地层压力预测
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油藏的压力系数等于从井口算起，油层深度每增加 10米时压力的增量。
pR pw
>1.2
异常高压
正常 异常低压
=
0.7-1.2 <0.7
一般来说，油层埋藏愈深压力越大，大多数油藏的，压力 系数在0.7~1.2之间，小于0.7者为低压异常，大于1.2者为 高压异常。
压力状态：地层压力数值的高低表示： p<20MPa p=20-40MPa p=40-60MPa p>60MPa 低压地层 中压地层 高压地层 超高压地层
(2)井底压力：在井底油层中部测得的压力。 (3)井底流压(流压或流动压力：在油气井生 产过程中所测得的井底压为。 (4)静压(或静止地层压力) 油气井关井后，液面恢复稳定时所测得的井 底压力。随着原油或天然气的采出，地层静 压将逐步下降。静止地层压力有时也简称为 地层压力。 (5)供给压力：在供给边缘上的压力。 (6)破裂压力：在观察点处，井内钻井液柱产 生的压力升高到足以使原有裂缝张开、延伸 或形成新的裂缝时的井内流动压力。
式中，pA 是A点的孔隙压力，标准大气压力。式中，， 分别为地层密度和地层流体密度，单位为g/cm3；HA是A点的 深度值，单位为m；是当前深度与等效深度的差，单位为m， 等效深度点在上方，为正，等效深度点在下方，为负。只要 设法得到等效深度差，就可以计算出目标点的孔隙压力。
2、正常压实趋势法
地面
D
Pw
pw pair w gD
p ( z ) gdD
0
D0
如果忽略密度变化，则有： p=ρgD
pw pair w gD
压力梯度定义: 单位深度的压力变 化值.
D
•p-D方程
pair
p
pw w g Gw D
pw
•压深关系(p-D)曲线
Gw w g
pob 22.84MPa
如果已知密度，可 以计算孔隙度：
岩石和流体的典型密度 岩性 砂岩 石灰岩 白云岩 硬石膏 岩盐 石膏 粘土 淡水 盐水 油 骨架密度 g / cm3 2.65 2.71 2.87 2.98 2.03 2.35 约2.7～2.8 1.0 1.15 0.8
s r s w
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
油藏压力(原始条件)
p0
p
D
pi=p0 + GpD
p0: 余压
pi=p0 + GpD
(1)判断流体类型
GP g
1.0g/cm3 水
0.5-1g/cm3
<0.5g/cm3
油
气
(2)判断压力系统
p
D
(3)判断出油层位
p
D
(4)确定流体界面
p
Contact D
WOC or GOC ?
地层压力的预测：利用预钻井位处的地震资 料及附近已钻井的钻井、录井、测井和测试 等方面的资料，在钻前对预钻井位地表以下 地层压力的估算。 地层压力的监测：在钻井过程中，利用直接 测量正在破碎的地层内与压力有关的参数， 实时地估算地层压力，其主要作用在于监视 钻头附近地层压力的变化情况，实时地检验 和修正压力预测的结果。 地层压力的检测：在钻井之后或钻井过程中， 利用已钻阶段的各种资料估算地层压力，与 已有的压力预测结果进行对比称为地层压力 的检测。
式中为岩石平均密度，为水平均密度，为该测井曲线 上任一点x的温度系数，X1，X2为在深度h1，h2处的测井数 值，G为h1至h2间的地温梯度，△h= h1-h2，XA，XB分别为 异常孔隙压力点A和等效深度点B上对应的测井数值。
3、地震方法预测地层压力
地震是预测地层孔隙压力的主要方法，三维地震资料是目 前能够得到大范围地震层速度资料的主要来源，特别是在钻 井施工之前。地震预测地层孔隙压力的必要前提是：①地面 地震资料质量比较高；②有声波、自然伽玛（或自然电位） 测量的井资料；③有该区域目标地层孔隙压力的测试数据； ④沉积接触关系相对简单，如果速度模型相对复杂，则需要 对地震资料做深度偏移处理。
•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
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。
