地层压力检测规范
地层压力
地层压力(formation pressure)是指由于沉积物的压实作用,地层中孔隙流体(油、气、水)所承受的压力,又称之孔隙流体压力(pore fluid pressure)或孔隙压力(pore pressure)。
正常压实情况下,孔隙流体压力与静水压力一致,其大小取决于流体的密度和液柱的垂直高度,凡是偏离静水压力的流体压力即称之为异常地层压力(abnormal pres.sure),简称异常压力。
孔隙流体压力低于静水压力时称为异常低压或欠压,这种现象主要发现于某些致密气层砂岩和遭受较强烈剥蚀的盆地。
孔隙流体压力高于静水压力时称为异常高压或超压,其上限为地层破裂压力(相当于最小水平应力),可接近甚至达到上覆地层压力。
地层压力分类常用的指标是地层压力梯度(单位长度内随深度的地层压力增量,单位为MPa/km)和压力系数(实际地层压力与静水压力之比)。
本文来自: 博研石油论坛详细出处参考/thread-27166-1-5-1.html压力系数:指实测地层压力与同深度静水压力之比值。
压力系数是衡量地层压力是否正常的一个指标。
压力系数为0.8~1.2为正常压力,大于1.2称高压异常,低于0.8为低压异常。
摘自《油气田开发常用名词解释》压力梯度:首先理解什么是梯度:假设体系中某处的物理参数(如温度、速度、浓度等)为w,在与其垂直距离的dy处该参数为w+dw,则其变化称为该物理参数的梯度,也即该物理参数的变化率。
如果参数为速度、浓度或温度,则分别称为速度梯度、浓度梯度或温度梯度。
当涉及到压力的变化率时,即为压力梯度。
区别之处就在于,压力系数为衡量地层压力是否正常的一个指标,压力梯度为压力的变化率。
压力系数就是实际地层压力与同深度静水压力之比。
压力梯度即地层压力随深度的变化率。
地层的压力系数等于从地面算起,地层深度每增加10米时压力的增量。
压力梯度是指地层压力随地层深度的变化率。
储集层的基本特征是具孔隙性和渗透性,其孔隙渗透性的好坏、分布规律是控制地下油气分布状况、油气储量及产量的主要因素。
地层压力检测技术知识讲解
(3)Sigmalog法 ①简介: Sigmalog法是1984年,美国AGP公司开发的一种
地层压力检测方法。此法克服了因井径、参数变化、岩 性等因素对检测精度的影响。较适合4000m以上的深井。
②原理:利用欠压实地层岩石强度不按压实规律变化的特 性检测地层压力。
岩石强度公式: (未考虑钻井液及地层流体的影响)
a、加岩屑于钻井液密度秤钻井液杯中,加盖后,使游 码指示读数为1g/cm³。 b、加清水充满钻井液杯,加盖后测定密度值ρT
c、计算页岩密度值ρsh=1/(2- ρT ) e、列表作H- ρsh关系曲线
ρsh
H
f、用标准透明密度图版覆盖于 H- ρsh图上,使图版的正常 地层压力当量钻井液密度线与H- ρsh上的正常密度趋势
② dc指数方程: dc=
㏒(0.0547R/N) ρn
㏒(0.0673W/D) ρm
式中:R---机械钻速 m/h
N---转速
r/min
W---钻压 KN
D---钻头直径 mm
ρn—该地区地层流体密度
ρm—钻井液密度
③dc指数方程中各参数录取原则: a、在钻速慢的地层中,可按1.5-3m录取; b、在钻速快的地层中,可按7.5或15m录取; c、求dc指数时,各参数的录取必须在泥页岩井段,其它岩 层的参数不能用。 ④数据处理
求出岩石总强度(σt)¹⁄² 通过(σr) ¹⁄²=aH/1000+b,求该深度在正常趋势线上
所对应的岩石强度(σr) ¹⁄² 设Y=(σr) ¹⁄²/(σt)¹⁄²
则地层压力梯度为: Gp=Gm- [ 20(1-Y)]/ [nY (2-Y)H ] 式中: Gm---钻井液压力梯度 100kpa/m n=3.25/ [640 (σt)¹⁄²] 当 ((σt)¹⁄²≤1)时 n=(1/640 ) [4-0.79/(σt)¹⁄²]当((σt)¹⁄²>1)时
