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。     

地层孔隙压力预测新方法

在分析地层孔隙压力预测传统方法局限性的基础上,提出了一种基于有效应力定理和声波速度模型的地层孔隙压力预测方法。由相关测井资料计算泥质含量、孔隙度和声波速度,通过支撑向量回归机计算垂直有效应力,密度测井资料计算上覆岩层压力,最后根据有效应力定理计算地层孔隙压力。实例分析表明,该方法用于预测砂泥岩及欠压实成因的异常地层压力是可行的。与传统方法相比,该方法不需要建立正常压实趋势线,有较好的适应性和预测精度。     

基于支持向量回归机的地层孔隙压力预测方法

测井资料是确定地层孔隙压力的基础性资料，为此，利用测井资料来研究准噶尔盆地某区块的地层孔隙压力，开展地层孔隙压力区域研究，以充分认识异常地层孔隙压力分布规律。在分析地层孔隙压力预测传统方法局限性的基础上，提出了一种基于有效应力定理和声波速度模型的地层孔隙压力预测方法。由相关测井资料计算泥质含量、孔隙度和声波速度，利用声波速度模型计算垂直有效应力，利用密度测井资料计算上覆岩层压力，最后根据有效应力定理计算地层孔隙压力。声波速度模型由支持向量回归机（SVR）通过对相关测井、测压资料的非线性回归得到。实际应用表明，该方法能够以较高精度预测到异常地层孔隙压力，为钻井工程设计提供依据，提高钻井工艺水平，对钻井过程中防止工程事故发牛，减少地层污染，节省钻井成本有着重要的应用价值。     

基于地震属性分析的地层孔隙压力钻前预测模型

钻前准确预测地层孔隙压力是进行井壁稳定状态分析的基础。基于地震和测井信息间的密切联系，提出了利用地震属性预测孔隙压力的新方法。通过神经网络建立已钻井段的井旁地震属性和声波时差测井数据之间的非线性关系模型，以此模型为基础预测未钻地层的声波速度。利用预测结果结合岩石力学模型得到垂直有效应力，最后根据有效应力原理计算地层孔隙压力。该方法有效克服了传统的地震层速度预测模型的不足之处，在油田的实际应用中取得了良好的效果，尤其适用于在勘探新区进行孔隙压力预测。     

斜井测井声波检测孔隙压力校正方法研究

针对斜井地层压力检测中的重要因素——泥页岩声波各向异性,提出测井声波各向异性因子计算模型及斜井测井声波校正方法,并利用其进行斜井地层压力计算。首先,在大量分析国内外实验数据和理论分析的基础上,提出泥页岩在地层应力条件下声波各向异性因子的线性-指数计算模型,指出声波各向异性因子的大小与泥页岩中泥质含量呈正相关关系,得到声波各向异性因子的计算模型;然后,在Hornby B.E.椭圆方程理论基础上,进行斜井声波数据校正;最后,对某油田一口大斜度井,利用其测井声波数据,进行地层孔隙压力检测。结果表明:校正后,部分井段测井声波校正量高达20%,地层压力计算精度平均提高了10%。与传统方法相比,该模型计算简捷,且考虑了泥质含量、地应力对泥页岩声波各向异性因子影响,斜井地层压力计算精度得到提高。     

挤压构造地层压力预测模型研究

搞好地层压力预测,能够为钻井参数选择和井身结构设计提供准确的基础数据.针对目前某研究地区MR油田所在地层中存在逆掩推覆构造和挤压构造,已钻入地层中普遍存在异常高压,而其地震层速度和测井声波时差资料都无异常表现,采用常规的地层压力预测方法对该区块进行地层压力预测时会产生很大的误差.分析其原因,主要是挤压构造作用使该地区产生高压.引入相对挤压构造应力和构造压力因子对现有的地层压力预测模型进行了修正,建立了挤压构造条件下的地层压力预测模型.现场应用试验表明,修正的地层压力预测模型大大提高了挤压构造地区的地层压力预测精度.     

适于检测砂泥岩地层孔隙压力的综合解释方法

传统声波时差检测方法是基于正常压实趋势线的，仅适用于欠压实泥岩地层。提出利用声波速度等测井资料检测地层孔隙压力的“综合解释方法”，即同时考虑砂泥岩地层的泥质含量、孔隙度、垂直有效应力对声波速度的影响，先由相关测井资料求取质含量和孔隙度，再由声波速度计算垂直有效应力，最后通过有效应力教育处地层孔隙压力。初步应用效果表明，该方法能够利用声波速度检测砂泥岩及非欠压实成因的异常高压，而且检测精度很高。     

