中国石油大学油矿地质学第七章温压ppt(共44张PPT)
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（假设：地层均质，油井生产条件相同）
A点压降： PA = P1 + P2 + P3
2. 油层静止压力的确定
井点处油层静止压力：实测
关井一段时间后，用深井压力计直接测量
•油井测压力恢复曲线，水井测压力降落曲线
3. 油层静止压力等压图的编制与应用
井点处不同时刻油层静止压力的换算
不同时测试
不同时刻的压力值换算为 同一时刻的压力值
约为1 104Pa/m。
4. 地层压力 (孔隙流体压力)
Pf
概念：指作用于岩层孔隙内流体上的压力，
又称孔隙流体压力。
•在含油、气区域内的地层压力 又叫油层压力或气层压力。
地层压力 - 井底压力
生产压差
二、异常地层压力预测
回顾
内容
异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体 压力，或称为压力异常。
1. 油层折算压力的概念
（1）折算压头
折算基准面
海平面 原始油-水（油-气界面） 或任意水平面
定义：井内静液面距某一折算基准面的垂直高度。
l=h+H-L
l----折算压头，m, h----静液柱高度，m;
L----井口至油层顶面（或中部） 的垂直距离，m;
H----井口海拔高度，m。
（静液面在折算面之下，折算压头取负值； 静液面在折算面之上，折算压头取正值；）
r----研究点与井筒轴的距离，m;
rn ----井筒半径，m;
Q----油井产量（地层条件下） m3/s;
---- 地层原油密度，Pa·s;
K---- 油层渗透率，m2 ;
h----油层有效厚度，m。
压力降落
呈对数关系
压降漏斗示意图
（2）多井生产时油层压力的分布
三口井同时生产时油层压力降落示意图
dc= d*1/2
1 ----正常地层压力下的钻井液密度 2 ----实际使用的钻井液密度
另：指数
（3）返出钻井液温度
原理：异常高压常伴随着高温异常
（4）泥页岩岩屑密度 原理：异常高压带泥页岩欠压实、密度小
3. 地球物理测井法
（1）电阻率测井
基本原理：
电阻率----岩石性质、孔隙度、 孔隙内流体矿化度
油藏平均压降曲线
井间压力插值
某油田静止压力等压图
压力降低 等压线与构造等高线相交
构造等高线 等压线
断层
井点
比较： 某油田原始油层压力等压图
油层静止压力等压图的应用
求油藏某一开发时期的平均油层静止压力
（油藏能量大小的反映）
确定地层参数：
应用压力分布和流量反求地层系数Kh/
掌握地下流体动态
（流动方式、流动方向、油水界面移动情况）
指导油气田勘探 异常压力封存箱
指导平衡钻井及套管设计
异常地层压力的成因
在《石油地质学》中已讲述
异常地层压力的预测：
确定异常地层压力带的层位和顶部深度 计算异常地层压力值的大小
预测基础：过渡带泥页岩的特点
地质：欠压实，密度较小、
孔隙度较大；
地球物理： 电阻率低、 声波时差大（速度低）；
钻井过程：井喷、井漏、井涌、 钻井参数出现异常
2. 静水压力
概念：由静水柱造成的压力。 P H = h wg
P H ------ 静水压力，pa； h ------ 静水柱高度，m； w ------水的密度，kg/m3； 2。
3. 压力梯度
概念：每增加单位高度所增加的压力，Pa/m。
GP = g
水的密度一般 为1103 kg/m3，
则静水压力梯度
1. 地震资料分析法
原理：
地震波传播速度（或旅行时间）
地震资料分析法 钻井资料分析法 地球物理测井法
地层岩石密度
密度小 速度低 时间长
美国湾岸地区深度与地震波传播时间关系图
异常压力
2. 钻井资料分析法
（1）钻井速度
地震资料分析法
钻井资料分析法
地球物理测井法
关井一段时间后，用深正井压常力计：直接井测量深增加----密度增大----钻速降低
测量、计算误差
构造等高线 等压线
断层
井点
某油田原始油层压力等压图
等压图的应用 （4个主要用途）
（1）预测设计井的原始油层压力
