【文章內(nèi)容簡介】 蓋層，氣體會向地表擴散。但是在有些地區(qū)，可形成淺層氣，鉆遇這種淺層氣是淺層鉆井的主要災(zāi)害。隨著埋藏深度增加，有機物質(zhì)的化學“裂解”形成碳氫化合物，同時使重烴裂解形成輕烴。烴分子數(shù)量的增多意味著它將會占據(jù)更多的空間。很明顯，在半封閉的環(huán)境中的含烴帶地層壓力將會升高。烴類油藏容易產(chǎn)生壓力異常，尤其是在有大量氣體存在時更是如此。溫度效應(yīng)沉積物的重力載荷往往會使沉積物內(nèi)部的溫度升高。另外，在埋藏時形成的地溫梯度，隨著沉積物總體密度的不同而有所變化。在溫度升高時，水的體積略有增大。這就意味著地層水的溫度對異常壓力也有影響。由于溫度對成巖作用的影響，那么溫度就是影響異常壓力的一個間接因素。沉積物埋藏過程中，壓實效應(yīng)和溫度效應(yīng)都有助于在被蓋層隔離的含水沉積物中產(chǎn)生的異常流體壓力。流體運移效應(yīng)流體運移效應(yīng)包括鉆開的巖層與超壓層的聯(lián)通以及地層流體等勢面的差異造成的壓力異常，如圖332所示。圖332 不同壓力系統(tǒng)聯(lián)通的實例在低于含水層等勢面的地面上鉆井，當鉆入含水層時，使用“標準”密度的鉆井液也會導(dǎo)致井涌或井噴，（圖333）。圖333 從等勢面產(chǎn)生的壓力異常實例三、隨鉆地層壓力的檢測工作程序聯(lián)機工程師有以下四點主要義務(wù)：通過對鉆井中獲得的測量參數(shù)進行分析對比，確定或調(diào)整估計的地層流體壓力值。通過利用鉆井階段的實測資料，確定或調(diào)整地層破裂壓力值。幫助現(xiàn)場鉆井人員優(yōu)選使用鉆井液密度及其它常規(guī)井控所需要的參數(shù)；定期或經(jīng)常同用戶交流壓力信息。一旦發(fā)現(xiàn)地層壓力異常的信息，及時處理，減小二次井控的風險和投資。在進行隨鉆地層壓力評價時，在不同的鉆井階段應(yīng)做的工作如下：開鉆前收集與壓力有關(guān)的資料數(shù)據(jù)鄰井的電測井資料（聲波和補償?shù)貙用芏葴y井）；鄰井的隨鉆錄井圖；鄰井的地層壓力或綜合錄井圖；地震壓力預(yù)測圖；鄰井完井報告。錄井前準備(1)、使用壓力圖以預(yù)計該地區(qū)‘正?！貙訅毫μ荻纫约爱惓毫У捻敳课恢谩?2)、檢查綜合錄井圖和完井報告，尋找異常壓力信息、可能的漏失帶、可能引起壓力評價困難的地質(zhì)條件（碳酸鹽巖/蒸發(fā)巖帶、不整合、斷層等）。(3)、如果有該區(qū)域壓力梯度數(shù)據(jù)，應(yīng)計算出設(shè)計井中到第一個套管鞋位置的壓力梯度。如果是在海上還要包括水深和空氣間隔的計算。(4)、如果有當?shù)氐牟此杀认禂?shù)，應(yīng)估計設(shè)計井到第一個套管鞋深度的破裂壓力梯度。(5)、如果沒有當?shù)氐挠糜谟嬎闵细矇毫推屏褖毫μ荻鹊挠嘘P(guān)系數(shù)，分析巖性錄井圖以確定開始鉆井應(yīng)該使用的合適的軟地層或硬地層系數(shù)。(6)、參考施工井的鉆井設(shè)計，明確鉆井計劃以及出現(xiàn)異常壓力的可能深度。(7)、在海上，如果實際的水深和空氣間隔與設(shè)計值不符時，重新計算上覆壓力梯度。(8)、同地質(zhì)監(jiān)督和用戶商討，確定對壓力報告的要求：系統(tǒng)單位、錄井圖比例、每天匯報時間以及當壓力參數(shù)變化時應(yīng)該向誰匯報等。