【正文】 鉆井過程中的超壓預(yù)測與監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用對(duì)沉積盆地中異常高壓的研究，世界范圍都給予了足夠的重視。原因在于它在石油勘探開發(fā)中具有十分重要的理論和實(shí)際意義。在理論上，它完善了成油的晚期學(xué)說，正是異常高壓的存在，使得原本在晚期由于壓實(shí)作用而致密的儲(chǔ)層保持了異常高的孔隙度，使油氣的有效運(yùn)移和聚集成為了可能；在實(shí)際勘探中，由于高效（或有效）源巖、有效儲(chǔ)層、異常高的地層流體壓力等各成藏的有利因素是相伴出現(xiàn)的，對(duì)異常高壓的預(yù)測實(shí)際上就是對(duì)有利成藏區(qū)段的圈定。尤其是在我國東部地區(qū)，從水力作用上講，松遼盆地、渤海灣盆地及東部大部分第三系盆地都屬于壓實(shí)流盆地，縱向上都具有三個(gè)水力系統(tǒng)：既上部淺層淡水系統(tǒng)（2000m以內(nèi)），中層含鹽正常壓力系統(tǒng)（2000～3500m）和深層（3500m以下）超壓系統(tǒng)。因而對(duì)深層異常壓力系統(tǒng)的研究又顯得十分重要。另一方面，深層油氣儲(chǔ)層由于受到復(fù)雜的成巖作用影響，對(duì)其有利儲(chǔ)集空間發(fā)育規(guī)律的研究尤為重要。國內(nèi)外的研究和勘探表明，次生孔隙的發(fā)育是深層油氣儲(chǔ)集的主體，其發(fā)育區(qū)段和發(fā)育程度受控于欠壓實(shí)泥巖的發(fā)育或異?？紫读黧w壓力的存在。而異?？紫读黧w壓力的發(fā)育和演化與盆地的構(gòu)造和沉積具有一定的協(xié)調(diào)性。共同控制著油氣生成、運(yùn)移和聚集。因此，研究深層異常壓力的時(shí)空演化和分布規(guī)律，指導(dǎo)勘探目標(biāo)的確定，評(píng)價(jià)有利的儲(chǔ)層區(qū)段分布，具有重要的指導(dǎo)意義。而對(duì)于異常高壓的最初認(rèn)識(shí)與重視的起因則是在鉆井工程上。隨著世界范圍內(nèi)的石油勘探的不斷深入，簡單和埋深淺的含油構(gòu)造和地區(qū)已經(jīng)越來越少，油氣的勘探向埋深大、地質(zhì)條件復(fù)雜、地面條件惡劣和海洋等區(qū)域深入，這就使得勘探的風(fēng)險(xiǎn)越來越大。平衡鉆井在防止工程事故和保護(hù)油層兩個(gè)方面被提到了重要位置，在這些方面比較成功的應(yīng)用是美國的墨西哥灣岸地區(qū)。而在異常地層壓力的理論建立與研究的開創(chuàng)者當(dāng)數(shù)日本的真柄欽次（Margar，1968，1975，1978，1980，1993）。地層壓力由于其形成機(jī)理和影響因素很多，國內(nèi)外的研究一直未找到一種理想的方法，能夠準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)測。傳統(tǒng)的壓力預(yù)測方法主要是基于理論上的，而在實(shí)際鉆井過程中的符合程度很差。現(xiàn)在綜合錄井儀上所用的壓力預(yù)測方法一般都是Dc指數(shù)和Sigma法。而隨著鉆探技術(shù)的發(fā)展（如定向斜井技術(shù)和PDC鉆頭的使用），使得這兩種方法在壓力預(yù)測和監(jiān)測上都存在著明顯的誤差。這就急需解決壓力預(yù)測與監(jiān)測的方法，找到一種能與綜合錄井相配套的隨鉆監(jiān)控方法，并且能預(yù)測下部一定地層內(nèi)的壓力變化，能有效地指導(dǎo)科學(xué)鉆井，防止事故的發(fā)生。基于上述考慮，我們提出了以地質(zhì)研究為基礎(chǔ)，綜合測井、地震和錄井等資料，進(jìn)行區(qū)塊研究，建立壓力分布的宏觀模型，為隨鉆預(yù)測與監(jiān)測提供靜態(tài)預(yù)測模型，并根據(jù)實(shí)時(shí)錄井資料進(jìn)行適當(dāng)修正，將預(yù)測與監(jiān)測緊密結(jié)合，達(dá)到準(zhǔn)確壓力預(yù)測的目的。一、異常高壓成因的基本認(rèn)識(shí) 對(duì)超壓成因的認(rèn)識(shí)是我們進(jìn)行壓力預(yù)測與監(jiān)測的基礎(chǔ)，不同成因類型的超壓，決定了我們所采用預(yù)測和監(jiān)測方法的適應(yīng)程度。 超壓體的成因是由多種因素造成的，可歸納為沉積型和構(gòu)造型兩類。沉積型成因以快速沉積造成的不均衡壓實(shí)作用為主，帶動(dòng)水熱增壓作用、蒙脫石變成伊利石的成巖作用和烴類生成作用等。構(gòu)造型成因主要是由區(qū)域性抬升隆起等構(gòu)造應(yīng)力作用形成的?？