地层孔隙压力预计 张金才 Pore pressure prediction from well logs

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原始地层孔隙压力的预测方法优选

原始地层孔隙压力的预测方法优选
16.7 p sh 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њഄሖय़࡯ǃᄨ䱭ᑺ੠⊹䋼৿䞣ᇍ㒉⊶䗳ᑺ೼ഄሖЁⱘ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 ⱘໄᄺ੠࡯ᄺ⡍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 ˄˅
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/ ' 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

异常地层孔隙压力预计–有效应力,孔隙度与波速的关系 张金才

异常地层孔隙压力预计–有效应力,孔隙度与波速的关系 张金才


Corresponding author. Now with Hess. E-mail addresses: zhangjincai@
1
Stress unloading caused by formation uplift has a different path compared to compaction/loading curve of the stress and velocity, thus a different compaction constant. This causes a smaller effective stress and lower porosity than those in the loading case; i.e., unloading causes pore pressure increase. Effective stress and pore pressure calculations accounting for unloading are also proposed. Field data in several petroleum basins are analyzed and verify the theoretical relationship between effective stress and sonic transit time. Lab experimental data in sonic velocity and effective stress in both loading and unloading cases also verify the proposed effective stress and velocity relationship. Case study in an oil field is presented to examine the proposed model for pore pressure analysis in subsalt formations. Keywords Pore pressure prediction, effective stress, porosity-depth relationship, overpressure, compaction disequilibrium, compressional velocity and transit time, unloading 1. Introduction 1.1. Under-compaction and abnormal pore pressure Pore pressures in subsurface formations vary from hydrostatic pressures (normal pore pressures) to severe overpressures (more than double of the hydrostatic pressures). Overpressures exist in many geologic basins in the world. If this abnormal overpressure is not accurately predicted before drilling and while drilling, it can greatly increase drilling risks and incidents. For examples, in deepwater of the Gulf of Mexico, incidents associated with pore pressure and wellbore instability accounted for 5.6 % of drilling time in non-subsalt wells, and 12.6% of drilling time in the subsalt wells (York et al., 2009). The abnormally high pore pressures also caused serious drilling incidents, such as the fluid kicks and well blowouts (Skalle and Podio, 1998; Holand and Skalle, 2001). Therefore, pore pressure prediction is critically important for drilling planning and operations in oil and gas industry. Abnormally high pressures also induced geologic hazards and disasters, such as weakness in faults (e.g., Bird, 1995; Tobin and Saffer, 2009) and mud volcanoes (Davies et al., 2007; Tingay et al., 2009).

地层孔隙压力

地层孔隙压力
上覆岩层压力P0 孔隙压力Pp
骨架应力σ
异常低压 异常高压
异常高骨架应力
Po
异常低骨架应力
H
Pw
一、地层孔隙压力的概念
例:如图所示,井内钻井液密度 为1.20g/cm3 ,地层盐水密度为1.07 g/cm3 ,求 3000m处井筒静液柱压力和地层孔隙内流体压力分别为多少?
解:井筒静液柱压力为: p=0.00981ρh =0.00981×1.20×3000 =35.288MPa
一、地层孔隙压力的概念
2、静液柱压力 Ph
定义:由液柱自身重量产生的压力。
Ph = 0.00981ρH
式中:Ph——静液柱压力,MPa; ρ——液体密度,g/cm3;
H——液柱垂直高度,m。
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Ph
一、地层孔隙压力的概念
3、地层孔隙压力(地层压力)PP
若随着井深增加,岩石孔隙度增 大,则说明该段地层压力异常。
P0 = Pp + σ
Po
海面/地面
H
Pp Pp σ
PO
Pp σ σ
一、地层孔隙压力的概念
7、异常地层压力
正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。
不在正常地层压力范围内的压力称为异 常地层压力。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
P
目前应用某一种方法是很难准确评价地层压力,往往需要采用多种方法 进行综合分析和解释。
二、地层孔隙压力的预测方法
1、地震波法 (1)原理:在不同岩性、不同压实程度情况下,地 震波速存在差异。在正常压实地层,随着深度增加, 地震波速增加;在异常压力地层,随着深度的增加, 地震波速减小。 (2)适用范围:钻前对区域地层压力进行评价。

