地层压力预测
泥页岩地层孔隙压力的预测方法
泥页岩地层孔隙压力的预测方法左 星1 何世明1 黄 桢2 范兴亮2 李 薇1 曾永清3(11西南石油大学,四川成都610500;21四川石油管理局川东开发公司,重庆400021;31塔里木油田公司勘探事业部,新疆库尔勒841000) 摘 要 勘探开发过程中,由于地层孔隙压力预测不准,时常造成井眼坍塌、破裂,这不但影响了工程的进行,而且带来了巨大的经济损失。
因此,准确预测地层孔隙压力,对钻井设计中钻井液密度的选择和合理的井身结构设计起着重要作用,同时也是打好一口井的重要因素。
文中概述了关于地层孔隙压力预测的一系列方法,并通过实例来说明如何准确预测,最后针对预测方法的局限性提出了一些建议。
关键词 勘探开发 预测 地层孔隙压力 钻井液密度 地层孔隙压力预测方法的理论基础是压实理论、均衡理论及有效应力理论,预测方法有钻速法、地球物理方法(地震波)、测井法(声波时差)等。
目前单一应用某一种方法是很难准确评价一个地区或区块的地层孔隙压力,往往需要运用多种方法形成一种规范的预测准则[1],来进行综合分析和解释。
地层孔隙压力评价方法可分为2类:一类是利用地震资料或已钻井资料进行预测,建立单井或区块地层压力剖面,用于钻井工程设计、施工;另一类是钻井过程中监测地层压力,掌握地层压力实际变化,确定现行钻井措施及溢流监控。
3 目前常用的地层孔隙压力预测方法有钻前预测地层压力、随钻检测地层压力和钻井后检测地层压力。
1 钻前预测地层压力由于在钻某一区块的第一口井时没有可用的测井资料及邻井相关数据,所以只能通过地震资料来估算地层压力[2]。
预测原理:地震波在地层中的传播速度与地层岩石的岩性压实程度、埋藏深度以及地质时代等因素有关。
一般情况下,地震波的传播速度随地层的埋藏深度的加大而增加,地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积时代和岩石密度成正比关系,与岩石孔隙度成反比关系,利用这些特性就可以对地层压力进行预测。
地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用
地层压力预测分析方法在秦皇岛某油田中应用地层压力预测是钻井基本设计与钻井工程设计的基础，是确定钻井井身结构、钻井液体系及密度、预防和减少井下复杂情况不可缺少的关键数据。
文章通过对Drillworks压力预测软件分析及操作流程应用在秦皇岛某油田。
根据现场监测到的压力及地漏试验数据对该油田的孔隙压力、破裂压力、坍塌压力进行了预测。
计算发现该井坍塌压力为1.128-1.271g/cc大于孔隙压力，因此，在进行钻井设计时，应参照坍塌压力和破裂压力确定泥浆安全密度窗口。
标签：软件；压力预测；Drillworks；三压力Abstract：Formation pressure prediction is the basis of drilling basic design and drilling engineering design. It is an indispensable key data to determine drilling well structure，drilling fluid system and density，so as to prevent and reduce the complex situation in downhole. In this paper，Drillworks pressure prediction software analysis and operation process are applied in Qinhuangdao Oil Field. The pore pressure，fracture pressure and collapse pressure of the oilfield are forecast according to the pressure monitored in the field and the ground drain test data. It is found that the collapse pressure of the well is 1.128-1.271 g/cc larger than the pore pressure，therefore，in drilling design，the mud safety density window should be determined by reference to collapse pressure and fracture pressure.Keywords：software；stress prediction；Drillworks；three stresses钻井工程所谓的地层压力是“地层孔隙压力、地层破裂压力、地层坍塌压力”的总称[1-2]。