（为了确定新钻井的套管程序和钻井液密度）
（2）计算油藏的平均原始油层压力
（油层天然能量大小的尺度） 常应用面积均衡法求取
构造等高线 等压线 断层
井点
某油田原始油层压力等压图
（3）判断水动力系统，进一步了解油层地质特征
（相当于）
（折算）
（低于井口，不能自喷）
测压面 +100m
-500m
-350m -700m
-500m
103kg/m3
4号井原始地层压力：
103kg/m3
（相当于）
（折算）
（高于井口，可以自喷）
测压面 +100m
-500m
-350m
-500m
-700mBiblioteka ？103kg/m3
103kg/m3
Pf = PmaxegH
1. 目前油层压力及其分布
目前油层压力：
油藏投入开发后某一时期的地层压力。
油层静止压力 (ps)： 油田投入生产之后，关闭油井，待压力恢复到
稳定状态以后，测得的井底压力。 亦称动地层压力。
井底流动压力（井底流压）(pb)： 油井生产时测得的井底压力。
（代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井底产生 的回压。）
两点的深度
有效应力：上覆岩层压力-孔隙流体压力 （A、B两点具有相同的有效应力）
Gr DB - GHDB = GrDA - PfA
A点孔隙流体压力:
PfA = GrDA - (Gr - GH)DB
电阻率
DA、 DB ------分别为两点的井深，m; Gr ------上覆岩层的平均压力梯度，一般取0.0231MPa/m; GH ------静水流体压力梯度，淡水区取0.01MPa/m; PfA ------A点的地层压力或孔隙流体压力，MPa
新井：
深度---原始地层压力
俄罗斯某油田压力与深度关系图
（3）计算法
•油气藏第一口（批）井的原始地层压力计算
已知：油井深度、油气水密度 计算：原始地层压力
•高压（超高压）气井，不能直接下入井底压力计，
可利用气井井口的最大关井压力资料，计算原始气层压力。
Pf = PmaxegH
（4）试井分析法
pwspimlott gtpimlott gt
本章内容
★油气地层压力
教材 第二节 地层温度
第三节 油气藏驱动类型
自学
第一节 地层压力
一、有关地层压力的概念
二、异常地层压力预测 三、油层压力研究
一、有关地层压力的概念
1. 上覆岩层压力
上覆地层压力 静水压力
压力梯度 地层压力
上覆岩石骨架和孔隙内流体的总重量所引起的压力。
Pr = H rg
Pr ------上覆岩层压力，pa； H ------上覆岩层的垂直高度，m；
（流动方式、流动方向、油水界面移动情况） 同一时刻的压力值
异常：钻速快速增大 概念：由静水柱造成的压力。
异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体 有效应力：上覆岩层压力-孔隙流体压力 m—压力曲线直线段的斜率，MPa／cycle； 地震波传播速度（或旅行时间） 地层压力 - 井底压力
应用等压图的不连续性，可进一步查明地下可能存在 （流动方式、流动方向、油水界面移动情况）
水动力系统：油气层内，流体具有连续性流动的范围。
同一水动力系统内，压力等值线的分布是连续的。 应用等压图的不连续性，可进一步查明地下可能存在
的断层或岩性尖灭。
（4）计算油层的弹性能量
（油层弹性膨胀时所能排出
的流体量）
原始油层压力与饱和压力之差
构造等高线 等压线
断层
井点
某油田原始油层压力等压图
（二）目前油层压力
pb ps
（1）单井生产时油层压力的分布
假定油层各向同性，只有1口井
压力 分布
流线
平面径向流渗流场示意图
径向渗流公式：
pf
ps
ps pb ln R
ln R r
rn
或 pf ps2Q K hlnR r
式中
Pf ----距井轴r处的地层压力, pa; ps ----油层静止压力， pa; pb ----油井井底流压， pa; R----油井供给半径，m;