(9)、選擇壓縮深度比例（1/5000或更?。├L制所有與壓力相關(guān)的錄井圖，以便于確定趨勢線和允許進行校正處理。鉆井過程中應(yīng)做的工作(1)、根據(jù)設(shè)計井區(qū)的地質(zhì)特征，確定使用合適的地層壓力檢測方法，使用‘d’指數(shù)及Sigma指數(shù)的一種或兩種方法同時使用；使用最適合當?shù)貤l件的工作方法；盡可能進行實時解釋。(2)、對所有井段的純頁巖按采樣間隔測定頁巖密度。(3)、通過背景氣的出現(xiàn)或消失、單根氣和起下鉆氣監(jiān)控壓差變化。(4)、如果是定向井，在進行解釋和提交給現(xiàn)場人員之前，重新按照定向井的真實垂直深度計算壓力參數(shù)。(5)、每天最少繪制出兩份綜合錄井圖和壓力檢測圖供地質(zhì)監(jiān)督和用戶查閱；保證任何時候錄井圖都是及時繪制的。(6)、如果出現(xiàn)井涌，使用關(guān)井鉆具壓力（SIDPP）來計算地層流體壓力。(7)、要保證對所有錄井圖的及時備份，錄井房內(nèi)懸掛綜合錄井圖，以便于快速查閱。(8)、作好鉆井日志，記錄與壓力相關(guān)的事件，對專門的壓力評價過程和方法要保持單獨的文件目錄，以便讓其它錄井人員參考。在每次下套管時應(yīng)做的工作(1)、收集聲波測井資料，以便重新計算各井段的上覆壓力梯度。(2)、如果有重復(fù)地層測試器（RFT）的壓力值，使用它們來計算正常地層流體壓力梯度。(3)、當鉆穿新的套管鞋時，如果有地層泄漏試驗數(shù)據(jù)的話，使用這些數(shù)據(jù)來重新計算破裂壓力梯度和當?shù)夭此杀认禂?shù)。完井時應(yīng)做的工作(1)、使用電測井資料（聲波、RFT等）重新計算上覆壓力系數(shù)、地層流體壓力梯度和泊松比系數(shù)。(2)、應(yīng)用中途測試（DST）的初始關(guān)井壓力（ISIP）值來對地層流體壓力梯度進行重新計算。(3)、使用校正后的參數(shù)，作出最終的綜合錄井圖和壓力錄井圖。(4)、評價在該井中使用的壓力評價方法的經(jīng)驗及教訓，并在完井報告中反映出來。(5)、把遇到的任何特殊情況，使用新的壓力檢測方法或其它事項告訴當?shù)赜吞锘?，以便能夠幫助他們今后改進在該地區(qū)的鉆井服務(wù)。四、“d”指數(shù)地層壓力檢測法d指數(shù)來源和基本計算方法鉆速（ROP）受巖石體積密度和壓差的影響。欠壓實地層的體積密度比該深度下的預(yù)計密度要小。因此，鉆速是異常壓力的重要標識。但是鉆速方法是壓力檢測中的不可靠的方法。所有類型的地面和井下參數(shù)都對鉆速的變化產(chǎn)生影響，比如，很難區(qū)分出是壓實效應(yīng)，還是由于鉆壓的變化引起的鉆速變化。在鉆頭和地層表面的一個復(fù)雜的交互面上受地層可鉆性的影響。為計算方便，地層可鉆性由賓漢（Bingham）(1964)給出的一個鉆進速度方程來定義：式中 R－鉆速，ft/min；N－轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；W－鉆壓，p；D－鉆頭直徑，in.；a－巖性常數(shù)，無量綱；d－壓實指數(shù)，無量綱。約翰（Jordan）和希爾利（Shirley）(1966)省略了巖性常數(shù)‘a(chǎn)’，并用其它經(jīng)驗常數(shù)來解決賓漢的‘d’指數(shù)問題。