地层孔隙压力的精确预测及其应用

在钻井设计中 ,国内外多数教科书遵循的地层孔隙压力预测准则是依据某一裸眼段的最高孔隙压力设计该井段的钻井液密度。作者提出了地层孔隙压力精确预测的新准则 ,并成功运用于大港油田板深 7井。关于新准则及其相关技术 ,作者已发表过论文 ,出版过专著 ,并申请了国家专利。本文主要是关于这项技术的理论上的探讨。通过严格的数学证明 ,指出从出现井喷迹象到发生井喷 ,其所需时间比人们原来想象的要长 ;并认为 ,随着目前钻井中各种先进的井控及录井监控装置的引入 ,可以运用新的数学方法 ,忽略所占比例不大的少数高孔隙压力井段 ,来进行地层孔隙压力预测。这样预测的结果 ,可大大降低钻井设计中钻井液的密度 ,不仅可以加快钻井速度 ,降低钻井成本 ,而且可以有效地解决钻井过程中的油气层保护问题。文中导出了一套新的钻井过程井涌微分方程 ,给出了相关的函数曲线图 ,并且利用概率论的方法 ,给出了在现场应用的有关数据 ,为在更大范围内应用这一方法提供了方便条件。     

应用地质方法预测孔隙压力

在过去 10年中 ,随着图像和速度分析领域的进化及碎屑岩孔隙压力理论的发展 ,孔隙压力预测方法有了很大改进。孔隙压力预测包括过载和裂缝梯度、实地分析和模拟、对孔隙度和压力体系预测规模、断层密封性、结构对压力的影响 ,以及驱油原理     

应用地球物理方法进行孔隙压力预测的前景

孔隙压力预测的技巧和科学在过去10年间得到了巨大改善，其进步主要在成像和速度分析领域，以及碎屑盆地中孔隙压力理论方面。孔隙压力预测的内容包括上覆岩层压力梯度和破裂压力梯度、盆地分析和模拟、约束孔隙度和压力状态的远景构造规模、断层封闭性、构造对压力的影响以及开采驱动机制。     

速度-压力岩石物理模型及其在页岩孔隙压力预测中的应用

针对现有基于声波速度的经验公式进行地层压力预测时影响因素复杂的问题，应用弹性岩石物理模型来定量分析研究速度-压力关系的各种控制因素，提出孔构参数（γ）与压差之间的解析关系，并揭示压力对岩石体积模量和纵波速度等弹性性质的主控作用，进而准确预测孔隙压力。含气页岩中微裂缝及断裂发育时，异常高压下（高γ值）细小裂缝及扁平孔隙张开，岩石体积模量远低于其在静水压力下（低γ值）平均孔隙结构偏圆时的状态。结合岩心、测井及地震数据，利用此岩石物理压力关系刻画四川盆地丁山地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩的孔隙压力三维空间分布变化，压力系数与含气量呈正相关，该预测结果与现场实测数据吻合较好。岩石物理压力关系的分析和方法的提出对非常规和常规油气田的勘探、生产和钻井安全都具有重要借鉴价值。     

气体钻井技术在九龙山构造的应用

针对九龙山构造前期开发过程中存在的井漏严重、机械钻速低、钻井周期长的问题,结合九龙山地质条件,提出了两套气体钻井提速方案。通过这两套方案,九龙山构造气体钻井技术共应用39井、46井次,总进尺66466.97m,单井平均进尺1704.29m,占全井井深的42%,平均钻速17.53m/h,是钻井液钻井的5.69倍,同井段钻井周期由39d缩短到8d,节约时间1个月。对比两种方案,方案二延长了气体钻井进尺,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,更能充分发挥气体钻井优势。建议在尽量减小事故复杂、组织停等的基础上,推广应用方案二,以加快了九龙山构造勘探开发进程。     

孔隙压力预测方法在油气田开发中的应用

准确预测孔隙压力有助于评价盖层的有效性，减少井下复杂事故，实现优质、高效、安全钻井并有效保护油气层。为此，提出了预测孔隙压力的基本原理和依赖于正常压实趋势线而建立的两种预测孔隙压力的方法：即等效深度法和伊顿法，同时提出了预测孔隙压力的步骤，编制了程序，并应用此程序对某油气田几口井的孔隙压力进行了预测；在此基础上对两种预测方法的计算结果进行了对比分析，总结了在预测孔隙压力时应着重注意的问题，并提出了改进措施。     