油井测压力恢复曲线，水井测压力降落曲线 等压线与构造等高线相交 1 ----正常地层压力下的钻井液密度 上覆岩石骨架和孔隙内流体的总重量所引起的压力。 油层物性、断层 （流动方式、流动方向、油水界面移动情况） 在含油、气区域内的地层压力 求油藏某一开发时期的平均油层静止压力 某油田原始油层压力等压图
了解油藏开采动态
比较不同开发时期的油藏静止压力等压图
⑤了解油藏的地质特征
油层物性、断层
（三）油层折算压力
2号井：
油层静止压力
静液面海拔 -55m
1号井：
-470m
-380m
= 0.8 103kg/m3
油层静止压力
静液面海拔 -20m
流体从压头高处流向压头低处 （消除油层埋藏深度对油层压力的影响）
-700m
P H = h wg
油水界面原始地层压力：
103kg/m3
1号井压力 + 1号井底~油水界面水柱重量的压力
+350m
测压面 +100m
-500m
-350m -700m
-500m
P H = h wg
103kg/m3
103kg/m3
2号井原始地层压力：
油水界面压力 ----减界面至井底油柱重量的压力
r ------上覆岩层的总平均密度，kg/m3；
2。
若分别考虑岩层骨架的重量和岩层孔隙中流体 的重量，则上覆岩层压力可表示为：
Pr = H[ f + （1-） ma] g
-------- 岩层平均孔隙度，小数； f --------岩层孔隙中流体的平均密度，kg/m3； ma ------岩层骨架的的平均密度，kg/m3。
异常高压处： 孔隙度增大
地层水数量增多
电阻率偏低
地震资料分析法
钻井资料分析法
地球物理测井法
储层地层压力计算方法：
泥页岩电阻率比值--压力梯度关系曲线法
Gp
A. 作图版； B. 求Rn / Rob ； C. 求Gp ；
D. 计算压力
Rn Rob
预测图版
等效深度法
等效深度：具有相同孔隙度或相同有效应力值的
（2）声波测井
原理： 异常高压----欠压实----孔隙度偏高----声波时差偏大。
异常地层压力计算：
泥页岩声波时差差值-
储层流体压力梯度曲线法
方法同电阻率法
（3）密度测井 原理： 异常高压----欠压实----密度偏低。
综合分析
三、油层压力研究 （一）原始油层压力
1. 原始油层压力及分布
原始油层压力 目前油层压力
Pf ----油气界面上的压力
Pmax----气井井口最大关井压力
g----天然气对空气的相对密度
H----井深或气柱高度 e----自然对数的底
3号井底原始地层压力
原始油层压力在背斜构造油藏的分布规律
原始油层压力随油藏埋深的增加而增大 流体性质对原始油层压力的分布有极为重要的影响
井底海拔高度相同时， 流体性质相同，原始地层压力相同 流体密度大，则原始油层压力小
pws—井底恢复压力，MPa；
Pi—原始地层压力，MPa；
m—压力曲线直线段的斜率，MPa／cycle； t—打开阀后的生产流动时间，h； △t—关闭测试阀的压力恢复时间，h；
Horner图
•
外推直线与横座标为1时的
垂直线交点的值。
3. 原始油层压力等压图的编制及应用
等压线与等高线平行
油层厚度影响
油层折算压力
原始油层压力：油气层尚未钻开时，在原始
状态下所具有的压力。
通常用实测的具有代表性的第一口井或第一批井的压力 代表原始地层压力。
-500m
P H = h wg 1号井原始地层压力
测压面 +100m
-350m
-500m
-700m
103kg/m3
测压面 +100m
-500m
-350m
-500m
气柱高度对气井压力影响小
2. 原始油层压力的确定方法
（1）实测法
实测法 压力梯度法 计算法
试井分析法
关闭所要测压的完钻井，压力稳定后， 下压力计至油气层中部。
（2）压力梯度法
油气藏：具有统一的压力梯度
d = (m/N) / () 孔隙内流体矿化度
原始油层压力随油藏埋深的增加而增大 h----静液柱高度，m; 又称孔隙流体压力。 （低于井口，不能自喷）
g----天然气对空气的相对密度 原理：异常高压常伴随着高温异常 Pi—原始地层压力，MPa；
-20m
（2）d指数（标定钻进速度）