3、录井资料
用于压力预测的资料包括岩屑、钻井液和钻 具三大类，其中岩屑类有岩屑岩性和矿物成 分、岩屑密度、岩屑的形状和大小、岩屑内 气体含量、岩石因子（CEC）等；钻井液类包 括气侵、密度、井涌、管线温度、电阻率钻 井液排量、池液面等等；钻具类主要有接单 根气、提钻重力钻具回收深度等等。
录井资料一般很少单独用来预测压力，多是 作为其他方法的补充和旁证。
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
第一节
地层压力预测
目录
一、油（气）藏压力 二、地层异常压力的成因机制及影响因素
三、用于地层压力预测和监测的主要资料
四、预测地层压力的主要方法
五、随钻检测地层压力的方法
一、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。也称孔隙流体压力。
六、有机质的热演化
七、注水
三、用于地层压力预测和监测的主要资料 1、测井资料 ，目前常用来进行压力预测的测井资料 有（Fertl，1976；Mouchet和Mitchell， 1989）：声波时差、中子、密度、电阻 率（感应）、自然伽玛能谱、核磁共振、 西格玛等等。
2、钻井资料 钻井资料大多可以在钻井的同时获得， 因而是压力实时监测的基础资料。对于 压力预测，邻近已钻井和正钻井以上井 段的各种资料都可以应用。 压力预测常用的钻井参数包括：标准化 钻速、可钻性、钻头扭矩等 钻井参数， 泥浆参数，岩屑参数等。
厚沉积层的平 均密度为: 2.3 g / cm
3
4. 李传亮应力关系方程
pob
O
pw
ps
O
•截面 OO
•截面积 A
•上覆作用力 pob A
•截面流体作用力 •截面骨架作用力
•静力平衡
pw A ps A(1-) pobA=pwA+psA(1-)
应力关系方程
pw pair w gD
p
po p0o Gpo D
D
pw p0w Gpw D
po p0o Gpo Dc
pw p0w Gpw Dc
p0o p0 w Dc ( w o ) g
WOC ?
二、地层异常压力的成因机制及影响因素
一般只有泥质地层才能产生异常流体压力 一、压实作用 二、构造应力作用（或构造运动） 三、粘土矿物的脱水作用 四、密度差的作用（气水） 五、水热增压作用
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
(1)原始油层压力(或原始地层压力)： 油田未投入开发之前，整个抽层处于均衡受 压状态，没有流动发生。这时油层中流体所 承受的压力称为原始油层压力。 在油层中，原始池层压力将按静水力学原理 分布，即油层压力随深度的增加而增。整个 油气层可视为一个连通器。 在油田开发初期，第一口或第一批油井完井， 放喷之后，关井测压。此时所测得的压力是 原始地层压力。
1、等效深度法
等效深度法有称平衡深度法：如果目标层某一点（A） 与正常压实地层深度上一点（B）的速度时差接近，那么地 层被压实的程度就接近，说明地层骨架承担的力就接近，则 认为这两点深度等效。这两个等效深度点之间的地层重荷由 地层流体承担，因而引起地层高压。
H A w h b w pA 10 10
•异常高压原因
Pai
r
P
储层不连续 流体不连通
D
P
w
•开放地层
D pR
pR pw pair w gD
•封闭地层
D
P
f
pR pw pair w gD
Pair
P
低
高
D
0.8 Pw 1.2
•异常高压
地面
pair
p
D
pw
高
•地层封闭
•高产
•井喷
异常低压
pair
p
D
pw
•异常低压
目前根据地震层速度预测地层压力是比较流行也是比较有 效的方法。实现压力预测的主要过程包括：①建立正常压实 地层的速度变化趋势曲线；②分析地震速度异常，建立地层 孔隙压力与速度异常的统计关系；③预测地层压力。
⑴建立正常压实的速度（时差）变化趋势线 首先根据测井资料（自然伽玛或自然电位），划分出一定厚度 （3m）的泥岩层位，建立对应泥岩层段的正常压实地层的速度 （时差）变化趋势线（图1），可以用下式表述：
