地层压力预测方法(DOC)
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-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。
平衡深度法预测地层压力及应用方法
平衡深度法所依据的核心概念即为有效应力,其表达 式如下:
(1) 式中, 为埋深Z处的地层压力; 为平衡深度; 为静水压力梯度; 为埋深在 至 之间岩柱的压力梯 度。 所谓平衡深度,即为某压力异常点处孔隙度值在正常 压实段中出现时所对应的深度。上文所提有效应力的概念 是平衡深度法的核心,故先应清楚某处有效应力的计算 式:
(4)
式中, 为声波时差; 为埋藏深度。 求取(4)式反函数,算出对应的平衡深度:
(5) 式中, 为声波时差; 为平衡深度。 最终根据式(3)计算出相应的地层压力。
3 结束语
平衡深度法所依据的基本规律是有效应力与物体形态 的绝对关系,其在计算欠压实引起的异常压力时效果良 好。在使用该方法计算地层压力过程中,应当注意区域剥 蚀及其他超压成因的影响。当异常压力存在其他超压成因 的可能时,当使用其他方法进行识别后再谨慎使用平衡深 度法。
Xi 'an Shiyou University,Xi 'an 710068,China Abstract:Based on the response characteristics of well logging data to the effective stress,the equivalent depth method is introduced.Meanwhile,this paper discusses the workflow of this method to predict the formation pressure. Key words:equivalent depth method;effective stress;normal compaction curve
201方法
地层压力预测
t c ( z) t o e z
k
式中,t0为顶部泥岩层段的时差值,k为时差随深度的变化率, 根据最小平方拟合原理得到此区域的k和t0值,z为深度。 ⑵建立速度异常与地层压力之间的关系及预测地层压力 实际测量值与趋势线预测值之间的差可用来计算地层压力。 t t c z t 0 e z k
•低产
•泥浆漏失
6、油(气)藏压力 油(气)藏压力也称为油层压力或地 层压力 p R 是指油气层中,孔隙中流体所 承受的压力。油层压力的大小,表明了 地层内部潜在能量的大小。也称孔隙流 体压力。 在油气开采过程中,地层压力是驱油 动力。
油(气)藏压力也存在表压和绝对压力之分:
p p gauge pair
pair
p
w 1.0g/cm3
Gw 9.8MPa/km
D
pw
pw pair w gD
=0.101+1.09.81
=9.9MPa
2. 骨架应力
Skeleton
颗粒压力 基质压力
pf
D
固相压力
ps pair s gD
•s : 骨架密度
ps pair s gD
油(气)藏压力也存在表压和绝对压力之分:
p p gauge pair
油藏条件
油藏是指油在 单一圈闭中具 有同一压力系 统的基本聚集。 如果在一个圈 闭中只聚集了 石油,称为油 藏;只聚集了 天然气,称为 气藏。
Oil
储集层 构成要素 盖层
遮挡物
1.静水压力
静水压力或者静水柱压 力.定义为某一深度D处, 由岩石孔隙中流体的重 量产生的压力,也称为流 体压力。
关于压力及测试与分析
第一节 地层压力预测 第二节 钻杆测试原理与方法 第三节 油气藏试井评价技术
地层压力预测技术
地层压力预测技术第一章油田的地质特点油田位于松辽盆地北部,其储油层属于陆湖盆地叶状复合三角洲沉积,是一个大型的多层砂岩油田,共有三套含油组合,即上部黑帝庙、中部萨葡高和下部扶含油组合。
由于湖盆频繁而广泛的变化,形成了泛滥平原、分流平原、三角洲外前缘等不同的沉积相带,在萨尔图、葡萄花、高台子含油层段,由于不同的沉积时期和不同的沉积环境,又形成了不同类型的沉积砂体和沉积旋回,因此造成其平面上和垂向上的严重非均质性。
由于这种特定的陆湖相沉积环境,构成了油田的许多基本特点。
一是油层多,含油井段长,储量丰度高。
萨尔图、葡萄花、高台子油层组,约有49~130多个单层,含油井段几十米到几百米,每平方公里的储量从几十万吨到几百万吨不等。
二是油层厚度大,差异也大,最薄的0.2m,一般1m~3m,最大单层厚度可达10m~13m。
三是渗透率差异大,空气渗透率最低0.02μm2,最高达5μm2。
在纵向剖面上,形成了砂岩与泥岩,厚层与薄层,高渗透层与低渗透层交错分布的复杂情况。
