地层压力预测技术及其在油层保护中的应用

简述了随钻监测、钻后检测、钻前预测和模拟等地层压力预测的技术的特点及其应用范围。介绍了有效应力法预测地层压力的原理及参数的求取方法。应用有效应力法地层压力预测软件为胜利油田压敏型地区提供了近200口探井的地层压力预测剖面，从实钻结果看，地层压力预测的符合率高，根据预测压力来平衡钻井，起到了保护油气层的良好效果。     

西湖1井钻前地震压力预测

西湖1井是准噶尔盆地南缘深部地层进一步油气勘探研究提供基础资料而部署的一口风险预探井。该井钻探构造高陡,钻遇断裂多,地层变化大,钻前地层压力预测更为重要。在地震地质解释研究的基础上,综合分析了工区内已钻的异常压力分布情况和形成机理,确定了本区地层压力的经验公式。通过对地震速度研究,建立三维速度场,进行层速度反演,提取井点地震速度。正确地估算了西湖1井的地层压力,为井身结构工程设计提供了依据,确保了钻井的顺利,地层压力预测结果与完钻后地层压力测试一致。     

松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井:井底温度、地层压力预测

松辽盆地白垩系大陆科学钻探松科2井设计井深达6 400m,是东亚地区最深的科学探井。松辽盆地地温梯度高,深层孔隙流体压力组成与分布十分复杂,因此准确预测地层温度和压力,对整个钻探工程至关重要。通过对松科2井井区探井测温、试油数据的整理分析,探索目的层地温、地温梯度、地层压力与深度规律,对井底温度进行预测,并对主要目的层地层压力和地层破裂压力进行分段预测。利用深度与地温关系、深度与地温梯度关系和深井对比等方法,综合预测6 400m井底温度为238.83~265.11℃。利用松科2井井区地层压力与深度关系,破裂压力系数平均值和DrillWorks软件计算结果,综合预测营城组、沙河子组、火石岭组-井底地层压力分别为30.54~37.72、33.22~59.52和59.52~67.18 MPa,地层破裂压力分别为52.35~58.62,61.88~105.68和104.57~118.03 MPa。     

海拉尔地区三个地层压力的预测与计算

根据已钻井的测井资料,对海拉尔油田的几个主要区块进行了地层孔隙压力、地层破裂压力和井壁坍塌压力的分析和计算,并建立了不同区块的单井压力的变化及本区块压力随深度变化的剖面图。分析研究发现,使用声波时差方法预测地层压力可以取得准确的预测值：破裂压力计算应用了伊顿模式、史蒂芬模式、黄荣樽模式和测井资料法,然后对各种方法进行对比分析发现黄荣樽法破裂压力预测数据准确;而坍塌压力则可以通过莫尔-库仑准则得到满足工程需要的精度。最后综合考虑确定出各个区块的合理安全泥浆密度窗口。     

区域地质探井的随钻地层对比及预测方法研究

提出以地震剖面控制地层对比的总体框架 ;以附近的野外露头剖面控制层组划分 ,利用野外剖面的岩性组合特征来进行地层层序对比 ;未钻井前在野外剖面上寻找可能的特征标志层 ,与钻井剖面进行细致的地层对比 ,确定标志层后再进行层组划分及小段对比的地层对比方法。即地震控制大框架 ,组合层序控制大套层位 ,标志层控制层组及小层的对比方法。较好地解决了区域探井或参数井地层的划分和层位的预测。     

一种检测地层压力新方法研究——岩石力学参数法

在分析岩芯力学试验和测井等资料的基础上,提出了利用岩石力学参数进行地层压力检测的新方法。主要包括地区动静态岩石力学转换关系、地层孔隙压力与岩石力学参数关系、压力剖面中岩石力学基础参数求取等。结合测井资料数据,利用该新方法对某高压地区地层压力进行了分析。     

庆深气田火山岩地层三个压力预测技术研究

地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力是合理确定井身结构、钻井液密度和固井完井方案的基本依据,是钻井工程设计的一项重要内容。分析了火山岩地层的压力预测技术,首次将国外先进的岩石力学理论应用于庆深气田火山岩地层,建立了3个压力预测模型,针对模型和庆深气田火山岩地层特性提出了新的修正方法;编制了庆深气田火山岩地层3个压力预测软件,该模型软件精度满足现场施工要求,为大庆地区钻井工程设计提供了参考。     

井底压力对岩石破碎的影响机制及应用研究

钻井液井底压力与地层孔隙压力是影响岩石破碎的重要因素,由于岩石具有一定的渗透率,在压力差的作用下钻井流体与地层流体之间会相互影响,导致靠近井底的地层孔隙压力发生变化。实际的地层孔隙压力随时间与距离变化的规律可以使用一维不稳定渗流模型来描述和计算。在此分析基础上,综合分析地应力、井底压力及钻头牙齿吃入地层产生的应力,计算出任意平面上所受的剪应力和正应力,然后使用摩尔–库仑准则来判定岩石的破坏。建立这样一个综合各种因素的井底岩石破碎模型,可以将各种因素尤其是实际井底压力差的作用清楚地表达出来。该模型可以较好地解释欠平衡钻井提高钻速的力学机制,并为随钻地层孔隙压力监测dc指数法的适用范围提供明确的计算方法     