D
pob pair r gD
•r: 岩石密度
•r=w+(1-)s
w<r< s
pob pair r gD
pob Gob r g D
pair
p
w 1.0 s 2.65 0.2 r
2.32g/cm3
Gob 22.74MPa/km
D
pw pob ps
此法由Dobrynn和Serebryakov（1989）提出，是 等效深度法的改进，其假设条件类似于等效深度法， 它适用于各种测井数据（如电阻率、声波时差、密 度、中子或自然伽马等），利用对于正常压实趋势 线的偏差值估算异常压力pA，同时它还考虑了不同 温度下各修正的测井值：
g r w h ln X b / X a p A pB ln X 2 X 1 x Gh / 2.3
p
pair
p
D
pw pob ps
D
ps pw pob
pob=pw+(1-)ps
pob=pw+ps
5. 异常压力
静水压力：
pw pair w gD
D
孔隙压力(地层压力）：
pR pair w gD + C
>0, 超压 C=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
pw: 静水压力 pR: 地层压力
<0, 欠压
•压力系数
pob=pw+(1-)ps
pair
p
ps pair s gD
pob pair r gD
D
pw pob ps
r w (1 ) s
pob=pw+(1-)ps
•=0 •=1 pob=ps =pair+sgD pob=pw =pair+wgD
pair
4、地震资料 20世纪70年代以来，随着地震数据处 理技术的不断发展，应用地震资料进 行钻前地层压力预测成为现实。常用 的方法是利用地震速度谱数据获得层 速度，建立起正常压实趋势线，再用 等效深度法计算和预测地层压力。
四、预测地层压力的主要方法
目前，地层孔隙压力预测方法从基本原理上大体分 为两大类： 一类基于超压与欠压实作用相对应，利用各种数值 随深度的变化在正常段建立起压实趋势线，然后根 据实测值偏离趋势线的程度来估算地层压力，如： 经验关系法、等效深度法和正常压实趋势法等； 另一类则不需要直接建立正常趋势线，而是建立测 量值与地层压力间的经验关系，以判定和估算地层 压力，如：菲利帕恩法和霍尔布洛克法。
p s Gs s g D
pair
p
s 2.65g/cm3
Gs25.97MPa/km
D
pw ps
ps pair s gD
=0.101+2.659.81 =26.07MPa
3. 上覆（层）压力
地面 某一深度D处, 由上覆 岩石的固体骨架和孔 隙中流体的总重量所 产生的压力
pR pw
>1.2
异常高压
正常 异常低压
=
0.7-1.2 <0.7
一般来说，油层埋藏愈深压力越大，大多数油藏的，压力 系数在0.7~1.2之间，小于0.7者为低压异常，大于1.2者为 高压异常。
压力状态：地层压力数值的高低表示： p<20MPa p=20-40MPa p=40-60MPa p>60MPa 低压地层 中压地层 高压地层 超高压地层
(2)井底压力：在井底油层中部测得的压力。 (3)井底流压(流压或流动压力：在油气井生 产过程中所测得的井底压为。 (4)静压(或静止地层压力) 油气井关井后，液面恢复稳定时所测得的井 底压力。随着原油或天然气的采出，地层静 压将逐步下降。静止地层压力有时也简称为 地层压力。 (5)供给压力：在供给边缘上的压力。 (6)破裂压力：在观察点处，井内钻井液柱产 生的压力升高到足以使原有裂缝张开、延伸 或形成新的裂缝时的井内流动压力。
式中，pA 是A点的孔隙压力，标准大气压力。式中，， 分别为地层密度和地层流体密度，单位为g/cm3；HA是A点的 深度值，单位为m；是当前深度与等效深度的差，单位为m， 等效深度点在上方，为正，等效深度点在下方，为负。只要 设法得到等效深度差，就可以计算出目标点的孔隙压力。
2、正常压实趋势法
地面
D
Pw
pw pair w gD
p ( z ) gdD
0
D0
如果忽略密度变化，则有： p=ρgD
pw pair w gD
压力梯度定义: 单位深度的压力变 化值.