钻修井地层孔隙压力预测模型及其应用

钻修井地层孔隙压力预测模型及其应用

式 ( ) 式( ) 一待钻修井 A点处的地层压力 1 ~ 3 中: 势 ; 一 供给边 缘处 的地层 压 力势 ; 第 i口井单 咖一 独 作用 于待钻 修 井 处 产生 的地 层 压 力 势 ; P 一待 钻
修 井点地 层孔 隙压 力 , P ; 待钻 修井 点小 层静 M aP 一 压 , a ̄ 一 待钻 修井 点处 孔 隙流 体粘 度 , P s MP ; m a・ ;
2 .不 稳定 流数 学模 型
预测 地层 孔隙压 力 的数学 模 型 。


数 学模 型 的 建 立
不 稳定 流地 层孔 隙压 力 预测数 学模 型 为
P 一P( ,)= 。 rt 4 卫
7Kh r
动 、 态法 预 测 地层 孔 隙 压力 技 术 是将 多井 作 静 用 于任一 点 ( 钻 修 井 ) 的 地 层压 力 势 差 为 各 相 待 处 关井 单独 作用 于这 一点 的势差 总 和 ] 。

井的生产时间 ,; 一 待钻修井距第 i sr 口井 的距离 , m。
3 .受断 层影 响 井数学模 型
3 1 稳 定流情 况 .
直线 断层 附近 地层 中任 意一 点孔 隙压 力公 式 为
n ㈩
待钻 修 井 点 处 小 层 地 层 系 数 ; 一 第 i口油 M
收 稿 1 :2 0 3期 0 7—0 0 4— 6
维普资讯
第3 0卷
V0 _ 0 I3
第 4期
No 4 .




・67 ・
D ILN & P 0D C 1 E HN L G RL I G R U T0NT C O O Y
钻 修 井 地 层 孔 隙 压 力预 测 模 型 及 其 应 用

探井孔隙压力复合预测方法研究

探井孔隙压力复合预测方法研究

1.1 水 力连 通方 法
在 常规孔 隙压 力预 测 中 ,虽 然通过邻 井 的反演
获得 了计算参数 ,但为 了进一步提高预测精度 ,已
钻井 的孔隙压力实测结果往往被直接用于计算参
数 的校正 。值 得注 意 的是 ,不 同井 的地质 构造 和地
层 沉 积各 有差 异 ,海 洋钻 井 中水 深 也会 有 差 异 ,因
此 ,直 接采 用邻 井 的孔 隙压力测 试结 果进 行校 正会
导致较大的误差 ,需要进行孔隙压力测试结果的转
化 ,利 用转 换后 的测试 结 果进行 校 正 。
张金才 认 为地 层 压 力 的转 化 应 该 符合 饱 和
地 层水 力连 通原 理 ,如 式 (1)。Aadnoy 也 提 出 了
对 于断层 发育 地 区 ,由 于断 层 弱 面 已经产 生 , 断层 滑 动几乎 不 需要克 服 岩石 固有剪 切强 度 ,此 时 断 层 面发生 滑动 只需要 满 足 Byerlee定 律 J。 以正 断 层 为例 ,断层 面滑 动最容 易发 生在 上覆 岩层 压力 与水平最小地应力作用的截面上 ,结合该断层面上 的有 效正 应力 与有 效剪 应力 J,可得 :
钻 井 的压力 测试 点深 度 ,m;plp为 已钻 井 地层 压力 ,
M Pa;P2 为未钻 井地 层压 力 ,MPa;g为重 力加速 度 , p
m/s f为地 层 流体密 度 ,g/em 。
但是 ,地层压力的形成是由于地质沉积和构造
运动的作用 ,而上述方法忽略了地层沉积的层序性
收稿 日期:20150902;改回 日期 :20151116 基金项目:国家 自然科学基金“气体钻井井壁失稳与井眼净化机理研究”(51134004) 作者简介:陈子剑 (1988一),男 ,2011年毕业于中国石油大学(北京 )石油工程专业 ,现为该校油气井 工程专 业在读博士研 究生 ,主要从事岩石力 学和地质

