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。     

碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

碳酸盐岩地层超压预测目前仍然是超压研究的难点问题，常用的碎屑岩地层超压预测方法是建立在Terzaghi有效应力理论基础上的、经验性的、且需要有明确响应超压的测井和地震参数（主要是纵波速度）。这些经验性的方法不适用于岩性致密且物性极不均一的碳酸盐岩地层的超压预测。通过碳酸盐岩样品超压岩石物理模拟实验剖析岩石弹性性质与孔隙流体压力和有效应力的关系，基于含流体岩石多孔介质弹性理论和广义胡克定律，从分析碳酸盐岩地层应力-应变-孔隙压力本构关系着手，建立表征孔隙压力与岩石弹性参数定量关系的超压预测理论模型（超压预测量化模型）。利用实测碳酸盐岩样品矿物组分含量并结合Voigt-Reuss-Hill模型计算岩石基质弹性模量，利用Wood模型和Patchy模型计算孔隙流体弹性模量，然后再利用碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验得到的实际有效应力与岩石骨架弹性模量相关关系，根据Biot有效应力定律，计算得到岩石样品的等效骨架弹性模量。利用上述获得的碳酸盐岩样品各弹性参数，通过超压预测量化模型计算碳酸盐岩超压，并与碳酸盐岩样品岩石物理模拟实验加载的孔隙流体压力进行对比，验证了超压预测量化模型的合理性，提出了基于实测资料的模型校正方法。该超压预测理论模型所需的岩石弹性参数也可通过研究测井和地震资料计算获得，并可利用地震资料实现碳酸盐岩地层的超压钻前预测。     

测井资料检测地层孔隙压力传统方法讨论

利用测井资料，基于正常压实趋势线确定地层孔隙压力是最常用的传统方法。认为该传统方法的局限性和不足是：不适用于非泥岩地层；不适用于不平衡压实以外的机制导致异常高压的地层；泥岩正常压实趋势线为直线的结论不完全合理；建立测井参数与地层孔隙压力之间关系式缺乏坚实的理论基础；用泥岩及相邻渗透性地层建立的经验公式预测大段渗透性地层的孔隙压力，其结果往往偏低。在利用测井资料评估地层孔隙压力时应注意这些局限性和不足。     

火山岩地层孔隙压力测井预测方法研究

针对火山岩地层孔隙压力预测相对较难,充分考虑到火山岩剖面的地层特性,在岩石力学参数室内测试分析的基础上提出了利用有效应力法预测地层压力的方法;讨论了模型中利用岩石泊松比室内测试数据刻度测井资料计算的泊松比计算岩石有效应力,进而预测地层孔隙压力.建立的整套方法模型对准噶尔盆地×1井等井的火山岩井段进行了地层压力测井预测处理,给出了合理的地层压力剖面与泥浆密度,计算出不同井深与不同层位的地层压力.基于火山岩岩性复杂,不同岩性的泊松比变化较大,应分岩性建立地层孔隙压力预测模型,对具体模型进行检验修正,以逐步解决火山岩地层孔隙压力预测的难题.与实测地层压力对比表明,该方法从测井信息中提取火山岩地层压力是可靠的,且精度较高、实用性较强,能够用于火山岩地层地层压力剖面的建立和钻井液密度的设计.     

利用叠前全波形反演进行储层预测

利用完整地震反射波形求取地层弹性参数是叠前全波形反演的核心内涵。该方法可同时提取纵、横波阻抗和泊松比等多种岩性信息,在此基础上结合孔隙结构动力学分析成果与碎屑岩弹性参数分布规律,采用聚类分析方法,了解储层与产气层空间展布规律。对四川盆地YB地区珍珠冲段的储层预测结果表明,利用叠前全波形反演与孔隙结构动力学相结合,能够解决该区复杂的致密储层与产层预测问题。     

碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法研究

准确预测地层孔隙压力是防止井壁失稳、实现科学钻井的必要条件。针对碳酸盐岩地层孔隙压力预测相对较难这一问题，从等效深度法计算地层孔隙压力的关键技术入手，重点讨论了在碳酸盐岩剖面中利用视泥岩地层的测井数据构建正常压实趋势线的问题，给出了如何对此正常压实趋势线进行修正并得到研究区域的正常压实趋势线的方法。利用所构建的正常压实趋势方程对川东飞仙关组多口井的碳酸盐岩剖面裂缝-孔隙型储层的地层孔隙压力进行测井预测的结果表明，该方法对于预测碳酸盐岩剖面地层孔隙压力同样具有一定的实用性，而且预测精度较高，效果良好。     

川东北YB地区地层孔隙压力预测研究

地层孔隙压力是钻井工程设计、施工的重要参数,获取准确合理的地层孔隙压力剖面是钻井工程井身结构设计优化和钻井液密度窗口确定的重要参考依据。川东北YB地区油气资源丰富,纵向沉积巨厚海、陆两相沉积体,发育多套含气层系,勘探开发潜力巨大,但是该区地质条件复杂,纵向地层孔隙压力剖面预测困难,严重影响了该区钻井工程设计优化及安全高效钻井。利用测井资料,运用伊顿法地层孔隙压力预测理论,分段建立陆相地层正常压实趋势线及海相地层等压趋势线,开展纵向海陆两相地层孔隙压力剖面综合预测研究,经实钻资料验证,预测结果与实钻符合率较高,能有效指导现场钻井施工。     

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.     

异常地层压力检测和预测方法

由于实钻的庄1井深部井段检测和预测的地层孔隙压力与实钻钻井液当量密度相差较大,为提高莫西庄地区深部高压层地层孔隙压力的检测和预测精度,利用测井资料检测地层孔隙压力及地震层速度预测地层孔隙压力的新方法对莫西庄庄1井压力系统进行了研究,通过使用地震层速度预测单点计算法、测井资料检测简易法和综合解释法分别建立了庄1井地层孔隙压力剖面,并对其优缺点进行了分析,对结果进行了对比。初步计算结果表明,综合依据地质、地震、钻井、测井、测试等资料进行压力检测和预测的方法是可行的,其中测井资料综合法检测地层孔隙压力精度最高,为该区块井身结构和钻井液密度设计提供了科学依据。     

岩石可钻性与地层孔隙压力关系的测井研究

岩石可钻性是钻头选型和钻速预测的重要参数.岩石可钻性与其声波时差有着密切的关系.地层孔隙压力在一定程度上可由测井声波时差来反映.若能建立岩石可钻性与地层孔隙压力之间的定量关系,就可由地层孔隙压力对岩石可钻性进行实时预测.鉴于此,从测井估算地层压力的等效深度法和岩石可钻性模型出发,推导了岩石可钻性与地层孔隙压力的理论关系模型,并利用川东渡口河构造的Du4井和S油田实际资料建立了两者间的回归统计模型,进一步印证了该理论关系的正确性,为利用地层孔隙压力实时预报岩石可钻性提供了依据,也为岩石可钻性的测井解释找到了一条新的途径.     

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。     

柴达木盆地西部第三系地层压力预测

针对柴达木盆地地层孔隙流体压力资料缺乏而在研究工作中又要大量使用这类资料的实际情况，在声波测井资料的基础上，对柴西地区第三系进行了地层压力预测，将地层分为正常压实带和欠压实带，利用平衡深度原理采用不同的数学模型计算，回归预测了部分井地层孔隙流体压力，分区归纳了该地区地层压力预测模型。与已右的实测数据对比结果表明，预测效果良好。     

地震资料预测地层孔隙压力应基于欠压实成因

详细介绍了欠压实和流体膨胀这两类形成异常高压地层成因的σ－Ｖ曲线的区别，提出了一套用卸载参数来分析异常压力形成原因的方法，并利用该方法在新疆两个油田上的两个构造进行了利用地震资料预测地层孔隙压力的研究，经实测资料验证，预测的结果较为理想。     

不同孔隙结构碳酸盐岩的岩石物理响应特征及储层预测新方法——以鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组四段为例