第二章浅气层分布规律及下表层原则2.1 浅气层的分布规律浅气层在油田尤其是油田长垣北部的喇、萨、杏油田具有广泛的分布。
在构造轴部的嫩二段顶部粉砂岩及泥质粉砂岩层,嫩三段的粉砂岩及泥质粉砂岩层,嫩四段的细砂岩及粉砂岩层,只要具备以下三条件,就能形成浅气层(在外围就是黑帝庙油层)。
1)具备2.5m视电阻率为10Ω·m,自然电位3mv的砂岩。
2)该砂岩必须在一定海拔深度以上才能形成气层。
3) 同时形成一定的局部构造圈闭及断层遮挡条件(即断层断裂后相对隆起的下盘被断层遮挡),有利于浅气层的聚集。
,萨尔图、杏树岗油田浅气含气围见表1-1,喇嘛甸油田浅气含气围见表1-2。
图1-1 浅气层分区示意图表1-1 萨尔图、杏树岗油田浅气层分布及防喷地质要求表1-2 喇嘛甸油田浅气层分布及防喷地质要求储集在各储集层的浅气层的产状有很大的差别,嫩二段顶部砂岩的浅气层产状以纯气层为主,而嫩三段、嫩四段砂岩中的浅气层则以气水同层为主,在钻井过程中,如果不采取防措施或采取措施不当,极易发生气浸、井涌、井喷甚至井喷失控等复杂情况,重者造成钻机陷入地下,固后管外喷冒而报废井,轻者套管外冒气、冒水而影响油水井投产,使企业、国家蒙受重大经济损失,地下资源遭到人为破坏,环境遭受严重污染,人民群众生命受到严重威协,因此必须引起足够的重视。
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。
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
地层压力预测汇报
中石化研究院南京石油物探研究所
南方技术交流会
图a是测井的声波时差测量结果与正常压实趋势线的对比,1500米以下地 层超压特征很明显.
图b是测井预测结果数据转换成等效泥浆密度与实际钻井泥浆密度的对比
地震方法预测地层压力
建立速度(时差)异常与地层压力之间的关系
实际测量值与趋势线预测值之间的差Δt可用 来计算地层压力。
Δt = Tc(z) - t0e-z/k P(z)/z = Rw+ c1Δt + c2 (Δt)2
中石化研究院南京石油物探研究所
南方技术交流会
A图,地震与测 井及正常压实趋 势线的对比,地 震和测井的时差 曲线差别不大。
南方技术交流会
地层压力预测技术
秦绪英 二OO五年七月十三日
中石化研究院南京石油物探研究所
南方技术交流会
汇报提纲
➢ 引言 ➢ 预测地层压力的地震方法 ➢ 预测地层压力的测井方法 ➢ 预测地层压力的综合方法 ➢ 压力预测的影响因素 ➢ 结论与建议
中石化研究院南京石油物探研究所
南方技术交流会
引言
➢目 的 ➢意义 ➢技术现状
中石化研究院南京石油物探研究所
南方技术交流会
常规层速度剖面不 能识别出低速异常 带(图上部),而在 速度差值剖面上可 发现明显的低速异 常区域,把钻探的 井3、井2、井1和 正在钻探的井4按 最小距离原理投影 到速度差值剖面上, 结果发现超压地层 与低速带较为吻合
(图下部)。
地层层速度剖面与速度差值剖面 (a) 地层层速度剖面;(b) 速度差值剖面及钻井位置投影
地震资料地层压力预测技术与方法
地震资料地层压力预测技术与方法摘要:地层孔隙压力在地质勘探、油气钻井等方面具有重要作用,本文针对地震资料进行地层压力预测中的重点和难点,展开针对性研究,在压力预测模型建立和压力预测技术等方面进行研究和讨论,提高了压力预测精度。
关键词:压力预测地震速度压力模型前言地层孔隙压力做为在地质勘探、油气钻井和油田开发中的一个重要的地质参数,对于保证钻井安全、提高钻探效率、缩短钻井周期、降低钻井成本、提高油气勘探开发的经济效益和社会效益具有重要作用。
针对在实际生产和科研中遇到的问题和难点,开展了有针对性的研究,并在生产中应用,取得良好效果。
一、地层压力预测技术概述1.地层压力基本概念1.1常见的压力概念1.1.1静液压力由液柱重力产生的压力。
它的大小与液体密度及液头的垂直高度成正比。
1.1.2上覆岩层压力某一深度以上地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力。
1.1.3地层孔隙压力指地层孔隙中流体(油、气、水)所具有的压力,亦简称孔隙压力。
1.1.4有效应力二、精细压力预测模型建立1.建立正常压实趋势线模型正常压实趋势线关系到压力预测值的准确与否,建立正常压实趋势线就显得尤为重要。
用区域内已钻井的测井声波速度资料进行统计校正,将这些速度数据拟合回归出一条区域的速度随深度变化的趋势线,即是正常压实趋势线。
以王58井区为例,进行了该井区精细的正常压力趋势线的回归。
利用井径曲线对泥岩声波进行校正,得到处理后的泥岩声波时差,参考钻井液密度、实测压力等钻、测井确定合理的正常压实段,回归正常趋势线。