基于地震属性分析的地层孔隙压力钻前预测模型

基于地震属性分析的地层孔隙压力钻前预测模型

基于地震属性分析的地层孔隙压力钻前预测模型
吴超;陈勉;金衍
【期刊名称】《石油天然气学报》
【年(卷),期】2006(028)005
【摘要】钻前准确预测地层孔隙压力是进行井壁稳定状态分析的基础.基于地震和测井信息间的密切联系,提出了利用地震属性预测孔隙压力的新方法.通过神经网络建立已钻井段的井旁地震属性和声波时差测井数据之间的非线性关系模型,以此模型为基础预测未钻地层的声波速度.利用预测结果结合岩石力学模型得到垂直有效应力,最后根据有效应力原理计算地层孔隙压力.该方法有效克服了传统的地震层速度预测模型的不足之处,在油田的实际应用中取得了良好的效果,尤其适用于在勘探新区进行孔隙压力预测.
【总页数】4页(P66-69)
【作者】吴超;陈勉;金衍
【作者单位】中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京,102249;中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京,102249;中国石油大学(北京)石油天然气工程学院,北京,102249
【正文语种】中文
【中图分类】P631.44;TE142
【相关文献】
1.深水探井钻前含可信度的地层孔隙压力确立方法 [J], 柯珂;管志川;周行
2.钻、修井地层孔隙压力预测技术的研究 [J], 李占海
3.基于地震资料的探井钻前孔隙压力预测r——以伊拉克A油田为例 [J], 陈鑫;魏小东;李艳静;夏亚良;周晓明;王管;王小天
4.钻修井地层孔隙压力预测模型及其应用 [J], 刘义坤;赵静;王建东
5.利用四分量地震资料进行钻前孔隙压力预测 [J], CohnM.Sayers;张树林;张桂华
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一种适用于欠压实成因的地层孔隙流体压力预测技术

一种适用于欠压实成因的地层孔隙流体压力预测技术

一种适用于欠压实成因的地层孔隙流体压力预测技术熊晓军;黄劲;陈容;LIAO Yiduo;袁野【摘要】为了提高基于欠压实成因机制的地层孔隙流体压力预测的准确性, 这里从提高地震层速度场的计算精度的角度出发, 提出了一种高精度地层孔隙流体压力预测技术.①该技术针对浅部地层 (无测井曲线的地层段) 采用三维约束DIX反演方法和叠加速度体、层位数据计算浅部地层的地震层速度体;②针对中深层地层 (有测井曲线的地层段) 采用叠后波阻抗反演方法和叠后三维地震数据体、测井数据、层位数据计算中深层地层的地震层速度;③沿着研究区的某一浅部地层分界面将浅部地层与中深层地层的地震层速度体进行拼接处理, 得到一个完整的地震层速度体;④采用\"Fillippone方法+Eaton方法\"的组合方法进行三维地层孔隙流体压力预测.某区页岩气地层的实际计算结果验证了该技术的正确性与可靠性, 其预测的地层孔隙流体压力与实钻井一致, 且目的层的地层孔隙压力平面分布特征与地质认识一致, 有助于指导研究区后续的勘探与开发.%In order to improve calculation precision of pore pressure prediction for uncompacted formation, this paper proposes a high precision pore pressure prediction method based on high precision seismic interval velocity. The first step of the method is to calculate seismic interval velocity of shallow layers by using 3 D constrained DIX inversion method with stack velocity data and seismic horizon data, and the shallow layers have no logging data. The second step of the method is to calculate seismic interval velocity of middle-deep layers by using post-stack impedance inversion method with 3 D seismic data, logging data and seismic horizon data. The third step is to splice the two different kinds of seismic interval velocity along a special shallow layer,and obtain a complete seismic interval velocity field. The fourth step is to calculate pore pressure by using a combined method of \"Fillippone method + Eaton's method\". The results show that the proposed method can obtain accurate values of pore pressure which is consistent with the measured values, and the calculated plane distribution characteristics of pore pressure is consistent with geological results.【期刊名称】《物探化探计算技术》【年(卷),期】2019(041)001【总页数】5页(P1-5)【关键词】孔隙流体压力;地震层速度;DIX;波阻抗反演;Eaton方法【作者】熊晓军;黄劲;陈容;LIAO Yiduo;袁野【作者单位】成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都 610059;成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都 610059;成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都 610059;Winchester Thurston School,Virginia 22601,U.S.A.;成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都 610059【正文语种】中文【中图分类】P631.40 引言随着油气勘探与开发的逐渐深入,油气藏的地层孔隙流体压力预测日益引起人们的重视,并逐渐成为当今的一个热点问题。