地层三个压力预测、监测技术发展现状及展望
（4.2）常规测井资料法
基本原理 纵横波时差、密度、自然γ 纵横波时差、密度、自然γ 计算坍塌压力和破裂压力
地应力 强度参数
特点：数据来源广泛、成本低、相关性 特点 好、精度较高。
（4.3）地震层速度法
基本原理 地震层速度 地应力 地震层速度 强度参数 计算坍塌压力和破裂压力 特点：数据来源广泛、成本低、单因素 特点 相关性差、精度低。
20
10
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
sita
3.2 强度破坏准则
应力
强度
•拉伸破坏 拉伸破坏 •剪切破坏 剪切破坏
拉伸破坏
最大拉应力破坏准则 σ3=-σt 是水力压裂的起点或井漏的起点。
σmin σmax
σθ
剪切破坏准则
• Coulomb-Mohr强度准则 强度准则 •Lades强度准则 强度准则 •Hoek-Brown强度准则 强度准则 •Drucker-Prager准则 准则
地层三个压力预测、监测技术 发展现状及展望
石油大学（华东） 石油大学（华东）石油工程学院 教授/ 程远方 教授/博士生导师
汇报内容
前言 地层三个压力在钻井中的重要性 地层三个压力分析的基本原理 地层三个压力研究历史及现状 自适应井壁稳定分析技术 井壁稳定的力学/ 井壁稳定的力学/化学耦合研究 自适应井壁稳定技术的应用 岩屑声波法地层三个压力监测
0 产生膨胀压/水化应力 产生膨胀压 水化应力 pπ
水
水基钻井液作用下泥页岩的膜效率
高浓度 水溶液
低浓度 水溶液
p π = αp π
页岩 α=0-1
0
力学力学-化学耦合研究方法
水力压差 化学势差
地层压力预测方法
一、地层压力预测软件有：1.JASON软件Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。
Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。
用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。
其反演模块包括：InverTrace：递归反演稀疏脉冲反演InverTrace_plus：稀疏脉冲反演RockTrace：弹性反演InverMod：特征反演（主组分分析）StatMod：随机模拟随机反演FunctionMod：函数运算压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。
2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG软件功能:•趋势线(参考线)的建立--手工--最小二乘方拟合--参考线库•页岩辨别分析•上覆岩层梯度分析--体积密度测井--密度孔隙度测井--用户定义方法(程序)•孔隙压力分法--指数方法电阻率、D一指数声波、电导率地震波--等效深度方法电阻率、D--指数声波--潘尼派克方沾--用户定义方法(程序)•压裂梯度分法--伊顿方法--马修斯和凯利方法--用户定义方法(程序)•系统支持项目和油井数据库•系统支持所有趋势线方法•系统包括交叉绘图功能•用户定义方法(程序)•包括全套算子•系统支持井与井之间的关联分析•系统支持岩性显示•系统支持随钻实时分析•系统支持随钻关联分析•多用户网络版本数据装载功能:•斯仑贝谢LIS磁盘输入•斯仑贝谢LIS磁带输入•CWLS LAS输入•ASCII输入•离散的表格输入•井眼测斜数据•测深/垂深表格用户范围:•美国墨西哥湾•北海•西部非洲•南美•尼日利亚三角洲•南中国海•澳大利亚DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别•世界上用得最多的地层压力软件•钻前预测、随钻监测和钻后检测•用户主导的软件系统•准确确定--上覆岩层压力梯度--孔隙压力梯度--破裂压力梯度•使用下列数据的任何组合来分析地层:-地震波速度-有线测井-MWD、LWD数据-重复地层测试(RFT)-泄漏试验(LOT)数据-录井资料-地质资料•面向现实世界中数据资料不尽人意、而新的方法又层出不穷的用户而设计的•地层压力软件平台:新的预测压力方法可通过"用户定义方法(程序)"编入系统软件用途:•准确预测地层压力•有效降低钻井成本•提高经济效益•优化井眼尺寸•优化泥浆和水力学•避免井涌和卡钻•减少地层污染•延伸套管鞋深度•减少套管数目•保障施工安全3、GeoPredict地层孔隙压力预测软件本程序基于当量深度法，根据钻进过程中钻时的快慢，并结合岩屑的岩性，由操作人员在图中用拖动鼠标的方式挑出的泥/页岩段，完成压力预测原理中首先选取泥/页岩段的过程。
