高陡构造异常高压上限计算方法研究

地层孔隙压力是石油勘探、开发设计与施工的基础数据,地层孔隙压力的精确预测能够对钻井参数的选择以及井身结构的设计提供更加准确的数据,尤其对异常地层压力的预测,对钻井的实际施工具有更加重大的意义.常规的地层孔隙压力预测方法仍主要集中于欠压实因素导致的异常压力计算,对于构造挤压因素导致的异常压力计算方法研究,目前仍处于探索阶段.从力学角度出发,建立孔隙结构力学稳定模型,结合测井资料,详细分析高陡构造应力-异常孔隙高压体系中孔隙结构的力学稳定性,得出异常高压上限,为钻井设计及施工提供依据.与传统方法相比,该方法考虑了构造挤压因素的影响,不需要建立正常压实趋势线,有较好的适应性和精确度.     

阜康凹陷二叠系多成因机制地层异常高压预测方法研究与应用

准噶尔盆地阜康凹陷深层勘探程度低,异常高压发育,成因机制多样,传统的钻前地层压力预测方法精度低,难以满足深层油气钻探工程需求。为此,通过分析该区域地层异常高压成因,根据不同高压成因引入地层压力成因修正因子对原伊顿公式进行改进,并建立三维地层压力预测模型。该方法在钻前地层压力预测中应用结果表明,其预测精度达到90%以上,能够满足油气勘探中深层或超深层地层压力预测精度需求。     

英科1井超高压地层压力预测技术研究

英科1井是1口井深6406m,含有多层高压盐水层,地层压力高达140~150MPa的超高压科学探索井。该井位于塔里木盆地西南部的英吉沙背斜构造上,地层条件相当复杂,属于山前构造带,也应力异常,用常规地层压力预测方法预测的精度低。本文就地应力异常对地层压力预测的影响进行了修正,运用修正的dc指数法提高了英科1井地层压力预测的精度。同时,通过对PDC钻头钻速模式的试验研究,证明PDC钻头的资料可以用来进行地层压力预测。根据预测结果,及时、合理地调整钻井液密度,比较顺利地钻过了近百层高压盐水层和膏泥岩地层,减少了井下复杂情况和事故的发生。在该构造上第一次成功地完成了1口超高压深井。     

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。     

孔隙压力精确预测方法及其在九龙山地区的应用

四川盆地川西北地区九龙山构造具有多套产层,纵向上存在多套压力系统且含有异常高压。因地层孔隙压力预测不准确导致的井下复杂与事故（井漏、井涌、溢流、卡钻）,给该区的安全、快速钻井施工带来了很大的困难。为此,基于九龙山地区已完钻井的测井资料,在常规孔隙压力预测模型的基础上,运用切比雪夫逼近原理建立最佳一致逼近的多项式模型对实际地层孔隙压力进行多次逼近,通过确定最佳值一致逼近多项式的关键系数,进而建立起了具备地质构造特点的地层孔隙压力精确预测模型。应用结果表明,这种全新的预测方法建立的地层孔隙压力剖面具有相当高的吻合率,成功实现了对九龙山构造异常地层压力的精确预测。     

准南地区异常地层压力发育特征及形成机理

根据实测渗透层压力数据、计算的泥岩压力纵向分布、预测的不同层位异常压力分布，分析了准噶尔盆地南部砂、泥岩地层异常高压的分布特征。在综合压实曲线的对比基础上，分析了异常地层压力的成因。凹陷内渗透层异常高压非常发育，泥岩的地层压力分布既可与砂岩的实测压力相似，也可出现小于砂岩实测压力的现象，说明砂岩中的异常压力并非全由泥岩的欠压实作用引起。通过综合压实曲线的对比，可以确认不同井处的超压是否主要由压实作用引起。研究区异常压力的成因主要有压实与排水不平衡、构造挤压、高流体势承压、断层对水动力的垂向贯通，在不同地区，这4个因素所起的作用大小有所差别。概括而言，西部地区超压的成因以压实作用为主，东部则与构造挤压、断层活动导致的水动力贯通等有关。     