地层破裂压力试验
地层破裂压力试验一、作业应具备的条件1.凡是下入各层技套后的探井及设计有要求的井,都要做地层破裂压力试验。
2.做地层压力破裂试验前,整套井控设备必须安装完备并试压合格。
3.钻井整套设备运行良好、试压泵(建议用一台水泥车,能够准确记录泵入钻井液的量)能正常工作、及各种仪表灵敏、能准确读数。
4.各岗位人员全部到位,分工明确,联络通畅,配合熟练,为收集且记录好准确、齐全的数据做充分的准备。
二、设备和工具的检查1.检查所有有关的压力表要完好。
2.检查所有的阀门完好、灵活、不刺不漏。
3.闸门组各闸门开关灵活,不刺不漏。
4.检查远程控制台、司钻控制台,保证工作正常,液控管线不刺不漏。
5.试压泵(水泥车)性能良好,管线畅通、联接正确。
三、地层破裂压力试验步骤1.钻穿水泥塞钻开试压地层。
一般钻新井眼3~5m或套管鞋以下第一个砂岩层,如果没有砂层,最多钻10m新井眼。
2.循环钻井液清洗井眼,将井内钻井液循环均匀后,测量井内钻井液密度且作好记录。
3.上提钻具使钻头进入套管内关防喷器。
4.用较小排量(0.66~1.32L/S)向井内注入钻井液。
5.计算上顶力(注压时,一定要使上顶力小于井内钻具在钻井液中的重量,否则闸板防喷器的闸板必须封在靠近钻杆公接头处,防止钻具上行)。
6记录各个时间的泵入量和相对应的立管压力值。
7做出液压试验曲线(以***队承钻的****井地层破裂压力试验为例)1、组合下钻探到水泥塞面后,钻穿水泥塞后钻进新地层5米,井深1806米处,随后循环泥浆,将井筒清洗干净。
(泥浆循环均匀后测量泥浆性能,此时泥浆密度为1.18g/cm3)2、起出一立柱,钻头提至套管鞋以内(套管下深1800.82米),接上方钻杆,关半封闸板防喷器,注意绞车刹死,闸板一定要错开钻杆接头处。
3、用试压泵以小排量往井里注入钻井液。
4、记录不同时间的注入量和套管压力。
(用试压泵注压是接在压井管汇上,立管压力与套管压力有滞后效应,如果是正注压就记录立管压力)。
地层破裂(漏失)压力试验
四、地层破裂压力试验
数据处理 2、有关参数的计数 地层实际的漏失压力或破裂压力等于地层漏失或破裂时的地面表压加上井内钻井液的静液压力。
2.3、最小水平主地应力 Pmin=PGS+0.00981ρH 式中 Pmin—最小水平主地应力,MPa; PGS—瞬时停泵地面表压,MPa。 2.4、岩石抗拉强度,MPa, St=PGF-PGR 式中: St—试漏层岩石抗拉强度,MPa; PGR—重张时地面表压,MPa。
一、地层破裂压力
地层破裂压力是指某一深度地层发生破碎和裂缝时所能承受的压力。当达到地层破裂压力时,地层原有的裂缝扩大延伸或无裂缝的地层产生裂缝。
一、地层破裂压力
一般情况(遵循压实规律)下,地层破裂压力随着井深的增加而增大。 在钻井时,钻井液柱压力的下限要保持与地层压力相平衡,实现压力控制。而其上限则不能超过地层的破裂压力,以避免压裂地层造成井漏。
五、现场地层漏失压力试验
五、现场地层漏失压力试验
某井试漏时井深1206米,泵排量16.35升∕冲,钻井液密度1.20克∕厘米3
累计泵冲
立压(kPa)
累计泵冲
立压(kPa)
5
836
45
14986
10
2991
50
15015
15
5123
55
15021
20
7264
60
15018
25
9391
试漏前的准备 试漏层段 确定: (SY 5430—92)《地层破裂压力测定套管鞋试漏法 》 试漏层段应选在套管鞋下第一个3~5m厚的易漏层。 井控教科书:当钻至套管鞋以下第一个砂岩层时(或出套管鞋3-5米), Q/SYCQZ《长庆区域钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入地层5 m ~ 15 m, 《长庆油田钻井井控实施细则》钻出套管鞋进入第一个砂层3-5m时
(整理)地层压力定量计算方法.