地层压力预测方法
地层压力预测方法地层压力预测是地质工程领域的一项重要任务，对于石油勘探和开发、地下工程建设等具有重要的指导意义。
目前，地层压力预测方法主要包括地质学、地球物理学、工程地质学和数学建模等多个学科领域。
下面将介绍几种常用的地层压力预测方法。
1.地质学方法：地质学方法是通过对地层中岩石类型、岩性、孔隙度、渗透率等参数进行研究，通过地质剖面、钻孔揭示、岩心剖面和地层分析等手段，结合实验室试验数据，来预测地层压力。
地质学方法的优点是具有相对较低的成本，但缺点是预测结果受到地质条件的限制。
2.地球物理学方法：地球物理学方法是通过对地下岩石的密度、速度、弹性模量等进行测量和解释，来预测地层压力。
常用的地球物理学方法包括地震反演、重力测量、地电场测量等。
地球物理学方法的优点是可以对大范围地区进行预测，但缺点是需要高精度的仪器设备和复杂的数据处理。
3.工程地质学方法：工程地质学方法是通过地质工程勘探和地层测试，获取地层岩石、土层、岩石层序等信息，结合现场观测数据，来预测地层压力。
常用的工程地质学方法包括钻孔测量、压汞测试、孔隙压力测试等。
工程地质学方法的优点是能够针对具体工程进行预测，但缺点是成本较高且实施周期长。
4.数学建模方法：数学建模方法是通过建立数学模型来预测地层压力。
常用的数学建模方法包括地层力学模型、模拟算法等。
数学建模方法的优点是可以量化地层压力的变化和分布规律，但缺点是对实际情况的复杂程度要求较高。
综上所述，地层压力预测方法是一项复杂的任务，需要综合应用地质学、地球物理学、工程地质学和数学建模等多个学科领域的知识和方法。
在实际应用中，通常需要结合多种方法进行验证和交叉验证，以提高地层压力预测结果的准确性和可靠性。
另外，随着技术和方法的不断进步，地层压力预测方法也在不断演化和改进，以适应不同地质条件和工程需求。
地层三个压力剖面预测技术现状与发展趋势
基本原理 测量参数 地应力 测量参数 强度参数 计算坍塌压力和破裂压力
特点：设备要求高、处理过程简单、相 关性和精度取决于测量参数的多少。
（3.8）经验模型法
基本原理
孔隙压力：声波时差法、电阻率法、页岩 密度法，可接LWD数据。 坍塌压力（无） 破裂压力经验模式：马修斯-凯利法、伊顿 法。 特点：简便、成本低，精度有限。
1 .5
1 .0
0 .5 900 1200 1500 1800 2100
d e p th /m
2 .5
d e n s ity /c m 3
2 .0
1 .5
1 .0
0 .5 2400 2700 3000 3300
pp
pc
pf
5.3 江苏盐城1井
2 .5
当 量 密 度 /g/cm 3
2 .0
1 .5
1 .0
r
H
2
h
2 r 1 2 a 2 r 1 2 a
H
2
h
2 4 2 r r a 1 4 2 3 4 cos 2 2 p m p p a a r 4 2 r a 1 3 4 cos 2 2 p m p p a r
0 .5 1800
2 .5
pp
pc
pf
2100
2400
2700
垂 /m 深
pp pc pf
当 量 密 度 /g/cm 3
2 .0
1 .5
1 .0
0 .5 2700
3000
3300
3600
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
石油钻井地层压力预测与计算方法
(1)
Pc——套管压力，MPa; Lf——动液面，m
L——泵挂深度，m; H——油层中部深度，m;
ot , os ——地下、地面原油密度， g/cm3
w
——地层水密度，g/cm3;
三、 井底压力的计算
水井井底注入压力p井计算
p井 pef H w 101 .97
(2) (3) (4)
pef p pm p fr pcf pV
p fr 1.06510
14 1.8 0.2 0.8 HQ1
d14.8
2 Q2 4 d2
pcf 1.0861013
(5)
pef , ppm——有效、实测井口注入压力，MPa; pfr,pcf,pV——注入水通过油管、水嘴、配水器节流凡尔所产生的压力损失， MPa; Q1, Q2——注入量，m3/d; 当有两个直径相同的水嘴时，Q1=0.5Q2.
