鉆井過程中的超壓預(yù)測與監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-16 05:30 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 異常低的總體密度（圖4）。 但由于地區(qū)的不同或人為的因素，常常也可以出現(xiàn)一些測量上的不準(zhǔn)確，如：①因泥巖巖屑中氣體的存在，使總體密度值降低；②假巖屑的測量結(jié)果；③密度數(shù)據(jù)的可靠性；④年代地層界面，不整合面，可以對正常壓實(shí)趨勢線有很大影響；⑤巖性變化（高碳酸鹽含量，粉砂巖和（或者）砂巖、頁巖、泥巖、泥灰?guī)r等）可造成錯(cuò)誤的壓力評價(jià)；⑥重礦物的存在，諸如黃鐵礦、菱鐵礦等，將增加頁巖總體密度，可以掩蓋超壓的起點(diǎn)（頂面）； （2）泥巖因子 泥巖因子表示泥巖的固體陽離子交換能力，是由亞甲蘭試驗(yàn)（Nevins和Weintritt，1967；Hang和Brindley，1970）所測得的，它與地層中的蒙脫石含量有關(guān)，從而和巖屑中粘土與砂巖豐度比率，即剖面中的粘土含量有關(guān)。對經(jīng)常發(fā)現(xiàn)在高壓剖面頂面的不滲透性蓋巖的探測，泥巖因子是一個(gè)有用的方法。泥巖因子測量可以用來確定可能坍塌的地層。 （3）頁巖巖屑的體積、形狀和大小 經(jīng)驗(yàn)證明，進(jìn)入超壓環(huán)境的特點(diǎn)在于鉆速增加，結(jié)果就造成頁巖振篩器上巖屑體積的增加。此外，巖屑的形狀和大小也將變化。在過渡帶，巖屑的形狀是多角的和尖角的，而不像在正常壓力環(huán)境的圓形。此外，從超壓環(huán)境中來的巖屑，在外形上，可以變得異乎尋常的大，而且通常呈現(xiàn)破裂片。 （4）泥巖造漿電阻率 根據(jù)測井分析泥巖的電性特性，對壓力的探測和定量的地層壓力評價(jià)是一個(gè)有效的方法。超壓地層在感應(yīng)電測井的短電位測井曲線上，表現(xiàn)為偏離“正?！壁厔莸降陀谡Ｄ鄮r電阻率。 把這種異常壓力探測概念推進(jìn)一步，在井場上可以對代表性的泥巖樣品（巖屑）進(jìn)行類似的電性的測量。試驗(yàn)可以在泥巖巖屑，泥巖巖屑造漿，造漿濾液中進(jìn)行，或在泥漿流動(dòng)管線進(jìn)口和出口測量泥漿流電阻率（含鹽量）的瞬息變化來實(shí)現(xiàn)。 （5）泥巖造漿的滲濾速度 當(dāng)鉆井中接近超壓層時(shí)，在地層中就要遇到一些地球化學(xué)變化。同樣，泥巖巖屑造漿的滲濾速度也將發(fā)生變化。影響滲濾速度的因素包括巖屑樣品的泥巖與砂巖比率，顆粒大小，存在的粘土礦物的類型和形狀；頁巖中空隙流體的PH值和電解質(zhì)濃度（含鹽量）等。 在正常壓力井段，濾液停留的時(shí)間十分穩(wěn)定。然而，在進(jìn)入高壓環(huán)境之前，滲濾時(shí)間顯著地降低，其最低值與其它壓力預(yù)測技術(shù)和泥漿需要的重量所準(zhǔn)確定位的高壓段，開始出現(xiàn)點(diǎn)相吻合。 （6）泥巖水的顏色 在異常壓力環(huán)境下，從泥巖樣品中擠壓出來的水的顏色，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)呈來源于有機(jī)化合物的淡黃色（琥珀色）到黃褐色（咖啡色）。在一些情況下，在泥巖造漿濾液的顏色和井場地層壓力變化之間存在著明顯的關(guān)系。 （7）濕度指數(shù) 泥巖巖屑總體密度測值，在確切地勾繪蓋巖和異常壓力的位置上的用途，已經(jīng)得到了充分肯定。知道泥巖總體密度、顆粒基質(zhì)密度（亦即成分）及孔隙空間中的流體密度，就可以計(jì)算出泥巖的孔隙度。進(jìn)一步，可以測量頁巖濕度含量（MC）指數(shù)，這個(gè)指數(shù)與泥巖孔隙度有直接聯(lián)系。在一定深度上，異常壓力反映在高于正常泥巖孔隙度和濕度含量上。 在井場上，泥巖巖屑的MC指數(shù)，通過測量濕的和干的樣品（只需要一個(gè)加熱板和天秤）之間的重量損失，或通過商業(yè)上可得到的濕度分析儀可以很容易地確定。