2.建立上覆岩层压力梯度模型3.建立高精度平均速度模型精确的时深转换是确定异常压力段的起始和终止深度准确与否的重要因素,进行时深转换平均速度是关键。
单井压力预测的时深转换平均速度可以由以下得到:vsp速度,声波速度,速度谱转换平均速度,合成记录标定后导出速度。
以新利深1井、渤深8井和车66井为例,进行了四种平均速度时深转换后的误差分析。
地层孔隙压力预测新方法
训练点最终能够产 生一个稀疏估计函数 , 而这 些 训练点即为支撑向 量 , 能够根据输入数据来估 计 输出 。 虽然在这点上支撑向量回归机和神经网络 相类似 , 但神经网络的方法是基于经验风险最 小 原则 。 相比较而言 , 支撑向量回归机通过在经 验 误差 ( 风险 ) 与模型复杂性之间的折中 , 近似地实 现了 V a p n i k 的结构风险最小原则 , 因此 , 支撑向量 回归机实现全局最 优化 , 而神经网络只是实现 了 一个局部最优化 。 在支撑向量机回归分析模 型中 , 训练数据 集 形式为 { X ,y } ∈ i i i =1 , 趋势线 , 并根
据测井曲线是否偏离正常趋势线来定性判断是否 存在异常地层孔隙 压力 , 若测井曲线明显偏离 了 正常趋势线 , 则认为存在异常高压或低压 , 然后再 通过经验系数法 、 等效深度法和 E a t o n 法 计算地层孔隙压力 。
[ 3]
等定量
1 2 2 2
A b s t r a c t : B y a n a l y z i n gt h e l i m i t a t i o n s o f t h e t r a d i t i o n a l p o r e p r e s s u r e p r e d i c t i o nm e t h o d s , an e wp o r e p r e s s u r e p r e d i c t i o na p p r o a c hb a s e do nt h ee f f e c t i v es t r e s s t h e o r e ma n dt h ea c o u s t i c v e l o c i t ym o d e l i s p r o p o s e d .I t f i r s t c a l c u l a t e s c l a y c o n t e n t , p o r o s i t y , a n d a c o u s t i c v e l o c i t y w i t h r e l e v a n t l o g d a t a , a n dt h e nc a l c u l a t e s v e r t i c a l e f f e c t i v es t r e s s b y u s i n gS u p p o r t V e c t o r M a c h i n e s f o r R e g r e s s i o na n dt h e o v e r b u r d e np r e s s u r e w i t hd e n s i t y l o gd a t a , a n df i n a l l y c a l c u l a t e f o r m a t i o np o r ep r e s s u r e b y t h ee f f e c t i v ep r e s s u r et h e o r e m .P r a c t i c a l a p p l i c a t i o no f t h e a p p r o a c hs h o w s t h a t i t i s f e a s i b l ei np r e d i c t i o no f a b n o r m a l f o r m a t i o np r e s s u r eo f s a n d s t o n ea n ds h a l ec a u s e db y u n d e r c o m p a c t i o n .C o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a l p o r ep r e s s u r ep r e d i c t i o nm e t h o d s , t h ea p p r o a c hd o e sn o t r e q u i r e e s t a b l i s h i n g n o r m a l c o m p a c t i o nt r e n dl i n ea n dh a s b e t t e