(Jorden & Shirley,1966)
d = (m/N) / ()
Vm----钻速，m/h N----转速，r/min
P----钻压，t
D----钻头直径,mm
A点压降： PA = P1 + P2 + P3
2. 油层静止压力的确定
井点处油层静止压力：实测
关井一段时间后，用深井压力计直接测量
•油井测压力恢复曲线，水井测压力降落曲线
3. 油层静止压力等压图的编制与应用
井点处不同时刻油层静止压力的换算
不同时测试
不同时刻的压力值换算为 同一时刻的压力值
约为1 104Pa/m。
4. 地层压力 (孔隙流体压力)
Pf
概念：指作用于岩层孔隙内流体上的压力，
又称孔隙流体压力。
•在含油、气区域内的地层压力 又叫油层压力或气层压力。
地层压力 - 井底压力
生产压差
二、异常地层压力预测
回顾
内容
异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体 压力，或称为压力异常。
1. 油层折算压力的概念
（1）折算压头
折算基准面
海平面 原始油-水（油-气界面） 或任意水平面
定义：井内静液面距某一折算基准面的垂直高度。
l=h+H-L
l----折算压头，m, h----静液柱高度，m;
L----井口至油层顶面（或中部） 的垂直距离，m;
H----井口海拔高度，m。
（静液面在折算面之下，折算压头取负值； 静液面在折算面之上，折算压头取正值；）
r----研究点与井筒轴的距离，m;
rn ----井筒半径，m;
Q----油井产量（地层条件下） m3/s;
---- 地层原油密度，Pa·s;
K---- 油层渗透率，m2 ;
h----油层有效厚度，m。
压力降落
呈对数关系
压降漏斗示意图
（2）多井生产时油层压力的分布
三口井同时生产时油层压力降落示意图
dc= d*1/2
1 ----正常地层压力下的钻井液密度 2 ----实际使用的钻井液密度
另：指数
（3）返出钻井液温度
原理：异常高压常伴随着高温异常
（4）泥页岩岩屑密度 原理：异常高压带泥页岩欠压实、密度小
3. 地球物理测井法
（1）电阻率测井
基本原理：
电阻率----岩石性质、孔隙度、 孔隙内流体矿化度
油藏平均压降曲线
井间压力插值
某油田静止压力等压图
压力降低 等压线与构造等高线相交
构造等高线 等压线
断层
井点
比较： 某油田原始油层压力等压图
油层静止压力等压图的应用
求油藏某一开发时期的平均油层静止压力
（油藏能量大小的反映）
确定地层参数：
应用压力分布和流量反求地层系数Kh/
掌握地下流体动态
（流动方式、流动方向、油水界面移动情况）
指导油气田勘探 异常压力封存箱
指导平衡钻井及套管设计
异常地层压力的成因
在《石油地质学》中已讲述
异常地层压力的预测：
确定异常地层压力带的层位和顶部深度 计算异常地层压力值的大小
预测基础：过渡带泥页岩的特点
地质：欠压实，密度较小、
孔隙度较大；
地球物理： 电阻率低、 声波时差大（速度低）；
钻井过程：井喷、井漏、井涌、 钻井参数出现异常
2. 静水压力
概念：由静水柱造成的压力。 P H = h wg
P H ------ 静水压力，pa； h ------ 静水柱高度，m； w ------水的密度，kg/m3； 2。
3. 压力梯度
概念：每增加单位高度所增加的压力，Pa/m。
GP = g
水的密度一般 为1103 kg/m3，
则静水压力梯度
1. 地震资料分析法
原理：
地震波传播速度（或旅行时间）
地震资料分析法 钻井资料分析法 地球物理测井法
地层岩石密度
密度小 速度低 时间长
美国湾岸地区深度与地震波传播时间关系图
异常压力
2. 钻井资料分析法
（1）钻井速度
地震资料分析法
钻井资料分析法
地球物理测井法
关井一段时间后，用深正井压常力计：直接井测量深增加----密度增大----钻速降低
测量、计算误差
构造等高线 等压线
断层
井点
某油田原始油层压力等压图
等压图的应用 （4个主要用途）
（1）预测设计井的原始油层压力
（为了确定新钻井的套管程序和钻井液密度）