在測量MC指數(shù)之前，泥巖巖屑必須是清潔的、而且必須除去表面水。 （8）巖性函數(shù)曲線 重大的巖性變化，正如以前所討論過的，對壓力預(yù)測來說，使總體密度數(shù)據(jù)的直截了當(dāng)?shù)慕忉審?fù)雜化了。 根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對灰質(zhì)頁巖繪制巖性函數(shù)圖（頁巖體積密度和MC指數(shù)的乘積），可以極大地降低對正常壓實(shí)趨勢的偏離。因?yàn)轶w積密度和MC指數(shù)是單獨(dú)測量得到的，所以這是可以做到的。 （9）重碳酸鹽超壓之間的關(guān)系 根據(jù)Collins（1970）和Jones（1968）的資料，畫出了HCO3濃度與深度間的關(guān)系曲線，外加上所研究井中的壓力資料。對一特定的深度來說，異常高壓帶地層水的HCO3濃度表現(xiàn)為高于正常壓力帶地層水的HCO3濃度。 墨西哥灣岸地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)表明，地層鹽水在超壓或接近超壓環(huán)境是較淡的；地層鹽水中，重碳酸鹽含量隨含鹽量減少而增加。超壓環(huán)境中占優(yōu)勢的高壓和高溫，將增加這一作用。 （10）氧化還原電位和PH值 通常，在正常壓力剖面，氧化還原指數(shù)的趨勢是隨著深度略有降低。而在后來的120m左右急劇地增加。在3918m開始，泥巖巖屑的總體密度增加，指示存在著鉆進(jìn)速度較低的蓋巖。因此，氧化還原電位值指出的壓力邊界（蓋巖）要比巖屑密度指出的壓力邊界要早。此外，對所研究的一些井來說，產(chǎn)油層與較低的氧化還原值相吻合。這個(gè)標(biāo)志又可以使之作為一種有效的油氣層識別工具。三、地層壓力定量預(yù)測的原理 針對異常高壓帶的上述表征，已形成了各種預(yù)測方法。按類別可分為鉆井法、測井法和地震法等。這些方法的一個(gè)共同特點(diǎn)就是通過對欠壓實(shí)地層的檢測來間接地求取地層壓力。 1. 鉆井法 2. 聲波時(shí)差法 3. 地震法 4. 地層破裂壓力和坍塌壓力的預(yù)測方法 （1）經(jīng)驗(yàn)公式法 ①Hubbert和Willis的方法 ②Matthews和Kelly的方法 ③Eaton法 ④Anderson，Ingram和Zanier的方法 （2）應(yīng)力法預(yù)測地層的破裂壓力 ①破裂壓力 ②坍塌壓力四、地層壓力定量預(yù)測方法設(shè)計(jì) 我們的研究基于壓實(shí)理論，根據(jù)生產(chǎn)上的一般資料狀況，主要通過鉆井資料、測壓資料進(jìn)行標(biāo)定，以地震資料和測井資料研究和處理為主，開展巖性組合、泥巖過剩壓力、儲層流體勢的預(yù)測，在壓力預(yù)測的基礎(chǔ)上，將預(yù)測結(jié)果應(yīng)用于現(xiàn)場Dc指數(shù)的實(shí)時(shí)地層壓力監(jiān)測。 1. 設(shè)計(jì)思路 （1）巖性組合研究 以鉆井資料為依據(jù)，對地震速度或波阻抗進(jìn)行頻率統(tǒng)計(jì)，確定巖性速度頻率統(tǒng)計(jì)量版。將地震速度（波阻抗）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為巖性參數(shù)場，評價(jià)目標(biāo)層段的巖性組合特征和異常地層壓力保存條件。 （2）地層壓力預(yù)測 應(yīng)用等效深度法，將測井解釋的泥巖壓實(shí)曲線或地震速度曲線變換為地層壓力曲線，進(jìn)而獲取地層的地層壓力、過剩壓力、壓力系數(shù)、壓力梯度等參數(shù)，達(dá)到異常壓力預(yù)測的目的。并將計(jì)算結(jié)果按點(diǎn)、線、面（目標(biāo)層段）成圖。評價(jià)研究區(qū)的壓力分布和油氣富集規(guī)律、指導(dǎo)鉆井泥漿比重的設(shè)計(jì)，同時(shí)
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