张金才页岩油气与煤层气开发的岩石力学与压裂

张金才页岩油气与煤层气开发的岩石力学与压裂
收稿日期:2014-04-13 责任编辑:韩晋平 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51074075) ;“ 十二五” 国家科技支撑计划资助项目(2012BAK04B04) ;河北省自然科学基金联合资助
项目( E2012508001) 作者简介:张金才(1963—) ,男,河北沧州人,教授,俄罗斯自然科学院外籍院士,博士。 E-mail:jjczhang@ 163. com
页岩油气与煤层气开发的岩石力学与压裂关键技术
张金才,尹尚先
( 华北科技学院 河北省矿井灾害防治重点实验室,北京 101601)
摘 要:对于塑性较强的页岩与煤层,水力压裂仍然存在一定的技术挑战。 介绍了解决这些难点的 一些关键技术。 原岩应力与孔隙压力控制着水力压裂裂缝扩展与压裂效果。 深部孔隙介质岩层与 浅部岩层的原岩应力和孔隙压力的特性差异较大。 最大、最小水平主应力一个重要的但往往被忽 略的特点是具有岩性依赖性,这一特点对岩层的压裂效果至关重要。 水平主应力还高度地依赖于 孔隙压力的变化,例如孔隙压力的超压造成最小水平主应力增加,而开采后储层的孔隙压力降低造 成最小水平主应力减小。 这直接影响到水力压裂裂缝的扩展层位与方向,因为最小水平主应力的 减小会造成起裂压力大幅度地减小,特别是对于开采了一段时间后需要重新压裂的储层。 分析了 地层中 3 种原始应力状态与裂缝形成和扩展的关系,特别是对于强构造应力区如果采用常规压裂 技术,水平井并不能显著增产,就此提出了强构造应力区水平井长射孔多层水平压裂方法。 另外, 页岩储层在油气赋存方面的不均一性,可能导致一些原预计高产的井完井后不到预期的结果,就 此分析了如何寻找高富集的油气区,即“ 甜点”,并介绍了一种提高煤层气压裂效果的间接煤层压 裂新方法。 关键词:页岩油气;煤层气;原岩应力;异常孔隙压力;水力压裂;甜点;间接煤层压裂 中图分类号:P618. 11;P618. 13 文献标志码:A 文章编号:0253-9993(2014)08-1691-09

