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[摘 要]随着钻进技术,勘探技术的迅速发展,实时监测地层压力,最大程度的保证钻井施工安全,指导平衡钻进,防止地层污染和破坏油气层,使地层压力监测成为综合录井的又一重要任务,特别是对异常高压地层的监测更是重中之重。准确地监测和了解地层压力,对石油勘探与开发具有极其重要的作用。
中图分类号:TE271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)36-0602-01
1.地层压力是指作用于孔隙内流体(油、气、水)上的压力,正常地层压力是指地表到地下地层水的静水压力,明显超过此静水压力的称为异常高压,反之则为异常低压。
意义:异常地层压力监测的任务是根据地下高压层之上盖层的欠压实特点,在钻进高压层上部的压力过渡带时,经过录井参数进行采集处理,及早分析、监测其下高压层的存在,并估算地层压力的大小,确定异常压力带的层位和顶部深度,从而指导工程人员及早采取措施,防止井涌、井喷事故发生。
2.1 dc 指数评价地层压力:
dc指数是指泥岩段随井深增加而增大的且与井深成指数关系的反映。所具备的优点是d指数排除了由于钻头大小、转盘转速、钻压这些工程参数变化所造成的钻时变化的影响,c指数校正了由钻井液密度对钻时造成的偏差。所以dc指数是标准化了的钻时,可更真实的反映地层可钻性,还可进一步提高岩屑剖面的符合率。
针对这些影响因素采集资料时应注意以下几点1.计算dc指数时必须从预计异常压力层上部500米开始,精确采集相关参数(钻时、转速、钻头直径、钻压、井底当量密度)从而保证地层压力监测的及时性。2.选取较纯泥岩井段,点距一般10m左右。3.起下钻前后,钻头使用后期严重磨损及新钻头磨合期,对地层真实可钻性有较大影响,因此数据不可取。3.避免选取会出现假异常的井段,如钻压突然增大,钻遇裂缝段、风化壳、断层破碎带等。4.当出现大的不整合面、上下泥岩性质有明显差异或改变了钻头类型应注明,并分段确定趋势线。
目前随着钻井技术的迅速发展,利用dc指数检测地层压力的方法就暴露出了较大的局限性,面临着严重的考验,其中最为突出的是当由牙轮钻头换为PDC钻头时,严重影响了dc指数值的真实性。
2.2 利用现场综合录井资料进行分析监测:
2.2.1.鉆时:钻时在地层压力监测中是一个非常敏感的录井参数,从正常地层压力向异常高压过渡过程中,钻时会明显反应出来,所以这个异常高压过渡对压力工程师来说很重要。 它是一个岩石特性逐渐由正常地层压力向异常高压过渡的环境。
特别需要注意的是过渡带也是异常高压带。一个异常高压层,就钻时来说是一个很容易钻揭的地层。
2.2.2.气测:背景气通常是一种检测和观察异常地层压力的好方法。但是有些欠压实泥页岩根本不存在气体,在这种情况下就不能使用该手段来检测和观察异常地层压力。
气测录井技术结合地层压力监测技术,可以用于判断钻井液密度使用是否合理,通过实时的动态跟踪评价,实现近平衡钻井。
正常钻井条件下:气测显示是指超出背景气的气显示,在气测显示高峰后背景气能回复到其原先值
背景气(岩屑气,背景气)是由地层释放出来的浓度含量低且持续稳定的气体。当钻遇欠压实地层时背景气的浓度比其上覆正常压实泥页岩的有所升高,这由于:通常在欠压实地层中存在较高的气体含量,钻时加快。
单根气有以下规律:
背景气稳定 –有零星的单根气:地层压力状况不明确。
背景气稳定 –单根气升高:这是进入过渡带的典型标志。
背景气稳定和单根气都在升高:这意味着所钻地层与井眼内压力间存在负压差。