（6）
p1 , p2——水井、油井单独生产在任一点产生的地层 压力，MPa; pe——原始地层压力，MPa.
四、油水井间地层压力分布
对水井
p1 p
' 井1
1.842103 Q1 r ln 1 K K rw h1 rw
1.842103 Q2 r ln 2 K K rw h2 rw
式（11）减式（12）得
p井1 p井 2 1.842103 K K rw Q1 Q2 d h h ln r 2 w 1
（13）
设M＝K· Krw/µ ，则式（13）变换 为
1.842 103 M p 井1－p 井 2 Q1 Q2 d h h ln r 2 w 1
p井1 p井1 p井2 1.842103 Q2 d pe ln K K rw h2 rw
地层压力预测方法总结
地震地层压力预测摘要目前，地震地层压力预测方法归纳起来可以分为图解法和公式计算法两大类10余种。
本文对各种地震地层压力预测方法进行了系统地归纳和总结，并对各种方法的特点、适用性以及存在的问题进行分析和讨论.在此基础上，就如何提高压力预测的精度，提出了一种简单适用的改进措施，经J1.K地区的实测资料的验证，效果良好。
主题词地层压力地震预测正常压实异常压实引言众所周知，油气层的压力是油气层能量的反映，是推动油气在油层中流动的动力，是油气层的“灵魂”。
因此，在石油和天然气的勘探开发中，研究油气层的压力具有十分重要的意义。
首先，在油气田勘探中，研究油气层压力特别是油气层异常压力的分布，以及预测和控制油气层压力的方法，不仅可以保证安全快速地钻进，而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序;同时也可以帮助选择钻井设备类型和有效安全正确的完井方法等。
这些都直接关系到钻井的成功率以及油气田的勘探速度等问题。
其次，在油气田开发过程中，准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律的研究，不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化，并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。
多少年来，人们在异常地层压力(这里主要指异常高压或超压)预测方面进行了种种尝试，然而直到本世纪70年代以来，随着岩石物理研究的不断深人以及地震技术的不断提高，才真正使得地层压力的地震预测成为现实。
对于异常高压地层，一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点，因此，凡是可以反映这些特点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。
但是，由于各种测井方法均为“事后”技术，这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。
与此同时，地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。
利用地震资料进行地层压力预测，主要是利用了超压层的低速特点，因为在正常情况下，速度随深度的增加而增加，当出现超压带时，将伴随出现层速度的降低。
地层压力预测
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。
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
•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
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。
在钻井过程中影响地层压力预测的因素分析
在钻井过程中影响地层压力预测的因素分析1. 引言1.1 钻井过程中地层压力的重要性在钻井过程中，地层压力是一个至关重要的参数，对钻井安全、钻井液性能、地层稳定性等方面都具有极大的影响。
地层压力的准确预测可以帮助钻井工程师选择合适的钻井液密度，以保证钻井过程中井眼的稳定性。
如果地层压力预测不准确，过高的钻井液密度可能导致井眼受损，造成钻头卡钻等事故发生，对钻井工程造成巨大损失。
地层压力还直接影响井筒气体逸失的情况，过高的地层压力会增加气体逸失的风险，从而影响钻井作业的顺利进行。
地层压力的准确预测还可以帮助工程师判断地层中是否存在高压气体或高温高压油层，以采取相应的措施进行保护，避免发生意外事件。
钻井过程中地层压力的准确预测对于保障钻井作业的顺利进行和安全性具有至关重要的意义。
1.2 地层压力预测的必要性地层压力预测在钻井过程中具有极其重要的必要性。
