地层压力检测
dc指数法应用
dc 指数法在地层压力监测中的应用班级：11级石油工程1班学号：1105280117姓名：刘哲摘要：地层压力对钻井行业来说是一项重要的地质参数，因而对其的监测也显得十分重要了！在钻井环境下地质环境有时相对复杂一些，为了避免不必要的经济损失,选择一项相对成熟的地层压力监测方法相当重要。
而dc 指数法作为一项较为成熟的监测方法对于地层压力的监测再合适不过了！关键字：dc 指数法；地层压力检测。
引言：随着经济的迅速发展，石油对于世界各国来说非常重要，堪称国民经济之命脉，但是石油是存在于地下的，需要一套完整的钻井程序，进行钻进，钻开储层，开采出石油，因此为了更好地钻进，我们需要一种有效的方法对地层压力进行监测，避免在出现异常高压或异常低压时，未能进行有效地监测而造成损失，在钻井前工作人员，工作人员会根据相关的地质参数进行估算地层压力，但这种估算往往有较大的偏差，为了减小这种偏差，我们常用dc 指数法在钻井过程中利用钻井资料对地层压力进行实时监测。
一dc 指数法的应用理论（一）dc 指数法的原理dc 指数法实质上是机械钻速法。
它利用泥页岩压实规律和压差（即井底的钻井液柱压力与地层压力之差）对机械钻速的影响理论在监测地层压力的。
（二）dc 指数法估算压力的步骤（1）在高压曾顶部以上至少3000米的纯泥，页岩井段，按一定深度间隔取点，（如果砂泥页岩交错的地层，取泥页岩的数据点），比较理想的是每1.5米或3米取一点，如果钻速高，可以每5米，10米甚至更大间隔取点。
重点井段可加密每一米取一点，记录每一点所对应钻速，钻压，钻头直径，地层水密度和实际钻井液密度等六项参数。
（二）根据记录的数据计算d 指数和dc 指数（三）在半对数坐标纸上一一作出dc 指数和相应的井深所确定的点。
（四）根据正常地层压力井段的数据引dc 指数的正常趋势线，（五）根据地层压力做出dc-D 正常趋势线之后，可直接观察到异常高压出现的层位和该层位dc 指数的偏离值。
地层破裂压力测定套管鞋试漏法讲解
SY 5430-92 地层破裂压力测定套管鞋试漏法1主题内容与适用范围本标准规定了用套管鞋试漏法确定地层破裂压力的试漏前的准备工作、试漏程序、试漏数据的采集及处理方法。
本标准适用于石油天然气钻井中地层破裂压力的测定。
2试漏前的准备2.1利用预测模式或邻井资料估算试漏层的破裂压力。
2.2根据2.1条估算结果及钻井液密度,选择合适的泵型和井口装置。
2.3井口安装后，采用封堵器清水试压，闸板防喷器以下整体试压到额定工作压力，稳压时间不少于3min，允许压降不超过0.7～1.0Mpa。
2.4校验立管和环空压力表。
2.5试漏层段应选在套管鞋下第一个3～5m厚的易漏层。
2.6调整钻井液性能，保证均匀稳定，以满足试漏施工要求。
3试漏程序3.1钻头提至套管鞋以上，井内灌满钻井液，关井。
3.2采用从钻具水眼或环空两种方式中的一种向井内泵入钻井液。
裸眼长度在5m以内的选用0.7～1L/s排量，超过5m的选用2～4L/s排量。
3. 3为了求取试漏层最小主地应力和岩石抗拉强度数据，地层压裂后应进行停泵和重张压力测量。
3.4当压力达到井口承压设备中的最小额定工作压力或套管承受的压力达到套管中的最小抗内压强度80%时仍未被压裂，应停止试验。
4试漏数据的采集4.1日期、时间、井号、井深、套管尺寸及下深、地层及岩性、钻井液密度、注入泵型号、缸套直径及冲数。
4.2每间隔20～50L泵入量或每间隔10～20s（泵速恒定）记录一次相应泵压和注入量或时间。