柴达木盆地东部地区第四系异常地层压力预测

研究地层异常压力对于认识油气动力机制、寻找工业气藏和安全开采起着至关重要的作用。文章通过对柴达木盆地东部地区的第四系七个泉组地层异常压力形成机制的分析,利用声波时差等测井资料和实测压力资料,根据”泥质沉积物不平衡压实造成地层欠压实并产生异常压力”原理和有效应力原理,并结合高产气井和干井的测井资料的研究,建立了该地区的压力预测模型,对地层孔隙压力进行预测,并对预测结果进行了验证。研究结果表明：该地区地层异常压力与油气藏存在着密切的关系,即大部分的高产气井具有明显的欠压实引起的异常地层压力。从而将该地区的地层异常压力与气藏检测联系起来。     

莺歌海盆地斜坡带全井段孔隙压力预测方法

为探索多源多机制孔隙压力预测方法,精准预测莺歌海盆地斜坡带全井段的孔隙压力,综合考虑区域沉积构造演化过程、测井数据的响应特征,明确了各层段异常高压成因;针对常规高压机制地层,优选了不同层段的孔隙压力预测模型;对复杂成因地层开展了孔隙压力精确预测新方法的研究。研究表明,莺一段—莺二段上部层段异常高压成因为 “欠压实作用”,可使用Eaton法预测孔隙压力;莺二段下部层段异常高压成因为 “欠压实作用为主、流体膨胀为辅”,可利用Bowers加载法预测孔隙压力;黄一段异常高压成因为 “流体膨胀为主、欠压实作用为辅”,可使用Bowers卸载法预测孔隙压力;黄二段异常高压成因复杂,为“超压传递+流体膨胀为主、欠压实作用为辅”的组合模式,针对此特殊成因,提出了多变量孔隙压力预测新模型。将预测结果与实测孔隙压力数据进行了对比,全井段预测精度达97%,能满足工程需求。研究结果可为莺歌海盆地斜坡带钻井设计和施工提供依据和指导。     

用测井资料预测压裂裂缝高度的方法研究

为了给压裂施工提供合理的泵压增量及地层破裂压力参考值,需要预测压裂裂缝的高度.利用声波全波测井获得的地层纵横波时差,结合密度测井和自然伽马测井资料,可以计算地层弹性参数、泥质含量和孔隙度,进而可得到合理的岩石固有抗压强度.通过定量计算岩石的断裂韧度和地层的应力强度因子,便可预测压裂裂缝的延伸高度.设计了相应的实际资料处理计算软件.应用实例表明该方法可以有效预测压裂裂缝延伸高度.     

页岩气储层孔隙压力测井预测新方法

页岩气储层中常出现明显的异常高压现象,其孔隙压力会在短距离内大幅上升。若不能及时准确预测这些异常高压值,可能导致井涌、井喷等钻井事故,不仅会给钻井施工造成重大损失,还严重影响储层评价工作。然而,现有的方法却很难准确预测页岩气储层中的异常孔隙压力值。结合页岩气岩心实验数据,在充分考虑孔隙度、有机质含量和有效应力对声波速度影响的基础上,提出了一套基于声波速度模型的页岩气储层孔隙压力预测新方法。该方法通过使用不含气层段的纵波、横波速度关系对储层纵波速度进行含气性校正,消除了气体对异常高压现象在声波测井信息表征上的影响。此外,该方法还能预测因不平衡压实和生烃作用等多种机理引发的页岩气储层异常孔隙压力,弥补了现有传统方法只能预测由不平衡压实引起异常高压的不足。以昭通地区页岩地层S井为例进行储层孔隙压力预测,形成了基于声波速度模型的储层孔隙压力预测方法技术流程。     

四川盆地涪陵地区页岩储层压力预测及高压形成机制分析

地层压力是反映页岩气保存条件的重要指标之一,是影响页岩气产能的重要因素。涪陵页岩气田构造特征复杂,地层压力变化大,如何准确预测地层压力对页岩气勘探开发尤为重要。在对现有地层压力预测方法系统分析的基础上,将Eaton法作为涪陵页岩气田地层压力预测的首选方法,并结合涪陵地区地质特征,通过"纵向分段、平面分区、多井联合"的方式对正常压实趋势线的建立过程进行质控,以提高单井孔隙压力预测的精度,通过广义线性反演为核心的高精度地震层速度处理技术提高三维孔隙压力预测精度。此外,基于声波速度-密度交会图以及有机质演化特征、构造地质特征,对涪陵地区页岩层段的高压成因机制进行探索性研究,认为涪陵地区志留系页岩层段的压力异常是由欠压实、生烃作用和构造挤压3种机制共同作用的结果。      

泥页岩地层破裂压力计算模型研究

准确预测压裂井的破裂压力对水力压裂的成功实施具有重要作用。 由于存在水化现象,使得泥页岩的岩石力学性质发生变化,从而使泥页岩地层的破裂压力计算与常规地层的破裂压力计算存在一定的差异,因此,不能简单地把常规地层的破裂压力计算方法应用到泥页岩地层中,需要对泥页岩地层破裂压力计算方法进行深入研究。 为此,基于弹性力学和岩石力学相关理论,并考虑水化应力对井筒周围应力场的影响,应用最大张应力准则,建立了考虑水化应力计算破裂压力的简单模型,并用此模型结合 2 种泥页岩水化应力的方法进行实例计算。 结果表明,考虑水化应力后比不考虑这一情况的泥页岩地层的破裂压力更接近实际的地层破裂压力。 该计算模型为快速预测地层破裂压力提供了依据。     

