【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 蓋層，氣體會(huì)向地表擴(kuò)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(jī)物質(zhì)的化學(xué)“裂解”形成碳?xì)浠衔铮瑫r(shí)使重?zé)N裂解形成輕烴。烴分子數(shù)量的增多意味著它將會(huì)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(huì)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(shí)更是如此。溫度效應(yīng)沉積物的重力載荷往往會(huì)使沉積物內(nèi)部的溫度升高。另外，在埋藏時(shí)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(shí)，水的體積略有增大。這就意味著地層水的溫度對(duì)異常壓力也有影響。由于溫度對(duì)成巖作用的影響，那么溫度就是影響異常壓力的一個(gè)間接因素。沉積物埋藏過(guò)程中，壓實(shí)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(yùn)移效應(yīng)流體運(yùn)移效應(yīng)包括鉆開(kāi)的巖層與超壓層的聯(lián)通以及地層流體等勢(shì)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(shí)例在低于含水層等勢(shì)面的地面上鉆井，當(dāng)鉆入含水層時(shí)，使用“標(biāo)準(zhǔn)”密度的鉆井液也會(huì)導(dǎo)致井涌或井噴，（圖333）。圖333 從等勢(shì)面產(chǎn)生的壓力異常實(shí)例三、隨鉆地層壓力的檢測(cè)工作程序聯(lián)機(jī)工程師有以下四點(diǎn)主要義務(wù)：通過(guò)對(duì)鉆井中獲得的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比，確定或調(diào)整估計(jì)的地層流體壓力值。通過(guò)利用鉆井階段的實(shí)測(cè)資料，確定或調(diào)整地層破裂壓力值。幫助現(xiàn)場(chǎng)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(shí)處理，減小二次井控的風(fēng)險(xiǎn)和投資。在進(jìn)行隨鉆地層壓力評(píng)價(jià)時(shí)，在不同的鉆井階段應(yīng)做的工作如下：開(kāi)鉆前收集與壓力有關(guān)的資料數(shù)據(jù)鄰井的電測(cè)井資料（聲波和補(bǔ)償?shù)貙用芏葴y(cè)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(cè)圖；鄰井完井報(bào)告。錄井前準(zhǔn)備(1)、使用壓力圖以預(yù)計(jì)該地區(qū)‘正?！貙訅毫μ荻纫约爱惓毫У捻敳课恢?。(2)、檢查綜合錄井圖和完井報(bào)告，尋找異常壓力信息、可能的漏失帶、可能引起壓力評(píng)價(jià)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(jì)算出設(shè)計(jì)井中到第一個(gè)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(jì)算。(4)、如果有當(dāng)?shù)氐牟此杀认禂?shù)，應(yīng)估計(jì)設(shè)計(jì)井到第一個(gè)套管鞋深度的破裂壓力梯度。(5)、如果沒(méi)有當(dāng)?shù)氐挠糜谟?jì)算上覆壓力和破裂壓力梯度的有關(guān)系數(shù)，分析巖性錄井圖以確定開(kāi)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(jì)，明確鉆井計(jì)劃以及出現(xiàn)異常壓力的可能深度。(7)、在海上，如果實(shí)際的水深和空氣間隔與設(shè)計(jì)值不符時(shí)，重新計(jì)算上覆壓力梯度。(8)、同地質(zhì)監(jiān)督和用戶商討，確定對(duì)壓力報(bào)告的要求：系統(tǒng)單位、錄井圖比例、每天匯報(bào)時(shí)間以及當(dāng)壓力參數(shù)變化時(shí)應(yīng)該向誰(shuí)匯報(bào)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(shì)線和允許進(jìn)行校正處理。鉆井過(guò)程中應(yīng)做的工作(1)、根據(jù)設(shè)計(jì)井區(qū)的地質(zhì)特征，確定使用合適的地層壓力檢測(cè)方法，使用‘d’指數(shù)及Sigma指數(shù)的一種或兩種方法同時(shí)使用；使用最適合當(dāng)?shù)貤l件的工作方法；盡可能進(jìn)行實(shí)時(shí)解釋。(2)、對(duì)所有井段的純頁(yè)巖按采樣間隔測(cè)定頁(yè)巖密度。(3)、通過(guò)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(jìn)行解釋和提交給現(xiàn)場(chǎng)人員之前，重新按照定向井的真實(shí)垂直深度計(jì)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(cè)圖供地質(zhì)監(jiān)督和用戶查閱；保證任何時(shí)候錄井圖都是及時(shí)繪制的。(6)、如果出現(xiàn)井涌，使用關(guān)井鉆具壓力（SIDPP）來(lái)計(jì)算地層流體壓力。(7)、要保證對(duì)所有錄井圖的及時(shí)備份，錄井房?jī)?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(duì)專門的壓力評(píng)價(jià)過(guò)程和方法要保持單獨(dú)的文件目錄，以便讓其它錄井人員參考。在每次下套管時(shí)應(yīng)做的工作(1)、收集聲波測(cè)井資料，以便重新計(jì)算各井段的上覆壓力梯度。(2)、如果有重復(fù)地層測(cè)試器（RFT）的壓力值，使用它們來(lái)計(jì)算正常地層流體壓力梯度。