【正文】 圖3－46 異常壓力間隙溫度剖面圖42 / 42。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）。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。在隔熱層下面，熱量將會(huì)聚集起來，引起溫度升高。（2）熱導(dǎo)率任何兩個(gè)不同深度之間的溫度變化與這兩個(gè)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)。平均地溫梯度值，根據(jù)地區(qū)不同，~℃間。（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。鉆井液在由井底向上運(yùn)移的過程中逐漸損失部分從地層中獲得的熱量。當(dāng)正常頁巖系數(shù)趨勢線出現(xiàn)任何偏移時(shí)告訴地質(zhì)師或用戶。但頁巖系數(shù)并不是絕對的異常壓力的標(biāo)志。在這樣的條件下，頁巖系數(shù)在異常壓力帶會(huì)降低（圖3－47B）。隨著壓力梯度的降低，頁巖系數(shù)也將降低。該帶的蒙托石含量較高。錄井工程師可以通過相似的實(shí)驗(yàn)來分析分散在鉆井液中的固體物質(zhì)，估計(jì)CEC能力?！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。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)。粘土的成分控制著其吸水能力。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(shí)，頁巖系數(shù)可以幫助識(shí)別從正常壓力到異常壓力帶之間的過渡帶。因此，超壓帶頁巖體積密度要比通過趨勢線預(yù)計(jì)的密度要低（圖3－44）。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(shí)際頁巖密度就可以計(jì)算出地層壓力。頁巖的密度畫在半對數(shù)坐標(biāo)上，形成一條“正常壓實(shí)趨勢線”，大致是一條直線。（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。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。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。另一個(gè)重要因素是巖屑的大小和形狀。在鉆井過程中，如果有欠壓實(shí)的信號出現(xiàn)，就表明隨著深度的增加。對巖屑分析的遲到時(shí)間會(huì)延誤對異常壓力的檢測。泥頁巖垮塌粘土質(zhì)巖層的垮塌物是一個(gè)重要的壓力異常識(shí)別標(biāo)志。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(shí)）入口流量的增大。這種情況下，扭矩會(huì)增大。當(dāng)垮塌的速度超過了鉆井液所能攜帶它們的速度時(shí)，大量的垮塌物會(huì)在井底堆積。圖3－45就是一個(gè)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。由于碳?xì)浠衔锓肿拥拇笮〔煌煌奶細(xì)浠衔飶牡貙訋r屑中析出的速度是不同的。所以說，當(dāng)鉆淺層探井時(shí)，錄井人員必須密切注意氣體含量的變化。在這樣淺的深度，靜液面一個(gè)很小的降低就足以使地層流體噴出地面。重循環(huán)氣也會(huì)帶來同樣的問題?？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。如果接單根氣隨時(shí)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）。如果在鉆井液流動(dòng)（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。抽汲有助于建立一個(gè)負(fù)壓環(huán)境或者使負(fù)壓差加劇（圖3－42）。鉆具上提時(shí)，同時(shí)也帶起了鉆井液，它減小了井底壓力。壓差是影響氣體全量大小的主要因素（圖3－41）。當(dāng)氣體鑒定設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，背景氣完全消失，是一個(gè)進(jìn)入低滲透層或壓差過高的特征。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。（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。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。在地面上監(jiān)測出的氣體可能有以下幾個(gè)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。在欠壓實(shí)段鉆速的增大可能是由于負(fù)壓差造成的結(jié)果（圖3－39）。立即停鉆，觀察鉆井液流量變化。而鉆速加快通常是進(jìn)入巖層孔隙度增加井段的標(biāo)志。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(shí)，鉆速達(dá)到最大。在正常壓實(shí)條件下，隨著深度的增加，壓實(shí)作用增加，鉆進(jìn)速度或多或少會(huì)按照指數(shù)規(guī)律減小。鉆速減小的主要原因是由于被鉆巖石的體積密度的增加。因此，鉆速又是一個(gè)不可靠的地層壓力指示標(biāo)志。鉆速的確可能是一個(gè)異常地層壓力的非常好的指示標(biāo)志，因?yàn)榍穳簩?shí)地層的孔隙度比該深度預(yù)計(jì)孔隙度要高。在實(shí)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(jì)算機(jī)綜合處理軟件確定地層壓力系數(shù)。