地层压力的定量计算对任何井及区块地层压力的认识首先是从对区域地震剖面、地质构造、地层沉积史、油气运移、生排烃史以及周边和实钻资料的综合分析获得的,在此基础上建立区域地层压力模型,绘制出地层压力、破裂压力和上覆地层压力剖面,并对即将钻探的井提出具有指导性的意见和套管下深结构建议。
在随后的实钻过程中,通过对实时钻井数据的分析不断修改和完善预测结果。
最后以实测的地层压力数据对所建立的地层压力剖面及模型加以校正。
由此可见对地层压力的认识是一个不断认知-更新的过程,地层压力预测、评价服务贯穿了一口井从设计到完井的始终。
为了将问题简单化我们按其和钻井作业的对应关系将地层压力预测、监测和评价大致分为:钻前地层压力预测、随钻地层压力监测和钻后地层压力评价三部分。
其中随钻地层压力监测是对地层压力准确认识的关键,它关系到钻井作业的成败。
一、地层压力检测所需资料地层压力检测结果出自对定量数据的计算和对定性数据的分析。
所需的资料大致分为数据类、图表类和文字描述类。
数据类:预测井和临井经深度校正后的地层层速度数据及分层数据;预测井和临井的海拔高度、补心高度、钻盘面距名义海平面距离、井位坐标及地下水平面高度数据;临井套管下深结构数据;临井钻井录井数据,包括:井深、垂深、钻速、钻压、气测、出/入口泥浆密度、出/入口泥浆温度、ECD、Dxc等;临井的测井或LWD数据,包括:然伽玛或自然电位、深浅电阻率、声波、岩石密度等数据;临井实测地层压力数据,包括:MDT、RFT或DST;临井地层漏失实验(LOT)或地层完整性实验FIT数据。
图表类:临井综合录井图和地层压力录井图;过井地震剖面;预测井含临井的地理位置图。
文字描述类:临井岩屑和岩芯定名及描述;临井地质完井报告、钻井报告和井史;临井井漏、井涌、井喷记录。
二、伊顿法地层压力的定量计算对地层压力的计算通常基于Terzaghi(1948)的应力模型,也既是:Pf=S-O。
在具体的计算中使用伊顿,所得出的为孔隙压力梯度而不是压力。
地层孔隙压力检测方法
中华人民共和国石油天然气行业标准SY /T 5623—1997地层孔隙压力预测检测方法Prediction and detection methods offormation pore pressure1997—12—31发布 1998—07—01实施中国石油天然气总公司 发布ICS 75020 E 13备案号:1163—1998SYSY/T 5623—1997目次前言………………………………………………………………………………………………………………l 范围…………………………………………………………………………………………………………2 符号…………………………………………………………………………………………………………3 破指数法……………………………………………………………………………………………………4 声波时差法…………………………………………………………………………………………………5 预测检测孔隙压力技术总结………………………………………………………………………………SY/T 5623—1997前言本标准是SY 5623—93的修订版本。
本标准修订时,增加了用声波时差法预测检测地层孔隙压力的内容,并对原有也指效法的内容做了必要的修改。
本标准从生效之日起,同时代替SY 5623—93。
本标准由石油钻井工程专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位:江汉石油学院石油工程系。
本标准主要起草人李自俊王越支本标准原代号和编号为ZB E13 006—90,首次发布日期:1990年3月27日。
本标准转为行业标准SY 5623的日期:1993年。
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5623—1997代替SY 5623—93地层孔隙压力预测检测方法Prediction and detection methods of formation pore pressurel 范围本标准规定了石油天然气直井钻井d e用以指数、声波时差预测检测地层孔隙压力的方法。
地层压力检测
地层压力检测钻进时,井内压力的掌握是使井眼压力处在地层孔隙压力和地层裂开压力之间。
既不发生井喷,又不压破地层,钻井的整个过程中要随时测试地层孔隙压力、井内液柱压力和地层裂开压力的平衡状况。
一、压力完整性测试1、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方法。
其原理是钻进速度在钻头类型;钻头直径;水眼尺寸;钻头磨损;钻压;转速;钻井液类型;钻井液密度;钻井液粘度;固相含量、颗粒大小及在钻井液中的分布;泵压;泵速相对不变的条件下和地层压力、地层岩性有关。
正常状况下,随井深的增加岩石的强度增大,钻速下降,但进入特别压力过渡带,正常趋势发生变化。
这是由于地层的欠压实作用,地层的空隙度大硬度小,所以利用随井深钻速的变化能检测特别高压层的到来。
依据钻速模式:R=aN(W/D)d式中:R-钻速,ft/h;a-可钻性系数,对于大段页岩,视为1;N-转数,r/min;W-钻压,klbf; D-钻头直径,in;d-指数,无因次。
由钻速方程,可得出 d 指数的表达式为:d 指数可用来检测从正常到特别压力的过渡带。
但没有考虑钻井液密度的影响现场上用修正 d 指数,式中:ρn-地层水密度〔从当地地层水含盐量中查出〕g/cm3Ρm-所用密度g/cm3d 用下式表达式中:R-钻速m/h; N -转速r/min;W-钻压t;D-钻头直径mm;L-进尺m;T-钻时min 。
假设W的单位用KN( 千牛),则由于0.0547R N 一般小于1,所以在 d 中,R增大,则 d 减小,故 d 反映地层的压实状况与P。
压实差、孔隙多,地层压力大,P减小,钻速可增加。
运用d c指数求地层压力可按下述方法进展:(1)、列表,预备记录和计算表的内容包括:井深H,进尺L,钻时T,钻速R,转速N,井径D,钻压W,地层水密度ρ0,钻井液密度ρm 大,dc 地层压力PP 。
(2)、取点记录, 计算dc, 填入表内.在钻速慢的地层每1m-3m 取1 点,在钻速快的地层,可5、10 、15 、30m 取1 点。
地层压力检测技术..