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。      

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。     

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。     

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构造抬升是形成异常高压还是形成异常低压,对此存在着不同的认识。研究表明,构造抬升导致的温度降低会使得流体压力明显下降,并且会使流体的压力降低到低于新的度的静水压力;构造抬升这一因素本身倾向于产生异常低压而不是异常高压;构造抬升会在地层中产生异常高压的结论是一种不符合热力学原理和地质实际的印象,勘探实 也可证明这一点,克拉２气田的异常高压并非由构造的抬升造成,主要应归因于构造挤压。     

Estimating Formation Pore Pressure in Tectonic Compression Zones

Abstract

Accurate knowledge of formation pore pressure is a key requirement for safe and cost-effective drilling in overpressured formations. Tectonic compression is an important type of overpressure mechanism, in addition to undercompaction and fluid expansion. However, there is not a valid approach for overpressure estimation in tectonic compression zones. Actually, two lateral stresses are too large to be ignored in tectonic environments. As a consequence, the conventional overpressure estimation methods are not accurate enough for tectonic compression mechanism. This article presents a new approach called the root mean square (RMS) principal stress method that modifies the estimation of pore pressure for tectonic compression zones. The RMS method better considers the characteristics of a 3D stress state. It has been tested in the Kuqa thrust belt of Tarim oil field where significant tectonic compression commonly exists. Pore pressure estimation of this region shows that the RMS method provides more precise pore pressure estimates than conventional methods.     

库车坳陷克拉苏-依奇克里克构造带构造挤压型超压识别与计算

强烈的构造挤压对地层超压的形成和演化具有重要影响,对构造挤压型超压的判识与估算有待进一步深入研究。综合岩石力学特征与储集物性参数的相关性,系统分析了相同应力条件下,构造挤压型超压地层和静水压力地层在垂向有效应力、声波速度、密度测井响应等方面的差异,建立了构造挤压型超压的识别模版。依据孔隙弹性理论,改进了传统的等效深度法并提出了构造挤压型超压的计算方法——平均应力法。综合实钻压力、区域地质资料和泥岩综合压实特征,在库车坳陷克拉苏-依奇克里克构造带识别出不同强度的构造挤压型超压。基于三维主应力计算,定量评估了构造挤压引起的增压量。构造挤压是克拉苏-依奇克里克构造带地层超压的重要成因机制,其对地层超压的贡献率与构造强度具明显正相关性,在克拉苏构造带KS6井区,构造挤压对超压的贡献率为43.2%~44.4%,在DB6井区的贡献率为34.1%~39.3%;在依奇克里克构造带YS4井区,构造挤压贡献率为32.8%~34.7%,在TX1井区的贡献率为21.1%~22.0%。研究方法与认识可以为预测构造挤压型盆地的地层压力提供研究思路、为有利储层的寻找提供理论指导。     

修正地层压力预测模式提高预测精度

地震钻前压力预测是利用地震的速度资料计算地层压力。根据压实原理,超压层或过压力层通常与高孔隙率伴生,因此也就与地震低速度异常相对应。利用地震方法预测超压层的存在并估算其压力,为钻井工程提供参考数据,这对无钻井资料可提供的新探区极为重要。文中对层速度和平均速度的经验公式进行修正,并结合牙哈地区的地震资料进行了验证。     

基于地震速度谱的深水区地层压力预测

针对目前深水区油气勘探缺乏足够钻井资料的问题,提出利用地震速度谱数据结合等效深度法进行地层压力预测的方法。与传统的利用地层层速度预测地层压力的方法不同,该方法使用地震瞬时层速度进行地层压力预测,不仅可以反映地层压力的横向展布趋势,同时还能刻画在一套地层内部的压力垂向变化。孟加拉扇深水区X区块的应用效果表明,该方法可以达到预期的地层压力预测要求。     