判断井是否处于平衡状态的最好方法是对观测到的所有接单根气的变化趋势进行分析而不考虑短期的起伏波动。如果在调整泥浆密度后接单根气能得到有效抑制并降低,则可以确定异常压力值。
事实上对单根气对的分析能很好地监测地层压力变化情况,这比用它来确定异常高压带的顶部更准确。
如果钻进时,气显示为单峰气而又有明显的单根气,则表明地层压力接近于钻井液液柱压力,为近平衡钻进。
2.2.3.岩屑:2 种形状掉块:形状、大小、数量
–扁平、长条状、易破碎、部分内凹
–块状通常伴有微裂隙
平板状的掉块并不一定指示有异常高压,通常在正常压实的地层中由于受应力影响也有可能产生这种掉块。
现场地质师通常认为大的岩屑也是掉块,但是当地层处于负压状态下时也能产生大的岩屑这常于掉块相混淆。这可以通过看是否伴随有棱角或棱角减少将两者区分开。
在振动筛上观测到的掉块主要有两种形状,第一种是扁平、长条状薄片,初看容易与层状页岩的破裂相混淆,它具有内凹的横截面;第二种是块状通常伴有微裂隙。
试验测试显示在过度压实的情况下同时可产生这两种掉块。
平板状的掉块并不一定指示有异常高压,通常在正常压实的地层中由于受应力影响也有可能产生这种掉块。
2.2.4.出口参数(出口温度、出口密度、出口电导率、出口排量):经常检查泥浆管线中的比重降低,对气侵和可能的超压,是一个辅助标志。出口泥浆温度,钻井过程中,从具有正常流体孔隙压力的压实泥岩向具有异常高压力的欠压实泥岩过渡带时,发现地温梯度的增加。
当临近起到绝热作用的岩层时,温度上升的速率将降低,这可以作为存在欠压实泥岩的早期警报。
出口温度测量方法是一种定量和滞后的压力检测方法,它通过测量钻井液出口温度的改变趋势判断异常高压带。
通过使用现有的测量泥浆温度的方法不容易检测到温度异常。
2.2.5.总池体积:超压层中异常高的流体含量在异常高的压力作用下进入井筒,必然会造成总泥浆体积的变化量超过钻杆下入井眼中的泥浆的排替量。
提高钻井工程预报的及时性及时了解当前的钻井液密度是否合适。
2.2.6.泵压:在钻揭异常高压带时立管压力表现出轻微的降低趋势,当发生井涌时这一点尤为突出。
2.2.7.挂卡、遇阻:同时由于井眼清扫不充分、地层遭破坏或扶正器处于井眼的倾斜段都有可能造成挂卡。
2.2.8.溢流、井涌:目前的平衡钻井技术在有效的压力控制和预告有井喷危险之间,经常只要求一个微小的安全系数。地层的压差常常降低到远低于35.2 kg/cm2。故不正确的压力平衡就可造成或多或少的井涌。
通过监测地层压力优化钻井液密度,实现近平衡钻井,“即压而不死,活而不喷”,既防止了重大工程事故的发生,又可以避免压死低孔低渗的油气藏并且较好的保护了油气层。
钻速、钻压、转盘转速、扭矩、钻头参数等,由于这些参数的变化都有人为控制因素的存在,所以在用于指示地层压力变化时,需要进行一系列的修正或标准化,为此,提出了d指数、Dc指数等参数进行压力监测的方法。
综合录井仪的使用提供了钻井、泥浆、地质三大类数十项的随钻测量参数,大量的实践经验表明,只有综合多项参数的分析,才有可能取得一个比较准确的压力解释。由于各种数据来源的方式不同,与地层压力存在的联系也是不同的,有的甚至没有关系,这就要求我们进行系统的分析研究,找出各种参数对压力识别和测量的程度。
总之,利用地层压力监测提高综合录井可靠性,防止压死油气层,从而提高录井质量。
参考文献
[1] 孙中昌编著 钻井异常预测技术 北京:石油工业出版社,2006.
[2] 王清华等.塔里木油田录井技术.北京:石油工业出版社,2009.7.