所对应的岩石强度(σr) ¹⁄² 设Y=(σr) ¹⁄²/(σt)¹⁄²
则地层压力梯度为: Gp=Gm- [ 20(1-Y)]/ [nY (2-Y)H ] 式中: Gm---钻井液压力梯度 100kpa/m n=3.25/ [640 (σt)¹⁄²] 当 ((σt)¹⁄²≤1)时 n=(1/640 ) [4-0.79/(σt)¹⁄²]当((σt)¹⁄²>1)时
o1
o2
p2
第三页,编辑于星期六:二十一点 八分。
2、钻进中检测地层压力 ---页岩密度法、dc指数法、sigmalog法
(1)页岩密度法:
①原理:岩层随沉积深度的增加,页岩压实程度增加,但 在压力过度带或异常高压层。由于岩层的欠压实,岩石 孔隙度大、密度小。 ②岩样的选取要求: a、在页岩井段每隔3-5m取一次样并除去杂质; b、用清水洗去岩屑上的钻井液。 c、烘干岩样
势线于一点,求交点深度。(说明异常压力
) 点与交点深度处基岩应力相等
d、计算交点处上覆岩层压力和地层压力 H1
及异常压力点处覆岩层压力。
H
e、以异常压力点与交点深度处基岩应力
相等为依据建立方程,求解异常压力点处
地层压力。Po1= Pp1+& 1
P = P +& o2
p2
2
& 1 = &2
P = P - P + P p1
②具体方法(等效深度) 录取不同深度的纵波传播时差并取对数,列表 。 以井深为纵坐标,时差的对数为横坐标,绘制时差
与井深关系曲线。
第十四页,编辑于星期六:二十一点 八分。
a、从 异常压力点A向正常趋势线引铅垂线交于B点,过B点引水平 线交纵轴于H2点。
SYT5623—2009《地层压力预(监)测方法》
3.10地层漏失试验
3.10.1 试漏程序
1) 二开、三开后要求测定套管鞋下第一个砂层的破裂压力,实测地层破裂(漏
失)压力的方法适用于砂泥岩为主的地层,对于脆性地层时只做层压试验。
一般在钻穿套管鞋以下第一个砂岩层进行破裂压力试验,新井眼长度不宜超过100m,用泵车或专用试压泵做地层破裂压力试验,试验前保证钻井液性能均匀稳定,上提钻头至套管鞋内,井内灌满钻井液,关井。
2) 缓慢开泵,向井内泵入钻井液。
裸眼长度在5m以内宜选用0.7~1.0L/s的
泵入排量,裸眼长度超过5m选用2~4L/s的排量。
3) 当试验压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或达到套管最小抗内
压强度的80%仍,或当试验井底压力当量密度达到下部钻井施工钻井液密度要求时,应停止试验。
当试验压力不再随注入量的增大而增大,或当试验压力随注入量的增大而降低时,停止试验。
3.10.2 试漏数据记录与处理
1) 采集以下数据:井号、日期、井深、地层及岩性、钻井液密度、泵型号、
套管直径、套管钢级、套管壁厚、套管下深及防喷器额定工作压力。
2) 每间隔20~50L泵入量记录一次相应的时间、总泵入量、立管压力或套管
压力。
宜采用较小的泵入量间隔,以提高绘图和计算精度。
3) 绘制泵入量—压力关系图。
4) 其它按照SYT5623—2009《地层压力预(监)测方法》执行。
地层测试2-1
教材67
三、钻柱测试压力资料的解释和应用
优点: 地层动态条件下 取得,静态方法不能 比拟。
不足: 测试器在井下停留时间不能过长,因此所取资料也存在一 定局限性。 低渗?
教材67
高渗?
三、钻柱测试压力资料的解释和应用 1、应用原理及条件
压力恢复和降落曲线 –直接读取
教材67
基于压力恢复的基本公式
稳定时间:24小时/日产
教材67
3、地层条件下的流体样品
通过取样器取得地层条件下的流体样品(终流 动结束前取样)
取样器
实验室PVT分析:压力、体积、温度 实验室成分及含量分析:流体类型、含量、成分等
测试工具下井, 压力升高至钻井液 静液柱压力。 初关井压力 初始 静液柱压力 初流动 结束压力 初流动开始压力 测试器起出, 压力逐渐降低 静液柱压力
终流动开 始压力
测试阀
第二次开井
旁通阀
封隔器
E1--终流动开始压力:压力迅速下降 至E1点(E1应与C2近似),然后,流体 开始第二次流动。
筛管
教材66
1、压力(特征)卡片
终流动结 束压力
测试阀
旁通阀
封隔器
体从地层流入钻杆,压力上升,最大 达到E2点压力。 取样器取流体样品
E2--终流动结束压力:开井后,流
第一节
地层测试
地层测试简介
中途测试--裸眼井 完井测试—套管井 油气井测试—生产井 常用钻柱测试
一、测试类型
二、测试方式
电缆测试
第二章
第二节
地层测试
钻柱测试
测试工具 测试过程—四个过程 油气井测试—生产井 压力特征(卡片)资料—掌握
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.