D
•p-D方程
pair
p
pw w g Gw D
pw
•压深关系(p-D)曲线
Gw w g
pob 22.84MPa
如果已知密度，可 以计算孔隙度：
岩石和流体的典型密度 岩性 砂岩 石灰岩 白云岩 硬石膏 岩盐 石膏 粘土 淡水 盐水 油 骨架密度 g / cm3 2.65 2.71 2.87 2.98 2.03 2.35 约2.7～2.8 1.0 1.15 0.8
s r s w
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
油藏压力(原始条件)
p0
p
D
pi=p0 + GpD
p0: 余压
pi=p0 + GpD
(1)判断流体类型
GP g
1.0g/cm3 水
0.5-1g/cm3
<0.5g/cm3
油
气
(2)判断压力系统
p
D
(3)判断出油层位
p
D
(4)确定流体界面
p
Contact D
WOC or GOC ?
地层压力的预测：利用预钻井位处的地震资 料及附近已钻井的钻井、录井、测井和测试 等方面的资料，在钻前对预钻井位地表以下 地层压力的估算。 地层压力的监测：在钻井过程中，利用直接 测量正在破碎的地层内与压力有关的参数， 实时地估算地层压力，其主要作用在于监视 钻头附近地层压力的变化情况，实时地检验 和修正压力预测的结果。 地层压力的检测：在钻井之后或钻井过程中， 利用已钻阶段的各种资料估算地层压力，与 已有的压力预测结果进行对比称为地层压力 的检测。
式中为岩石平均密度，为水平均密度，为该测井曲线 上任一点x的温度系数，X1，X2为在深度h1，h2处的测井数 值，G为h1至h2间的地温梯度，△h= h1-h2，XA，XB分别为 异常孔隙压力点A和等效深度点B上对应的测井数值。
3、地震方法预测地层压力
地震是预测地层孔隙压力的主要方法，三维地震资料是目 前能够得到大范围地震层速度资料的主要来源，特别是在钻 井施工之前。地震预测地层孔隙压力的必要前提是：①地面 地震资料质量比较高；②有声波、自然伽玛（或自然电位） 测量的井资料；③有该区域目标地层孔隙压力的测试数据； ④沉积接触关系相对简单，如果速度模型相对复杂，则需要 对地震资料做深度偏移处理。
•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
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。
3、录井资料
用于压力预测的资料包括岩屑、钻井液和钻 具三大类，其中岩屑类有岩屑岩性和矿物成 分、岩屑密度、岩屑的形状和大小、岩屑内 气体含量、岩石因子（CEC）等；钻井液类包 括气侵、密度、井涌、管线温度、电阻率钻 井液排量、池液面等等；钻具类主要有接单 根气、提钻重力钻具回收深度等等。
录井资料一般很少单独用来预测压力，多是 作为其他方法的补充和旁证。
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
第一节
地层压力预测
目录
一、油（气）藏压力 二、地层异常压力的成因机制及影响因素
三、用于地层压力预测和监测的主要资料
四、预测地层压力的主要方法
五、随钻检测地层压力的方法
一、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。也称孔隙流体压力。
六、有机质的热演化
七、注水
三、用于地层压力预测和监测的主要资料 1、测井资料 ，目前常用来进行压力预测的测井资料 有（Fertl，1976；Mouchet和Mitchell， 1989）：声波时差、中子、密度、电阻 率（感应）、自然伽玛能谱、核磁共振、 西格玛等等。
2、钻井资料 钻井资料大多可以在钻井的同时获得， 因而是压力实时监测的基础资料。对于 压力预测，邻近已钻井和正钻井以上井 段的各种资料都可以应用。 压力预测常用的钻井参数包括：标准化 钻速、可钻性、钻头扭矩等 钻井参数， 泥浆参数，岩屑参数等。
厚沉积层的平 均密度为: 2.3 g / cm
3
4. 李传亮应力关系方程
pob
O
pw
ps
O
•截面 OO
•截面积 A
•上覆作用力 pob A
•截面流体作用力 •截面骨架作用力
•静力平衡
pw A ps A(1-) pobA=pwA+psA(1-)
应力关系方程
pw pair w gD
p
po p0o Gpo D
D
pw p0w Gpw D
po p0o Gpo Dc
pw p0w Gpw Dc
p0o p0 w Dc ( w o ) g
WOC ?