开始时记录点间隔可大些，后期应加密记录点。
正循环泵入时，泵压由立管或井口压力表读数千。
环空泵入时由环空压力表读数。
4.3地层压裂后，停泵1～2min，每间隔10～20s记录一次泵压。
4.4待泵压相对稳定后，重新开泵1～2min，每间隔10～20s记录一次重张压力。
5 试漏数据处理5.1作图a．若采集的数据是间隔时间和相应泵压，作成如图1所示的试漏曲线。
b. 若地层压裂前采集的数据是泵入量和相应的泵压，作成如图2所示的试漏曲线。
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
钻井过程中地层压力预测与监测
钻井过程中地层压力预测与监测[摘要]钻井过程中异常高压研究在石油勘探行业给予了足够的重视是因为它在石油勘探开发中具有十分重要的理论和实际意义。
本文提出了以地质研究为基础，综合测井、地震和录井等资料，进行区块研究，建立压力分布的宏观模型，为随钻预测与监测提供静态预测模型，并根据实时录井资料进行适当修正，将预测与监测紧密结合，达到准确压力预测的目的。
[关键词]超压成因超压预测 dc指数定量预测方法设计中图分类号：te271 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）11-0164-011 异常高压的基本成因及压力预测的理论依据对超压成因的认识是我们进行压力预测与监测的基础，不同成因类型的超压，决定了我们所采用预测和监测方法的适应程度。
超压体的成因是由多种因素造成的，可归纳为沉积型和构造型两类。
沉积型成因以快速沉积造成的不均衡压实作用为主，带动水热增压作用、蒙脱石变成伊利石的成岩作用和烃类生成作用等。
构造型成因主要是由区域性抬升隆起等构造应力作用形成的。
目前的压力预测水平分析，主要都是根据地震、测井、钻速等三个方面的资料来进行定量预测和监测的，而这些方法的根本理论依据就是超压起因于压实与排液的不平衡，我们的讨论也仅限于压实成因的超压预测问题。
2 地层压力定量预测方法设计异常高压带的预测方法按类别可分为钻井法、测井法和地震法等。
这些方法的一个共同特点就是通过对欠压实地层的检测来间接地求取地层压力。
我们的研究主要通过钻井资料、测压资料进行标定，以地震资料和测井资料研究和处理为主，开展岩性组合、泥岩过剩压力、储层流体势的预测，在压力预测的基础上，将预测结果应用于现场dc 指数的实时地层压力监测。
2.1 地层压力预测应用等效深度法，将测井解释的泥岩压实曲线或地震速度曲线变换为地层压力曲线，进而获取地层的地层压力、过剩压力、压力系数、压力梯度等参数，达到异常压力预测的目的。
并将计算结果按点、线、面（目标层段）成图。
地层孔隙压力检测预测技术
异常地层孔隙压力定量确定技术
樊洪海
2006 年11月17日
二、异常高压的形成机制与分类
1、不平衡压实作用
①沉积速率；②孔隙空间减小速率；③地层渗透率的大小；④流体排出情况; 平衡压实形成正常压力，平衡压实形成异常高压。
快速沉积是造成不平衡压实的主要原因之一，由于沉积速率过快，造成沉积颗粒排列不规则(没有足够的时间)，排水能力减弱，继续增加的上覆沉积载荷部分由孔隙流体承担，形成异常高压，同时造成地层的欠压实。
原始加载曲线关系卸载曲线关系沉积压实过程力学关系
3. 存在的问题：
◆dc的求法:钻头磨损（牙齿磨损、轴承磨损）、水力因素等影响不易消除；
◆正常趋势确定：非直线
◆Eaton指数确定
◆仅限于泥岩使用
正常压实地层：式中：Δt: h 处的时差，us/m.