地层孔隙压力预测方法在松辽盆地北部深层的应用

地层压力预测对深部地层钻井施工非常重要。针对松辽盆地北部深部地层地质特点,结合地质、工程等理论,用地质分析的方法认识和解决深部地层压力预测问题,为此对该盆地复杂火成岩地层孔隙压力采取分层、分区预测方法,分别建立沉积岩地层区域地层压实正常趋势线进行预测。在实际应用中,通过分析总结该区块压力分布特征,并融合多项技术提升地层压力预测剖面外推法的准确性,形成了一套适应松辽盆地深部地层压力预测的新方法,有效解决了松辽盆地深部地层钻井施工过程中的实际问题。     

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。     

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。     

泥页岩地层孔隙压力的预测方法

勘探开发过程中,由于地层孔隙压力预测不准,时常造成井眼坍塌、破裂,这不但影响了工程的进行,而且带来了巨大的经济损失。因此,准确预测地层孔隙压力,对钻井设计中钻井液密度的选择和合理的井身结构设计起着重要作用,同时也是打好一口井的重要因素。文中概述了关于地层孔隙压力预测的一系列方法,并通过实例来说明如何准确预测,最后针对预测方法的局限性提出了一些建议。     

川西地区九龙山构造碎屑岩储层气水预测实践

四川盆地西部九龙山构造下侏罗统珍珠冲组砾岩段、上三叠统须家河组须二上亚段和须二下亚段（顶部）储层均存在气水分布规律不清的问题,这也是当前该构造油气开发中的一大难题。为此,以地质、测井资料为基础,建立了泊松比气水预测模式,对该构造的三维地震资料应用泊松比反演方法进行了气水分布预测,得到了三段储层的含气、含水分布预测结果。综合分析的结果认为：上述三段储层总体上均具有高部位含气为主、低部位以含水为主的边水特征;高部位含水与裂缝有明显关系。该认识与实际测试结果较为吻合,也对实际生产情况做出了合理的解释。     

四川盆地东南部龙马溪组页岩微-纳米孔隙结构特征及控制因素

以四川盆地东南部重庆地区下志留统龙马溪组页岩为研究对象,通过场发射扫描电镜、CO₂及N₂低温低压吸附实验,探讨海相页岩储层微-纳米孔孔隙结构特征及其控制因素。结果表明:龙马溪组页岩发育有机孔、粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔和微裂缝6种孔隙类型,其中有机孔、黏土矿物层间粒内孔最为发育,由于热演化程度高也发育大量的溶蚀孔隙;龙马溪组页岩BET比表面积介于3.5~18.1 m²/g,BJH总孔容介于0.00234~0.01338 cm³/g,DA微孔比表面积介于1.3~7.3 m²/g,DA微孔孔容介于0.00052~0.00273 cm³/g。页岩微孔比表面积占总比表面积的23.1%~80.2%,平均占比50.3%,微孔孔容占总孔容的12.1%~48.5%,平均占比32.3%,微孔提供比表面积的能力远大于中孔和宏孔,是页岩储层中甲烷吸附的主要场所;泥页岩孔径分布复杂,孔径分布曲线存在多个不同的峰值,在0~100 nm范围内主要呈现双峰或三峰特征,偶见四峰特征;有机碳含量与泥页岩微孔、中孔+宏孔及总孔的孔隙结构参数均呈现非常好的线性关系,表明TOC是泥页岩中微-纳米孔隙结构最重要的控制因素,将孔隙结构参数对TOC进行归一化处理后,总孔和中孔+宏孔孔隙结构参数与黏土矿物含量呈正线性关系,与脆性矿物含量呈负线性关系,表明黏土矿物和脆性矿物主要控制页岩的中孔和宏孔的发育。     