二、地层异常压力的成因机制及影响因素
一般只有泥质地层才能产生异常流体压力 一、压实作用 二、构造应力作用（或构造运动） 三、粘土矿物的脱水作用 四、密度差的作用（气水） 五、水热增压作用
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
(1)原始油层压力(或原始地层压力)： 油田未投入开发之前，整个抽层处于均衡受 压状态，没有流动发生。这时油层中流体所 承受的压力称为原始油层压力。 在油层中，原始池层压力将按静水力学原理 分布，即油层压力随深度的增加而增。整个 油气层可视为一个连通器。 在油田开发初期，第一口或第一批油井完井， 放喷之后，关井测压。此时所测得的压力是 原始地层压力。
1、等效深度法
等效深度法有称平衡深度法：如果目标层某一点（A） 与正常压实地层深度上一点（B）的速度时差接近，那么地 层被压实的程度就接近，说明地层骨架承担的力就接近，则 认为这两点深度等效。这两个等效深度点之间的地层重荷由 地层流体承担，因而引起地层高压。
H A w h b w pA 10 10
•异常高压原因
Pai
r
P
储层不连续 流体不连通
D
P
w
•开放地层
D pR
pR pw pair w gD
•封闭地层
D
P
f
pR pw pair w gD
Pair
P
低
高
D
0.8 Pw 1.2
•异常高压
地面
pair
p
D
pw
高
•地层封闭
•高产
•井喷
异常低压
pair
p
D
pw
•异常低压
目前根据地震层速度预测地层压力是比较流行也是比较有 效的方法。实现压力预测的主要过程包括：①建立正常压实 地层的速度变化趋势曲线；②分析地震速度异常，建立地层 孔隙压力与速度异常的统计关系；③预测地层压力。
⑴建立正常压实的速度（时差）变化趋势线 首先根据测井资料（自然伽玛或自然电位），划分出一定厚度 （3m）的泥岩层位，建立对应泥岩层段的正常压实地层的速度 （时差）变化趋势线（图1），可以用下式表述：
D
pob pair r gD
•r: 岩石密度
•r=w+(1-)s
w<r< s
pob pair r gD
pob Gob r g D
pair
p
w 1.0 s 2.65 0.2 r
2.32g/cm3
Gob 22.74MPa/km
D
pw pob ps
此法由Dobrynn和Serebryakov（1989）提出，是 等效深度法的改进，其假设条件类似于等效深度法， 它适用于各种测井数据（如电阻率、声波时差、密 度、中子或自然伽马等），利用对于正常压实趋势 线的偏差值估算异常压力pA，同时它还考虑了不同 温度下各修正的测井值：
g r w h ln X b / X a p A pB ln X 2 X 1 x Gh / 2.3
p
pair
p
D
pw pob ps
D
ps pw pob
pob=pw+(1-)ps
pob=pw+ps
5. 异常压力
静水压力：
pw pair w gD
D
孔隙压力(地层压力）：
pR pair w gD + C
>0, 超压 C=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
pw: 静水压力 pR: 地层压力
<0, 欠压
•压力系数
pob=pw+(1-)ps
pair
p
ps pair s gD
pob pair r gD
D
pw pob ps
r w (1 ) s
pob=pw+(1-)ps
•=0 •=1 pob=ps =pair+sgD pob=pw =pair+wgD
pair
4、地震资料 20世纪70年代以来，随着地震数据处 理技术的不断发展，应用地震资料进 行钻前地层压力预测成为现实。常用 的方法是利用地震速度谱数据获得层 速度，建立起正常压实趋势线，再用 等效深度法计算和预测地层压力。
四、预测地层压力的主要方法
目前，地层孔隙压力预测方法从基本原理上大体分 为两大类： 一类基于超压与欠压实作用相对应，利用各种数值 随深度的变化在正常段建立起压实趋势线，然后根 据实测值偏离趋势线的程度来估算地层压力，如： 经验关系法、等效深度法和正常压实趋势法等； 另一类则不需要直接建立正常趋势线，而是建立测 量值与地层压力间的经验关系，以判定和估算地层 压力，如：菲利帕恩法和霍尔布洛克法。
p s Gs s g D
pair
p
s 2.65g/cm3
Gs25.97MPa/km
D
pw ps
ps pair s gD
=0.101+2.659.81 =26.07MPa
3. 上覆（层）压力
地面 某一深度D处, 由上覆 岩石的固体骨架和孔 隙中流体的总重量所 产生的压力