Δt 0: 地表时差，us/m.
c —系数。
若将上式在半对数坐标(Δt 为对数、h 为常规坐标),则Δt 与h 成直线。
在非正常压实地层：Δt 偏离(大于)正常趋势线，意味着高压地层。
2．算法：
c 、确定正常趋势线（选泥岩声波时差）
d 、定性判断异常高压
e 、定量计算。
ch
e t t −Δ=Δ0。
(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。
钻井工程地质条件—压力
（1-8）
式中：Δ t——声波时差； ρ ——岩层密度， ρ =f(φ )； E ——岩石的弹性模量； μ ——岩石的泊松比。 对于一定的岩性（泥页岩）， Δ t≈f(φ )。
第一节
2.基本原理
地下压力特性
（1）声波时差与泥页岩孔隙度的关系
t t t
f
t
m m
（1-9）
（2）正常沉积条件下，泥页岩孔隙度与埋藏深度的关系
第一节
3. 地层压力的计算方法
地下压力特性
经验图版法、经验公式法、当量（等效）深度法 （1）经验公式法
p
d
n
cn ca
d
（1—17）
（2）等效深度法
等效深度：若深度为D的异常压力地 层与正常压力段的某一深度De处的地层 具有相等的dc指数，则可以认为两处地 层的压实程度相同，基岩应力相等，即： 若dc(D)=dc(De)，则σ(D)= σ(De)。 De处：po(De)=σ(De)+pp(De) D处： po(D)= σ(De)+pp(D) pp(D)= po(D)－ po(De)+ pp(De) =GOD －（GO －Gpn)De （1-18）
第一节
地下压力特性
（二）地层压力监测（检测）
dc指数法、页岩密度法、标准化钻速法
1.dc指数的概念
宾汉钻速模型（Bingham,1964)：Vpc＝Kne(W/db)d
(1―13)
（1—14）
d指数（泥页岩层）：
d
采用常用工程单位：
d
log( V
pc
/ n)
log(W / d b )
第一节
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。
钻井工程中随钻地层压力监测技术的应用
钻井工程中随钻地层压力监测技术的应用摘要：随着渤海油田勘探向古近系和古潜山探井数量越来越多，油气藏埋藏越来越深。
通过已钻井证实，渤海油田古近系存在地层超压井超过三分之一。
通过对已钻地层超压井统计，多口井由于预测地层压力与实钻地层压力存在偏差，导致井漏、井涌等工程复杂情况发生，从而导致钻井工期延长，油层污染，甚至单井报废等严重后果，不仅影响勘探进程，而且造成了极大的经济损失。
前人利用两级串联筛选超压分类方法，将渤海油田古近系超压分为单纯欠压实型、欠压实主导型、生烃主导型和流体传导型４类，并分析了古近系超压分布特征，指导区域地层压力预测工作。
但是随着勘探的深入，发现钻前地层压力的预测基于地震和邻井录测井资料，受资料的精度等多因素影响，单凭经验或已钻井资料预测地层超压的精度和准确度不够，无法为现场钻井作业提供精准指导。
因此，地层压力的随钻监测对钻井过程指导意义重大。
关键词：钻井工程；随钻地层；压力监测技术引言地层压力确定关系到油气钻探过程中钻井液密度的选择及井身结构设计，在实践中，因地层压力预测不准确而引发井下事故，因井身结构及钻进设备不适应地层高压而影响工程作业的情形时有发生。
川西地区深层油井平均井深较大，井眼地质情况复杂，异常高压，且地层裂隙多，断裂发育，易发生破碎坍塌，井喷、井涌、卡钻等井下事故出现频繁。
为此，必须采取恰当的技术加强随钻地层压力监测，为预测异常地层压力及加强钻井液密度设计提供科学指导。
1地层压力钻井钻至储集层后，砂岩骨架局部被破坏，可能产生裂缝，使储集层抗剪强度降低，更容易出砂。
而储气库需在短时间内大排量高速开采，地层压力下降导致岩石所承载的应力增大，超过岩石抗拉强度时，岩石骨架会被破坏而引起出砂，导致水平井调峰能力降低。
