【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?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，熱量將會聚集起來，引起溫度升高。（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)。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移的過程中逐漸損失部分從地層中獲得的熱量。當正常頁巖系數(shù)趨勢線出現(xiàn)任何偏移時告訴地質(zhì)師或用戶。但頁巖系數(shù)并不是絕對的異常壓力的標志。在這樣的條件下，頁巖系數(shù)在異常壓力帶會降低（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驗來分析分散在鉆井液中的固體物質(zhì)，估計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。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）。準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。頁巖的密度畫在半對數(shù)坐標上，形成一條“正常壓實趨勢線”，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)是由機械因素造成的。另一個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間會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重要的壓力異常識別標志。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）入口流量的增大。這種情況下，扭矩會增大。當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。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。由于碳氫化合物分子的大小不同，不同的碳氫化合物從地層巖屑中析出的速度是不同的。所以說，當鉆淺層探井時，錄井人員必須密切注意氣體含量的變化。在這樣淺的深度，靜液面一個很小的降低就足以使地層流體噴出地面。重循環(huán)氣也會帶來同樣的問題。快速鉆進和過度的抽汲可能把許多氣體帶進井眼，從而減小了靜液面，而使壓差減小。如果接單根氣隨時間變化而增大，表明可能進入壓力過渡帶，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（循環(huán)）狀態(tài)下，壓差為零或接近零，如果停泵將引起負壓差。抽汲有助于建立一個負壓環(huán)境或者使負壓差加劇（圖3－42）。鉆具上提時，同時也帶起了鉆井液，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）。當氣體鑒定設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，背景氣完全消失，是一個進入低滲透層或壓差過高的特征。在正常鉆進條件下，背景氣應(yīng)當維持在該區(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。在欠壓實段鉆速的增大可能是由于負壓差造成的結(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入巖層孔隙度增加井段的標志。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：當出現(xiàn)負壓力差時，鉆速達到最大。在正常壓實條件下，隨著深度的增加，壓實作用增加，鉆進速度或多或少會按照指數(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，鉆速又是一個不可靠的地層壓力指示標志。鉆速的確可能是一個異常地層壓力的非常好的指示標志，因為欠壓實地層的孔隙度比該深度預(yù)計孔隙度要高。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；利用計算機綜合處理軟件確定地層壓力系數(shù)。圖3－38 Sigma錄井圖的標準化處理ASigma偏移錄井圖, B沒有壓差補償?shù)臉藴驶浘畧DC具有壓差補償?shù)臉藴驶浘畧D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確定。下列方程描述了趨勢線每一段的起始點：‘標準化’的Sigma對孤立的‘σr’線段進行重組，形成一條連續(xù)的趨勢線，而在趨勢線上的每一點維持著‘σo’同‘σr’的聯(lián)系。當‘σo’平均值變化時，‘σr’趨勢線也會變化。因此，當出現(xiàn)巖性變化，井眼直徑或鉆頭類型變化時，要對‘σr’的值進行偏移處理，以使它同‘σo’維持適當?shù)年P(guān)系。對于一個巖性相同的地層剖面，‘σo’的值隨著深度的增加而增大，為正常壓實趨勢（σr）。圖3－37 Sigma錄井圖（巖石強度參數(shù)）‘σo’的值在可鉆性增大時具有向左偏移的趨勢，而當可鉆性減小時，具有向右偏移的趨勢。與‘d’指數(shù)不同的是，其橫坐標是線性的。真實Sigma(σo)真實Sigma(σo)值，也稱為“巖石強度參數(shù)”。為了計算Sigma值，壓差的影響被描述為一個系數(shù)：‘F*’。當ΔP的值為零或接近于零時，鉆速最大。通常，由于缺乏對局部地層信息的了解，操作員必須估計出PH 。實際的壓力差為：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)。正因為如此，計算中使用了一個校正系數(shù)計算調(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）當把‘σt’的值對應(yīng)于井深繪圖時，有大量的‘σt’的點比平均值大或小。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計算包括兩個部分?！甦’指數(shù)的趨勢線變換是對連續(xù)地層鉆井參數(shù)進行補償，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)進行補償，它被證實在歐洲和北海地區(qū)都是正確的。另外，用戶可以對用作壓力計算的不真實的高值或低值進行處理。另外，‘d’指數(shù)的計算也不能直接補償壓差的變化，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方法，是在二十世紀七十年代中期，由意大利石油公司AGIP在坡(Po)山谷鉆探時提出來的。地層孔隙度計算dc指數(shù)在砂巖線左時dc指數(shù)在砂巖線右時式中 －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─地層聲波時差，μs；Δtrm─基巖聲波時差，μs；Δtf─泥漿聲波時差，μs。式中 ρm－井內(nèi)泥漿密度,g/cm3；Pl－地層漏失時立壓,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)，并仔細檢查計算機處理的dcs值，以便得出更加準確判斷。不要用相關(guān)的偏移量對其它任何地層的‘d’指數(shù)進行調(diào)整。有時聯(lián)機工程師必須手工移動dcs和d曲線，以使它們維持適當?shù)年P(guān)系。砂巖帶的鉆進速度比頁巖帶快，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)致錯誤的d的值。而趨勢線斜率（在對數(shù)坐標上）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?shù)慕忉專嬎阃抢硐氲?。當井眼直徑、鉆頭類型、鉆具組合和水動力發(fā)生變化時，dcs的值也會隨著發(fā)生偏移。另外，有幾個與鉆頭和地層有關(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對砂巖地層壓力計算可能出現(xiàn)錯誤的超壓值。