【正文】 地層壓力檢測方法。在實際工作中，以dc指數(shù)、泥(頁)密度、SIGMA值為主，參考巖性、出口鉆井液溫度、氣測顯示等資料，確定地層壓力異常過渡帶和異常高壓地層的位置；利用計算機(jī)綜合處理軟件確定地層壓力系數(shù)。鉆速變化鉆速（ROP）作為相對孔隙度的指示標(biāo)志。鉆速的確可能是一個異常地層壓力的非常好的指示標(biāo)志，因為欠壓實地層的孔隙度比該深度預(yù)計孔隙度要高。但是，許多因素可能使鉆進(jìn)速度發(fā)生變化。因此，鉆速又是一個不可靠的地層壓力指示標(biāo)志。鉆速隨著深度的增加而減小。鉆速減小的主要原因是由于被鉆巖石的體積密度的增加。頁巖和粘土顯示出明顯的壓實效應(yīng)。在正常壓實條件下，隨著深度的增加，壓實作用增加，鉆進(jìn)速度或多或少會按照指數(shù)規(guī)律減小。壓差對鉆速的影響較大。很難測量頁巖等非滲透性巖層中的孔隙壓力，然而，通過不同的測試已經(jīng)顯示：當(dāng)出現(xiàn)負(fù)壓力差時，鉆速達(dá)到最大。(1)、根據(jù)鉆速進(jìn)行井涌預(yù)報通常進(jìn)入超壓帶的第一個標(biāo)志就是進(jìn)入滲透層前的鉆速加快。而鉆速加快通常是進(jìn)入巖層孔隙度增加井段的標(biāo)志。該井段可能是油氣層，也可能是孔隙度較大的異常地層壓力段。，立即停鉆，觀察鉆井液流量變化。(2)、鉆速變化作為過渡帶的指示標(biāo)志在異常壓力的頁巖段，位于該深度巖石是欠壓實的。在欠壓實段鉆速的增大可能是由于負(fù)壓差造成的結(jié)果（圖3－39）。圖3－39 鉆速通過過渡帶時的變化鉆井氣或抽汲氣鉆井氣含量高低是壓差存在與否的有用的指示標(biāo)志。在地面上監(jiān)測出的氣體可能有以下幾個來源（圖3－40）：在滲透層和非滲透層中鉆開的巖屑中釋放出來的氣體；從井壁坍塌物和沖洗物中釋放出來的氣體；來自井眼周圍的含氣滲透性地層、開放斷層和其它地層流體中有溶解氣的地層。圖3－40 被鉆開的氣體來源（福特，1976）另外，由于地面的污染和不適當(dāng)?shù)拿摎饪赡茉黾訙y量出的碳?xì)浠衔锏牧?。錄井人員應(yīng)該把每種來源的氣體作為平衡鉆井的指示標(biāo)志。氣體在井眼中聚集的結(jié)果可以使鉆井液柱壓力減小，進(jìn)而使壓差減小。（1）、鉆井液中氣體顯示效果在正常鉆井過程中，地面監(jiān)控設(shè)備能檢測出一條相對平穩(wěn)的從鉆井液中脫出的氣體曲線。這種背景氣可以顯示出由于鉆速、鉆井液流速和地層含烴量的變化所引起的偶然變化。在正常鉆進(jìn)條件下，背景氣應(yīng)當(dāng)維持在該區(qū)域平均值的177。50%范圍內(nèi)。當(dāng)氣體鑒定設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，背景氣完全消失，是一個進(jìn)入低滲透層或壓差過高的特征。鉆達(dá)欠壓實層時背景氣含量增大，存在以下諸方面的原因：1） 高孔隙度導(dǎo)致地層氣體含量增加；2） 快速鉆進(jìn)增加了單位時間內(nèi)帶到地表的巖石的體積；3） 壓差降低，使氣體更多地從巖屑中擴(kuò)散出來。壓差是影響氣體全量大小的主要因素（圖3－41）。圖3－41壓差和氣體顯示單根氣氣體峰是壓力近平衡的明顯標(biāo)志，抽汲是形成單根氣的主要原因。鉆具上提時，同時也帶起了鉆井液，它減小了井底壓力。井底壓力的降低程度和鉆桿運動速度、鉆桿直徑、環(huán)空直徑及鉆井液流變性能有關(guān)。