（2）计算油藏的平均原始油层压力
（油层天然能量大小的尺度） 常应用面积均衡法求取
构造等高线 等压线 断层
井点
某油田原始油层压力等压图
（3）判断水动力系统，进一步了解油层地质特征
（相当于）
（折算）
（低于井口，不能自喷）
测压面 +100m
-500m
-350m -700m
-500m
103kg/m3
4号井原始地层压力：
103kg/m3
（相当于）
（折算）
（高于井口，可以自喷）
测压面 +100m
-500m
-350m
-500m
-700mBiblioteka ？103kg/m3
103kg/m3
Pf = PmaxegH
1. 目前油层压力及其分布
目前油层压力：
油藏投入开发后某一时期的地层压力。
油层静止压力 (ps)： 油田投入生产之后，关闭油井，待压力恢复到
稳定状态以后，测得的井底压力。 亦称动地层压力。
井底流动压力（井底流压）(pb)： 油井生产时测得的井底压力。
（代表井口剩余压力与井筒内液柱重量对井底产生 的回压。）
两点的深度
有效应力：上覆岩层压力-孔隙流体压力 （A、B两点具有相同的有效应力）
Gr DB - GHDB = GrDA - PfA
A点孔隙流体压力:
PfA = GrDA - (Gr - GH)DB
电阻率
DA、 DB ------分别为两点的井深，m; Gr ------上覆岩层的平均压力梯度，一般取0.0231MPa/m; GH ------静水流体压力梯度，淡水区取0.01MPa/m; PfA ------A点的地层压力或孔隙流体压力，MPa
新井：
深度---原始地层压力
俄罗斯某油田压力与深度关系图
（3）计算法
•油气藏第一口（批）井的原始地层压力计算
已知：油井深度、油气水密度 计算：原始地层压力
•高压（超高压）气井，不能直接下入井底压力计，
可利用气井井口的最大关井压力资料，计算原始气层压力。
Pf = PmaxegH
（4）试井分析法
pwspimlott gtpimlott gt
本章内容
★油气地层压力
教材 第二节 地层温度
第三节 油气藏驱动类型
自学
第一节 地层压力
一、有关地层压力的概念
二、异常地层压力预测 三、油层压力研究
一、有关地层压力的概念
1. 上覆岩层压力
上覆地层压力 静水压力
压力梯度 地层压力
上覆岩石骨架和孔隙内流体的总重量所引起的压力。
Pr = H rg
Pr ------上覆岩层压力，pa； H ------上覆岩层的垂直高度，m；
（流动方式、流动方向、油水界面移动情况） 同一时刻的压力值
异常：钻速快速增大 概念：由静水柱造成的压力。
异常地层压力: 偏离静水柱压力的地层孔隙流体 有效应力：上覆岩层压力-孔隙流体压力 m—压力曲线直线段的斜率，MPa／cycle； 地震波传播速度（或旅行时间） 地层压力 - 井底压力
应用等压图的不连续性，可进一步查明地下可能存在 （流动方式、流动方向、油水界面移动情况）
水动力系统：油气层内，流体具有连续性流动的范围。
同一水动力系统内，压力等值线的分布是连续的。 应用等压图的不连续性，可进一步查明地下可能存在
的断层或岩性尖灭。
（4）计算油层的弹性能量
（油层弹性膨胀时所能排出
的流体量）
原始油层压力与饱和压力之差
构造等高线 等压线
断层
井点
某油田原始油层压力等压图
（二）目前油层压力
pb ps
（1）单井生产时油层压力的分布
假定油层各向同性，只有1口井
压力 分布
流线
平面径向流渗流场示意图
径向渗流公式：
pf
ps
ps pb ln R
ln R r
rn
或 pf ps2Q K hlnR r
式中
Pf ----距井轴r处的地层压力, pa; ps ----油层静止压力， pa; pb ----油井井底流压， pa; R----油井供给半径，m;
油井测压力恢复曲线，水井测压力降落曲线 等压线与构造等高线相交 1 ----正常地层压力下的钻井液密度 上覆岩石骨架和孔隙内流体的总重量所引起的压力。 油层物性、断层 （流动方式、流动方向、油水界面移动情况） 在含油、气区域内的地层压力 求油藏某一开发时期的平均油层静止压力 某油田原始油层压力等压图