岩溶地层水文水井泡沫钻井压力和排量计算

分析了岩溶地层水文水井施工中,泡沫实现平衡压力或欠平衡压力钻井的原理及影响泡沫钻井有效井眼压力的因素,采用迭代法逆循环计算方法,计算井口压力和井口气液排量。     

异常地层压力的综合预测方法及其在营尔凹陷的应用

预测异常地层压力的方法主要有以测井资料为主的平衡深度法、以地震资料为主的地震层速度法、以实测压力为主的经验关系法和数值模拟法,单独使用某一类方法预测地层压力都具有一定的局限性.提出了一种综合预测地层压力的方法,该方法将现有的测井、地震资料预测地层压力的方法进行了综合与改进,预测过程充分利用了营尔凹陷的测井资料、地震资料和压力测试资料,预测的地层压力与实测压力具有较好的一致性,证明用该方法来研究异常地层压力是有效的.研究发现营尔凹陷异常地层压力十分发育,纵向上,从浅至深可以依次划分为具有不同压力特征的4个压力带:常压带、浅层超压带、压力过渡带和深层超压带.通过测井、地震资料预测压力剖面的综合对比发现,各压力带的分布主要受地层层位和岩性控制.     

琼东南盆地深水钻井关键技术及其实践效果

针对琼东南盆地深水钻井过程中存在的地层孔隙压力预测精度低、井身结构设计要求高、低温异常压力和较窄的钻井液密度安全窗口等难题,通过对区域地层压力预测方法、井身结构优化设计、钻井液技术优化、表层套管固井技术优化、环空圈闭压力控制技术等关键技术的研究和实践,形成了一套适用于该地区的深水钻井关键技术体系,已在该盆地近几年深水井的钻井作业中成功应用,实现了钻井作业时效高、事故率低、费用控制合理的目标。对该盆地后续的深水井钻井作业及类似地区深水井的钻井作业具有借鉴意义。     

多圈管冻结壁形成和融化过程冻胀力实测研究

为获得多圈管冻结壁形成与融化过程中冻结壁内部冻胀力发展特性和孔隙水压力变化规律,进而分析冻结壁力学性态及安全性,在淮南某煤矿开展了冻结壁冻融过程中内、外部冻胀力和孔隙水压力的现场实测研究.实测结果表明:在地层冻融过程中,冻结壁内、外部形成了不均匀的冻胀应力,测试地层最大冻结压力达6.0 MPa,为初始地压的2.4倍;当井筒开挖至测试层位时地层冻结压力呈线性降低;随着浇筑外层混凝土井壁,冻结压力又有回升,当冻结壁融化后地层冻胀力为零,井壁恢复受水土压力作用.孔隙水压力变化经历了静止孔隙水压力和冻结过程的超静孔隙水压力两个阶段,超静孔隙水压力达到4.0 MPa,约为静止孔隙水压力的2.0倍.     

地层压力随钻监测方法在深水高温高压井中的研究与应用

随着深水高温高压油气勘探的逐步深入,目前钻遇地层普遍存在着储层系统多样、压力系统复杂且高低压相间的情况,钻井过程中井下复杂情况频发,严重影响钻井作业安全.结合深水高温高压X1井的钻井实例,分别使用d_C指数法和岩石强度法开展地层压力随钻监测工作.结果表明,岩石强度法对深水高温高压井的压力监测精度更高,可以为后续深水高温高压井的地层压力监测工作提供参考.      

岩芯钻探中地层压力预测初探

地层压力变化是导致孔内情况复杂化的关键因素,地层压力预测是钻探施工中泥浆设计和事故防范的重要手段,合理预知地层压力情况有助于最大限度地解决深孔钻探中的复杂问题[1]。近年来,地层应力预测技术在国内外得到了广泛探讨,而传统的水压致裂地层压力测量方法仍然是简单实用的手段之一。通过云南某矿区复杂地层深孔钻探工程中的应用实例,验证了地层压力预测在绳索取心钻探工程上的合理性和可行性。     