近年来，在鄂尔多斯盆地中东部地区下奥陶统马家沟组四段（以下简称马四段）的台内丘滩体钻遇了优质白云岩储层，但该套储层厚度薄、与围岩弹性参数差异较小，利用常规方法很难准确识别和预测。为了提高白云岩储层的预测精度，基于铸体薄片与岩心CT扫描，详细分析了马四段碳酸盐岩的特征，通过岩石物理弹性测试，结合物性测试及试采资料建立了马四段岩石弹性参数与孔隙结构的关系，提出了研究区一种变基质多孔微分等效介质模型的预测孔隙结构和储层的新方法，并进行了矿场验证。研究结果表明：(1)马四段碳酸盐岩发育孔隙型和裂缝型2类储层，其中孔隙型储层可细分为以晶间孔为主和以晶间溶孔+晶间孔为主2类；(2)晶间孔为白云岩化作用形成，孔隙纵横比较大，晶间溶孔由晶间孔经过溶蚀作用改造形成，孔隙纵横比变小；(3)裂缝主要为构造缝和溶蚀缝，孔隙纵横比最小；(4)沉积和成岩作用对碳酸盐岩的孔隙结构影响大，孔隙结构的差异会引起岩石弹性参数的较大变化，利用该差异可以有效预测白云岩优质储层。结论认为，该方法首先通过变基质骨架建模准确划分岩石的基质类型，然后利用多重孔微分等效介质模型预测岩石的孔隙结构类型，并定量计算不同孔隙类型孔隙的体积占...     

低孔低渗储集层岩石物理分类方法的讨论

为了在储集层孔隙结构和岩石物理特征基本相同的情况下建立测井解释岩电参数模型，需要按岩石物理特征对储集层进行分类。通过实际资料和理论分析，对比地层流动带指数与储集层品质指数两种宏观物性参数的差异，研究储集层岩石物理分类的有效方法和反映微观孔隙结构变化的特征参数。利用两种指数对松辽盆地大情字井地区和鄂尔多斯盆地姬塬地区典型低孔低渗储集层60块岩心的压汞实验资料进行了分类，结果表明，按照储集层品质指数对储集层进行分类能更准确地反映储集层的孔隙结构和岩石物理特征。理论分析亦证明，储集层品质指数与孔隙结构之间呈单调函数关系，而地层流动带指数与储集层孔隙结构之间并不是简单的单调函数关系，储集层品质指数比地层流动带指数能更准确地反映储集层孔隙结构和岩石物理性质的变化。图6表1参14     

基于测井资料的地层孔隙压力预测方法研究

准确预测地层孔隙压力不但为钻井参数和井身结构设计提供了重要的压力技术数据,并且对保护油气层、提高钻井成功率具有重要意义。对异常孔隙压力的产生机制进行了总结和探讨,并对目前存在的基于测井资料的孔隙压力预测方法进行了系统全面的叙述和评价,认为单纯利用声波测井数据进行预测而不分析异常压力的地区性将不能获得很好的预测结果,并探讨了建立多重高压机制孔隙压力预测模型的可行性,以期为地层孔隙压力预测方法的进一步研究提供建议。     

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。      

地层压力随钻检测新方法及其应用

根据目前国内在地层孔隙压力预测及检测方面存在的困难和问题，提出了地层孔隙压力随钻检测新方法——岩石强度法。通过实验建立了合理的岩石强度计算模型；利用现场大量的随钻录井数据和测试数据建立了岩石强度与地层孔隙压力的关系模型，并对地层孔隙压力的具体计算方法作了阐述。开发研制出地层孔隙压力综合评估软件系统。新疆塔西南地区３口井和渤海油田４口井中应用表明，新方法检测精度高，适应性强。     

利用T2分布进行岩石孔隙结构研究

测井地层评价的基本任务除了要研究储层参数外，还要研究岩石孔隙结构。核磁共振测井技术和出现和应用，为测井解释研究孔隙结构提供了一种有效方法。通过研究泥质砂岩岩心核磁共振T2分布与压汞毛管压力曲线之间的关系，建立起二者之间的相互计算方法，从而为利用T2分布进行岩石孔隙结构研究提供了理论和方法的支持。     

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。