地层孔隙压力
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
上覆岩层压力P0 孔隙压力Pp
骨架应力σ
异常低压 异常高压
异常高骨架应力
Po
异常低骨架应力
H
Pw
一、地层孔隙压力的概念
例：如图所示，井内钻井液密度 为1.20g/cm3 ，地层盐水密度为1.07 g/cm3 ，求 3000m处井筒静液柱压力和地层孔隙内流体压力分别为多少？
解：井筒静液柱压力为： p=0.00981ρh =0.00981×1.20×3000 =35.288MPa
一、地层孔隙压力的概念
2、静液柱压力 Ph
定义：由液柱自身重量产生的压力。
Ph = 0.00981ρH
式中：Ph——静液柱压力，MPa； ρ——液体密度，g/cm3；
H——液柱垂直高度，m。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
Ph
一、地层孔隙压力的概念
3、地层孔隙压力（地层压力）PP
若随着井深增加，岩石孔隙度增 大，则说明该段地层压力异常。
P0 = Pp + σ
Po
海面/地面
H
Pp Pp σ
PO
Pp σ σ
一、地层孔隙压力的概念
7、异常地层压力
正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。
不在正常地层压力范围内的压力称为异 常地层压力。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
P
目前应用某一种方法是很难准确评价地层压力，往往需要采用多种方法 进行综合分析和解释。
二、地层孔隙压力的预测方法
1、地震波法 （1）原理：在不同岩性、不同压实程度情况下，地 震波速存在差异。在正常压实地层，随着深度增加， 地震波速增加；在异常压力地层，随着深度的增加， 地震波速减小。 （2）适用范围：钻前对区域地层压力进行评价。
岩石可钻系数－钻井条件与岩性不变；转速指数－机械钻速与转速成正比。
d
V
=
KN e
P Db
k=1，e=1
0.0547V
lg
d=
N
lg 0.0684P
Db
dc=d
ρmN ρmR
三、孔隙压力计算实例
---以dc指数法为例
等效深度法
d
H E (G0 − GN ) = HG0 − Pp Pp = HG0 − H E (G0 − GN )
0 2000
2200
三 压 力 值 (MPa )
10
20
30
40
50
60
70
破裂压力 坍塌压力 孔隙压力
2400
2600
2800
3000
3200
3400
思考及拓展
地层孔隙压力可用于石油工程的哪些方面？ 基于砂泥岩地层的地层预测方法和技术，是否适应于其它地层，如碳酸盐岩地层？
感谢观看
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
三、孔隙压力计算实例
深度(m) 深 度 (m)
0 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
三压力值(MPa) 10 20 30 40 50 60 70
破裂压力 坍塌压力 孔隙压力
标准钻速方程：
d
P e V = KN D 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考b 证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
二、地层孔隙压力的预测方法
3、声波时差法
（1）原理：声波在地层中的传播速度与岩性密
切相关，当岩性一定时，声波的速度随岩石孔
隙度的增大而减小。在正常地层压力井段，随
着井深增加，岩石孔隙度减少，声波速度增加
1 Pa = 1 N/m2
由于帕是一个相对较小的单位，为了应用方便，常使用千帕（kPa）和兆帕（MPa）
1 MPa = 1000 KPa= 106 Pa
流 体
压力的单位还有巴（bar）： 1 bar= 1×105 Pa= 0.1 MPa
压力
压力的单位还有kpsi：
1kpsi= 6.895 MPa
流体中某一 点压力在各 个方向上是 相等的。
而地层孔隙内流体(水)的压力为： p=0.00981ρh =0.00981×1.07×3000 =31.547MPa
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
孔隙压力计算实例
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
二、地层孔隙压力的预测方法
基于压实理论、均衡理论及有效应力理论，地层压力预测方法主要有： （1）地球物理方法（地震波法）——钻前 （2）钻速法（dc指数法）——钻井中 （3）测井法（声波时差法）——钻后