焖俪练e（形成時(shí)欠壓實(shí)）作用長期被認(rèn)為是導(dǎo)致超壓形成的主要原因，其實(shí)質(zhì)就是快速沉積引起沉積物的壓實(shí)和孔隙中流體逸散之間不平衡關(guān)系所造成的。但是，要使超壓在地質(zhì)時(shí)期內(nèi)得以保持，必須有充分限制流體外泄的封閉條件。超壓體多出現(xiàn)在連續(xù)性較好、分布較廣的區(qū)域性厚泥巖層(常為烴源巖)之中。 Power（1967）提出，蒙脫石轉(zhuǎn)化為伊利石能導(dǎo)致高孔隙壓力的形成，是基于粘土表面結(jié)構(gòu)水的密度大于孔隙水，高密度水進(jìn)入孔隙會(huì)使流體體積增大，導(dǎo)致高壓產(chǎn)生。Foster、Custard和Plumleg等（1980）提出，粘土脫水導(dǎo)致滲透性的喪失，有利于超壓形成的觀點(diǎn)。而Anderson和Low的研究則認(rèn)為，結(jié)構(gòu)水的密度并不大或僅稍大，難以形成異常高壓。盡管對(duì)粘土轉(zhuǎn)化導(dǎo)致增壓的原因尚有不同認(rèn)識(shí)，但粘土轉(zhuǎn)化帶與超壓帶之間在墨西哥灣區(qū)存在明顯相關(guān)性的事實(shí)，使許多研究者（Bruce等，1984）認(rèn)為，至少在海灣地區(qū)，粘土轉(zhuǎn)化無疑是超壓帶形成的重要機(jī)理之一。Bruce（1984）還認(rèn)為，粘土轉(zhuǎn)化的溫度在不同地區(qū)有所差異，且一般都超過Burst（1969）給出的90～110℃的范圍。 干酪根成烴作用引起的超壓作用是由Momper（1978）提出的。Momper認(rèn)為，“烴類的形成有助于增壓，但在成油高峰期，瀝青質(zhì)可能是孔隙增壓的最大源泉，因?yàn)闊N類生成能引起體積增加。根據(jù)有機(jī)質(zhì)原始濃度及產(chǎn)油量計(jì)算，在有效烴源巖系統(tǒng)內(nèi)體積的純增量可達(dá)到原始有機(jī)質(zhì)體積的25%。Meissner曾以威利斯頓盆地的巴肯頁巖為例加以說明。該頁巖是主要烴源巖，同時(shí)也是超壓帶。如果有機(jī)質(zhì)熱演化達(dá)到成氣階段，干酪根成氣或石油裂解成氣都可使氣態(tài)烴的體積增大，增壓現(xiàn)象更為顯著。這是油氣盆地中超壓體形成的重要機(jī)制。 Barker（1972）提出水熱增壓的觀點(diǎn)。他認(rèn)為，對(duì)一個(gè)封閉的多孔巖石系統(tǒng)，增溫必然導(dǎo)致超壓。這是因?yàn)槭㈩w粒的熱膨脹率僅是水的1/15，熱膨脹引起的水體積增大是不容忽視的。據(jù)Barker的資料，在地下6 km處，℃/hm、℃/℃/hm時(shí)，水的體積增大率分別為3%、7%和15%。 Hanshaw和Zen（1965）提出滲透（析）增壓（Osmotic Pressuring）作用。他們認(rèn)為，半滲透性的頁巖與含鹽度較高的儲(chǔ)層接觸帶，具有類似于薄膜滲透性質(zhì)，可以造成很大的壓差。 異常高的流體壓力可以因局部或區(qū)域性的斷裂、褶皺、側(cè)向滑動(dòng)、泥或鹽的底辟、刺穿以及地震等因素，使探部高壓流體侵入被封閉的淺部儲(chǔ)集層，引起局部異常高壓 要強(qiáng)調(diào)的是，超壓是上述多種因素互相疊置的結(jié)果，一般是以一種因索為主，其它因素為輔。有的專家認(rèn)為，第三系盆地以不均衡壓實(shí)作用為主，水熱增壓作用對(duì)體積影響較?。煌瑫r(shí)，粘土礦物成巖作用，水的體積增量容易被粘土體積的減量所抵消，這兩種因素對(duì)形成超壓影響較小。不同地區(qū)的主要因素也不同，如美國落基山諸盆地就是由于烴類生成作用形成的超壓，而墨西哥灣沿岸盆地的超壓則是以快速沉積所形成的不平衡壓實(shí)作用所造成的。從這兩個(gè)地區(qū)的情況出發(fā)，形成了兩個(gè)鮮明的學(xué)振。有的專家認(rèn)為，二者關(guān)系密切，早期可能由于快速沉積水排不出去形成超壓，但要保持長時(shí)間的超壓狀態(tài)，還有賴于后期生成的氣體的介入。二、壓力預(yù)測的理論依據(jù) 就目前的壓力預(yù)測水平分析，主要都是根據(jù)地震、測井、鉆速等三個(gè)方面的資料來進(jìn)行定量預(yù)測和監(jiān)測的，而這些方法的根本理論依據(jù)就是超壓起因于壓實(shí)與排液的不平衡。所以，這些方法對(duì)于有其它成因參與或完全由構(gòu)造型因素所形成的超壓（如我國西部的一些盆地），就顯得無能為力了。因此，我們的討論也僅限于壓實(shí)成因的超壓預(yù)測問題。 1. 地質(zhì)和地球物理特征 超壓的地質(zhì)地球物理特征具體表現(xiàn)為以下九個(gè)方面的特征。 （1）巖性的致密程度 在碎屑巖地層