异常压力监测

异常压力监测

异常压力监测：

正常地层压力的定义为压力梯度近似等于盐水的静液柱压力梯度10.5 kpa/m (0.465 psi/ft)。异常高压指那些比正常地层压力高得多的地层压力，压力梯度范围为 16~18 kpa/m (0.7 ~0.8 psi/ft)。

有几种现象可以用来判断潜在异常高压层的出现，例如机械钻速的加快，起下钻气测值增加，泥浆盐度增加和页岩密度下降等。其它显示如井涌和气侵将在下面溢流监测部分详细论述。

钻进过程中有7种异常高压信号：

1.机械钻速

2.D指数

3.页岩密度

4.泥浆气侵

5.钻屑特征

6.氯化物

7.泥浆出口温度

上述除钻屑特征外的其它参数在钻进过程中每3米（或10英尺）记录一次，用5mm = 30 m (2攠 = 100’)的比例描点做图。这些工作由地质和录井人员完成。在正常的钻井条件下，上述参数在图上将显示稳定的变化趋势。曲线的中断，逆转或偏离正常趋势线，可能就是接近高压层的一个信号。当发生了这种情况，应该检查、分析、讨论所有的参数，根据当时的具体情况采取相应的行动，但应该使每个人

都知道发生了什么事。

尽管记录这些参数是泥浆录井人员的首要职责，但每个人都应该对异常高压信号保持警觉。图 C-10.1 举例说明了有关岗位对发现异常高压信号的报告职责。

机械钻速：

假定保持适当的连续的水力参数, 泵压、喷嘴大小、排量和泥浆性能不变，影响机械钻速的因素有：

1. 地层岩性

2. 井底压力与地层压力之差

3. 钻头磨损程度

4. 钻压 (WOB)

5. 转速 (RPM)

地层岩性：

机械钻速逐渐或突然增加或降低表明地层岩性逐渐或突然变化。压差

机械钻速的逐渐加快可能也是钻遇异常高压的一个信号，特别是在大段页岩地层钻进。机械钻速的突然加快（或放空）可能是地层压力突然增加的一个信号，也是井涌的第一信号。

机械钻速的加快，无论是逐渐加快还是突然加快，都应该怀疑是地层压力增加，要采取合适的预防措施，直到证明是其它原因引起的。

为什么？

如果泥浆柱作用在井底的压力高于地层压力，井筒与地层之间的压差使被钻头切削的岩石碎片压在井底，在它们离开井底和循环到钻头上面之前，钻头将重复切削这些钻屑。（见图 C-10.2, C-10.3 和

图C-10.4）

指数：

钻压和转速的变化会影响机械钻速，这可能会掩盖由于地层压力升高而引起的机械钻速变化。人们提出了一个经验公式考虑了钻压和转速的变化影响。

Log (R/60N)

D 指数 = d = ―――――――

Log (12w/106D)

其中: R = 机械钻速 (英尺/小时)

N = 转速（转/分）

W = 钻压 (磅)

D = 钻头直径 (英寸)

根据公式做图, 利用图 C-10.5, 我们可以直接读出D指数。泥浆录井人员将连续计算这个参数。

还有几个与机械钻速有关的参数影响D指数。

1. 地层变化

2. 钻头磨损

3. 泥浆比重

考虑泥浆比重变化的影响，D指数应该用图C-10.6.的图板校正。

除了这些图板，还可以用计算尺测定D指数和校正泥浆比重的影响。

在正常的钻井条件下，d指数值将随井深的增加而显示逐渐增加的趋势。然而，当遇到异常高压时，d指数趋势将偏移正常趋势线或反

转。图C-10.7.显示了一个d指数偏移的例子。

备注：上述是d指数概念的一个极其简单的解释。详细的解释请参考SPE论文搣Application of the Drilling Performance Data to Overpressure Detection攠，作者： J. R. Jordan 和 O. J. Shirly ，论文发表在1966年11月份的《Petroleum Technology》期刊上。

页岩密度：

在正常的地质沉降过程中，页岩随着深度的增加而逐渐压实。压实的结果是降低页岩的孔隙度，挤压出页岩内的流体。随着孔隙度的下降，页岩密度将增加。这样，在正常井段，页岩密度值以这种方式封装，地层流体作为埋葬物被封闭在其中。地层流体支撑上面沉积物，空隙保持连通，尽管上面压力增加。平衡的结果，因为孔隙度不再降低，密度保持常数。

泥浆录井人员每3米（或10英尺）测定一次页岩密度，以25 mm = 30 m (2攠 = 100’) 的比例在如图C-10.8.所示的图上绘图。页岩密度值一般会呈逐渐增长的趋势，直到遇到异常高压地层。当页岩密度值开始偏离正常趋势线时，警告我们正在钻进潜在的危险地层。

总气测值：

当钻遇异常高压层时，泥浆中的总气测值将显示增长趋势。这种情况有以下几种可能的原因：

1. 当钻进高压地层时，将伴随着机械钻速的增加，在钻头研磨

作用下，单位时间内由岩石内将产生更多的气体。

2. 因为地层孔隙度的增加，欠压实地层可能包含更多的碳氢化

合物。

3. 如果在欠压实地层内存在一个渗透层，如砂岩层或泥沙层，

在地层压力超过泥浆液柱压力时，气体将通过渗透层进入井

筒。

下述因素将影响泥浆中气体含量的测定值：

1.泥浆粘度–如果泥浆粘度较高，泥浆很稠，将掩盖一

些气侵现象，因为不是所有泥浆中的气体都能从泥浆中

释放出来。

2.泥浆比重–泥浆比重的增加会引起泥浆液柱压力的增

加。这将减少进入井筒的气体量或完全阻止气体进入井

筒。但泥浆比重不会影响钻头破碎岩石所产生的气体量。

3.泥浆泵排量–如果排量增加，假定机械钻速保持不变，

那么单位泥浆体积的含气量将减少。结果，气侵现象会

被少量掩盖。

4.机械钻速–机械钻速增加，意味着钻头机械破碎岩石

所产生的气体量相应增加。

5.气体分离器流量变化–通过气体分离器的泥浆流量增

加，会导致单位泥浆体积内一定体积气体的测量读数增

大。图C-10.9显示的是一种典型的气体探测器安装方法，

图C-10.10所示的是典型的气测曲线。

钻屑特征：

振动筛从泥浆中筛出的钻屑的特征为地质人员提供了额外的地层