学习任务二: 地层压力检测
二、dc指数法
在低渗透高压过渡带一般钻速增加的原因是: (1) 井底的压差降低; (2) 因压实力不足造成岩石强度较低。
影响钻速的钻井参数:钻头类型、钻头直径、水眼尺寸、钻头磨损、 钻压、转速、钻井液类型、钻井液密度、钻井液粘度、固相含量、颗 粒大小及在钻井液中的分布、泵压、泵速等等。
二、dc指数法
限制在一个封闭的体系中,这些被释放出来的水就在粘土孔隙中积蓄 起来,必然造成地层孔隙压力的升高,形成异常高压。通常,蒙脱石 的脱水作用是与页岩的欠压实作用同时出现的。
一、高压层的形成机理
又如,石膏向无水石膏转化时会析出大量的水: CaSO4·2H2O = CaSO2 + 2H2O
若这一过程发生在封闭的地质环境中,这些水积蓄起来就增加了地 层中孔隙流体压力,从而造成高压异常。
学习任务二 地层压力检测
能力目标: 掌握异常高压地层形成的原因; 能根据DC指数法分析判断地层压
力异常,理解DC指数法 知识内容: 异常高压层形成的原因; DC指数法检测地层压力; 页岩密度法检测地层压力;
学习任务二 地层压力检测
一、高压层的形成机理 二、dc指数法 三、页岩密度法 四、钻井后地层压力检测
一、高压层的形成机理
• 在地层的某些地区,地层压力因地质方面的原因而增高,在含油气的 地下圈闭或构造中,也存在着相同的情况。一般形成异常高压地层应 具备以下条件:
• (1)有相应的地层流体储存空间; • (2)有低渗透或不渗透的圈闭层; • (3)有相应的上覆岩层压力
一、高压层的形成机理
• 圈闭层的作用是阻隔地层流体与外
• 将上述钻速方程整理、取对数,得d指数表达式。
lg( 3.282)
d
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。
第3章地层压力检测
第三章地层压力检测大量的勘探实践表明,异常高压地层的存在具有普遍性,而且钻遇到高压地层比低压地层更为常见。
这些广泛分布的异常高压地层首先影响钻井的安全,钻井中,如果未能预测到可能钻遇到的异常高压地层,使用的钻井液液柱压力小于地层压力,可能会导致严重的井喷甚至井喷失控。
因此,在石油钻井中,对地层压力的评价是非常重要的,对保护油气层,保证井控安全具有重要意义。
一压力检测的目的及意义1 压力检测和定量求值指导和决定着油气勘探、钻井和采油的设计与施工。
2 对钻井来说,它关系到高速、安全、低成本的作业甚至钻井的成败。
3 只有掌握地层压力,地层破裂压力等地层参数,才能正确合理的选择钻井液密度,设计合理的井身结构。
4 更有效地开发、保护和利用油气资源。
二异常地层压力的形成机理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。
2 构造运动构造运动是地层自身的运动。
它引起各地层之间相对位置的变化。
由于构造运动,圈闭有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱或侵入所挤压。
促使其体积变小,如果此流体无出路,则意味着同样多的流体要占据较小的体积。
因此,压力变高。
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。
例如在压实期间蒙脱石向伊利石转化。
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。
4 密度差的作用当存在于非水平构造中的孔隙流体的密度比本地区正常孔隙流体密度小时,则在构造斜上部,可能会形成异常高压。
这种情况在钻大斜度气层时常见到。
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。
随钻地层压力检测基本概念
随钻地层压力检测基本概念“正常”的地层流体压力大致等于流体液柱中的静水压力。
地层流体压力有的时候比静水压力高,有的时候比静水压力低。
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特殊高压,有的时候称之为地质压力。
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。
与液柱的直径与形状无关。
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。
通过流体能够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 PG P H P H == 式中 H PG -静水压力梯度,kg/cm 2/mP h -静水压力,kgf/cm 2P v -单位体积质量,g/cm 3H -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 h G 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。
