川东北碳酸盐岩地层异常压力随钻监测方法

川东北碳酸盐岩地层具有高压和高含硫化氢的特点,严重威胁到钻井安全。针对其地层异常压力随钻监测困难的问题,从实测地层压力的纵向分布特点出发,深入揭示了异常压力的成因机制与录井参数响应特征;在对异常压力随钻监测理论与方法进行厘定的基础上,分别建立起孔隙型碳酸盐岩地层和裂缝型碳酸盐岩地层的异常压力随钻监测模型。这两个模型综合考虑了不同储集空间类型与增压机制、降压机制之间的关系,高压气层、高压水层的不同响应,以及自源成因与它源成因的影响,因而更加科学、合理,并在实际应用中取得了较好的效果。     

基于有效应力的裂缝性碳酸盐岩地层孔隙压力预测

由于碳酸盐岩成岩作用与异常压力成因机制复杂多变，导致碳酸盐岩地层孔隙压力的准确预测依然是目前国内外尚未解决的重大技术难题。四川盆地TH地区碳酸盐岩地层在钻井过程中气侵频繁，地层孔隙压力复杂多变，常用的基于欠压实理论建立的预测方法对碳酸盐岩地层不适用。为了准确预测TH地区碳酸盐岩地层孔隙压力，本文结合实验与测井解释结果，分析孔隙度、泥质含量、含气饱和度、有效应力和声波速度的响应关系，基于Terzaghi有效应力理论建立了适用于碳酸盐岩地层的多参数地层孔隙压力预测模型，并在此基础上考虑裂缝发育指数的影响，对模型进行了改进。对比模型改进前后的预测效果，发现考虑了裂缝发育指数的多参数地层孔隙压力预测模型在裂缝性地层的预测精度上有了明显的提升，预测曲线更加贴近实钻值，最大误差低于3%,在裂缝相对不发育地层与多参数预测模型预测精度相近。文章研究成果能够为碳酸盐岩地层孔隙压力精细预测和安全钻井提供技术指导。     

基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法探讨

现有碳酸盐岩地层压力检测方法均存在不足,因此,为保证Y油田F地层碳酸盐岩地层的钻井安全,开展了碳酸盐岩地层压力的检测方法研究。基于薄板理论,考虑体积弹性模量的影响,结合碳酸盐岩特征,建立了构造挤压条件下的地层压力地质力学识别模型;通过分析F地层碳酸盐岩的地质构造、异常高压及测井响应特征分布规律,结合排除法研究了异常高压的成因机制;形成的碳酸盐岩地层压力检测方法在Y油田F层进行了实例应用。F层小断层发育,纵波速度在5 500 m/s左右;FU层和FL层的地层压力系数分别约为1.45和1.30;FU层岩石骨架变形量大于FL层,构造挤压是异常高压产生的主要成因机制。应用结果表明,该模型检测值与SFT实测值间的相对误差小于10%;地层压力随构造变形曲率、地层压力系数、弹性模量的增大而增大,随泊松比的增大而减小,且呈线性关系。研究认为,基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法,能够比较准确地检测由构造挤压作用下的碳酸盐岩地层压力。      

纵波速度在碳酸盐岩地层压力评价中的方法探讨

准确解释地层压力是钻井工程的基础。碳酸盐岩纵波速度变化不明显,在异常高压地层仅存小幅波动。基于Biot理论,建立了由岩石骨架和孔隙流体两部分组成的纵波速度方程。研究表明,纵波速度的小幅波动由地层压力变化引起,可用孔隙流体对纵波速度的贡献部分表征。利用小波变换方法对纵波速度进行分解,提取高频系数及孔隙流体对纵波速度的贡献部分,识别异常高压地层和建立地层压力评价模型。利用该方法对川东北地区碳酸盐岩地层压力进行了评价,并与实测值进行对比,证实该方法是可行的。     