了解油藏开采动态
比较不同开发时期的油藏静止压力等压图
⑤了解油藏的地质特征
油层物性、断层
（三）油层折算压力
2号井：
油层静止压力
静液面海拔 -55m
1号井：
-470m
-380m
= 0.8 103kg/m3
油层静止压力
静液面海拔 -20m
流体从压头高处流向压头低处 （消除油层埋藏深度对油层压力的影响）
-700m
P H = h wg
油水界面原始地层压力：
103kg/m3
1号井压力 + 1号井底~油水界面水柱重量的压力
+350m
测压面 +100m
-500m
-350m -700m
-500m
P H = h wg
103kg/m3
103kg/m3
2号井原始地层压力：
油水界面压力 ----减界面至井底油柱重量的压力
r ------上覆岩层的总平均密度，kg/m3；
2。
若分别考虑岩层骨架的重量和岩层孔隙中流体 的重量，则上覆岩层压力可表示为：
Pr = H[ f + （1-） ma] g
-------- 岩层平均孔隙度，小数； f --------岩层孔隙中流体的平均密度，kg/m3； ma ------岩层骨架的的平均密度，kg/m3。
异常高压处： 孔隙度增大
地层水数量增多
电阻率偏低
地震资料分析法
钻井资料分析法
地球物理测井法
储层地层压力计算方法：
泥页岩电阻率比值--压力梯度关系曲线法
Gp
A. 作图版； B. 求Rn / Rob ； C. 求Gp ；
D. 计算压力
Rn Rob
预测图版
等效深度法
等效深度：具有相同孔隙度或相同有效应力值的
（2）声波测井
原理： 异常高压----欠压实----孔隙度偏高----声波时差偏大。
异常地层压力计算：
泥页岩声波时差差值-
储层流体压力梯度曲线法
方法同电阻率法
（3）密度测井 原理： 异常高压----欠压实----密度偏低。
综合分析
三、油层压力研究 （一）原始油层压力
1. 原始油层压力及分布
原始油层压力 目前油层压力
Pf ----油气界面上的压力
Pmax----气井井口最大关井压力
g----天然气对空气的相对密度
H----井深或气柱高度 e----自然对数的底
3号井底原始地层压力
原始油层压力在背斜构造油藏的分布规律
原始油层压力随油藏埋深的增加而增大 流体性质对原始油层压力的分布有极为重要的影响
井底海拔高度相同时， 流体性质相同，原始地层压力相同 流体密度大，则原始油层压力小
pws—井底恢复压力，MPa；
Pi—原始地层压力，MPa；
m—压力曲线直线段的斜率，MPa／cycle； t—打开阀后的生产流动时间，h； △t—关闭测试阀的压力恢复时间，h；
Horner图
•
外推直线与横座标为1时的
垂直线交点的值。
3. 原始油层压力等压图的编制及应用
等压线与等高线平行
油层厚度影响
油层折算压力
原始油层压力：油气层尚未钻开时，在原始
状态下所具有的压力。
通常用实测的具有代表性的第一口井或第一批井的压力 代表原始地层压力。
-500m
P H = h wg 1号井原始地层压力
测压面 +100m
-350m
-500m
-700m
103kg/m3
测压面 +100m
-500m
-350m
-500m
气柱高度对气井压力影响小
2. 原始油层压力的确定方法
（1）实测法
实测法 压力梯度法 计算法
试井分析法
关闭所要测压的完钻井，压力稳定后， 下压力计至油气层中部。
（2）压力梯度法
油气藏：具有统一的压力梯度
d = (m/N) / () 孔隙内流体矿化度
原始油层压力随油藏埋深的增加而增大 h----静液柱高度，m; 又称孔隙流体压力。 （低于井口，不能自喷）
g----天然气对空气的相对密度 原理：异常高压常伴随着高温异常 Pi—原始地层压力，MPa；
-20m
（2）d指数（标定钻进速度）
(Jorden & Shirley,1966)
d = (m/N) / ()
Vm----钻速，m/h N----转速，r/min
P----钻压，t
D----钻头直径,mm