随钻地层压力测试技术PPT课件
压力计与地层测试.ppt
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1.检查电池
1
如何正确使用压力计
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2、连接仪器&编程1 Nhomakorabea如何正确使用压力计
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4.回放
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如何正确使用压力计
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如何正确使用压力计
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检查 电池
连接 仪器
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地层测试技术 钢丝、电缆试井
压力计的使用与维护
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➢ 电子压力计的结构组成
压力传感器 温度传感器
数据放大
A/D转换
晶振
单片机
数据存储
电 源管 理
高 温电 池
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传感器 通讯系统
目 的
为下一步油气田开发制定方案
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地层测试技术
地层测试又叫钻杆测试（Drill Stem Testing，DST）。它是在钻井过程 中（或完井之后），用钻杆（或油管）将地层测试工具送入目的层后，通过 对测试阀的控制实现井下开关井，对目的层经行测试，取得井下压力-时间 对应关系的一种方法。
正常压力计测试曲线
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射孔-测压联作电子压力计探头震坏曲线 为了减小机械震动对电子压力计的不利影 响，可以在电子压力计的扶正器上加装减 震弹簧或高温橡胶块，以减小电子压力计 的机械震动。
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钢丝、电缆试井作业
完井过程中的钢丝和电缆作业就是通过缠绕在绞车上的钢丝或电缆利用 机械的上下提放达到对井下工具进行操作的目的。
随钻地层压力检测
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。
随钻地层压力测试技术
20 世纪 30 年代早期 ,Dalla s 地球物理公司的 J . C.K araher 用一段长 4～5 f t*的绝缘线将钻头与钻柱绝缘 ,在每根 钻杆内嵌入绝缘棒 ,用一根导线在绝缘棒中间穿过 ,通向地面 ,通 过这根导线传输井下信号 ,用这种方法得到了令人鼓舞的结果 ,测 量到连续的电阻率曲线。 1938年采集到第1条LWD电阻率曲线,这是 用电连接方式传输数据的第1条LWD曲线。
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1 随钻地层测试技术的概述
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2 随钻地层测试技术原理
相对于 电缆地层测试器 ，随钻地层测试 器的结构比较简 单仪器主要由探 针、密封胶垫、 测压仓、平衡阀 、压力传感器和 流体管线等组成 。
随钻地 层测试仪器的结 构原理图1：
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2 随钻地层测试技术原理
当进行预测试时,按照预定程 序启动液压系统 ,执行推靠动作, 推靠探头伸出 ,封隔器推靠井壁并 保持,执行预测试动作,由地层通往 仪器预测试室的通道 ,仪器选择某 种预测试控制模式 ,然后开启预测 试室 ,抽取一定体积的地层流体样 品 ,从而引起地层压力降 ,这一压 力降以近似于球面形式向外传播。 压降结束后 ,地层流体中未被扰动 的部分又向低压区流动,直至压力 恢复到原始地层压力。在这一过程 中,仪器中设置的压力计(CQG)将全 程记录地层压力和时间的函数曲线。
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1 随钻地层测试技术的概述
随钻地层压力检测方法及其应用_余明发
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。
钻井工程钻井工程地质条件—压力PPT课件
说明。
Po = Pp + σ
（1-5）
式中： Po — 上覆岩层压力，兆帕； Pp — 地层压力，兆帕； σ — 基岩应力，兆帕。
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地下各种压力之间的关系
