地层压力预测与监测

声波测井
VSP层速度时差
横波转换和弹性参数
井深 m 1295 1299 1301 1305 1307 1308 1309 1311 1312 1313 1314 1315 1316 2686 2687 计算横波 s/m 672.0352 713.2516 698.5830 632.4352 702.0316 750.1588 709.3126 650.2145 715.6256 673.6837 696.4602 648.1561 645.8376 434.5995 431.5051 横波测井 s/m 688.41 676.12 685.72 690.67 686.97 682.65 693.67 679.86 692.80 724.97 694.31 694.3 704.6 438.31 427.85 声速测井 s/m 334.596 356.617 351.849 322.679 360.013 386.395 361.794 336.375 367.093 341.006 350.559 329.8 332.369 237.29 235.263 误差 % -2.38 5.49 1.88 -8.43 2.19 9.89 2.26 -4.36 3.29 -7.07 0.31 -6.65 -8.34 -0.85 0.85
测井容积密度
计算不同阶段的上覆压力梯度
孔隙压力计算模型（一）
钻前初步预测
下部井段预测 随钻或钻后评价
Fillipono直接法
Eaton法
比值式 Eaton法 等效深度式
比值式反算 回归统计式
修正正常趋势线 地震资料 容积密度
随钻估计及 试压压力
孔隙压力计算模型（二）
钻井资料 孔隙度资料 上覆压力
法（回归法以及有效应力法）。
破裂压力的准确计算，不仅依赖上覆压力、孔隙压力的准确计 考虑实际资料获取情况及精度对计算方法和结果的影响，在不
算，泊松比、孔隙度、构造应力特性和地层强度也有直接影响。
能保证原始数据精度的情况下更要侧重使用其它资料方法计算。
地层三压力计算软件总体设计
本井地质 、地震、 钻井、测井、测试 等资料 参考井地质、地震、 钻井、测井、测试 等资料
孔隙压力和破裂压力。
提高压力预测精度--钻后
钻后测井资料综合处理，同随钻过程的测井资料处理，计
算上覆压力、孔隙压力、破裂压力及坍塌压力。
若有压力显示或压力测试资料，可使用反算法、回归法计
算孔隙压力；修正正常压实趋势线，重新计算各地层压力。
有漏失试验及室内实验分析资料，结合测井资料解释结果，
Stephen法 Matthews和 Kelly法
Biot系数
黄荣樽式计算破裂压力
随钻或钻后评价破裂压力
坍塌压力计算模型
漏失试验 试验室测定结果
随钻或钻后测井 反算构造应力系数 骨架密度 骨架横波 最大最小水平主应力
Biot系数
上覆压力 孔隙压力 静态参数 密度声速 横波速度 孔隙度 粘土含量
抗拉伸强度
保护油气层钻井完井技术 地层压力预测与监测
地ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ压力预测与监测
一、研究探井地层三压力剖面的意义； 二、地层孔隙压力预测与监测；
三、地层破裂压力预测；
四、地层坍塌压力预测；
概述
要实现平衡压力钻井，首先就要取得所钻地层的 压力数据，特别是地层孔隙压力和地层破裂压力。 目前世界上已经有了各种探测和监测地层压力的 方法和装置，发展了各种数学模史式和使用计算 机进行计算与分析，且已经大量应用于现场。 多年来已经发展了各种预测和监测异常地层压力 的技术，有地球物理方法，如地震、测井；有钻 井参数监测；钻井泥浆参数监测；页岩钻屑参数 监测等。但是单独使用任何一种方法都难于获得 准确结果。实践表明，通过几种测量地层压力的 方法进行综合研究是避免造成错误判断的最好方 法。
探井压力计算模式 关键参数的转换模型及方法研究 正常压实趋势问题研究 压力计算分析软件系统研制 应用情况
探井压力数据处理系统--压力计算模型 计算模型内容： 评选原则：
地层上覆压力
各模型的适用性
探井实际资料获取情况
地层孔隙压力
地层破裂压力 地层坍塌压力
分钻前、随钻、钻后环节
求孔隙压力（Filliphono公式直接计算，或转化为时差用