r a d a p t a b i l i t y a n dh i g h e r a c c u r a c y o f p r e d i c t i o n s . K e yw o r d s : p o r e p r e s s u r e ; s u p p o r t v e c t o r m a c h i n ef o r r e g r e s s i o n ; s o n i cv e l o c i t y ; p o r o s i t y ; s h a l ec o n t e n t ; v e r t i c a l e f f e c t i v e s t r e s s 异常地层孔隙压力的存在 , 不仅给石油勘探 、 钻井和开发带来很多困难 , 而且对安全钻井构成 潜在的威胁 。 因此 , 在石油勘探中 , 地层孔隙压力 的预测显得十分重要 , 其为设计钻井参数 、井身结 构提供重要的压力技术数据 , 对保护油气层 、 提高 钻井成功率具有重要意义 。 测井资料 , 尤其是地层声波速度 , 与地层孔隙 压力密切相关 , 是确 定地层孔隙压力较为理想的 资料 。 利用测井资料预测地层孔隙压力的传统方 法有声波时差法 、 电导率法 、 密度法和中子测井法 等
地层压力
目前对这些问题正在进行研究解决
2. 岩石强度法
岩石强度法检测地层压力原理
正常地层在其上覆岩层的作用下,随着岩层埋 藏深度的增加,岩石的压实程度相应增加,地 层的孔隙度减小,钻进时岩石所表现出的强度 增加。 大多数类型的岩石,其岩石强度的变化与地层 的孔隙压力有必然的联系. 利用这一规律可在钻进过程中及时发现井下异 常压力。
n—Eaton指数
2.感应电导率测井法
原理
在地层水性质相对稳定的井段,岩性已知。地层电导率取决与地层 孔隙度。对于正常压实的地层,随着埋深增加,泥岩孔隙度减小, 电导率也逐渐减小。 在异常高压带,泥岩电导率则增高而偏离正常变化趋势。 通过正常地层孔隙压力井段的电阻率数据,建立正常电阻率趋势线 方程, 根据所测地层电阻率偏离正常趋势线的大小,来计算出该处的地层 孔隙压力。
岩石强度法是建立在对岩石物性的研究的基础上的, 从理论上讲,它对所检测地层岩性没有太严格的限制, 它的使用范围广。
岩石强度法检测地层孔隙压力,经过现场初步应用, 其检测结果精度高,大大高于常用的dc指数法,证明 该方法是一有效、可行的随钻地层孔隙压力检测方法
C指数法
C指数法以相对平衡为出发点 在一定条件下,由于孔隙压力的增加使机械 钻速增加,如果增加泥浆密度使机械钻速恢 复到正常值,则增加的泥浆密度就是地层压 力当量泥浆密度的增量. 前提条件是在保持钻劲参数和岩性不变. C指数法是通过求岩石的压实行系数来求地 层压力的.
判别出地层的性质.
1.声波测井法
地层声波时差与孔隙度的关系
t tma
t f tma
式中 φ-- 岩石孔隙度,%;
Δt--岩层声波时差测量值,μs/m; Δtma --岩层骨架声波时差,μs/m;
地层破裂压力和地层坍塌压力预测新算法
地层破裂压力和地层坍塌压力预测新算法地层岩石作为一种多孔两相固体物质,其应力分析与普通单相固体物质是有区别的,但是,在我们目前所使用的地层岩石应力分析模型、理论中,都有意或无意地使用了单相固体应力分析的方法。
为了分析两者的区别,在这里我们首先引入有效应力的概念。
有效应力的概念是由李传亮老师首先提出来的,该理论认为岩石由两个有效应力:本体有效应力和结构有效应力。
本体有效应力决定岩石的本体变形,结构有效应力决定岩石的结构变形。
p s P .1Φ+-=σφσ)( (1)p s P P .)1(eff φσσφσ-=-= (2)p c c c P .1φσφσ+-=)( (3) p c c c s P .)1( eff φσσφσ-=-= (4)式中:σ——上覆地层压力;s σ——岩石骨架应力; c σ——岩石接触应力;eff P σ——岩石本体有效应力;eff s σ——岩石结构有效应力;φ——岩石孔隙度;c φ——岩石触点孔隙度;(φ=c φ)P p ——岩石空隙流体压力。
有效应力通过孔隙度把普通材料和多孔介质统一起来了,有效应力计算公式中的孔隙度反映了孔隙压力对有效应力的贡献权值。
在地应力分析中,我们所指的应力是结构有效应力。
(1)借助结构有效应力公式,我们首先分析在非均匀地应力作用下井眼周围周向结构有效应力和径向结构有效应力分布规律。
θφσφσφσφσσθ2cos )31(2).().()1(2).().(4422rr p p r r p p wp c h p c H w p c h p c H eff s +---++-+--=(5)式中:θσeff s ——距井轴r 距离并与H σ按逆时针方向成θ角处的周向结构有效应力。