（ Po 、 Pp 和σ之间的关系） Po = （孔隙流体的重力+ 基岩重力 ）/ 面积
Po = Pp + σ
由上式可知,上覆岩层压力由基岩和孔隙流体共同承担。 Po 一定， σ减小， Pp 增大。 当σ→0时， Pp → Po 。
小 的 方 向 ， 或 向 着 低 压 高第渗10页透/共的43方页向 流 动 ， 于 是 便 建 立 了
地层沉降压实保持平衡 的条 件：
• 上复岩层沉积的速度 • 地层的渗透率 • 地层孔隙减小的速度 • 孔隙流体排出的能力 思考题 正常沉积压实的地层特征？
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4、异常高压的成因 异常高压的形成是多种因素综合作用的结果，这些因素与地质作用、构
岩石的孔隙度减小，声波速度增大，声波
时差减小。
根据声波时差的数据，可在半对数坐
标纸上绘出曲线，如图1－3。在正常压力
地层，曲线为一直线，称为声波时差的正
常趋势线。
进入异常高压地层之后，岩石的孔隙
度增大，声波速度减小，声波时差增大，
便偏离正常趋势线，开始偏离的那一点就
是异常高压的顶部。
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(4)在Δt－Δtn和Gp关系曲线上读出Δt－Δtn所对应的Gp，用Gp乘以井深H ， 得其深度的地层压力，即
pp＝0.00981 Gp×H 式中：pp － 地层压力，MPa；
Gp － 地层压力梯度当量密度，g/cm3 H － 井深,m。
(1―12)
第四章地层压力检测与地层破裂压力.pptx
则3000米处的压力
p3000=40024.8-9.8(0.095)(4000-3000)=39.08Mpa
5）流体运移作用
从深层油藏向上部较浅层运动的流体可以导致浅层 变成异常压力层。这种情况叫做浅层充压。 如图3-5
6）形成异常高压的其它原因 地面剥蚀； 注水；
盐丘体侵 入形成的 异常高压
原始压力型 异常高压
3）粘土成岩作用
成岩指岩石矿物在地质作用下的化学变化。 页岩和灰岩经受结晶结构的变化，可以产生异 常高的压力。有异常压力，必有上覆压力密封 层。如石膏（caso4 2H2O）将放出水化水而变 成无水石膏（caso4 ）它是一种特别不渗透的蒸 发岩，从而引起其下部异常高压沉积。如图33 所示。
1.4 最大破裂压力当量钻井液密度
2、钻进中检测地层压力
(1)页岩密度法 (2)dc指数法
（1）页岩密度法：
在钻进中，取页岩井段返出的岩屑，测其 密度，做出密度与深度的关系曲线，通过 正常压力地层的密度值画出正常趋势线。 偏离正常趋势线的点，即压力异常点。开 始偏离的部分即为过渡带的顶部。
图3--8
（2）dc指数法
dc指数法：dc指数法是通过分析钻进动 态数据来检测地层压力的一种压力方法。 动态数据中主要是钻速、大钩载荷、转 速、扭矩以及钻井液参数。
见图3-1
图3-1地层压力异常 23 正常孔隙压力
1）压实作用：
随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙 水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而缩小。 因此，只有足够的渗透通道才能使地层水迅速 排出，保持正常的地层压力。如果水的通道被 堵塞或严重受阻，增加的上覆岩层压力将引起 孔隙压力增加至高于水静压力，孔隙度亦将大 于一定深度时的正常值。
钻井工程中随钻地层压力监测技术的应用
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。
地层压力
第三，在欠平衡钻井条件下，Δ P的微小变 化可引起岩石强度显著的变化，也就是说 本模型对异常压力地层反应非常敏感。
3） 地层孔隙压力计算
有了井底压差就可以用下式来计 算地层孔隙压力梯度。
Gp ECD p /(TVD Cf )
井号
Q002 Q002 Q002 Q3 Q3 Q001A Q001A J1
井深 (m)
3560 4098 4777 3360 3990 3360 4480 3820
岩石强度法 dc 指数法预测值一实测值对比
实测压力梯
岩石强度法
Dc 指数法
度当量密度 压力梯度
误差 压力梯度 误差
(g/cm3)
(g/cm3)
dp指数法
1.dc指数法
dc指数法是在机械钻速法的基础上提出来
模式
dc
lg( 3.282) NT
n
lg( 0.684W ) m
D
T--钻时,min/m
N--转盘转速,r/min W--钻压,KN D--钻头直径,m
ρ n--地层水密度,g/cm3 ρ m--实际使用的钻井液密度, g/cm3
纵波在地层中传播速度表示如下:
式中
v2
E
e
(1
1 )(1 2)
--岩石波松比.
从上式可以看出,纵波传播速度与岩石密度. 弹性系数等有关.而岩石密度和弹性系数又 取决于岩石性质.结构.空隙度以及埋藏深度 等.因此,不同的地层岩性就有不同波速.这样, 只要能测得声波在地层中的传播速度,就能
根据实际钻速和泥浆密度,求出各岩层的压 实性系数c值.