抽汲有助于建立一個負(fù)壓環(huán)境或者使負(fù)壓差加?。▓D3－42）。圖3－42 抽汲沖擊效應(yīng)接單根氣和起下鉆氣是由鉆井液柱壓力和地層流體的壓力不平衡引起的。如果在鉆井液流動（循環(huán)）狀態(tài)下，壓差為零或接近零，如果停泵將引起負(fù)壓差。地層中的氣體將會擴(kuò)散到井眼中。如果接單根氣隨時間變化而增大，表明可能進(jìn)入壓力過渡帶，并且現(xiàn)用鉆井液密度已不能平衡地層壓力（圖3－43）。如果單根氣和背景氣同時增大，則很可能存在負(fù)壓差?？焖巽@進(jìn)和過度的抽汲可能把許多氣體帶進(jìn)井眼，從而減小了靜液面，而使壓差減小。由于鉆井液攜帶氣體而減小的壓差又能讓更多的氣體進(jìn)入井眼。重循環(huán)氣也會帶來同樣的問題。靜液面的降低對淺井的鉆探尤其重要（大于600米）。在這樣淺的深度，靜液面一個很小的降低就足以使地層流體噴出地面。這種情況可以發(fā)展得很快。所以說，當(dāng)鉆淺層探井時，錄井人員必須密切注意氣體含量的變化。圖3－43 壓差和單根氣A－穩(wěn)定的正壓差；B－逐漸降低的正壓差（過渡帶）；C－負(fù)壓差（2）、異常壓力的氣體組分效應(yīng)在許多地區(qū)，從地面進(jìn)行氣體組分測量，分子比甲烷（CH4）大的重?zé)N組分的出現(xiàn)或增加，標(biāo)志著存在一個從正常壓力到異常壓力的過渡帶。由于碳?xì)浠衔锓肿拥拇笮〔煌?，不同的碳?xì)浠衔飶牡貙訋r屑中析出的速度是不同的。在欠壓實地層，氣體析出速度有變化，表現(xiàn)為地面測量到的重?zé)N組分相對增加（比如C2/C3比值降低）。圖3－45就是一個異常壓力層氣體比值－深度圖，該井反映的C2/C3比值的變化非常明顯。扭矩、超拉和拖曳（遇阻）當(dāng)在頁巖和粘土巖中存在負(fù)壓差時，地層可能剝落（垮塌）到井眼中去。當(dāng)垮塌的速度超過了鉆井液所能攜帶它們的速度時，大量的垮塌物會在井底堆積?？逅锟赡芨蓴_鉆頭和扶正器的旋轉(zhuǎn)。這種情況下，扭矩會增大。鉆井過程中泥漿池液面上漲/流量增加地層流體的侵入將排擠井眼內(nèi)的鉆井液。這種排擠必然導(dǎo)致鉆井液系統(tǒng)的泥漿池液面的升高，或者（測量時）入口流量的增大。流量增大到一定時，可能會發(fā)生井涌。泥頁巖垮塌粘土質(zhì)巖層的垮塌物是一個重要的壓力異常識別標(biāo)志?？逅镆部赡芤疸@井事故，過多的充填物會堵塞鉆桿環(huán)空，降低井眼的清潔效率，可以引起粘附卡鉆。對巖屑分析的遲到時間會延誤對異常壓力的檢測。隨著深度的增加，泥巖和頁巖會變得更為堅硬。在鉆井過程中，如果有欠壓實的信號出現(xiàn)，就表明隨著深度的增加。有一個從固結(jié)（堅硬，固化）到未固結(jié)（蔬松，粘性）的泥巖之間的過渡帶。另一個重要因素是巖屑的大小和形狀。帶有堅銳和平坦形狀及凹形節(jié)理的頁巖垮塌物是由于超壓或者是蒙托石的脫水形成的。有平坦節(jié)理的斑駁垮塌物大多數(shù)是由機(jī)械因素造成的。 頁巖密度及頁巖系數(shù)頁巖密度錄井和頁巖系數(shù)分析可以幫助我們識別與欠壓實有關(guān)的異常地層壓力。兩種方法都要選擇厚而純的均質(zhì)頁巖才能有好的結(jié)果。錄井遲到時間的計算也使用這些方法。（1）頁巖密度頁巖密度分析是在鉆井過程中測量頁巖和泥巖的體積密度。頁巖的密度，在正常壓實地層，隨著深度的增加而增大。頁巖的密度畫在半對數(shù)坐標(biāo)上，形成一條“正常壓實趨勢線”，大致是一條直線。