2地层异常压力成因及分布规律通过对邻区１５口邻井的钻前地震层速度、随钻压力、钻后声波时差等资料进行分析，结合泥岩声波速度与密度交会图板法，得到了该区域的地层超压成因和纵向分布规律。
地层压力检测技术
地层压力检测技术可用 于评估油气储量，为开 发计划提供依据，避免 盲目开发导致资源浪费 。
通过地层压力检测技术 ，可以优化油气开采方 案，提高开采效率和降 低成本。
水资源开发中的地层压力检测案例
01
总结词
02
详细描述
03
04
05
• 检测地层压力 • 评估水资源储 • 优化水资源开
变化
量
采方案
水资源开发中，地层压力 检测技术对于保障水资源 合理开发和利用具有重要 作用。
数值模拟方法的工作原理
建立模型
根据地质数据和物理规律，建 立描述地层压力变化的数学模
型。
数值求解
利用计算机技术，数值求解描述 地层压力变化的偏微分方程。
结果分析
对求解结果进行分析，预测地层的 压力状态，并提供可视化结果。
04
地层压力检测技术的优缺点 分析
直接地层压力检测技术的优缺点
• 优点 • 直接测量地层压力，获取准确的地层压力信息。 • 对于地层压力变化敏感，能够及时反映地层压力变化。 • 可用于不同地层和不同井况的测量。 • 缺点 • 受限于井下环境和测量设备，有时难以进行直接测量。 • 对于某些复杂的地质情况，可能需要更高级的测量设备和技术。 • 直接测量需要专门的设备和人员，成本较高。
05
地层压力检测技术的发展趋 势与展望
提高检测精度和可靠性
采用高精度传感器和数据采集技术
利用先进的传感器和数据采集技术，能够更准确地测量地层压力的变化，提 高数据的可靠性和精度。
实现实时监测与数据传输
通过实时监测地层压力变化并即时传输数据，可以更快速地获取地层压力信 息，提高检测的时效性和准确性。
核磁共振测井
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
(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：P f=S-σ 。
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
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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/cm3
Ρm－所用密度g/cm3
d 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。
(3)、在半对数纸上作dc－Ｈ图。
纵坐标：井深Ｈ，选适当比例
〔1 厘米表示152 英尺〕；横坐标dc ，对数作标。
(4)、划dc 正常趋势线。
通过正常压
力井段，纯页岩牢靠点，划斜直线。
(5)、测dc 对正常趋势的偏离,计算
地层压力。
其中：正常趋势线可通过作图法图4-3
二、漏失测试
现场每次下套管固井后钻穿水
泥环都应进展试漏试验,检查在
钻到下一次下套管井深时,上部
套管鞋处的套管、水泥及地层
是否能承受井内压力。
液压试验的方法步骤：
1、循环调整钻井液性能，保证钻井
液密度稳定。
上提钻头至套管
鞋以上，关封井器。
2、启动泵，以小泵量向井内
注入钻井液，最好用水泥车。
准确记录不同时间的注入
量〔泵冲数〕和立管压力。
3、作图。
〔见左图4-4 〕。
4、从图上确定偏离直线对应的井口压力
即为地层漏失压力的井口立管压力
漏失压力PL 即开头偏离直线之点的压力值。
此点之后的压力仍旧上升，但非直线上升。
裂开压力PＲ，最大压力值点的压力。
此点之后压力下降。
传播压力Pro ，压力趋于平缓之点。
留意：漏失试验要在钻水泥塞以后，一般是在钻水泥塞
至套管鞋以下3m。
此法只适用于砂、页岩为主的地区，试验时应留意，试验压力不应超过地面设备和套管的承压能力，否则，可提高钻井液密度。