地层压力是指地下岩石受到的压力，对于预测地层压力可以帮助确定钻井过程中的地质条件。
地层压力预测可以帮助钻井工程师制定合理的钻井方案，减小钻井风险，提高钻井的成功率。
地层压力预测还可以帮助钻井人员预测地层流体的性质，如钻井液的密度和黏度等，从而更好地控制钻井过程中的井底情况。
地层压力预测还可以帮助评估地下储层中的天然气或油藏的压力情况，为后续的油气开发提供重要参考。
地层压力预测的必要性不仅在于保证钻井过程的安全和顺利进行，更在于对油气开发的有效管理和优化有着至关重要的作用。
2. 正文2.1 地层物性对地层压力影响分析地层物性对地层压力影响分析是钻井过程中一个重要的因素。
地层物性包括地层岩石的孔隙度、渗透率、饱和度等参数，这些参数直接影响地层的压力传递和承载能力。
孔隙度是地层中储存流体的空隙比例，孔隙度越大，地层的压力传递效果就越好，地层压力也越大。
渗透率则影响地层中流体的运移速度，高渗透率地层会导致地层压力快速下降。
饱和度是指地层中已经被流体填充的比例，饱和度高的地层对地层压力有一定的缓冲作用。
地震资料地层压力预测技术与方法
地震资料地层压力预测技术与方法摘要：地层孔隙压力在地质勘探、油气钻井等方面具有重要作用，本文针对地震资料进行地层压力预测中的重点和难点，展开针对性研究，在压力预测模型建立和压力预测技术等方面进行研究和讨论，提高了压力预测精度。
关键词：压力预测地震速度压力模型前言地层孔隙压力做为在地质勘探、油气钻井和油田开发中的一个重要的地质参数，对于保证钻井安全、提高钻探效率、缩短钻井周期、降低钻井成本、提高油气勘探开发的经济效益和社会效益具有重要作用。
针对在实际生产和科研中遇到的问题和难点，开展了有针对性的研究，并在生产中应用，取得良好效果。
一、地层压力预测技术概述1.地层压力基本概念1.1常见的压力概念1.1.1静液压力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。
1.1.2上覆岩层压力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。
1.1.3地层孔隙压力指地层孔隙中流体（油、气、水）所具有的压力，亦简称孔隙压力。
1.1.4有效应力二、精细压力预测模型建立1.建立正常压实趋势线模型正常压实趋势线关系到压力预测值的准确与否，建立正常压实趋势线就显得尤为重要。
用区域内已钻井的测井声波速度资料进行统计校正，将这些速度数据拟合回归出一条区域的速度随深度变化的趋势线，即是正常压实趋势线。
以王58井区为例，进行了该井区精细的正常压力趋势线的回归。
利用井径曲线对泥岩声波进行校正，得到处理后的泥岩声波时差，参考钻井液密度、实测压力等钻、测井确定合理的正常压实段，回归正常趋势线。
2.建立上覆岩层压力梯度模型3.建立高精度平均速度模型精确的时深转换是确定异常压力段的起始和终止深度准确与否的重要因素，进行时深转换平均速度是关键。
单井压力预测的时深转换平均速度可以由以下得到：vsp速度，声波速度，速度谱转换平均速度，合成记录标定后导出速度。
以新利深1井、渤深8井和车66井为例，进行了四种平均速度时深转换后的误差分析。
地层压力
目前对这些问题正在进行研究解决
2. 岩石强度法
岩石强度法检测地层压力原理
正常地层在其上覆岩层的作用下，随着岩层埋 藏深度的增加，岩石的压实程度相应增加，地 层的孔隙度减小，钻进时岩石所表现出的强度 增加。 大多数类型的岩石，其岩石强度的变化与地层 的孔隙压力有必然的联系. 利用这一规律可在钻进过程中及时发现井下异 常压力。
n—Eaton指数
2.感应电导率测井法
原理
在地层水性质相对稳定的井段，岩性已知。地层电导率取决与地层 孔隙度。对于正常压实的地层，随着埋深增加，泥岩孔隙度减小， 电导率也逐渐减小。 在异常高压带，泥岩电导率则增高而偏离正常变化趋势。 通过正常地层孔隙压力井段的电阻率数据，建立正常电阻率趋势线 方程， 根据所测地层电阻率偏离正常趋势线的大小，来计算出该处的地层 孔隙压力。
岩石强度法是建立在对岩石物性的研究的基础上的， 从理论上讲，它对所检测地层岩性没有太严格的限制， 它的使用范围广。
岩石强度法检测地层孔隙压力，经过现场初步应用， 其检测结果精度高，大大高于常用的dc指数法，证明 该方法是一有效、可行的随钻地层孔隙压力检测方法
C指数法
C指数法以相对平衡为出发点 在一定条件下,由于孔隙压力的增加使机械 钻速增加,如果增加泥浆密度使机械钻速恢 复到正常值,则增加的泥浆密度就是地层压 力当量泥浆密度的增量. 前提条件是在保持钻劲参数和岩性不变. C指数法是通过求岩石的压实行系数来求地 层压力的.
判别出地层的性质.
1.声波测井法