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目录
随钻地层测试技术的概述 随钻地层测试技术的原理
随钻地层测试技术的特点
随钻地层测试技术的应用
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1 随钻地层测试技术的概述
随钻测井资料是在泥浆滤液侵入地层之前或侵入很浅时测得 的 ,更真实地反映了原状地层的地质特征 ,可提高地层评价的准 确性。 随钻测井在钻井的同时完成测井作业 ,减少了井场钻机占 用时间 ,从钻井 - 测井一体化服务的整体上节省成本。
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2 随钻地层测试技术原理
随钻地层测试是在仪器静止状态下通过地面发出指令进行仪器坐 封、抽吸地层流体，通过压力变化测量地层参数，测试完成后回收探 针，解除坐封准备，第2次测试。 因此测试过程中需要地面人员通过 泥浆脉冲信号频繁地向井下仪器发送命令，Geo-Tap仪器利用专门的 地面设备（Geo-Span）通过泥浆负脉冲向井下仪器发送命令。
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1 随钻地层测试技术的概述
目前国际上的随钻地层测试器主要为Pathfinder公司 的DFT仪器、Halliburton公司的Geo-Tap仪器、Schlumberger公司的StethoScope仪器和BakerAtlas公司的TesTrack仪器。
随钻地层测试仪器在国内只有少数几家单位进行了研 制和开发，国内的随钻压力测量工具在数据实时传输和仪 器的测量精度总体性能方面与具有影响力的国际大公司的 产品还有一定差距。
20 世纪 30 年代早期 ,Dalla s 地球物理公司的 J . C.K araher 用一段长 4～5 f t*的绝缘线将钻头与钻柱绝缘 ,在每根 钻杆内嵌入绝缘棒 ,用一根导线在绝缘棒中间穿过 ,通向地面 , 通过这根导线传输井下信号 ,用这种方法得到了令人鼓舞的结果 , 测量到连续的电阻率曲线。 1938年采集到第1条LWD电阻率曲线, 这是用电连接方式传输数据的第1条LWD曲线。
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4 随钻地层测试技术的应用
➢ 流体取样 ➢ 地层压力测量 ➢ 温度测量 ➢ 测量地层孔隙压力 ➢ 通过多点压力测量计算压力梯度用于识别流体
界面、判断储层间的连通性进行地质导向
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The end,thank 出地层压力pt、时间常数
α和压力常数β。
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2 随钻测试技术的原理
通过下面两个公式可以计算出地层流度和流体压缩系数：
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3 随钻地层测试技术的特点
✓ 提高井场作业安全性
✓ 提高钻井效率
✓ 速度快、获取的资料多
✓ 获取的测试资料受地层污染影响少，所测得的压 力和产量等资料能真实地反映地层情况等等
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1 随钻地层测试技术的概述
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2 随钻地层测试技术原理
相对于电缆 地层测试器，随 钻地层测试器的 结构比较简单仪 器主要由探针、 密封胶垫、测压 仓、平衡阀、压 力传感器和流体 管线等组成。
随钻地层测 试仪器的结构原 理图1：
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2 随钻地层测试技术原理
当进行预测试时,按照预定程 序启动液压系统 ,执行推靠动作, 推靠探头伸出 ,封隔器推靠井壁并 保持,执行预测试动作,由地层通往 仪器预测试室的通道 ,仪器选择某 种预测试控制模式 ,然后开启预测 试室 ,抽取一定体积的地层流体样 品 ,从而引起地层压力降 ,这一压 力降以近似于球面形式向外传播。 压降结束后 ,地层流体中未被扰动 的部分又向低压区流动,直至压力 恢复到原始地层压力。在这一过程 中,仪器中设置的压力计(CQG)将全 程记录地层压力和时间的函数曲线。
20 世纪 40 年代和 50 年代 L WD 数据传输技术的发展非常 缓慢 ,关键技术很难突破。在测井技术发展开始的50年间的石油 工业界许多人的眼里,LWD是难以实现的理想化技术。
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1 随钻地层测试技术的概述
20世纪50年代,J.J.Arpj发明的泥浆遥测系统首次在 技术上获得成功;
20世纪60年代,在SNEA和RAYMOEND工程公司的共同努力 及美国能源署的资助下,TELEO公司于1978年首次推出了具 有商业用途的LWD仪器 ,这标志着 LWD技术已经可行,是 LWD技术开始加速发展的里程碑。
20 世纪80年代初期,吉尔哈特公司的LWD服务居领先 水平,已在全世界测井几千口。当时的LWD测量只能测电阻 率和伽马射线,主要用于地层相关对比。20世纪80年代初 期 ,工业界对LWD在准确性、可靠性和稳定性方面初步建 立了标准 ,并不断进行改进。与此同时,先进的地层评价 和井控技术也逐渐成熟。
由于泥浆脉冲传输信号速度慢，仅传送测量的压力数据将耗费 很多时间，不能对地层和流体进行及时评价，因此需要在井下仪器中 编入相应的算法程序，对测量的压力数据进行处理分析，将计算结果 传送到地面，其中包括地层压力、地层流度和流体压缩系数等。
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2 随钻测试技术的原理
Geo-Tap仪器通过球形流分析法推导出：