渤南洼陷钻前地层压力地震预测

沾化凹陷渤南洼陷沙三段和沙四段普遍存在着异常高压。为全面了解该区纵、横向压力分布特征,采用叠前时间偏移速度谱资料,利用VSP速度,应用Fillippone公式压力预测模型,成功地预测了渤南洼陷的孔隙压力体。采用VSP测井优化校正地震层速度,可以使速度误差小于8%,从源头上降低地层孔隙压力的不确定性。在确定研究区相对应的模型参数前提下,依照每个速度谱点分别求取最大、最小压实速度,为压力预测模型提供了良好的速度处理方法。利用经校正的速度资料和预测模型,获得了流体压力的三维数据体,可以从任意方向切片观察凹陷内压力的空间展布。由于地震垂向分辨率影响着地震速度精度,再加上多种地质因素影响地震速度,从而导致地震预测压力值与实测值存在误差。经速度校正系数和实测值的校正,82%的统计数据误差在±10%的允许范围内,基本能满足勘探、开发的需要。     

川南深层页岩各向异性特征及对破裂压力的影响

川南深层页岩地层地应力非均匀性强,钻进过程中漏失严重,破裂压力预测困难,在进行深层页岩微观组构观测和宏观力学试验的基础上,测试了深层页岩的各向异性特征,考虑各向异性特征建立了井周应力模型,结合深层页岩本体拉张破坏、裂缝剪切滑移破坏和裂缝张性破坏模式,建立了深层页岩地层破裂压力预测模型,分析了各向异性特征对地层破裂压力的影响规律。分析结果表明:页岩各向异性越强,地应力差异越明显,大斜度井裂缝越易滑移;较高的粘聚力可有效抑制裂缝弱面的错动能力;裂缝倾角大小主导着裂缝张性漏失。预测模型在川南彭水区块页岩气井地层破裂压力预测的结果表明,地应力差异较弹性差异对深层页岩破裂压力的影响更为显著,岩石粘聚力是诱导裂缝剪切滑移漏失的主因,相对裂缝倾角是诱导裂缝张性破坏的主因。裂缝发育的页岩地层以裂缝破坏为主,破裂压力受岩石粘聚力、裂缝倾角和地应力的影响显著,在预测破裂压力时应综合3种破裂模式判断破裂方式和预测破裂压力。      

考虑三向应力作用的渤南泥页岩地层坍塌压力

渤南区块罗家地区沙三储层以泥页岩为主,泥页岩厚度大、分布广,有机碳含量高,富含油气。但是该组地层微裂缝发育,岩石强度各向异性明显,加上水化作用影响,水平井钻井过程中井壁稳定问题突出,使用传统坍塌压力预测模型不能有效计算泥页岩储层的坍塌压力,普通考虑弱面的分析模型通常忽略了中间主应力对岩石强度的影响,预测结果也不如意。在对罗家地区泥页岩矿物成分和微裂缝分布情况分析的基础上,基于弱面强度理论,综合考虑三向应力的影响,建立了更精确的坍塌压力预测模型。实例分析表明,对于该区域的泥页岩钻井,一味地增大钻井液密度并不能保证井壁稳定,该区块岩石碳酸盐矿物含量较多,原始强度较高,且地层孔隙度低,如果使用控压钻井,使井底压力略低于地层压力,可增加岩石强度,增大井壁稳定性,并降低钻井成本,增加钻速。      

准噶尔盆地环玛湖斜坡区异常高压成因机理分析及压力预测方法

随着油气勘探的发展,人们逐渐认识到地层压力对油气保存和单井产能的高低均有较大影响,因此 有必要利用地震资料对地层压力进行定量预测。 目前,广泛应用的异常地层压力预测方法是建立在有效 应力理论基础上的,该理论由 Terzaghi 提出,并在疏松介质的力学分析中发挥了很好的作用,但是由于多 孔介质物质结构的复杂性,有效应力原理在多孔介质中的应用具有一定的局限性。 在考虑了岩石物理性 质和力学平衡原理的基础上,通过引入孔隙度参数得到了双重有效应力方程,使上覆岩层压力、地层压力 和岩石骨架应力之间的关系更合理,进而建立了一种基于多孔介质有效应力原理的地层压力预测新模 型。 通过对准噶尔盆地西北缘环玛湖斜坡区异常高压成因的分析,在地质成因的约束下利用新的压力预 测模型对研究区的地层压力进行了预测。