，声波时差减小；在异常压力井段，岩石孔隙
度增加，声波速度减少，声波时差增大。因此
，可以通过声波时差偏离正常趋势线的大小预 测地层压力。
H （m）
（2）适用范围：岩性为泥岩、页岩；完钻后进 行地层压力评价。
ln△t（μs/m）
正 常 趋 势 线
压 力 异 常
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
二、地层孔隙压力的预测方法
2、dc指数法
（1）原理：机械钻速是井底压差、钻压、转速、钻头类型及尺 寸、水力参数、钻井液性能、地层岩性等因素的函数。当其它因 素一定时，只考虑压差对钻速的影响，则机械钻速随压差减小而 增加。
（2）适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监
测和完钻后区块地层压力统计分析。
在等效深度处，d指数相等
PP—所求深度的地层压力，MPa； H—所求地层压力点的深度，m； G0—上覆地层压力梯度，MPa/m； HE—等效深度，m； Gn—等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m。
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度
H
计算dc指数
回归正常趋势线
计算地层压力
《钻井与完井工程》
地层孔隙压力
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
孔隙压力计算实例
一、地层孔隙压力的概念
1、压力的概念
压力的定义：压力是指物体单位面积上所受到的垂直力。 压力的单位及其换算关系：
压力的国际单位是帕（Pa），1Pa等于1m2面积上垂直方向受到1牛顿力时形成的压力。
地层压力是指作用在岩石孔隙流体（油气 水）上的压力，也叫地层孔隙压力。
4、上覆地层压力Po
地层岩石基质和孔隙中流体的总重量所产 生的压力。
5、骨架应力σ
岩石颗粒之间接触来支撑的那部分上覆岩 层压力。
孔隙 骨架颗粒
P0 = Pp + σ
PO Pp σ
一、地层孔隙压力的概念
6、压实理论
在正常沉积条件下，随着上覆地 层压力的增加，泥页岩的孔隙度 减小。
孔隙压力计算例
在正常地层压力情况下，如岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深的增 加而下降。
当钻入异常高压之后，由于井筒液柱压力与地层压力的压差变小，岩石 孔隙度增大，机械钻速反而加快。 dc指数法则正是利用这种差异预报异常 高压。
根据钻速方程可得d指数（钻压）表达式：
骨架应力σ
异常低压 异常高压
异常高骨架应力
Po
异常低骨架应力
H
Pw
一、地层孔隙压力的概念
例：如图所示，井内钻井液密度 为1.20g/cm3 ，地层盐水密度为1.07 g/cm3 ，求 3000m处井筒静液柱压力和地层孔隙内流体压力分别为多少？
解：井筒静液柱压力为： p=0.00981ρh =0.00981×1.20×3000 =35.288MPa
一、地层孔隙压力的概念
2、静液柱压力 Ph
定义：由液柱自身重量产生的压力。
Ph = 0.00981ρH
式中：Ph——静液柱压力，MPa； ρ——液体密度，g/cm3；
H——液柱垂直高度，m。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
Ph
一、地层孔隙压力的概念
3、地层孔隙压力（地层压力）PP
若随着井深增加，岩石孔隙度增 大，则说明该段地层压力异常。
P0 = Pp + σ
Po
海面/地面
H
Pp Pp σ
PO
Pp σ σ
一、地层孔隙压力的概念
7、异常地层压力
正常地层压力一般为盐水液柱压力PW。
不在正常地层压力范围内的压力称为异 常地层压力。
异常低压
PP<Pw
异常高压
PP>Pw
P
目前应用某一种方法是很难准确评价地层压力，往往需要采用多种方法 进行综合分析和解释。
二、地层孔隙压力的预测方法
1、地震波法 （1）原理：在不同岩性、不同压实程度情况下，地 震波速存在差异。在正常压实地层，随着深度增加， 地震波速增加；在异常压力地层，随着深度的增加， 地震波速减小。 （2）适用范围：钻前对区域地层压力进行评价。
岩石可钻系数－钻井条件与岩性不变；转速指数－机械钻速与转速成正比。
d
V
=
KN e
P Db
k=1，e=1
0.0547V
lg
d=
N
lg 0.0684P
Db
dc=d
ρmN ρmR
三、孔隙压力计算实例
---以dc指数法为例
等效深度法
d
H E (G0 − GN ) = HG0 − Pp Pp = HG0 − H E (G0 − GN )