地层孔隙压力检测预测技术

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。

地层孔隙压力预测新方法

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
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Pore pressure prediction from well logs: methods, modifications, and new approaches
Jincai Zhang 张金才 原稿 Shell Exploration and Production Company, Houston, Texas, USA (Email: zhangjon@)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 Keywords Abnormal pressure, pore pressure prediction, fracture pressure and fracture gradient, compaction disequilibrium, normal compaction trendline, porosity and overpressure, effective stress, velocity and transit time, resistivity, well logs, subsalt formations. 1 Abstract Pore pressures in most deep sedimentary formations are not hydrostatic; instead they are overpressured and elevated even to more than double of the hydrostatic pressure. If the abnormal pressures are not accurately predicted prior to drilling, catastrophic incidents, such as well blowouts and mud volcanoes, may take place. Pore pressure calculation in a hydraulically-connected formation is introduced. Fracture gradient prediction methods are reviewed, and the minimum and maximum fracture pressures are proposed. The commonly used empirical methods for abnormal pore pressure prediction from well logs are then reviewed in this paper. Eaton’s resistivity and sonic methods are then adapted using depthdependent normal compaction equations for pore pressure prediction in subsurface formations. The adapted methods provide a much easier way to handle normal compaction trendlines. In addition to the empirical methods, the theoretical pore pressure modeling is the fundamental to understand the mechanism of the abnormal pressure generation. A theoretical pore pressure-porosity model is proposed based on the primary overpressure generation mechanism - compaction disequilibrium and effective stress-porosity-compaction theory. Accordingly, pore pressure predictions from compressional velocity and sonic transit time are obtained using the new theoretical model. Case studies in deepwater oil wells illustrate how to improve pore pressure prediction in sedimentary formations.
27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 1. Introduction 1.1 Abnormal pore pressure and drilling incidents Abnormal pore pressures, particularly overpressures, can greatly increase drilling non-productive time and cause serious drilling incidents (e.g., well blowouts, pressure kicks, fluid influx) if the abnormal pressures are not accurately predicted before drilling and while drilling. Study on 2,520 shelf gas wellbores drilled in the Gulf of Mexico shows that more than 24% non-productive time was associated with incidents of kicks, shallow water flow, gas flow and lost circulation (Dodson, 2004), which were caused by improper pore pressure and fracture gradient prediction. In deepwater (water depth > 3000 ft) of the Gulf of Mexico, incidents associated with pore pressure and wellbore instability took 5.6% of drilling time in non-subsalt wells, and 12.6% of drilling time in the subsalt wells (York et al., 2009). Furthermore, an investigation of drilling incidents shows that there are 48 kicks for 83 wells drilled in the deepwater Gulf of Mexico, and at least 21% of those kicks resulted in loss of all or part of the well (Holand and Skalle, 2001). Comprehensive analysis of 1,206 blowouts in the U.S.A. shows that there was one blowout incident for every 285 wells drilled (Skalle and Podio, 1998). The abnormally high pore pressures not only caused the kicks and blowouts, but also induced geologic disasters, such as mud volcano eruptions (Davies et al., 2007; Tingay et al., 2009). Therefore, accurate pore pressure prediction is of crucial importance for operators to reduce borehole trouble time and avoid drilling incidents. Overpressures can be generated by many mechanism, such as compaction disequilibrium (undercompaction), hydrocarbon generation and gas cracking, aquathermal expansion, tectonic compression (lateral stress), mineral transformations (e.g., illitization), and osmosis, hydraulic head and hydrocarbon buoyancy (Gutierrez et al, 2006; Swarbrick and Osborne, 1998). In nearly all cases where compaction disequilibrium has been determined to be the primary cause of overpressuring, the age of the rocks is geologically young. Examples of areas where compaction disequilibrium is cited as the primary reason of abnormal pressure include the U.S. Gulf Coast, Alaska Cook Inlet; Beaufort Sea, Mackenzie Delta, North Sea, Adriatic Sea, Niger Delta, Mahakam Delta, the Nile Delta, Malay Basin, Eastern Venezuelan Basin (Trinidad) and the Potwar Plateau of Pakistan (Law and Spencer, 1998; Burrus, 1998; Heppard, et al., 1998; Powley, 1990; Nelson and Bird, 2005; Morley et al., 2011). In these areas, the abnormally pressured rocks are mainly located in Tertiary and late Mesozoic sedimentary formations, the depositional setting is dominantly deltaic, and the lithology is dominantly sh 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
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