以壓縮比例繪制（1/2500）能更好地顯示正常壓實趨勢線的變化情況。準(zhǔn)確的測量頁巖密度值，使我們通過比較正常密度趨勢線與實際頁巖密度就可以計算出地層壓力。超壓帶頁巖具有相對于該井深而言較高的孔隙度。因此，超壓帶頁巖體積密度要比通過趨勢線預(yù)計的密度要低（圖3－44）。有的情況下，覆蓋在超壓帶上的蓋層會在錄井圖上顯示出比正常密度要高的密度值。圖3－44 頁巖密度反映曲線圖（2）頁巖系數(shù)當(dāng)粘土成巖作用是造成異常壓力的主要因素時，頁巖系數(shù)可以幫助識別從正常壓力到異常壓力帶之間的過渡帶。頁巖系數(shù)需要與其它參數(shù)結(jié)合使用，它也不是絕對的判斷異常壓力的標(biāo)志。粘土的成分控制著其吸水能力。陽離子的置換能力越強，吸水能力就越強。某巖層的陽離子置換能力（CEC）與該巖層的粘土礦物類型有關(guān)。在正常壓實帶，CEC隨深度逐漸減小的趨勢表明蒙托石逐漸轉(zhuǎn)化為伊利石?！绊搸r系數(shù)”是使用亞甲基蘭溶液滴定來估算CEC值的方法。該方法不需要計算每種粘土礦物，而只顯示總的CEC隨深度變化的曲線。錄井工程師可以通過相似的實驗來分析分散在鉆井液中的固體物質(zhì)，估計CEC能力。在欠壓實區(qū)，水排驅(qū)能力的不足減慢了粘土成巖作用。該帶的蒙托石含量較高。因此，在頁巖系數(shù)圖上，顯示出異常壓力帶頂部頁巖系數(shù)的升高和降低（圖3－47A）。隨著壓力梯度的降低，頁巖系數(shù)也將降低。有時蒙托石的脫水也有利于形成異常壓力（釋放水進(jìn)入地層孔隙空間）。在這樣的條件下，頁巖系數(shù)在異常壓力帶會降低（圖3－47B）。圖3－45 理想化的頁巖系數(shù)響應(yīng)曲線頁巖系數(shù)對檢測粘土成分大的變化很有用。但頁巖系數(shù)并不是絕對的異常壓力的標(biāo)志。頁巖系數(shù)可能受與異常壓力無關(guān)的因素的影響而變化。當(dāng)正常頁巖系數(shù)趨勢線出現(xiàn)任何偏移時告訴地質(zhì)師或用戶。 出口鉆井液溫度鉆井液循環(huán)過程中，地層中的熱量向鉆井液中傳導(dǎo)。鉆井液在由井底向上運移的過程中逐漸損失部分從地層中獲得的熱量。泥漿錄井傳感器可以通過檢測出口鉆井液溫度，確定異常地層壓力的變化情況。（1）地溫梯度地溫梯度是地層溫度隨深變化而增加的速度，表示為深度每增加100m地層溫度增加的攝氏度數(shù)值。通過下式計算：式中 Gt－地溫梯度，℃/100m；L1－點1深度，m；L2－點2深度，m；T1－深度L1時的地層溫度，℃；T2－深度L2時的地層溫度，℃。平均地溫梯度值，根據(jù)地區(qū)不同，~℃間。由于地層巖性和流體的導(dǎo)熱效率不同，既使同一地區(qū)，不同深度的地溫梯度也是不相同的。（2）熱導(dǎo)率任何兩個不同深度之間的溫度變化與這兩個深度之間的巖石及流體的熱導(dǎo)率（傳導(dǎo)熱能的能力）有關(guān)。具有相對較低熱導(dǎo)率的巖層為隔熱層。在隔熱層下面，熱量將會聚集起來，引起溫度升高。水、油、氣的熱導(dǎo)率比巖石的熱導(dǎo)率都要小。異常壓力地層比同樣深度的正常地層含有更多的孔隙流體。因此，超壓層的熱導(dǎo)率比正常壓力層的熱導(dǎo)率要低。超壓層區(qū)間的溫度梯度比相當(dāng)?shù)恼毫訁^(qū)間的溫度梯度要高（圖3－46）。溫度梯度的降低帶可能出現(xiàn)在異常壓力帶之上。圖3－46 異常壓力間隙溫度剖面圖42 / 42