关于现场计算,孔隙压力与流体液柱的密度及垂直深度有关。
关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淌的压力缺失及温度效应的总与。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
图3--8
第四章地层压力检测与地层破裂压力
(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。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
3、钻进后检测地层压力
1)声波时差法:
例 如图3-4 所示,设4000米处为正常压力,水的 密度1.02g /cm3,气的密度为0.0959g /cm3,则4000 米处的压力
P4000=9.811.02 4000 =40MPa
则308-9.8(0.095)(4000-3000)=39.08Mpa
第四章地层压力检测与地层破裂压力
第四章地层压力检测与地层破裂压力
2)构造运动
构造运动是地层自身的运动。它引起各地层 之间相对位置的变化。由于构造运动,圈闭 有地层流体的地层被断层、横向滑动、褶皱 或侵入所挤压。促使其体积变小,如果此流 体无出路,则意味着同样多的流体要占据较 小的体积。因此,压力变高。如图3-2所示。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
技术套管以下:mmax=mf-0. 12g /cm3。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
最大允许关井套压与井内钻井液密度 的关系
地层最大破裂压力MPa
5
M
表示钻井液密度为1.4最大允许 关井套压为5MPa
1.4 最大破裂压力当量钻井液密度
第四章地层压力检测与地层破裂压力
注意事项;
1、实验压力不应超过地面设备、套管的承压能力。 2、在钻进几天后进行液压实验时,可能由于岩屑堵 塞了岩石孔隙,导致实验压力很高,这是假象,应注 意。
第四章地层压力检测与地层破裂压力
地层破裂(漏失)压力试验
试验原理概述
地层破裂(漏失)压力试验是通过向地 层施加压力,观察地层发生破裂或漏 失时的压力变化,从而获取地层的破 裂压力和漏失压力。
地层破裂(漏失)压力试验广泛应用于 石油、天然气、水文地质等领域,为 油气田开发、地下水资源评估等提供 重要的地质参数。
试验目的
确定地层的破裂压力和漏失压 力,为钻井、完井和采油工程 提供重要参数。
评估地层的稳定性,预测地层 可能出现的破裂和漏失风险, 为钻井、完井和采油工程提供 安全保障。
了解地层的渗透性和流体流动 能力,为油藏工程提供基础数 据,优化油田开发方案。
02
地层破裂(漏失)压力试验原理
破裂压力与漏失压力的定义
破裂压力
地层破裂时所需的压力,通常是 指地层孔隙、裂缝或矿物晶体发 生破裂时所承受的压力。
漏失压力
地层发生漏失时所需的压力,即 流体通过地层孔隙、裂缝或矿物 晶体发生流动时所承受的压力。
破裂压力与漏失压力的关系
破裂压力通常大于漏失压力,因为地 层在发生破裂之前,其孔隙、裂缝或 矿物晶体已经具有一定的连通性,允 许流体流动。
试验过程中,需要记录地层在不同压 力下的变化情况,如孔隙水压、裂缝 开度等,以评估地层的物理性质和潜 在的工程地质问题。
03
试验设备与材料
试验设备
01
02
03
04
压力表
用于测量地层破裂时的压力, 确保精度和稳定性。
试验管
用于模拟地层,通常由耐压、 耐腐蚀的材料制成。
连接器
用于将试验管连接在一起,保 证密封性和压力传递的准确性
确定试验目的
明确试验的目标,是为了测定地层的破裂压 力还是漏失压力。
地层压力检测技术
中的一些经验判断,如钻井液液柱压力的变化等。
02
发展阶段
随着地球科学的发展,地层压力检测技术不断得到改进和完善,出现了
多种基于不同原理的检测方法,如压裂梯度法、声波速度法等。
03
现代化阶段
近年来,随着电子技术和计算机技术的进步,地层压力检测层压力传感器和数据采集系统,大
技术
使用压力传感器、流量计 等设备进行测量。
应用
适用于油气田生产过程中 的地层压力监测,可及时 发现地层压力异常并采取 相应措施。
地层压力检测技术
04
实施步骤
现场勘查与准备
确定检测目标
01
了解检测区域的地质构造、地层分布等情况,确定具体的检测
目标。
收集资料
02
收集与检测目标相关的地质资料、水文资料等,以便更好地了