0 2000
2200
三 压 力 值 (MPa )
10
20
30
40
50
60
70
破裂压力 坍塌压力 孔隙压力
2400
2600
2800
3000
3200
3400
思考及拓展
地层孔隙压力可用于石油工程的哪些方面？ 基于砂泥岩地层的地层预测方法和技术，是否适应于其它地层，如碳酸盐岩地层？
感谢观看
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
三、孔隙压力计算实例
深度(m) 深 度 (m)
0 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
三压力值(MPa) 10 20 30 40 50 60 70
破裂压力 坍塌压力 孔隙压力
标准钻速方程：
d
P e V = KN D 有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考b 证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
二、地层孔隙压力的预测方法
3、声波时差法
（1）原理：声波在地层中的传播速度与岩性密
切相关，当岩性一定时，声波的速度随岩石孔
隙度的增大而减小。在正常地层压力井段，随
着井深增加，岩石孔隙度减少，声波速度增加
1 Pa = 1 N/m2
由于帕是一个相对较小的单位，为了应用方便，常使用千帕（kPa）和兆帕（MPa）
1 MPa = 1000 KPa= 106 Pa
流 体
压力的单位还有巴（bar）： 1 bar= 1×105 Pa= 0.1 MPa
压力
压力的单位还有kpsi：
1kpsi= 6.895 MPa
流体中某一 点压力在各 个方向上是 相等的。
而地层孔隙内流体(水)的压力为： p=0.00981ρh =0.00981×1.07×3000 =31.547MPa
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
孔隙压力计算实例
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
二、地层孔隙压力的预测方法
基于压实理论、均衡理论及有效应力理论，地层压力预测方法主要有： （1）地球物理方法（地震波法）——钻前 （2）钻速法（dc指数法）——钻井中 （3）测井法（声波时差法）——钻后
，声波时差减小；在异常压力井段，岩石孔隙
度增加，声波速度减少，声波时差增大。因此
，可以通过声波时差偏离正常趋势线的大小预 测地层压力。
H （m）
（2）适用范围：岩性为泥岩、页岩；完钻后进 行地层压力评价。
ln△t（μs/m）
正 常 趋 势 线
压 力 异 常
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
二、地层孔隙压力的预测方法
2、dc指数法
（1）原理：机械钻速是井底压差、钻压、转速、钻头类型及尺 寸、水力参数、钻井液性能、地层岩性等因素的函数。当其它因 素一定时，只考虑压差对钻速的影响，则机械钻速随压差减小而 增加。
（2）适用范围：岩性为泥岩、页岩；钻进过程中的地层压力监
测和完钻后区块地层压力统计分析。
在等效深度处，d指数相等
PP—所求深度的地层压力，MPa； H—所求地层压力点的深度，m； G0—上覆地层压力梯度，MPa/m； HE—等效深度，m； Gn—等效深度处的正常地层压力梯度，MPa/m。
地层压力计算步骤
钻井参数录入
钻速、钻压、转速、地层水密度、钻井液密度
H
计算dc指数
回归正常趋势线
计算地层压力
《钻井与完井工程》
地层孔隙压力
主要内容
地层孔隙压力的概念 地层孔隙压力的预测方法
孔隙压力计算实例
一、地层孔隙压力的概念
1、压力的概念
压力的定义：压力是指物体单位面积上所受到的垂直力。 压力的单位及其换算关系：
压力的国际单位是帕（Pa），1Pa等于1m2面积上垂直方向受到1牛顿力时形成的压力。
地层压力是指作用在岩石孔隙流体（油气 水）上的压力，也叫地层孔隙压力。
4、上覆地层压力Po
地层岩石基质和孔隙中流体的总重量所产 生的压力。
5、骨架应力σ
岩石颗粒之间接触来支撑的那部分上覆岩 层压力。
孔隙 骨架颗粒
P0 = Pp + σ
PO Pp σ
一、地层孔隙压力的概念
6、压实理论
在正常沉积条件下，随着上覆地 层压力的增加，泥页岩的孔隙度 减小。
孔隙压力计算例
在正常地层压力情况下，如岩性和钻井条件不变，机械钻速随井深的增 加而下降。
当钻入异常高压之后，由于井筒液柱压力与地层压力的压差变小，岩石 孔隙度增大，机械钻速反而加快。 dc指数法则正是利用这种差异预报异常 高压。
根据钻速方程可得d指数（钻压）表达式：