李曉晨

（測試技術服務分公司第三大隊，黑龍江大慶 163000）

測井地層壓力預測技術研究綜述

李曉晨

（測試技術服務分公司第三大隊，黑龍江大慶 163000）

從地層壓力預測原理、異常壓力形成原理、現(xiàn)有技術等方面對測井地層壓力預測技術進行了分析。并對現(xiàn)有技術局限及未來發(fā)展方向提出了簡要看法，以期對測井地層壓力實際預測起到積極作用。

地層壓力；預測；測井

隨著科技的進步，油氣的需求量越來越大，因此人們對地層壓力的研究也更加深入，但該研究仍不完善。預測地層壓力對降低鉆井成本、保證鉆井安全、保護油氣層等方面都有著十分重要的作用。由于現(xiàn)今對油氣的開發(fā)逐漸向更深的方向發(fā)展，發(fā)現(xiàn)地層壓力情況越來越復雜，所以對其預測的準確性要求也越來越高。但到現(xiàn)在為止，對地層壓力的預測仍處在探索階段。本文從地層壓力預測原理、異常壓力形成原理、現(xiàn)有技術等方面進行了分析。

1 地層壓力[1]

（1）地層靜水柱壓力p水柱

地下的滲透性地層中含有油、氣、水等物質(zhì)，當它們與地面水源相連通時，此時滲透性地層對應的壓力就是地層靜水柱壓力，可表示為：

（2）地層壓力pp

該壓力是說那些在地層中孔隙流體上的壓力。通常情況下，正常地層的壓力與其垂直對應的p水柱相同。但有些特殊的地層，不能和地面水源相連通也就不能形成相對封閉系統(tǒng)，與正常地層壓力偏大或偏小，這就是人們常說的異常地層。

2 地層壓力預測原理

現(xiàn)今人們對地層壓力的預測都是根據(jù)巖石的壓實理論來進行檢測的。

2.1 巖石的壓實程度

對于異常地層壓力來說，其巖石程度表現(xiàn)出地層欠壓實和地層超壓實的現(xiàn)象。因此，可以根據(jù)鉆速來進行判斷，突然加快或降低都有可能出現(xiàn)異常。

2.2 孔滲性

異常地層的孔隙度和滲透率都會發(fā)生異?，F(xiàn)象。

2.3 速度特征

異常地層的速度和正常有差異，異常高壓會表現(xiàn)出波速低，時差大；異常低壓會表現(xiàn)出波速高，時差小。

2.4 電阻率

異常高壓地層會表現(xiàn)出低電阻率現(xiàn)象；異常低壓會表現(xiàn)出高電阻率現(xiàn)象。

3 異常地層壓力形成原理

3.1 異常高壓

（1）不平衡壓實：具有下列條件，沉積物很厚；泥巖與砂巖交替；快速沉降和填充現(xiàn)象的發(fā)生；形成了很厚的泥巖層。

（2）構造作用。

（3）水熱增溫：地層溫度的升高會使得巖石中的流體體積膨脹，增大了孔隙流體壓力。

（4）礦物轉化：主要分為以下幾種類型：黏土礦物的脫水、石膏-硬石膏轉化、生烴作用還有液態(tài)烴類熱裂解作用。

（5）濃度差：主要有滲透作用和逆滲透作用。這就導致其中一側壓力異常。

3.2 異常低壓

具體可以分為以下幾種類型：①上覆地層的抬升和剝蝕；②不同熱效應；③地下水流動的不平衡；④封閉層的滲漏；⑤巖石擴容作用；⑥濃度差作用；⑦氣體飽和儲集層的埋藏。

4 異常地層壓力表現(xiàn)

1）地質(zhì)方面：巖石孔隙體積異常；儲集層發(fā)育異常；成巖性能減弱；年代較新得地層常出現(xiàn)壓力異常；地質(zhì)構造運動較弱地區(qū)常出現(xiàn)壓力異常。

2）鉆井方面：鉆井工程參數(shù)常出現(xiàn)異常；鉆井液發(fā)生變化（包括泥頁巖密度、頁巖巖屑體積形狀、泥巖因子、泥巖造漿電阻率和滲透速度等方面）。

3）在測井曲線上響應：速度特征改變；密度特征改變；電阻率改變。

5 地層壓力預測技術[2]

5.1 聲波時差法原理

聲波在地層中傳播速度與巖石的密度、結構、孔隙度及埋藏深度等因素有關。正常條件下滿足以下方程：

Δt為深度為H的地層的聲波時差；Δt0為起始聲波時差；C為壓實系數(shù)。

在正常壓力的井段，隨著井深的增大，巖石孔隙度降低，聲波速度增加，聲波時差減少，以此為原理來進行測量。

5.2 等效深度法

相同聲波時差的不同深度的地層其孔隙度相同，對應巖石的骨架應力相同。該方法的計算方程為：

其中，pp為地層孔隙壓力；Gp為地層孔隙壓力梯度；G0為上覆地層壓力梯度；Gn為正常靜水柱壓力梯度；H為地層深度；He為等效深度。

在實際應用中，該方法對沒有獲得地層原始壓力實測數(shù)據(jù)的相關地區(qū)測量效果較好，但該法只考慮巖石垂直應力，忽略了其他影響因素。對于地層壓力系數(shù)較大的地區(qū)，測量結果誤差較大。

5.3 伊頓法

該方法是一種經(jīng)驗關系法，具體原理是：通過表征壓實測井數(shù)據(jù)實際值和正常壓實數(shù)據(jù)值的比值與地層孔隙壓力之間的關系。計算方程為：

其中p0為上覆地層壓力；pn為正常靜水壓力；Δtn為理論上聲波在正常壓實泥巖中傳播的聲波時差；Δt0為實際測量聲波在泥巖中傳播的聲波時差；N為伊頓系數(shù)。

正常壓實趨勢線的確定對測量結果影響很大。同時伊頓指數(shù)N回歸的效果決定了采用的伊頓系數(shù)，也就是決定了測量結果。

6 結束語

現(xiàn)有技術仍存在一些局限，比如：不適用于非泥巖地層；不適用于不平衡壓實以外的異常壓力機制；正常趨勢線確定容易出現(xiàn)誤差；檢測參數(shù)影響因素較多等。筆者現(xiàn)根據(jù)目前技術提出幾點趨勢預測：可以根據(jù)有效應力原理測定地層壓力；預測過程中參考鄰井的相關資料進行檢測；設法考慮到欠壓實以外的因素影響加入到測試方法中。

[1] 劉春瑩.隨鉆測井地層壓力預測技術研究[D].青島：中國石油大學，2014.

[2] 孫超，高晶，王曉波，等.基于測井資料的地層壓力分析技術[J].鉆采工藝，2008（31）：1-5.

A Review of Pressure Prediction Techniques for Logging Stratum

Li Xiao-chen

The author analyzes the pressure prediction technology of the formation from the aspects of formation pressure prediction principle，abnormal pressure formation principle and existing technology.And put forward a brief view on the limitation of the existing technology and the future development direction in order to play a positive role in the actual prediction of the logging formation pressure.

formation pressure；prediction；logging

P631.84

B

1003–6490（2017）03–0030–02