四川盆地平桥地区五峰—龙马溪组页岩微观孔隙特征研究

基于氩离子抛光扫描电镜、吸附脱附实验等方法,对四川盆地平桥地区五峰组-龙马溪组下部页岩微观孔隙进行了研究。结果表明,富有机质的硅质页岩和碳质页岩微观孔隙以有机孔和微裂缝为主;孔隙结构相对复杂,孔隙形态丰富,孔径范围较大。吸附脱附实验显示,该页岩既有狭窄的平行板片状孔、少量的锥形平板孔和楔形孔,孔隙连通性相对差,又有规则开放圆孔与一端开口的墨水瓶状孔,孔隙开放性、连通性相对好。氩离子抛光扫描电镜法测量有机孔以细介孔为主且偏向微孔;吸附法测量比表面积为9～32.6 m²/g,平均18.0 m²/g,值偏低,BET法孔径为3.23～4.35 nm,BJH法孔容平均0.016 5 cm³/g,以细介孔为主,且偏向微孔界线。综合分析认为,研究区页岩储层微观孔隙以细介孔为主,且介孔和微孔贡献了绝大部分的比表面积。     

四川盆地九龙山构造致密砾岩储层裂缝特征及其贡献

致密块状砾岩作为油气储层比较少见,其裂缝的成因类型、分布特征及控制因素尚不清楚。为此,以四川盆地九龙山构造下侏罗统珍珠冲组致密砾岩储层为例,根据野外露头、岩心、成像测井和岩心测试分析资料,在研究砾岩储层裂缝成因类型和分布特征分析的基础上,就裂缝对该类储层及产能的贡献大小进行了评价。珍珠冲组致密砾岩储层主要有构造裂缝、成岩裂缝和原岩裂缝3种成因类型,并以构造剪切裂缝为主,可分为东西向、近南北向、北西西向和北东东向4组裂缝;裂缝非常发育,岩心裂缝面密度平均为31.4 m/m²,溶蚀以后的裂缝在地层围压条件下的平均开度为221.28 μm;裂缝及其溶蚀孔洞的平均总孔隙度为2.26%,占该区岩心总孔隙度的67.4%,裂缝的渗透率主要分布在20.0～160.0 mD,比储层孔隙的渗透率高2～5个数量级,说明裂缝及其溶蚀孔洞是珍珠冲组致密砾岩储层的重要储集空间和主要渗流通道,控制了该区天然气藏的分布和单井产能。     

川西九龙山地区下二叠统高能滩地震预测

近年来,在四川盆地环“开江-梁平海槽”两侧礁、滩进行的油气勘探不断获得突破,发现了一批大型气藏,地震相与沉积相综合解释技术对上二叠统生物礁和下三叠统鲕滩的勘探突破发挥了重要作用,但针对下二叠统的滩相勘探一直没有新的突破。之前,对川西九龙山地区下二叠统栖霞组和茅口组的高能滩预测主要注重地质、测井研究,或利用地震反演方法开展储层预测,从未对茅口组、栖霞组进行地震相研究。为此,针对该区栖霞组和茅口组均为典型的碳酸盐缓坡沉积环境且不同的沉积环境具有不同的地震相特征,可利用地震相、沉积相综合解释技术,来预测有利的古地貌和沉积相带,进而预测高能滩的发育有利区。通过地震相特征分析,下二叠统具有３大地震相特征：①地震反射时间厚度异常增加;②下二叠统内部反射同相轴增多;③下二叠统底界明显超覆于志留系之上。利用这３种不同的地震相特征预测了有利于高能滩发育的古地貌区域。经实钻证实,采用该预测方法能够提高下二叠统高能滩储层的钻探成功率。     

九龙山气田珍珠冲组砂砾岩储层评价及有利区优选

九龙山气田珍珠冲组为非均质性很强的裂缝性致密砂砾岩储层。为明确开发层系,优选有利开发区块,利用岩心描述、铸体薄片观察、成像测井解释、全直径岩心分析等手段,对珍珠冲组开展了高分辨率层序地层划分,系统分析了储层沉积微相、岩石学特征、储集空间类型及裂缝分布特征,实现了对珍珠冲组裂缝性砂砾岩储层的精细描述。结果表明：①珍珠冲组可划分为3个中期旋回和6个短期旋回,有利储层为Ⅱ旋回扇三角洲前缘水下分流河道多层叠置形成的巨厚砂砾岩体;②珍珠冲组为裂缝-孔隙型储层,发育砾间溶孔、砾内溶孔及裂缝扩溶孔,储层孔隙度主峰为2.0%～4.5%,水平渗透率为1～100 mD,垂直渗透率为0.1～10.0 mD,低角度缝和网状缝显著改善了储层的渗流能力;③Ⅱ3和Ⅱ1小层裂缝发育,渗透率较高,为2个有利开发层系;④通过单层评价,多层叠合,优选出2个一类有利区和3个二类有利区。该研究成果对九龙山气田开发部署具有指导意义。     