• 应对策略:在检测地层压力时,应考虑选择合适的设备和技术,以适应不同的 地质条件。例如,对于粗颗粒土壤,可以使用钻孔测压技术,而对于细颗粒土 壤,则可以使用土壤原位测试技术。此外,还应考虑在设计和施工过程中采取 相应的措施,以减少地质条件对地层压力的影响。
气候条件的影响及应对策略
• 温度:温度对地层压力也有影响。在寒冷地区,由于土壤冻结和冻土扩张,地 层压力可能会增加。而在炎热地区,土壤温度升高可能会导致地层压力降低。
设备性能的影响及应对策略
• 设备精度:设备的精度会对地层压力检测结果产生影响。精度高的设备可以提 供更准确的结果,而精度低的设备则可能导致结果失真。
• 设备稳定性:设备的稳定性也是影响地层压力检测结果的因素之一。不稳定的 设备可能会导致结果波动和误差。
• 设备易用性:设备的易用性也会影响检测效率和质量。不易使用的设备可能会 导致操作困难和误差。
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单位高度上的上覆岩层压力。
3.3
静水压力 hydrostatic pressure
单位流体重量与静液柱垂直高度的乘积。
3.4
静水压力梯度 hydrostatic pressure gradient
每单位深度上静水压力的变化量。
3.5
4.3dc指数
lg[3.282/(RPM×ROP)]Gn
dc= ×
lg[0.0684×WOB/Db]ECD
式中:
dc——dc指数值,无量纲;
RPM——转盘转速,单位为转每分(r/min);
ROP——钻时,单位为米每分(m/min);
Gn——正常液压梯度,单位为克每立方厘米(g/cm3);
WOB——钻压,单位为千牛顿(kN);
接单根出现的后效气或接单根时空气进入钻具内,钻井液循环一周时出现的气测异常。
3.12
后效气 trip gas
又称起下钻气。是指停泵后地层中的流体渗入钻井液中,再开泵循环出现的气测异常。
3.13
钻井气 drilled gas
在钻进过程中,因破碎岩柱而释放出的气体所形成的气显示。
3.14
抽汲气 swabbed gas
Db——钻头直径,单位为毫米(mm);
ECD——当量循环钻井液密度,单位为克每立方厘米(g/cm3)。
4.4sigma指数
WOB0.5×RPM0.25
Ơt=
Dh×ROP10.25
式中:
Ơt——sigma指数值,无量纲;
WOB——钻压,单位为吨(t);
RPM——转盘转速,单位为转每分(r/min);
Dh——钻头直径,单位为英寸(inch);
当量钻井液循环密度(ECD) equivalent circulation density
相当于井底钻井液循环压力的钻井液密度,包括环空压降。
3.10
背景气 background gas
在压力平衡条件下钻入粘土岩井段的全烃曲线(曲线变化很小、相对稳定)的平均值。
3.11
接单根气 connection gas
ROP1——钻速,单位为米每小时(m/h)。
4.5 最大允许钻井液密度
ρmax=ρm+ 100×Plot/H
式中:
ρmax——最大允许的钻井液密度,单位为克每立方厘米(g/cm3);
ρm——钻井液密度,单位为克每立方厘米(g/cm3);
Plot——漏失压力,单位为兆帕(MPa);
H——垂直深度,单位为米(m)。
8.4.3立压以黄色表示。
8.5 地层压力检测成果图
8.5.1格式见附录E。
8.5.2井深比例尺分别为1:500和1:5000。
8.5.3曲线绘制采用对数比例。
8.5.4岩性按SY/T 5615的规定绘制。
8.6 泥(页)岩密度测定记录
格式见Q/SH1020 1370。
8.7 泥(页)岩密度录井图
格式见Q/SH1020 1370。
qslj026200510规范性附录地层破裂压力漏失试验数据表格式表e1井地层破裂压力漏失试验数据表地质录井公司录井开始测量时间漏失压力psi最大允许钻井液密度序号psi钻井液泵入体积qslj026200511规范性附录地层压力检测成果图图头格式单位为毫米pressureevaluation2号黑体回放井段
6.2.2采用联机软件实时计算地层孔隙压力、地层破裂压力、地层孔隙压力梯度,并与该地区正常的地层液压梯度(一般为0.97g/cm3~1.06g/cm3)进行比较后,确定孔隙压力梯度的类型。
注:sigma指数法主要适用于碳酸盐岩地层。
6.3破裂压力漏失试验法
6.3.1钻穿套管鞋进入新地层2m~3m后,起钻到套管鞋深度停泵,并关闭方钻杆旋塞及防喷器。
井深
m
钻 进 参 数
地 层 压 力 检 测 数 据
钻压
t
转速
r/min
钻时
min/m
入口相
对密度
dc指数
Sigma指数
地层孔隙压力kg/l
地层破裂压力
kg/l
ECD
kg/l
实际
趋势
页号:
附 录 E
(规范性附录)
地层破裂压力漏失试验数据表格式
表E.1井地层破裂压力漏失试验数据表