基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力求取方法

碳酸盐岩地层具有非均质性强、孔洞与裂缝发育和岩石骨架刚度较强的特点,以正常压实理论为基础建立的地层孔隙压力求取方法不适用于碳酸盐岩地层,为此,进行了碳酸盐岩地层孔隙压力求取方法的研究。碳酸盐岩岩样声速试验和理论分析发现,不同孔隙压力下的碳酸盐岩纵波速度变化主要是由孔隙流体纵波速度变化引起的。利用小波变换法提取和放大孔隙流体纵波速度小幅波动对岩石纵波速度的影响关系,确定碳酸盐岩地层的异常压力层,并与实测地层孔隙压力数据相结合,建立了碳酸盐岩地层孔隙压力预测模型,形成了基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法。应用实例表明,基于流体声速的碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法可以预测碳酸盐岩地层的孔隙压力,误差小于15%,满足工程要求,为碳酸盐岩地层孔隙压力预测提供了一种新方法。      

基于灰色理论的地层孔隙压力随钻预测

准确预测地层孔隙压力是进行钻井液密度选择和合理井身结构设计的基础,传统的地层孔隙压力预测通常采用钻前地震资料预测,其精度较低不能满足钻井施工的需要。文章以灰色理论为基础,提出了钻头下部未钻开地层的孔隙压力预测新方法,建立了地层孔隙压力随钻预测灰色模型群。该方法是根据上部已钻井段的随钻监测结果,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行随钻预测。通过塔里木油田塔中722井的应用表明,改进新信息灰色模型预测结果较好,吻合度较高,能够满足现场施工的安全和技术要求,是一种值得推广的地层孔隙压力随钻预测方法。     

四川盆地蓬莱气区地层压力纵向分布规律

针对四川盆地蓬莱气区超深井地层压力系统纵向展布不清晰、溢漏复杂频发等问题,综合运用理论研究与工程地质信息分析方法,剖析蓬莱气区不同岩性地层异常高压形成机制,建立科学合理的蓬莱气区砂泥岩与碳酸盐岩地层异常高压预测模型,并以现场溢漏信息与地层压力实测数据为参考,构建蓬莱气区全井段地层压力纵向展布剖面。结果表明：蓬莱气区发育有多套地层压力系统,不同岩性地层异常高压形成机制不同,应分层分段科学选择地层压力预测模型;蓬莱气区陆相砂泥岩地层多为异常高压地层,建议选用声波时差方法与Eaton方法进行地层压力预测,海相碳酸盐岩地层异常高压形成机制有别于陆相地层,采用Eaton方法与Fillippone方法预测结果最佳;蓬莱气区发育有多套异常高压地层,地表至沙溪庙组中上部地层为正常压力系统,沙溪庙组下部至灯影组顶部存在多套异常高压,灯影组地层为正常压力。建立蓬莱气区全井段地层压力预测模型,明确全井段地层压力纵向变化规律,研究成果为蓬莱气区超深井井身结构优化设计与关键工程参数设计提供科学依据。     

基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法及应用

为了在钻井过程中实时准确地监测地层孔隙压力,保障钻井安全,研究了一种基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法。以WITS数据格式和TCP传输方式为基础,研发了实时数据采集与处理程序,实现了随钻测井数据的采集与远程传输;根据随钻测井数据的传输特性,建立了一种基于单点算法的地层孔隙压力监测模型。该模型将随钻测井数据离散化,可以实时计算各数据点对应的地层孔隙压力,同时兼顾了压力监测的准确性与实时性。南海莺琼盆地数口井的应用表明,孔隙压力监测精度较高,与实测压力相比,误差均在10%以内。研究结果表明,该方法能够提供准确的孔隙压力实时监测数据,可以为钻井工程设计与施工提供指导。      

复杂地层地层孔隙压力求取新技术

在分析异常高压形成机理及国外地层压力求取方法研究进展的基础上，介绍了适于泥岩欠压实成因及适于砂泥岩地层不同成因的地层孔隙压力求取新方法，其理论基础是有效应力定理，通过建立声波速度和垂直有效应力等因素的关系模型，利用测井等资料求取地层的垂直有效应力，从而求取地层孔隙压力。其中，利用适于砂泥岩地层不同成因的孔隙压力求取方法，可以获得真正连续的孔隙压力剖面。根据国内外地层压力计算最新方法，编制了地层压力分析应用软件，多年来在国内多个油田的应用表明，该软件具有先进性和很好的实用性。     

用岩石强度法随钻监测预测地层压力

在钻进过程中,利用岩石强度法随钻监测预测地层压力;根据监测数据对探井钻前的地震勘探预测结果和计算模型进行修正,再根据修正后的模型,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行再预测,以此来提高地层压力的预测精度,为安全、优质地完成钻井作业提供技术保证。这项技术已应用于中国南海莺歌海盆地。结果表明,它能够大大提高地层压力的监测和预测精度,可及时准确地预报井下异常高压层,为现场钻井施工提供可靠的技术依据。     

