应假设条件的限制,适用范围远不如等效深度公式计算法广。

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