圖3－38 Sigma錄井圖的標(biāo)準(zhǔn)化處理ASigma偏移錄井圖, B沒有壓差補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化錄井圖C具有壓差補(bǔ)償?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化錄井圖正常趨勢線上Sigma值 式中 A，B －正常趨勢線的斜率與截距，可由初始化給定的兩點(diǎn)確定。下列方程描述了趨勢線每一段的起始點(diǎn)：‘標(biāo)準(zhǔn)化’的Sigma對孤立的‘σr’線段進(jìn)行重組，形成一條連續(xù)的趨勢線，而在趨勢線上的每一點(diǎn)維持著‘σo’同‘σr’的聯(lián)系。當(dāng)‘σo’平均值變化時(shí)，‘σr’趨勢線也會(huì)變化。因此，當(dāng)出現(xiàn)巖性變化，井眼直徑或鉆頭類型變化時(shí)，要對‘σr’的值進(jìn)行偏移處理，以使它同‘σo’維持適當(dāng)?shù)年P(guān)系。對于一個(gè)巖性相同的地層剖面，‘σo’的值隨著深度的增加而增大，為正常壓實(shí)趨勢（σr）。圖3－37 Sigma錄井圖（巖石強(qiáng)度參數(shù)）‘σo’的值在可鉆性增大時(shí)具有向左偏移的趨勢，而當(dāng)可鉆性減小時(shí)，具有向右偏移的趨勢。與‘d’指數(shù)不同的是，其橫坐標(biāo)是線性的。真實(shí)Sigma(σo)真實(shí)Sigma(σo)值，也稱為“巖石強(qiáng)度參數(shù)”。為了計(jì)算Sigma值，壓差的影響被描述為一個(gè)系數(shù)：‘F*’。當(dāng)ΔP的值為零或接近于零時(shí)，鉆速最大。通常，由于缺乏對局部地層信息的了解，操作員必須估計(jì)出PH 。實(shí)際的壓力差為：式中 ΔP－壓力差，kgf/cm；ρ－鉆井液密度，kg/l；PH－正常地層流體壓力梯度，kg/l；L－深度，m。壓差的影響（F*）變量F*描述了壓差對地層可鉆性的影響。因此，‘n’描述鉆井液把巖屑從鉆頭上沖洗掉的效率?！熬矍逑聪禂?shù)”（n）變量‘n’是地層孔隙度和滲透率的函數(shù)。正因?yàn)槿绱?，?jì)算中使用了一個(gè)校正系數(shù)計(jì)算調(diào)整后的原始Sigma值（σt1）：式中 L－井深，m。對淺層井眼條件下校正后的原始Sigma值（σt1）當(dāng)把‘σt’的值對應(yīng)于井深繪圖時(shí)，有大量的‘σt’的點(diǎn)比平均值大或小。在理論上講，在同樣的深度鉆穿相同的巖層，除不同的鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭直徑和鉆速外，‘σt’的值對于兩個(gè)同類鉆頭應(yīng)該相同。首先，需確定原始Sigma(σt)值，它是無量綱的：式中 WOB－鉆壓，t；RPM－轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速，r/min；Dh－鉆頭直徑，in； ROP－鉆速，m/h。原始Sigma(σt)基本的Sigma計(jì)算包括兩個(gè)部分?！甦’指數(shù)的趨勢線變換是對連續(xù)地層鉆井參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，而Sigma指數(shù)變換是對混合型的粘土質(zhì)地層的鉆井參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，它被證實(shí)在歐洲和北海地區(qū)都是正確的。另外，用戶可以對用作壓力計(jì)算的不真實(shí)的高值或低值進(jìn)行處理。另外，‘d’指數(shù)的計(jì)算也不能直接補(bǔ)償壓差的變化，而壓差對井眼的沖洗和鉆速的影響都是非常大。五、 Sigma錄井Sigma錄井的來源Sigma錄井是另一種地層壓力評價(jià)方法，是在二十世紀(jì)七十年代中期，由意大利石油公司AGIP在坡(Po)山谷鉆探時(shí)提出來的。地層孔隙度計(jì)算dc指數(shù)在砂巖線左時(shí)dc指數(shù)在砂巖線右時(shí)式中 －地層孔隙度，％。即式中 PＦＲ―上覆地層壓力系數(shù)。即式中 Pf―地層壓力系數(shù)。1）上覆巖層壓力式中 H─垂深，m；A，B，C─系數(shù)。式中 ρrm─基巖密度,g/cm3；Δti─地層聲波時(shí)差，μs；Δtrm─基巖聲波時(shí)差，μs；Δtf─泥漿聲波時(shí)差，μs。式中 ρm－井內(nèi)泥漿密度,g/cm3；Pl－地層漏失時(shí)立壓,kPa；H－井深,m；Hb－海床深度,m；Hw－海水深度,m。并回歸出上覆巖層壓力梯度與井深、基巖應(yīng)力系數(shù)與井深的曲線方程。應(yīng)該結(jié)合其它與壓力相關(guān)的參數(shù)，并仔細(xì)檢查計(jì)算機(jī)處理的dcs值，以便得出更加準(zhǔn)確判斷。不要用相關(guān)的偏移量對其它任何地層的‘d’指數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有時(shí)聯(lián)機(jī)工程師必須手工移動(dòng)dcs和d曲線，以使它們維持適當(dāng)?shù)年P(guān)系。砂巖帶的鉆進(jìn)速度比頁巖帶快，因此，dcs的值主要是向左偏移。巖層中的孔隙度的變化可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的d的值。而趨勢線斜率（在對數(shù)坐標(biāo)上）應(yīng)該維持不變。在這樣的地層，鉆頭主要的作用是介于對鉆井液的噴射和牙輪的沖擊之間。在頁巖段，通過適當(dāng)?shù)慕忉?，?jì)算往往是理想的。當(dāng)井眼直徑、鉆頭類型、鉆具組合和水動(dòng)力發(fā)生變化時(shí)，dcs的值也會(huì)隨著發(fā)生偏移。另外，有幾個(gè)與鉆頭和地層有關(guān)的因素可能使dcs/ d的值發(fā)生偏移。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之間的關(guān)系。通過dcs對砂巖地層壓力計(jì)算可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的超壓值。