用岩石强度法随钻监测预测地层压力

在钻进过程中,利用岩石强度法随钻监测预测地层压力;根据监测数据对探井钻前的地震勘探预测结果和计算模型进行修正,再根据修正后的模型,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行再预测,以此来提高地层压力的预测精度,为安全、优质地完成钻井作业提供技术保证。这项技术已应用于中国南海莺歌海盆地。结果表明,它能够大大提高地层压力的监测和预测精度,可及时准确地预报井下异常高压层,为现场钻井施工提供可靠的技术依据。     

基于随钻测井资料的地层孔隙压力预测方法研究

以往针对直井的地层孔隙压力的计算方法在大位移井、水平井和分支井中由于井斜和井水平的特殊性及复杂性会产生较大误差.等效深度法等传统方法大多是针对砂泥岩地层建立的模型,对碳酸盐岩地层不大适用.利用随钻测量(MWD)资料和随钻测井(LWD)资料,研究把斜深校正成垂深,计算出与垂深相对应的测井值及上覆地层压力,综合考虑地层岩性、孔隙度、孔隙流体类型等因素的影响,采用层速度-有效应力法建立适用于斜井段和水平井段的地层孔隙压力计算模型,实现基于随钻测井资料的地层孔隙压力预测,避免了传统方法因建立泥岩正常压实趋势线所带来的误差.将该方法应用于实际随钻地层孔隙压力预测中,处理结果与实测结果符合率高,可靠性好.随钻测井资料预测孔隙压力具有实时性,对于提高钻速、防止井喷井漏等恶性事故有非常重要的现实意义.     

碳酸盐岩孔隙压力预监测理论与方法进展

碳酸盐岩是深层、超深层的重点勘探领域,其孔隙压力预监测是制约井控安全的关键因素,但由于成岩作用复杂,灰岩与白云岩的特性差异较大,导致碳酸盐岩孔隙压力预监测成为世界级难题。为了指明解决该难题的科学方向,通过系统分析碳酸盐岩的特性、孔隙压力成因机制及相应的4类预监测方法,进一步提出：①碳酸盐岩的成分和结构是物性、流体成分及其含量的主控因素,进而影响到其化学、声学、力学等特性;②深层、超深层碳酸盐岩的孔隙度不再随深度增加而减小,这表明不存在压实作用,相关的理论与方法不适用于相应碳酸盐岩地层;③碳酸盐岩的孔隙压力成因机制与演化历程复杂,多源增压机制与降压机制并存,孔隙压力计算模型应避免响应特征多解性导致的偏差;④室内岩心实验脱离了原位埋深与温度及压力场环境,在此基础上建立的孔隙压力计算模型考虑因素不全面、适用性不强。因此,异常高压预监测模型的建立需要综合考虑地层埋深、成因响应、温度-压力场环境、岩石成分及孔隙结构等因素。     

地层孔隙压力的灰色预测及应用

准确预测地层孔隙压力是进行井壁稳定状态分析的基础,传统的地层孔隙压力预测通常采用钻前地震资料预测,其精度较低不能满足钻井施工的需要。文章以灰色理论为基础,提出了钻头下部未钻开地层的孔隙压力预测新方法,建立了地层孔隙压力随钻预测灰色模型。该模型是根据上部已钻井段的测井结果,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行随钻预测,在实际运用中该方法与dc指数法和岩石强度法相比具有精确度较高,模型简单,计算方法简便等特点。通过实例计算证明了该方法的优越性,是一种比较理想的预测方法。     

异常高压地层的纵波速度响应特征分析

目前已经可以利用试验方法解释纵波速度在砂泥岩与碳酸盐岩异常高压地层的变化特征,但机理研究还处于探索阶段。基于Biot理论,建立了纵波速度方程,分析了纵波速度的主要组成;探讨了影响纵波速度变化的主要因素,解释了异常高压地层的纵波速度变化特征。研究结果表明,在异常高压地层,砂泥岩的骨架体积弹性模量大幅变小,基质型碳酸盐岩的骨架体积弹性模量几乎不变,裂缝性碳酸盐岩的骨架体积弹性模量小幅变小。研究表明,骨架体积弹性模量决定了砂泥岩与碳酸盐岩地层异常高压的纵波速度变化特征,可以根据骨架纵波速度分析饱和流体岩石的纵波速度变化趋势。      

