学习任务二： 地层压力检测

一、高压层的形成机理
断裂
正常
①开启的断裂：深层流体向浅层
压力
低压流体的注入作用可在浅层形
成高压异常。
正 常 压 力
正常 压力
一、高压层的形成机理
断裂
正常
②封闭型断裂：
压力
a.未发生断裂前：正常。
b.发生断裂，研究井处地
层相对上升，埋深减小，高
超 压
压异பைடு நூலகம்。
c.发生断裂，研究井处地层
相对下降，埋深增大，低压
界连通，使流体能量得不到释放而
正常压 力
保持高的压力状态。垂直方向上圈
闭层指大段的致密页岩、盐岩、硬
石膏、石膏、白云岩等地层；水平
方向的圈闭限制则常见有断层、折
超压
皱、盐丘、尖灭等地质构造。
低压
一、高压层的形成机理
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改变。 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。（如图所示）
异常。
低压
一、高压层的形成机理
3、 矿物脱水
在成岩作用过程中，有些矿物会脱出层间水和析出结晶水，增加 储层中流体的数量，引起压力升高。
如粘土矿物中常常含有大量的蒙脱石，而这些蒙脱石则含有大量 的晶格层间水和吸附水，随着沉积物不断地增加，埋深不断加大，地
层温度也不断升高，当温度达到蒙脱石的脱水门限温度时，蒙脱石将 释放大量的晶格层间水和吸附水，并向伊利石转化。如果这种排水被
此外，有些地方异常高压可能高出上覆岩层总重量，其压力梯度 大于22.63KPa/m。这可能是由于压力桥的缘故--此处上覆岩层压力加 上基岩强度平衡来自下部的超常压力。
二、dc指数法
1、dc指数法
正常地层在其上覆岩层压力的作用下，随埋藏深度的增加，泥 岩页岩的压实程度相应地增加，地层孔隙度减小，钻进时的机械钻速 降低。而当钻遇到异常高压层时，由于高压地层欠压实，孔隙度增大， 因此，机械钻速相应地升高。
• 将上述钻速方程整理、取对数，得d指数表达式。
lg( 3.282)
d
NT
lg 0.0684W
D
• 式中T一钻时， min/m。
二、dc指数法
d指数法的前提之一是保持钻井液密度不变，这在实际施工中难以达到，尤其在 进入压力过渡带以后，为了安全起见，需提高钻井液密度，这样， d指数随之 升高，影响了它的正常显示。为了消除此影响，提出了修正的d指数，即dc指数。
钻速方程为:
Vm KN e (W/D) d
式中Vm一机械钻速，m/h; k一岩石可钻性系数； e一转速指数； D一钻头直径， mm; N一转速， W一钻压， KN; d一钻压指数，即d指数。
二、dc指数法
• 假设钻井条件(水利因素、钻头类型〉和地层岩性不变(均为泥岩页岩)， 则K值保持常量不变，取K= 1。又因泥岩页岩均属软地层，转速N与 机械钻速Vm呈线性关系，即e=l。
S=Pf+σZ 式中：S为上覆岩层压力(包括岩石骨架和其中的流体)；
Pf为目的层孔隙流体压力； σZ为目的层骨架所承受的垂直应力。 在一个开放的压实环境下，当由于上覆岩层重量所造成的目的层压实量 与目的层孔隙向外界排出的流体量相平衡时，目的层孔隙压力保持正常压力。 而当目的层埋藏达到一定深度时，其孔隙性和渗透率皆降低到不能以压实的 速率排液时，必然造成压力升高形成异常高压。即地层出现欠压实。
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。
一、高压层的形成机理
4、流体运移作用
从深层油藏向较浅层的向上运动的流体可以导致浅层 变成异常压力层。
一、高压层的形成机理
5、形成异常高压的其他原因
（1）保压上移或地面剥蚀。保压上移是渗透地层由不渗透地层包围， 上移到较浅深度，在较浅深度便成为异常高压。同样，若是地面剥蚀， 也会形成异常高压。如图所示，设A处为正常压力，则B处地表便在水 平面以下，井底同一砂层地层便具有异常高压。
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
1、压实作用
随着深度的增加，压实程度增加，孔隙度减小。在相同的埋藏 深度，高压层比低压层压实差，孔隙度增加。
一、高压层的形成机理
1、压实作用
这是目前比较流行的一种成因解释，世界上一些沉积盆地中的异常高压 主要是由于沉积物，特别是泥页岩沉积物的压实作用所引起的。按照地层压 力的平衡关系：
一、高压层的形成机理
（2）盐丘与盐层
盐岩有两个特点：一是不 渗透；二是易溶解并以不同形状 再结晶。因此，在盐丘下面，往 往被隔成高压。如果是盐丘，则 它向周围地层施加压力，同构造 运动一样，促使附近地层变为异 常高压层。
一、高压层的形成机理
（3）注水
在老开发区打井时，发现因过去注水引起的异常高压（正在注水 或停注未卸压）。
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