p C p C b H P P P A .).)(1(0φφμμσ+-+-= (6)p C p C b h P P P B .).)(1(0φφμμσ+-+-= (7)μ——岩石泊松系数;A ,B ——构造应力系数(构造应力系数对于不同的地质构造是不同的,但在统一构造断块内部,它是一个常数,且不随地层深度变化);P P ——地层孔隙流体压力; bP 0——上覆地层压力。
地层孔隙压力检测预测技术
地层孔隙压力检测预测技术简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注异常地层孔隙压力定量确定技术樊洪海2006 年11月17日简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注汇报提纲一、地下压力的概念二、异常高压的形成机制与分类三、地层孔隙压力研究的意义与现状四、测井资料检测地层孔隙压力新方法研究与应用五、层速度预测地层孔隙压力模型研究与应用六、应用软件的开发与推广应用七、结论简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念1、静液压力(Hydrostatic Pressure)由液柱重力产生的压力。
它的大小与液体密度及液头的垂直高度成正比:Ph=ρ f gH通常把单位深度增加的压力值称为压力梯度(Pressure Gradie nt):Ph Gh== gρ f H简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念在油气钻井工程领域,通常用当量泥浆密度来表示压力梯度,因此压力梯度的单位通常为密度的单位:ρe=Ph gH常温下孔隙水矿化度、密度和静液压力梯度孔隙流体淡水微咸水盐水矿化度(ppm)0~6000 7000~***** *****~*****密度( g/ cm )1.0~1.003 1.004~1.028 1.033~1.1933静液压力梯度(kPa/m)9.81~9.84 9.85~10.085 10.13~11.703 简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注一、地下压力的概念2、上覆岩层压力(Overburden Pressure)某一深度以上地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力:P 1 G0= o= H HH H w gρ w+∫0 g[(1 φ )ρ ma+φρ f]dh经常使用的是表示为当量钻井液密度的上覆岩层压力梯度。
一般采用上覆岩层压力梯度的理论值为22.7kPa/m(假设岩石骨架密度为2.5g/cc,孔隙度为10%,流体密度为1.0g/cc)。
实际上,由于压实作用及岩性随深度变化,上覆岩层压力梯度并不是常数,而是深度的函数;而且不同地区,压实程度、地表剥蚀程度及岩性剖面也有较大差别,故上覆岩层压力梯度随深度的变化关系也不一定相同。
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。
地层压力预测与监测
求孔隙压力(Filliphono公式直接计算,或转化为时差用
Eaton法计算) 如有参考井的漏失试验资料,确定与区域有关的一些参系 数;利用参考井处理横波转换模型,层速度转化横波速度, 计算泊松比等弹性参数。按Eaton法、Anderson法、
Stephen法及Matthews和Kelly法等计算破裂压力
关键参数转化--孔隙度
密度-中子法 声速-密度法 声速-中子法 泥质校正的单一测井法
(密度、声速、中子、电阻率)
正常压实趋势线
按已知压力点资料,对趋势线修正:
比值式反算 Eaton式超定方程组解法
迭代方法
提高压力预测精度--钻前
如果有参考井资料,综合处理,确定待施工井各处理模型 的有关参系数 地震资料计算容积密度和求上覆压力(直接求取或按参考 井处理确定的模型计算)
提高压力预测精度--随钻
使用钻屑密度录井,修正钻前预测容积密度,进
而重新计算上覆压力、孔隙压力和破裂压力
利用钻井资料(dc指数、Sigma录井资料)随钻监 测孔隙压力,结合钻前地震资料计算破裂压力的 结果重新计算破裂压力。 如有漏失试验资料, Matthews和Kelly法等计算 破裂压力;有Sigma录井孔隙度,用有效应力方法 求破裂压力。
Stephen法 Matthews和 Kelly法
Biot系数
黄荣樽式计算破裂压力
随钻或钻后评价破裂压力
坍塌压力计算模型
漏失试验 试验室测定结果
随钻或钻后测井 反算构造应力系数 骨架密度 骨架横波 最大最小水平主应力