川东地区龙马溪组页岩不同岩相孔隙结构特征及其主控因素

四川盆地川东地区是中国页岩气主要产区,目前发现的页岩气主要产自五峰-龙马溪组的富泥硅质页岩,而对富硅泥质和混合质页岩研究较少。为了确定川东地区龙马溪组富硅泥质和混合质页岩的孔隙发育特征,在对龙马溪组页岩岩相划分的基础之上,通过二氧化碳吸附,氮气吸附,高压压汞以及孔隙度测定,X-衍射,场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）等实验手段,对比不同岩相页岩孔隙结构特征,研究不同岩相页岩孔隙结构的主控因素。研究结果表明：①川东地区富有机质页岩可划分为富硅泥质页岩相、硅/泥混合页岩相和富泥硅质页岩相,不同岩相页岩孔隙度范围在2.62%~5.65%;②页岩储层中孔隙体积以介孔为主,大约占总孔隙的50%~60%,其次是微孔和宏孔,大约占总孔隙的15%~20%,比表面积主要贡献来自微孔和介孔,分别占总比表面积的70%和30%;③龙马溪组页岩孔隙发育主要受有机质丰度的控制,粘土矿物含量不是控制页岩孔隙发育主要因素,高有机质丰度页岩可能由于骨架颗粒支撑较弱遭受更剧烈的压实作用使大部分孔隙消失;④高有机质丰度富泥质页岩和硅/泥混合页岩也具有较高的孔隙度,与大部分富泥硅质页岩具有相似的孔隙结构,表明富硅泥质页岩相和硅/泥混合页岩相页岩也能发育一定量的纳米级孔隙,可为页岩气赋存提供空间。     

川西地区九龙山构造砾岩储层敏感性实验分析

四川盆地西北部九龙山构造下侏罗统珍珠冲组气藏的储层岩石矿物特征和孔隙结构十分特殊和复杂,颗粒大、裂缝发育且非均质性强,具有低孔隙度、低渗透率致密储层的特征,目前对开发过程中的储层伤害机理及主要伤害因素尚未掌握。为此,进行了系统的岩心实验分析,结果表明：该区储层总体表现为强速敏性和强-极强水敏性,速敏渗透率损害率为67.2％～94.1％,水敏渗透率损害率为71.3％～95.5％,渗透率越低,速敏性越强;碱敏性中等偏强-强,碱敏渗透率损害率为48.6%～90.9%,酸敏性弱,注酸前后渗透率变化不大;应力敏感性强,裂缝受压后产生闭合难于恢复,渗透率损失率大。总之,该气藏储层敏感性强,极易被伤害,主要伤害类型为水敏、速敏和应力敏感,建议气田生产中避免“强采强注”,施工中采用合理矿化度的工作液,加入适当的黏土稳定剂,并控制酸碱度。     

川西地区深井非常规井身结构设计与实践——以九龙山构造龙004-X1井为例

位于四川盆地西北部的九龙山构造属于多产层超高压气藏,地质条件复杂,深井钻进过程中,三叠系雷口坡组—嘉陵江组地层缩径卡钻、嘉二段盐水侵、飞仙关组—吴家坪组漏喷同存等故障频发,严重影响了深部井段的钻井安全、加长了钻井周期。为此,通过总结九龙山构造深井钻井施工的特点与难点,以及已钻井常规井身结构不足的原因,结合建立的地层三压力剖面上存在的必封点位置,进而提出了一套深井非常规井身结构优化设计方案,即在深部井段提供3层套管层次,以满足分隔深部窄密度窗口井段地层的要求且可灵活调整,同时下部井段的固井环空间隙能够保证注水泥的基本要求。该设计方案在龙004-X1井实践获得成功,平均机械钻速达到了1.89 m/h,钻井周期缩短至418 d,同比邻井事故复杂损失时间降低了2 589 h,满足了该区深井安全快速钻井的需要,为该区开发二叠系超高压气藏积累了宝贵的经验。