為了求解‘d’指數(shù)，約翰和希爾利方程成為：式中 R－鉆速，ft/h；N－轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；W－鉆壓，kN；D－鉆頭直徑，cm。1971年由雷姆（Rehm）和邁克林頓（McClendon）第一次提出了校正的‘d’指數(shù)（dc）。鉆井液密度校正公式為：式中 d－‘d’指數(shù)，無量綱；dc－校正‘d’指數(shù)，無量綱；d1－正常靜水壓力梯度（等效鉆井液密度單位），ppg；d2－當量鉆井液密度（ECD），ppgGeoservices使用另一種校正版本的‘d’指數(shù)，叫做dcs。dcs 與dc 的不同在于引入了一個鉆頭磨損系數(shù)。而大多數(shù)的泥漿錄井公司使用dc指數(shù)（校正鉆井液密度或ECD）進行壓力計算。在API單位制下dcs方程是：式中 R－鉆時，min/ft；W－鉆壓，lbs；N－轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；D－鉆頭直徑，in.。f(Z)－鉆頭磨損系數(shù)，無量綱；d1－正常靜水壓力梯度（等效鉆井液密度單位），ppg；d2－當量鉆井液密度或ECD，ppg。p－鉆頭類型指數(shù)，無量綱；下表顯示‘p’指數(shù)值和與之對應(yīng)的IADC值：IADC‘p’指數(shù)12345670國內(nèi)常用dc計算公式如下：式中 dC―校正d指數(shù)值，無量綱；RPM―轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；ROP―鉆時，m/min；WOB―鉆壓，kN；Db ―鉆頭直徑，mm；Gn ―正常液壓梯度，g/cm3；ECD―當量鉆井液密度，g/cm3。dcs及其解釋在正常壓實頁巖中，在半對數(shù)坐標上繪制出dcs－井深圖，描述了壓實作用增加的一種線性趨勢（d）。該圖與頁巖密度圖相似。雖然在地質(zhì)情況清楚的地區(qū)可以使用標準的趨勢線，但是地質(zhì)專家還是繪制出了對于每個地區(qū)的經(jīng)驗趨勢線（圖3－34）。為了確定趨勢線，聯(lián)機工程師必須選擇具有代表性的純頁巖的dcs值。通常，有代表性的巖性層段必須大于150m。選擇井段的起始井深的平均值和終止井深的平均值將作為計算d的基本值。然后聯(lián)機工程師就可以計算出曲線的斜度系數(shù)和趨勢線的偏移量。趨勢線的斜度a:偏移量系數(shù)b：式中 H1－上部d值的深度；H2－下部d值的深度；d1－上部d值；d2－下部d值。圖3－34 d 趨勢線的確定概要圖如果選擇井段具有不間斷的壓實史，趨勢線將延伸到具有基值的井段以上或以下。可以用作計算機計算和地層壓力評價，趨勢線上的任何一點上的位置都可以通過下式計算：式中 H－目標層深度，m。一般地說，整口井的斜率有一固定值，而偏移量隨著鉆井過程的進行而不斷變化。在純頁巖層中，dcs 值變到d 趨勢線左邊表示有欠壓實或負壓差過渡帶的存在。而d 的值向右偏移，說明是中性的或正壓差，或“超壓實”，比如蓋層帶。通常，砂巖的孔隙度比頁巖的平均孔隙度要高。因此，鉆穿砂巖層時，由于與壓實作用有關(guān)的原因，可能導(dǎo)致dcs 趨勢線向左偏移（參見圖3－35）。通過dcs對砂巖地層壓力計算可能出現(xiàn)錯誤的超壓值。為了消除這個問題，引入了一個“砂巖線”截斷法。圖3－35 dcs隨鉆頭、底部鉆具組合特征變化示意圖注意了解dcs 和d