(3)、當(dāng)鉆穿新的套管鞋時(shí)，如果有地層泄漏試驗(yàn)數(shù)據(jù)的話，使用這些數(shù)據(jù)來(lái)重新計(jì)算破裂壓力梯度和當(dāng)?shù)夭此杀认禂?shù)。完井時(shí)應(yīng)做的工作(1)、使用電測(cè)井資料（聲波、RFT等）重新計(jì)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(cè)試（DST）的初始關(guān)井壓力（ISIP）值來(lái)對(duì)地層流體壓力梯度進(jìn)行重新計(jì)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(píng)價(jià)在該井中使用的壓力評(píng)價(jià)方法的經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)，并在完井報(bào)告中反映出來(lái)。(5)、把遇到的任何特殊情況，使用新的壓力檢測(cè)方法或其它事項(xiàng)告訴當(dāng)?shù)赜吞锘兀员隳軌驇椭麄兘窈蟾倪M(jìn)在該地區(qū)的鉆井服務(wù)。四、“d”指數(shù)地層壓力檢測(cè)法d指數(shù)來(lái)源和基本計(jì)算方法鉆速（ROP）受巖石體積密度和壓差的影響。欠壓實(shí)地層的體積密度比該深度下的預(yù)計(jì)密度要小。因此，鉆速是異常壓力的重要標(biāo)識(shí)。但是鉆速方法是壓力檢測(cè)中的不可靠的方法。所有類型的地面和井下參數(shù)都對(duì)鉆速的變化產(chǎn)生影響，比如，很難區(qū)分出是壓實(shí)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(gè)復(fù)雜的交互面上受地層可鉆性的影響。為計(jì)算方便，地層可鉆性由賓漢（Bingham）(1964)給出的一個(gè)鉆進(jìn)速度方程來(lái)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(wú)量綱；d－壓實(shí)指數(shù)，無(wú)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(yàn)常數(shù)來(lái)解決賓漢的‘d’指數(shù)問(wèn)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(wú)量綱；dc－校正‘d’指數(shù)，無(wú)量綱；d1－正常靜水壓力梯度（等效鉆井液密度單位），ppg；d2－當(dāng)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(gè)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(jìn)行壓力計(jì)算。在API單位制下dcs方程是：式中 R－鉆時(shí)，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(wú)量綱；d1－正常靜水壓力梯度（等效鉆井液密度單位），ppg；d2－當(dāng)量鉆井液密度或ECD，ppg。p－鉆頭類型指數(shù)，無(wú)量綱；下表顯示‘p’指數(shù)值和與之對(duì)應(yīng)的IADC值：IADC‘p’指數(shù)12345670國(guó)內(nèi)常用dc計(jì)算公式如下：式中 dC―校正d指數(shù)值，無(wú)量綱；RPM―轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；ROP―鉆時(shí)，m/min；WOB―鉆壓，kN；Db ―鉆頭直徑，mm；Gn ―正常液壓梯度，g/cm3；ECD―當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3。dcs及其解釋在正常壓實(shí)頁(yè)巖中，在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)上繪制出dcs－井深圖，描述了壓實(shí)作用增加的一種線性趨勢(shì)（d）。該圖與頁(yè)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(biāo)準(zhǔn)的趨勢(shì)線，但是地質(zhì)專家還是繪制出了對(duì)于每個(gè)地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)趨勢(shì)線（圖3－34）。為了確定趨勢(shì)線，聯(lián)機(jī)工程師必須選擇具有代表性的純頁(yè)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(jì)算d的基本值。然后聯(lián)機(jī)工程師就可以計(jì)算出曲線的斜度系數(shù)和趨勢(shì)線的偏移量。趨勢(shì)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(shì)線的確定概要圖如果選擇井段具有不間斷的壓實(shí)史，趨勢(shì)線將延伸到具有基值的井段以上或以下?？梢杂米饔?jì)算機(jī)計(jì)算和地層壓力評(píng)價(jià)，趨勢(shì)線上的任何一點(diǎn)上的位置都可以通過(guò)下式計(jì)算：式中 H－目標(biāo)層深度，m。一般地說(shuō)，整口井的斜率有一固定值，而偏移量隨著鉆井過(guò)程的進(jìn)行而不斷變化。在純頁(yè)巖層中，dcs 值變到d 趨勢(shì)線左邊表示有欠壓實(shí)或負(fù)壓差過(guò)渡帶的存在。而d 的值向右偏移，說(shuō)明是中性的或正壓差，或“超壓實(shí)”，比如蓋層帶。通常，砂巖的孔隙度比頁(yè)巖的平均孔隙度要高。因此，鉆穿砂巖層時(shí)，由于與壓實(shí)作用有關(guān)的原因，可能導(dǎo)致dcs 趨勢(shì)線向左偏移（參見(jiàn)圖3－35）。通過(guò)dcs對(duì)砂巖地層壓力計(jì)算可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的超壓值。為了消除這個(gè)問(wèn)題，引入了一個(gè)“砂巖線”截?cái)喾āD3－35 dcs隨鉆頭、底部鉆具組合特征變化示意圖注意了解dcs 和d