霍尔果斯背斜深井井身结构优化设计

霍尔果斯背斜受山前构造的影响,存在地质情况复杂、倾角大、多套压力体系并存以及泥岩含量高等问题,在钻进过程中复杂事故频发,严重制约了该地区油气勘探开发的进程。通过对完钻井的测井资料、地破实验数据、钻井复杂等资料的分析,确定必封点位置,形成适合霍尔果斯背斜深探井的四开井身结构,并针对安集海河组复杂事故率高的情况,采用高密度油基钻井液抑制泥岩水化,从而实现安全钻进。优化后的井身结构在霍尔果斯背斜深探井H11井进行了应用,首次实现了在安集海河组、紫泥泉子组两套压力系统下进行套打,历时5.5 d钻穿“死亡之海”安集海河组,未出现井漏现象,取得了良好的应用效果。优化后的井身结构在H11井的成功应用,不仅为该地区深探井的井身结构设计提供依据,也为该地区后续常规井的四开转三开井身结构提供了指导。     

九龙山某井气体钻井技术及事故处理实践

九龙山地区上部地层存在井漏、垮塌的可能,中部地层研磨性强、可钻性极差,下部地层存在多产层多压力系统并可能会钻遇异常高压。为了应对异常情况、缩短钻井周期、节约处理成本,龙某井设计从350～2000 m使用气体钻井。空气钻井钻至1170.28 m后地层出气,甲烷浓度超过6%,后改用氮气钻进,钻至1868 m时出现井壁垮塌和钻具阻卡,随后停止气体钻进。记录了钻进过程中返出主要气体的浓度变化情况和异常情况处理措施,实践表明,气体钻井在防止井漏、钻遇地层出气（不含H2S）、异常压力等复杂情况具有常规钻井无法比拟的优势。     

分步替水灌浆法在科学钻探西藏钻孔坍塌 地层中的应用

地层压力异常是指岩石孔隙流体的压力异常,存在异常压力的井段容易井塌.西藏罗布莎科学钻探孔处于雅江缝合带,异常压力层段多,地层复杂,深孔钻进过程中经常出现垮孔、钻孔失稳现象.采用常规孔内灌浆进行护壁封孔,成功率极低,主要表现为封孔水泥浆由于异常压力原因产生回顶现象而偏离目标孔段,造成灌浆失败.分步替水灌浆法则利用了孔内异常压力流体的平衡原理,把替水量分两步压入注浆管,防止了水泥浆液偏离目标孔段,灌浆效果好,有效解决了异常压力地层中的固孔护壁问题.论文研究总结了分步替水灌浆法的原理和工艺方法,并结合实际工程详细剖析了灌浆压力异常的原因、分步替水控制过程,提供了一种异常压力地层灌浆新的技术方法.     

北京平原区地质剖面的初步建立——太古宙结晶基底和元古宙地层

北京平原目前尚未建立系统的地质剖面。1867年庞培莱将北京西山分为3大系,1871年李希霍芬提出震旦系、划分12层。1922年葛利普将震旦系限定在前寒武系,1923年田奇镌将南口剖面划分为7个岩组,1934年高振西将震旦系3分(南口群、蓟县群、青白口群)。1976年乔秀夫3分青白口群(下马岭组、龙山组和景儿峪组),1980年汪长庆等将十三陵剖面分为4系12组,1991版《北京市区域地质志》将十三陵剖面分为3系12组。本文初步建立平原区地层表,详细描述太古宙结晶基底和元古宙地层剖面,在京南大兴区的榆垡(兴热-1井)和安定(兴热-2井)发现太古宙片麻岩,在京热-70井、京热-59井、京热-71井和京热-75井编录蓟县纪地层,利用亦庄小学钻孔厘定待建系下马岭组、青白口纪龙山组和景儿峪组。     

东营凹陷深部“红层”地层划分方法探讨

运用岩石地层学“最优分割”数值计算方法 ,对由于缺少古生物化石资料而长期难以进行地层划分的山东东营凹陷下第三系沙河街组四段至中生界“红层” ,进行了岩石化学性质差异的最优分割划分。结合有限的古生物化石资料和标准地层剖面的岩石学特征 ,将分割的层序进行了地层归属标定 ,成功地将“红层”各个层属及亚层属划分出来 ,其科学性、合理性已为之后的勘探成果所证实 ,同时在东营地区最深探井———郝科 1井的地层划分中得到了运用。该方法为缺少古生物化石数据的“哑地层”划分提供了一种新思路。     

风险预探井哈深斜1井钻井工程设计

哈深斜1井是胜利油田部署的一口重点风险预探井,该井为双靶点定向井,具有井斜角大、稳斜段长、水平位移大的特点。作为风险预探井,可借鉴的邻井实钻资料少,地层岩性、地层压力及层段变化不确定性因素相对较大,确定合理的井身结构、轨道类型、钻井液性能以及相关配套工艺措施是保证该井顺利施工的基础。在对有限的邻井资料进行详细分析的基础上,总结出本井钻井工程设计的技术难点,并有针对性的从井眼轨道设计、井身结构设计、钻具组合及钻井方式选择、钻井液设计和固井设计5个方面提出优化方案及技术措施,为胜利油田风险预探井的设计与施工提供了技术支持和理论依据。