地质录井公司录井队
套 管 深 度
6.3.2将综合录井仪的累计泵入体积清零后,通知钻井队向井眼环空内缓慢注入钻井液。在此过程中,应每隔30s记录一次立压和钻井液泵入体积,并绘制《地层破裂压力漏失试验图》。
示例:
图1 ××井地层破裂压力漏失试验图
6.3.3在《地层破裂压力漏失试验图》中,压力开始增加时呈现直线性,继续注入钻井液后压力曲线变得平缓。当压力不变时,应立即停泵。
6.1.2当井眼直径或钻头类型发生改变时,应按6.1.1重新选取dc指数趋势线(dcn)。
6.1.3采用联机软件实时计算地层孔隙压力、地层破裂压力、地层孔隙压力梯度,并与该地区正常的地层液压梯度(一般为0.97g/cm3~1.06g/cm3)进行比较后,确定孔隙压力梯度的类型。
6.1.4比较当量循环钻井液密度(ECD)与地层孔隙压力,提出有利于保护油气层的钻井液密度。
5 录井前准备
5.1开钻前收集与本井地层压力有关的资料数据,包括邻井的测井资料(声波和补偿密度曲线)、地层压力检测成果图或综合录井图、地震压力预测图、完井地质总结报告,以及本井的地震测线图。
5.2从邻井的综合录井图、完井地质总结报告及本井的地震测线图中寻找异常压力信息、可能的漏失带、可能引起压力评价困难的地质条件(碳酸盐岩、蒸发岩带、不整合、断层等)。
7 地层异常压力预报
当地层压力出现异常时,应立即通知钻井队,并填写《异常预报通知单》(格式见附录B)。
8 资料录取要求
8.1 接单根气记录
格式见附录C。
8.2 地层压力数据表
格式见附录D。
8.3 地层破裂压力漏失试验数据表
格式见附录E。
8.4地层破裂压力漏失试验图
8.4.1格式参见图1。
8.4.2横坐标代表时间,纵坐标代表立压。
Q/SHSLJ 1040-2002 综合录井仪完井总结报告编写规范
Q/SH1020 1370-2003 泥(页)岩密度随钻测定方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1
上覆压力 overburden stress
覆盖在该地层以上的地层基质(岩石骨架)和孔隙中流体的总重量所造成的压力。
3.2
——超压异常孔隙压力梯度:孔隙压力梯度大于静水压力梯度。
3.7
地层破裂压力 formation fracture resistance
流体压裂地层所必须克服的应力。
3.8
地层破裂压力梯度 formation fracture resistance gradient
单位深度上地层破裂压力的变化量。
3.9
ρ——钻井液密度,单位为克每立方厘米(g/cm3);
H——垂直深度,单位为米(m)。
4.2静水压力梯度
HPG=Ph/H=ρ1/ 100
式中:
HPG——静水压力梯度,单位为兆帕每米(MPa/m);
Ph——静水压力,单位为兆帕(MPa);
H——垂直深度,单位为米(m);
ρ1——单位体积质量,单位为克每立方厘米(g/cm3)。
地层孔隙压力 pore pressure
作用在地层岩石孔隙中流体上的压力。
3.6
地层孔隙压力梯度 pore pressure gradient
单位深度上地层孔隙压力的变化量。包括三种类型:
——正常孔隙压力梯度:孔隙压力梯度等于或接近于静水压力梯度;
——欠压异常孔隙压力梯度:孔隙压力梯度小于静水压力梯度;
工程监督确认:
签名: 年 月 日
附 录 C
(规范性附录)
接单根气记录格式
表C.1 ____井 接 单 根 气 记 录
第 页
井 深
m
气测基值
%
接单根气
%
停泵时间
min
钻 井 液
相对密度
钻井液粘度
S
钻井液排量
L/min
备 注
附 录 D
(规范性附录)
地层压力数据表格式
表D.1井地层压力数据表
地质录井公司录井队日期: 年 月 日
5.3参考本地区的综合录井图,确定采用dc指数进行地层压力计算时应使用的软地层或硬地层系数。
5.4参考本井的压力预测记录》(格式见附录A)。
6 实时地层压力检测
6.1Dc指数法
6.1.1选取上部地层中厚度大于150m的正常压实泥(页)岩井段,消除因钻压过大等因素造成的异常值后,用该井段起、止井深的dc指数值确定本井的dc指数趋势线(dcn)。
8.8 地层压力检测成果分析
见Q/SHSLJ 1040。
附 录 A
(规范性附录)
地层压力预测记录格式
表A.1井地层压力预测记录
层 位
井 段
m
异常压力原因
备 注
附 录 B
(规范性附录)
异常预报通知单格式
表B.1 异 常 预 报 通 知 单
井 号
井 深
时 间
操作员
工程参数异常预报:
录井队负责人审核:
签名: 年 月 日
m
井 深
m
钻 头 位 置
m
开始测量时间
漏失压力
psi
最大允许钻井液密度
序号
时 间
Min
立 压
psi
钻井液泵入体积
m3
附 录 F
(规范性附录)
地层压力检测成果图图头格式