地层孔隙压力的灰色预测及应用

准确预测地层孔隙压力是进行井壁稳定状态分析的基础，传统的地层孔隙压力预测通常采用钻前地震资料预测，其精度较低不能满足钻井施工的需要。文章以灰色理论为基础，提出了钻头下部未钻开地层的孔隙压力预测新方法，建立了地层孔隙压力随钻预测灰色模型。该模型是根据上部已钻井段的测井结果，对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行随钻预测，在实际运用中该方法与dc指数法和岩石强度法相比具有精确度较高，模型简单，计算方法简便等特点。通过实例计算证明了该方法的优越性，是一种比较理想的预测方法。     

基于随钻测井资料的地层压力监测系统

提出了一种基于随钻测井资料的地层压力监测方法,能在钻井过程中利用随钻测井资料实时监测地层孔隙压力。首先,以WITS数据格式和TCP传输方式为基础开发了随钻测井数据实时采集程序,实现了随钻测井数据的实时采集;其次,根据邻近地区的已钻井资料建立初始压力监测模型,然后利用实时采集的随钻测井数据对目标井进行压力监测;最后,利用钻井过程中获取的地层压力信息(实测压力、钻井液密度等)对初始模型和压力计算结果进行校正,进而获取较为准确的地层压力监测结果。在理论研究的基础上开发了一套随钻地层压力监测系统软件,介绍了其主要功能模块。该监测系统在南海莺琼盆地进行现场应用,结果表明,系统能够准确监测地层压力,运行稳定、操作方便、监测精度较高,可以满足工程需要。     

基于机械钻速的地层孔隙压力随钻监测方法

精确监测地层孔隙压力是及时调整钻进参数、确保安全钻进的重要基础,但目前国内地层孔隙压力随钻监测难度大,精度不足。考虑钻进过程中钻井液渗流引起的近井底地层孔隙压力重分布问题,分析井底压差、钻头单齿吃入井底岩石深度和钻头机械钻速三者间对应关系,推导并建立了地层孔隙压力随钻监测模型(机械钻速法),并将机械钻速法的监测结果与dc指数法和岩石强度法的计算结果进行对比分析。研究结果表明,井底压差与钻井液渗透强度和机械钻速呈正相关关系,与钻头单齿吃入井底岩石深度呈负相关关系;机械钻速法的单点监测精度均高于95%,平均误差只有1.63%,适用性更强。研究成果为钻进参数(尤其是窄密度窗口层段)及时调整提供理论支撑,为安全、高效钻井提供保障。     

随钻地层孔隙压力预测技术初探

随钻地层孔隙压力预测技术,是在钻进过程中利用随钻地层孔隙压力监测结果,对钻前的地震预测模型和结果进行修正,并根据新修正的模型,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行再预测,以此来提高地层孔隙压力的预测精度。在塔西南琼002井进行了现场试验。首先收集了该开区的地震层速度资料,并进行地层压力预测处理。施工过程中,利用dc指数法和岩石强度法进行地层压力随钻监测。钻至3500m时,根据监测结呆对地震预测模型进行反演修正,根据修正结果进行了再一次修正。经钻后证实,新预测的结果平均误差为12%,比原预测结果平均误差30%减少了18个百分点,致使琼002井钻井作业顺利,并提前完钻。     

页岩气藏裂缝区地层孔隙压力准确求取方法

在钻遇页岩气藏裂缝区地层时,正钻井的地层压力与原始地层压力有较大差异,压裂后地层压力比压裂前地层压力有显著升高,利用传统孔隙压力预测方法求取的页岩气藏裂缝区地层孔隙压力不够准确。针对该问题,分析了不同工况下页岩气藏裂缝区地层孔隙压力动态变化的原因以及页岩储层的压裂增压机理,并提出了一种钻遇天然裂缝区及压裂作业区时求取动态变化的页岩气储层孔隙压力的方法。应用实例表明,该方法原理简单、机理明确,与现场测试结果吻合程度高,为一种准确求取页岩气藏裂缝区动态变化孔隙压力的有效方法,具有较高的实用价值。