西昆仑山前南缘构造带超压与油气成藏关系

西昆仑山前构造复杂,不同构造单元的流体场特征及其与油气成藏的关系尚未揭示。梳理构造、超压与油气三者之间的关系,为前陆盆地超压和油气成藏研究提供样例,并为西昆仑山前的油气勘探与开发部署提供依据。根据实测地层压力和钻井液数据,明确了西昆仑山前南缘地区异常高压的分布特征;通过测井曲线组合和加载—卸载曲线法结合地质情况分析,明确了超压的主要形成机制;基于构造演化史和油气成藏过程,探讨了超压与油气成藏之间的关系。结果表明山前深部地层存在强超压,在柯克亚构造带浅层存在弱超压。构造挤压作用是研究区超压的最主要成因,其次为沿断裂的垂向超压传递作用。油气充注导致的超压传递是浅层是否发育超压的决定性因素,浅层油气藏常常伴随着弱超压发育。构造挤压为油气运移提供了动力和运移通道,引起的抬升剥蚀和断层活动控制着区域盖层的保存条件,在凹陷内部由于埋深迅速加大促进了烃源岩快速成熟。     

Fillippone地层压力预测方法的改进及应用

钻井过程中,准确了解钻头前方地层压力的变化对于制定合理的钻井措施、保证钻井安全十分重要。但现有钻前地层预测方法均存在不足,预测精度难以达到现场施工的要求。通过分析地震层速度与地层压力的关系,改进了利用地震层速度预测钻头前方地层压力的Fillippone法,介绍了改进的Fillippone法中岩石骨架速度和修正参数的确定方法。改进的Fillippone法以区块地质信息和已钻井数据为依据进行模型参数初始化,结合随钻获取的有关地层压力数据及钻井液密度信息对预测模型参数进行实时更新,可提高钻头前方地层压力预测的准确性。该方法在新疆准噶尔盆地多口井进行了试验应用,结果表明,其地层压力预测值相对误差小于10%,与传统的趋势线方法和Fillippone法预测结果相比,预测精度明显提高。应用结果也说明,改进的Fillippone法科学有效,能够满足现场施工的安全和技术要求。      

琼东南盆地异常地层压力与深部储集层物性

以琼东南盆地的实际资料为基础,分析了琼东南盆地异常地层压力分布及其成因机制,查明了琼东南盆地深部储层异常物性分布特征和异常地层压力对深部储层物性的影响并提出了深部储层的预测方法.认为琼东南盆地体现了晚期超压的特点,次生孔隙发育段与异常超压发育段对应,异常压力通过烃类的次生孔隙生成和原生孔隙保护、欠压实的孔隙保护以及阻止胶结物的形成3种方式对深部储层孔隙保存和发育产生影响.最后验证了Gluyas和Cade提出的有效埋藏深度是计算和预测超压条件下储集层孔隙度与深度关系的方法,认为该方法对琼东南盆地深部超压条件下储集层孔隙度的预测是-种行之有效的方法.     

库车坳陷纵向压力结构与异常高压形成机理

库车坳陷异常压力十分发育，根据实测地层压力数据和声波时差曲线的变化特征，把该坳陷纵向压力结构划分为5个具有不同特征的压力带：正常压力带、第一压力过渡带、第一超压带、第二压力过渡带和第二超压带。各压力过渡带压力梯度明显超过静水压力带和超压带，具有高声波时差的特征，在地质上基本都是区域性盖层；在超压带中，气藏的剩余压力随深度的增加而减小。对坳陷内主要圈闭实测剩余压力与盖层厚度、构造挤压强度、烃源岩排烃强度、埋藏深度的变化（埋藏和剥蚀）等地质因素相关性统计分析表明，构造挤压和流体充注是目前库车坳陷异常高压形成的主要因素，而膏盐盖层的厚度对超压的保持具有至关重要的作用。     

压力预测技术在近平衡钻井及油气预测中的应用

压力预测技术主要是应用了地震层速度计算出地层孔隙压力及压力系数,据此,设计出钻井液密度,从而实现近平衡钻进;同时,根据层速度与深度的交会关系,确定低速高压异常带,则可判断油气层的位置.中原油田自1988年应用压力预测技术以来,已预测了120口重点探井及开发调整井,实现了近平衡钻井及钻前油气预测,节约了大量钻井成本,防止了井喷、井涌等钻井事故,防止了油气层污染,保护了油气的顺利开采.