Eaton法计算） 如有参考井的漏失试验资料，确定与区域有关的一些参系 数；利用参考井处理横波转换模型，层速度转化横波速度， 计算泊松比等弹性参数。按Eaton法、Anderson法、
Stephen法及Matthews和Kelly法等计算破裂压力
提高压力预测精度--随钻
如有随钻测井资料，进行解释，确定与区域有关的有关模
型的参系数（为地震资料预测准备）；直接用密度测井计
算上覆压力，用声波、电阻（导）率、孔隙度资料计算孔 隙压力。利用测井解释的泊松比等结合漏失试验或室内实 验结果计算破裂压力、坍塌压力。 利用地震层速度进行下部井段井段的预测。使用上部井段 已测井解释的结果，修正容积密度转换模型及横波转换等 有关模型确定声波与上覆压力、孔隙压力及破裂压力计算 的关系模式，按修正后的模型计算未钻井段的上覆压力、
地层破裂压力
地层破裂压力的确定是地层压力预测的一个重要组成部分，
它对钻井、完井、油气井压裂增产措施都很重要。就钻井
来说，准确地掌握地层破裂压力梯度可以预防井漏、井喷、 井塌、卡钻等事故，也是制定泥浆和套管程序的重要依据。 地层破裂压力（或梯度）可以通过井内实际测试来确定， 即做地层破裂试验（或称渗漏试验）。在钻井之前也可利
提高压力预测精度--随钻
使用钻屑密度录井，修正钻前预测容积密度，进
而重新计算上覆压力、孔隙压力和破裂压力
利用钻井资料（dc指数、Sigma录井资料）随钻监 测孔隙压力，结合钻前地震资料计算破裂压力的 结果重新计算破裂压力。 如有漏失试验资料， Matthews和Kelly法等计算 破裂压力；有Sigma录井孔隙度，用有效应力方法 求破裂压力。
内摩擦角
粘聚力计算
脆性泥页岩剪切破坏坍塌压力
随钻或钻后评价坍塌压力
塑性岩石拉伸破坏坍塌压力
关键参数转化--岩石容积密度
岩石未压实、未胶结情况下
t 180 b a b t 656
岩石压实情况下
b a bt
关键参数转化--横波时差（速度）
有纵横波测井资料情况下，回归统计式：
Holbrook有效应力法
泊松比
钻前估计 上覆压力 孔隙压力
随钻 上覆压力 孔隙压力
泊松比井深回归
孔隙度资料
地震资料
随钻或钻后测井
破裂压力计算模型（二）
地震资料 随钻或钻后测井 上覆压力 孔隙压力 静态参数 密度声速 横波速度 粘土含量
漏失试验
反算构造应力系数 抗拉伸强度
Rocha简单法
骨架密度 骨架横波
上覆压力计算模型
地震层速度
钻屑密度
声速测井
密度测井
按Gardner式 或Fillippone式
按 b aVpa 型式回归
按 b a bt 或 t 180 b a b t 656 将上部或邻井回归 对下部声波求密度
地震层速度
钻前容积密度
随钻容积密度
预测下部井段
Vs a bV p
有密度资料及声波测井时，Dresser式：
1 1 1.15 3 b b VS VP 1 1 b e
1.5
关键参数转化--泥质含量
自然伽玛法 自然电位法
中子-密度法
上覆压力计算 岩层参数计算 孔隙压力计算 破裂压力计算 坍塌压力计算
数据输出 图形输出
地层三压力计算软件应用
508mm×199.39m 660.4mm×200m 339.7mm×1804.61m 444.5mm×1807.0m
244.5mm×3490.2m 311mm×3492.7m
216mm×5200m 139.7mm×5200m
邻井资料指导待钻井，上部
指导下部
地层孔隙压力预测、探测和监测
（1）地球物理方法：地震、重力、磁力、电法；
（2）钻井参数法：钻速、d-指数、修正d-指数、标准化钻
速及随钻涮井（MWD）等； （3）泥浆参数法（钻井过程中，要考虑泥浆上返需要的滞 后时间）：泥浆密度、泥浆中天然气含量、温度、排量、 井内灌泥浆情况、泥浆池液面高及泥浆总液量、矿化度 （电阻率、氯离子等）、溢流（井涌）、压力波动等；
研究探井地层三压力剖面的意义
困扰深探井顺利施工的重要技术；
地质不确定性（地质设计不准、不给）；
模式众多，没有解决好探井压力问题。
研究探井地层三压力剖面的技术路线
探井压力计算的现状
多学科资料的综合运用
数据库、数值计算等技术的应用
钻前、随钻、钻后逐步提高精度
探井地层压力数据处理系统研究
确定与钻井构造区域有关的参系数，计算破裂、坍塌压力
综合评价基本原则