地层声波时差与孔隙度的关系
t tma
t f tma
式中 φ-- 岩石孔隙度,%；
Δt--岩层声波时差测量值，μs/m； Δtma --岩层骨架声波时差，μs/m；
地层压力预测公式
4地层压力预测4.1dcs 指数法1、d 指数=D WOB RPM ROP d AV AV AV 61012ln 60ln 式中，ROP A V RPM —平均钻速，英尺/小时；A V WOB —平均转速，转/分钟； A V D—钻头直径，英寸。
—平均钻压，磅； 2、dc 指数消除钻井液密度对d 指数的影响。
ECDd dc nρ×=式中，d—d 指数；ρn —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米； 33、dcs 指数。
消除钻头钝化对dc 指数的影响。
ECD D WOB RPM ROP B dcs n AV AV AV ρ××=61012ln 60ln 式中，ROP A V RPM —平均钻速，英尺/小时； A V WOB —平均转速，转/分钟； A V D—钻头直径，英寸；—平均钻压，磅； ρn —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米；3B—钻头磨损校正因子。
； (1)、非牙轮钻头，B=1；(2)、牙轮钻头，其钻头磨损校正因子B 是钻头进尺和钻头最终磨损量的函数：pB α=16928125.02++=T T α1331.01331.022++++×=X X F F X TLH H F X 0−×= 式中，F—钻头最终磨损量，介于0～1；H—当前井深，米；H 0L—该钻头总进尺，米；—该钻头使用的起始井深，米； P—“P ”指数（由钻头IADC 编码的第一位数字查得）； X 、T—代换变量。
4、dcs 正常趋势线dcsB H dcsA dcsn V +•=)ln(式中，H V a—斜率，1/米； —垂直井深，米；b—截距。
可用下面两种方法计算a 、b ：(1)、在dcs 半对数坐标图上，合理画出正常趋势线，读出其上的两点坐标A （H V1，dcs 1）、B （H V2，dcs 21212ln V V H H dcs dcs a −=），用两点式计算出a 、b 。
地层压力预测方法
一、地层压力预测软件有：1.JASON软件Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。
Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。
用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。
其反演模块包括：InverTrace：递归反演稀疏脉冲反演InverTrace_plus：稀疏脉冲反演RockTrace：弹性反演InverMod：特征反演（主组分分析）StatMod：随机模拟随机反演FunctionMod：函数运算压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。
2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG软件功能:•趋势线(参考线)的建立--手工--最小二乘方拟合--参考线库•页岩辨别分析•上覆岩层梯度分析--体积密度测井--密度孔隙度测井--用户定义方法(程序)•孔隙压力分法--指数方法电阻率、D一指数声波、电导率地震波--等效深度方法电阻率、D--指数声波--潘尼派克方沾--用户定义方法(程序)•压裂梯度分法--伊顿方法--马修斯和凯利方法--用户定义方法(程序)•系统支持项目和油井数据库•系统支持所有趋势线方法•系统包括交叉绘图功能•用户定义方法(程序)•包括全套算子•系统支持井与井之间的关联分析•系统支持岩性显示•系统支持随钻实时分析•系统支持随钻关联分析•多用户网络版本数据装载功能:•斯仑贝谢LIS磁盘输入•斯仑贝谢LIS磁带输入•CWLS LAS输入•ASCII输入•离散的表格输入•井眼测斜数据•测深/垂深表格用户范围:•美国墨西哥湾•北海•西部非洲•南美•尼日利亚三角洲•南中国海•澳大利亚DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别•世界上用得最多的地层压力软件•钻前预测、随钻监测和钻后检测•用户主导的软件系统•准确确定--上覆岩层压力梯度--孔隙压力梯度--破裂压力梯度•使用下列数据的任何组合来分析地层: -地震波速度-有线测井-MWD、LWD数据-重复地层测试(RFT)-泄漏试验(LOT)数据-录井资料-地质资料•面向现实世界中数据资料不尽人意、而新的方法又层出不穷的用户而设计的•地层压力软件平台:新的预测压力方法可通过"用户定义方法(程序)"编入系统软件用途:•准确预测地层压力•有效降低钻井成本•提高经济效益•优化井眼尺寸•优化泥浆和水力学•避免井涌和卡钻•减少地层污染•延伸套管鞋深度•减少套管数目•保障施工安全3、GeoPredict地层孔隙压力预测软件本程序基于当量深度法，根据钻进过程中钻时的快慢，并结合岩屑的岩性，由操作人员在图中用拖动鼠标的方式挑出的泥/页岩段，完成压力预测原理中首先选取泥/页岩段的过程。