Biot系数
上覆压力 孔隙压力 静态参数 密度声速 横波速度 孔隙度 粘土含量
抗拉伸强度
提高压力预测精度--随钻
一种地层压力综合预测方法
一种地层压力综合预测方法作者:任远飞来源:《卷宗》2019年第28期摘要:本文所述的地层压力综合预测方法的主要思路是:在对研究区的特定假设情况下,等效深度法存在难以建立正常压实趋势线的缺点,Fillippone法存在的无法处理地层速度反转的缺点。
通过两者的公式结合,由Fillippone法得到正常压实趋势线的替代品,由等效深度法计算地层压力,分别避开了两者的缺点,实现地层异常压力预测。
关键词:异常地层压力;等效深度法;Fillippone法1 引言地层压力是指作用在岩石孔隙内流体上的压力,也称地层孔隙压力或者孔隙流体压力。
如果孔隙内流体是完全连通的,那么它将有正常的地层压力,这称为静水压力。
但是很可能会因为地下环境复杂,影响因素众多,地层压力的值与静水压力的值不相等,这称为异常压力。
异常压力是一种普遍存在的现象,它与油气的生成、储藏和开发有着密不可分的关系。
异常压力内部具有异常的孔隙度和渗透率,其特殊的地质环境可以促进烃类的生成和储集,有助于流体的保存从而可以为油气的运移提供通道。
油气层的压力反映了油气资源的分布状态、运动规律,是油气勘探中受到重点关注的数据。
在开发阶段中,地层压力预测可以辅助确定储层的驱动、连通状态;在钻井阶段,地层压力预测是确定钻井方案和确保钻井施工安全的主要依据,准确的地层压力预测可以减少井喷、井漏事故,合理的地层压力预测对油气开发具有重要意义[1]。
地层压力预测目前已经有了很多成熟的方法,常用方法有等效深度法[2]、Eaton法[3][4]、Fillippone法[5][6]、dc指数法等,这些方法都是通过测井资料、地震资料对地层的压力进行预测。
其中以测井资料为主要依据的方法,对异常地层压力的预测效果较好,但是这种方法实际上并不完全算是预测,因为这一类方法只能应用在钻井处,对钻井以外的区域无法进行准确的预测;相对而言,以地震资料为主要依据的方法在空间上有更大的广度,能预先获得大量的地层信息,它是目前主要的异常地层压力预测方法。
地层压力预测方法
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。
地震波阻抗资料预测地层压力
地震波阻抗资料预测地层压力1968年,潘贝克提出利用地震层速度预测地层压力的方法。
随着岩石物理研究的不断深入和地震技术的不断提高,使地震技术预测地层压力成为可能,其精度大幅度提高。
在地震压力预测中,经常使用的资料是地震速度谱资料和地震反演得到的地震波阻抗资料。
由于地震速度谱资料在纵向上测点较少,不能满足压力精确预测的需要。
反演波阻抗资料在纵向上是连续的,可用的信息较多,是压力预测的主要基础资料。
地震波在地层介质中的传播速度与地层的岩性、岩层的压实程度、岩层的埋藏深度以及岩层的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埋藏深度的加大而增加。
因此,同样岩性的岩石,埋藏深、时代老,要比埋藏浅、时代新的岩石波传播速度要大。
但在高压地层段内,由于岩层孔隙空间充填气体或液体,压力的增大和岩石密度的减小,使波在液体和气体中传播的速度要低于在岩石骨架固体中的传播速度。
因而,孔隙度和波传播速度有反比关系,即同样岩性岩石,当孔隙度大时,其速度相对较小。
孔隙度的变化意味着岩石密度的变化,它同密度亦有反比的关系,即孔隙度变大,密度相对减小。
因此,速度的变化实际随岩石密度的增大而增大。
综上分析,地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积年代和岩石密度有正比关系,与岩石孔隙度变化成反比关系,这些特性与常规声波测井的规律性是一致的,因此,用地震波进行地层压力预测的理论是可行的。
异常高压地层具有高孔隙度、低密度的特点,因而在地震速度上具有低速的特征。
在浅层正常压实带,地震层速度随着深度的增加而不断增大,具有很强的规律性。
但是,若在地下某一深度出现异常高压,则表明该深度的地层处于欠压实状态,其孔隙度比相同深度处正常压实的孔隙度高,地震层速度比相同深度处正常压实的地震层速度小。
利用这一特征,即地震层速度在同一深度上处于异常压实带和处于正常压实带的差异,可以定量的计算地下地层压力。
地震层速度预测地层压力的方法,常用的有图解法和公式法两大类。
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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。