多种资料的同时存在决定了计算方法的多样性，定量计算应该 建立在定性分析的基础上，只有大多数评价方法计算结果取得 一致性，才有可能取得较为理想的计算结果。 地层压力计算的关键是孔隙压力的准确计算。在资料充分的条 件下必须既使用建立趋势线的方法，又使用一些直接计算的方
地层孔隙压力预测、探测和监测
（4）页岩钻屑法：密度、形状、大小、颜色、震动筛筛出 量和含水量、“岩性分析”图、钻屑的页岩指数； （5）测井法（钻井后）：电测（电阻率、页岩地层因子、 含盐度变化）、声波测井、传播间隔时间（时差测井）、
波列显示（变密度测井、特征测井等）、体积密度测井、
密度测井、氢指数、热中子俘获截面（脉冲中子测井）、 核磁共振测井、γ射线能谱测井； （ 6）地层测试法（停钻测量）：钻杆测试（ DST ）、绳索 式地层测试亦称重复地层测试（RFT）。
用各种模式来计算地层破裂压力，目前已有许多种计算模
式，但还都不很完善。
地层破裂压力
1973 年安德森（ Anderson ）等探索从电测资料中获得足以 确定地层破裂压力的系数，考虑到井壁上应力集中的影响， 通过毕奥特（Bot ）的弹性多孔介质的应力 / 应变关系式导 出破裂压力模式。 1980年美国斯蒂芬（Stephen）提出了在预测破裂压力的模 式中考虑构造应力的问题，同时又做了均匀水平方向构造 应力的假设，得出破裂压力计算模式。 1984 年华东石油学院钻井教研室也提出了新的预测地层破 裂压力的模式。 以上所述各种预测地层破裂压力的模式，都没有能全面考 虑影响地层破裂压力的各种因素，因此只适用于特定条件， 还有许多不完善的地方，应作进一步的研究。
关键参数转化--孔隙度
密度-中子法 声速-密度法 声速-中子法 泥质校正的单一测井法
（密度、声速、中子、电阻率）
正常压实趋势线
按已知压力点资料，对趋势线修正：
比值式反算 Eaton式超定方程组解法
迭代方法
提高压力预测精度--钻前
如果有参考井资料，综合处理，确定待施工井各处理模型 的有关参系数 地震资料计算容积密度和求上覆压力（直接求取或按参考 井处理确定的模型计算）
声波测井 电(导)阻率 上覆压力
dc指数计算
Sigma法
反算式
Eaton法 等效深度式
有效应力法
随钻检测压力
钻后评价压力
随钻或钻后评价
破裂压力计算模型（一）
钻前初步预测 随钻估计 下部井段预测 随钻钻后评价
Eaton法 Anderson法
(浅部地层) Hubbert和Willis法
Eaton法 Anderson法
地层三压力计算软件应用
VSP均方根速度
VSP层速度
VSP平均速度
二维地震速度
VSP平均速度
地层三压力计算软件应用
井径测井
自然电位
自然伽玛
地层三压力计算软件应用
声波测井 密度测井 补偿中子
地层三压力计算软件应用
深电阻率
横波测井
浅电阻率
软件应用--容积密度和上覆压力
井深 m 3400 3401 3402 3403 3404 3405 3406 3408 3413 3417 3418 3419 3420 3421 3422 3423 3424 3425 3426 计算密度 密度测井 声速测井 g/cm3 g/cm3 s/m 2.754142 2.735 186.852 2.730859 2.723 199.929 2.731719 2.708 199.446 2.748105 2.729 190.243 2.754461 2.731 186.673 2.761976 2.719 182.452 2.712712 2.695 210.121 2.743513 2.700 192.822 2.675667 2.629 230.927 2.699321 2.674 217.642 2.689435 2.682 223.194 2.699714 2.667 217.421 2.685005 2.656 225.682 2.720535 2.688 205.727 2.748902 2.706 189.795 2.735116 2.712 197.538 2.729349 2.698 200.777 2.710678 2.720 211.263 2.694696 2.696 220.239 误差 % -0.70 -0.29 -0.88 -0.70 -0.86 -1.58 -0.66 -1.61 -1.78 -0.95 -0.28 -1.23 -1.09 -1.21 -1.59 -0.85 -1.16 0.34 0.05