汇报或讲课用：地层压力预测技术及地层压力分析软件简介
异常高压的形成机制、分类、与判别
另外一种常见的欠压实情况是一非渗透致密盖层的快速沉积导致
其下地层的欠压实与异常高压，最为典型的例子是“复合盐层”中
与岩盐层拌生的软泥岩地层。
致密盖层
不平衡压实作用常见于陆地边缘的三角洲地区，这些地区沉积速 率大，在沉积剖面中泥页岩含量远高于其它岩性，因此极易形成异 常高压，如我国东部地区的某些中新生代地层。大多数研究者认为 ，泥质沉积物的压实不平衡（欠压实）是下第三系沉积盆地中遇到 大多数异常高压的主要原因。
异常高压的形成机制、分类、与判别
地层压力预测方法和技术
中国石油大学(北京) 樊洪海
提纲
一、与钻井相关的地下压力概念 二、异常高压的形成机制与分类 三、地层压力确定方法 四、地层压力分析软件
与钻井相关的地下压力
➢①上覆岩层压力(地下压力产生的主要根源) ➢②地层孔隙压力(一般为泥浆密度的下限)
◆正常地层孔隙压力 ◆异常地层孔隙压力
❖实测地层压力
二维压力分析(基于二维地震反演速度资料) 三维压力分析(基于三维地震反演速度资料)
地层压力确定方法-测井方法
Байду номын сангаас
由Willie公式
传统声波时差法求取地层压力
t tma
t f tma
式中，Φ-孔隙度 ；Δt-时差，us/m， Δtma-骨架时差，us/m；Δtf-孔隙流体时差，us/m。
异常高压的形成机制、分类、与判别
(5)蒙脱土脱水作用 沉积的蒙脱土吸附粒间自由水，成为粘土
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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
•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
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（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。
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。
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
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。
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。
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
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。
•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
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。
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
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
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
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
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
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
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。
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：