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）可造成錯誤的壓力評價；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（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（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)驗證明，進入超壓環(huán)境的特點在于鉆速增加，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是一個有效的方法。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“正常”趨勢到低于正常泥巖電阻率。 把這種異常壓力探測概念推進一步，在井場上可以對代表性的泥巖樣品（巖屑）進行類似的電性的測量。試驗可以在泥巖巖屑，泥巖巖屑造漿，造漿濾液中進行，或在泥漿流動管線進口和出口測量泥漿流電阻率（含鹽量）的瞬息變化來實現(xiàn)。 （5）泥巖造漿的滲濾速度 當鉆井中接近超壓層時，在地層中就要遇到一些地球化學變化。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，濾液停留的時間十分穩(wěn)定。然而，在進入高壓環(huán)境之前，滲濾時間顯著地降低，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確定位的高壓段，開始出現(xiàn)點相吻合。 （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，就可以計算出泥巖的孔隙度。進一步，可以測量頁巖濕度含量（MC）指數(shù)，這個指數(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?shù)慕忉審?fù)雜化了。 根據(jù)我們的經(jīng)驗，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趨勢的偏離。因為體積密度和MC指數(shù)是單獨測量得到的，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。這個標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。這些方法的一個共同特點就是通過對欠壓實地層的檢測來間接地求取地層壓力。 1. 鉆井法 2. 聲波時差法 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 我們的研究基于壓實理論，根據(jù)生產(chǎn)上的一般資料狀況，主要通過鉆井資料、測壓資料進行標定，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)的實時地層壓力監(jiān)測。 1. 設(shè)計思路 （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行頻率統(tǒng)計，確定巖性速度頻率統(tǒng)計量版。將地震速度（波阻抗）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為巖性參數(shù)場，評價目標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曲線或地震速度曲線變換為地層壓力曲線，進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)，達到異常壓力預(yù)測的目的。并將計算結(jié)果按點、線、面（目標層段）成圖。評價研究區(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，同時
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