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 6
1012ln 60ln 式中，ROP A V RPM —平均钻速，英尺/小时；
A V WO
B —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。

ECD
d dc n
ρ×
=
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×
×=
6
1012ln 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；
3
B—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：
p
B α
=
16928125.02++=T T α
1
331.01
331.022++++×
=X X F F X T
L
H 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 21
212ln V V H H dcs dcs a −
=
），用两点式计算出a 、b 。

1
22
112ln ln V V V V H H dcs H dcs H b −•−•=
(2)、在正常压实井段的正常趋势线两侧，剔除dcs 异常偏离点，然后回归出a 、b 。

∑∑∑∑∑=====−
•−=
N
i Vi
N
i Vi N
i i
Vi N i N
i i
Vi
H N H dcs H N dcs
H a 12
2
11
1
1ln ln
∑∑∑∑∑∑======−
−•=
N
i Vi
N
i Vi N
i i
N
i Vi
N
i N i i Vi
Vi
H N H dcs
H
dcs H
H b 122
11
121
1
ln ln
5、用dcs 指数计算地层压力梯度和孔隙度
(1)、当dcs 值在砂岩线左边时，)1(SandLine dcsn dcs −<
地层压力，
lay f Re ρρ=
孔隙度，
2
.10Re 098.002.098.0
−−−−=Φdcsn dcs n n lay ρρρρρ (2)、当dcs 值在左边界右边时，)1(LeftLine dcsn dcs −>
地层压力，
n f ρρ=
孔隙度，md
V DENB
H DENA ρ+•−=ln 1Φ
(3)
、
当
dcs
值
在
砂
岩
线
和
左
边
界
之
间
时
，
)1()1(LeftLine dcsn dcs SandLine dcsn −≤≤−
①对数法， ()98.1lg 914.0+−=dcs dcsn f ρ ②等效深度法，()
•−−=V Ve
n oe o f H H ρρρρ ③反算法， dcs
dcsn
n f •
=
ρρ ④伊顿法， ()2
.1
•−−=dcsn dcs n o o f ρρρρ
式中，dcs —录井值；
dcsn —正常趋势值； H V H —垂直井深，米；
Ve ρ—dcs 的等效垂深，米；
oe —H Ve 深处的上覆岩层压力梯度，克/厘米3ρ； o —H V 深处的上覆岩层压力梯度，克/厘米3ρ； n —正常地层压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3ρ； f —地层孔隙压力梯度，克/厘米3其中，。

dcsA
dcsB
dcs H Ve −=
ln
()()c H b H a Ve Ve oe ++=ln ln 2ρ ()()c H b H a V V o ++=ln ln 2ρ
孔隙度，md
V DENB
H DENA ρ+•−
=ln 1Φ
上覆岩层压力梯度，c H b H a V V H V ++=ln ln 2ρ
在我国各油田实践表明，反算法较好，比较接近试油结果。

6、dcs 指数计算地层破裂压力梯度
(1)、伊顿法，()f f ff ρρμ
μ
ρρ−−+
=01 (2)、马氏法，()
f H f ff V K ρρρρ−+=0 (3)、黄式法，()V
RT f SS f ff gH S K 1000)12(
0+
−•−−+=ρρμμ
ρρ 式中，μ—泊松比；
ρ0—上覆岩层压力梯度，g/cm 3ρ； f —地层孔隙压力梯度，g/cm 3K ； HV K —岩层骨架应力系数； SS S —构造应力系数；
RT H —岩层抗张强度，MPa ； V 岩层骨架应力系数，—垂直深度，m 。

b H a K V H V +•=ln
表3 推荐岩层骨架应力系数
4.2Sigma 指数法
1、基本Sigma 指数
()V AV
AV
AV
t H ROP D RPM WOB 001.07028.025
.025
.05
.0−+••=
σ
式中，
t σ—岩石总强度，巴；
WOB A V RPM —钻压，吨；
A V D —钻头直径，英寸； —转速，转/分钟； ROP A V H —钻速，米/小时； V 2、校正Sigma 指数 —垂直井深，米。

消除压差对
t σ指数的影响。

t F σσ•=0
()
P
n P n F ∆•∆•+−+
=2
111，若0=∆•P n ，则F=1 井底压差，()H ECD g P n •−=∆ρ01.0
t
n σ64025.3=
，t σ≤1
−=
t n σ75.046401，t σ＞1 式中，
0σ—岩石强度，巴；
ΔP—钻井液柱与地层之间的压差，巴； ECD—钻井液循环当量泥浆密度，克/厘米3ρ；
n —正常地层孔隙压力梯度，通常ρn =1.03克/厘米3n—平衡ΔP 需要钻进深度所花时间的函数； ； H—垂直井深，米；
g—重力加速度，g=9.80665米/秒2Sigma 指数一般介于0～1之间，若不在此区间之内，则应视为异常点予以剔除。

。

3、用Sigma 指数计算地层压力梯度和孔隙度 地层在正常压实状态下，Sigma 指数随深度增加而增大；若钻遇异常压力地层，Sigma 指数随孔隙压力增大而减小，从而可以用来检测异常地层压力。

(1)、Sigma 指数正常岩石强度参照趋势线
()b H a V r +•=001.0σ
式中，H V a—斜率，一般a=0.0886巴/米； —垂直井深，米；
b—截距，巴。

(2)、计算欠压实地层的孔隙压力梯度
在正常压实地层内，Sigma 指数趋势线是直线，或是分段直线。

为确定全
井段范围内的趋势线，须先画出(H,
0σ)的右包络线(H,φσ)，其既可以是
分段曲线，也可以是分段直线。

在正常压实段，趋势线r σ和右包线φσ是
重叠的。

(
1φσ,1r σ)是上一段的最后一点，而(2φσ,2r σ
)是下一段的
第一点，两点垂深相同，在由衔接关系求得
2r σ之后，可进而求得下一条趋
势线的截距，这样在全井段范围内只需确定一条趋势线即可，对实时Sigma 录井来说，一般是最上面第一条趋势线。

1
212φφσσσσ•
=r r
()V r H a b 001.02•−=σ
地层的孔隙压力梯度，()V f H Y nY Y ECD )2(120−−−
=ρ，t
r Y σσ= 式中，H—垂直井深，米；
ECD—循环当量泥浆密度，克/厘米3n—平衡ΔP 需要钻进深度所花时间的函数；
；
r σ—正常岩石强度趋势，巴；
t σ—岩石总强度，巴；
Y—代换变量。

孔隙度，t
σ94.11Φ+=
4、用Sigma 指数计算地层破裂压力梯度（同于dcs 指数法）。