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隨鉆地層壓力檢測(編輯修改稿)

2025-08-03 16:29 本頁面
 

【文章內容簡介】 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害。隨著埋藏深度增加,有機物質的化學“裂解”形成碳氫化合物,同時使重烴裂解形成輕烴。烴分子數量的增多意味著它將會占據更多的空間。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。溫度效應沉積物的重力載荷往往會使沉積物內部的溫度升高。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,壓實效應和溫度效應都有助于在被蓋層隔離的含水沉積物中產生的異常流體壓力。流體運移效應流體運移效應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致井涌或井噴,(圖333)。圖333 從等勢面產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:通過對鉆井中獲得的測量參數進行分析對比,確定或調整估計的地層流體壓力值。通過利用鉆井階段的實測資料,確定或調整地層破裂壓力值。幫助現場鉆井人員優(yōu)選使用鉆井液密度及其它常規(guī)井控所需要的參數;定期或經常同用戶交流壓力信息。一旦發(fā)現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做的工作如下:開鉆前收集與壓力有關的資料數據鄰井的電測井資料(聲波和補償地層密度測井);鄰井的隨鉆錄井圖;鄰井的地層壓力或綜合錄井圖;地震壓力預測圖;鄰井完井報告。錄井前準備(1)、使用壓力圖以預計該地區(qū)‘正常’地層壓力梯度以及異常壓力帶的頂部位置。(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)域壓力梯度數據,應計算出設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)、如果有當地的泊松比系數,應估計設計井到第一個套管鞋深度的破裂壓力梯度。(5)、如果沒有當地的用于計算上覆壓力和破裂壓力梯度的有關系數,分析巖性錄井圖以確定開始鉆井應該使用的合適的軟地層或硬地層系數。(6)、參考施工井的鉆井設計,明確鉆井計劃以及出現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計值不符時,重新計算上覆壓力梯度。(8)、同地質監(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變化時應該向誰匯報等。(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。鉆井過程中應做的工作(1)、根據設計井區(qū)的地質特征,確定使用合適的地層壓力檢測方法,使用‘d’指數及Sigma指數的一種或兩種方法同時使用;使用最適合當地條件的工作方法;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。(5)、每天最少繪制出兩份綜合錄井圖和壓力檢測圖供地質監(jiān)督和用戶查閱;保證任何時候錄井圖都是及時繪制的。(6)、如果出現井涌,使用關井鉆具壓力(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據的話,使用這些數據來重新計算破裂壓力梯度和當地泊松比系數。完井時應做的工作(1)、使用電測井資料(聲波、RFT等)重新計算上覆壓力系數、地層流體壓力梯度和泊松比系數。(2)、應用中途測試(DST)的初始關井壓力(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,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地油田基地,以便能夠幫助他們今后改進在該地區(qū)的鉆井服務。四、“d”指數地層壓力檢測法d指數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都對鉆速的變化產生影響,比如,很難區(qū)分出是壓實效應,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-轉盤轉速,r/min;W-鉆壓,p;D-鉆頭直徑,in.;a-巖性常數,無量綱;d-壓實指數,無量綱。約翰(Jordan)和希爾利(Shirley)(1966)省略了巖性常數‘a’,并用其它經驗常數來解決賓漢的‘d’指數問題。為了求解‘d’指數,約翰和希爾利方程成為:式中 R-鉆速,ft/h;N-轉盤轉速,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(dc)。鉆井液密度校正公式為:式中 d-‘d’指數,無量綱;dc-校正‘d’指數,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,叫做dcs。dcs 與dc 的不同在于引入了一個鉆頭磨損系數。而大多數的泥漿錄井公司使用dc指數(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-轉盤轉速,r/min;D-鉆頭直徑,in.。f(Z)-鉆頭磨損系數,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,無量綱;下表顯示‘p’指數值和與之對應的IADC值:IADC‘p’指數12345670國內常用dc計算公式如下:式中 dC―校正d指數值,無量綱;RPM―轉盤轉速,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。雖然在地質情況清楚的地區(qū)可以使用標準的趨勢線,但是地質專家還是繪制出了對于每個地區(qū)的經驗趨勢線(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和趨勢線的偏移量。趨勢線的斜度a:偏移量系數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??梢杂米饔嬎銠C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的原因,可能導致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
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