中图分类号:TE271 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)36-0602-01
1.地层压力是指作用于孔隙内流体(油、气、水)上的压力,正常地层压力是指地表到地下地层水的静水压力,明显超过此静水压力的称为异常高压,反之则为异常低压。
意义:异常地层压力监测的任务是根据地下高压层之上盖层的欠压实特点,在钻进高压层上部的压力过渡带时,经过录井参数进行采集处理,及早分析、监测其下高压层的存在,并估算地层压力的大小,确定异常压力带的层位和顶部深度,从而指导工程人员及早采取措施,防止井涌、井喷事故发生。
2.1 dc 指数评价地层压力:
dc指数是指泥岩段随井深增加而增大的且与井深成指数关系的反映。所具备的优点是d指数排除了由于钻头大小、转盘转速、钻压这些工程参数变化所造成的钻时变化的影响,c指数校正了由钻井液密度对钻时造成的偏差。所以dc指数是标准化了的钻时,可更真实的反映地层可钻性,还可进一步提高岩屑剖面的符合率。
针对这些影响因素采集资料时应注意以下几点1.计算dc指数时必须从预计异常压力层上部500米开始,精确采集相关参数(钻时、转速、钻头直径、钻压、井底当量密度)从而保证地层压力监测的及时性。2.选取较纯泥岩井段,点距一般10m左右。3.起下钻前后,钻头使用后期严重磨损及新钻头磨合期,对地层真实可钻性有较大影响,因此数据不可取。3.避免选取会出现假异常的井段,如钻压突然增大,钻遇裂缝段、风化壳、断层破碎带等。4.当出现大的不整合面、上下泥岩性质有明显差异或改变了钻头类型应注明,并分段确定趋势线。
目前随着钻井技术的迅速发展,利用dc指数检测地层压力的方法就暴露出了较大的局限性,面临着严重的考验,其中最为突出的是当由牙轮钻头换为PDC钻头时,严重影响了dc指数值的真实性。
2.2 利用现场综合录井资料进行分析监测:
2.2.1.鉆时:钻时在地层压力监测中是一个非常敏感的录井参数,从正常地层压力向异常高压过渡过程中,钻时会明显反应出来,所以这个异常高压过渡对压力工程师来说很重要。 它是一个岩石特性逐渐由正常地层压力向异常高压过渡的环境。
特别需要注意的是过渡带也是异常高压带。一个异常高压层,就钻时来说是一个很容易钻揭的地层。
2.2.2.气测:背景气通常是一种检测和观察异常地层压力的好方法。但是有些欠压实泥页岩根本不存在气体,在这种情况下就不能使用该手段来检测和观察异常地层压力。
气测录井技术结合地层压力监测技术,可以用于判断钻井液密度使用是否合理,通过实时的动态跟踪评价,实现近平衡钻井。
正常钻井条件下:气测显示是指超出背景气的气显示,在气测显示高峰后背景气能回复到其原先值
背景气(岩屑气,背景气)是由地层释放出来的浓度含量低且持续稳定的气体。当钻遇欠压实地层时背景气的浓度比其上覆正常压实泥页岩的有所升高,这由于:通常在欠压实地层中存在较高的气体含量,钻时加快。
单根气有以下规律:
背景气稳定 –有零星的单根气:地层压力状况不明确。
背景气稳定 –单根气升高:这是进入过渡带的典型标志。
背景气稳定和单根气都在升高:这意味着所钻地层与井眼内压力间存在负压差。
判断井是否处于平衡状态的最好方法是对观测到的所有接单根气的变化趋势进行分析而不考虑短期的起伏波动。如果在调整泥浆密度后接单根气能得到有效抑制并降低,则可以确定异常压力值。
事实上对单根气对的分析能很好地监测地层压力变化情况,这比用它来确定异常高压带的顶部更准确。
如果钻进时,气显示为单峰气而又有明显的单根气,则表明地层压力接近于钻井液液柱压力,为近平衡钻进。
2.2.3.岩屑:2 种形状掉块:形状、大小、数量
–扁平、长条状、易破碎、部分内凹
–块状通常伴有微裂隙
平板状的掉块并不一定指示有异常高压,通常在正常压实的地层中由于受应力影响也有可能产生这种掉块。
现场地质师通常认为大的岩屑也是掉块,但是当地层处于负压状态下时也能产生大的岩屑这常于掉块相混淆。这可以通过看是否伴随有棱角或棱角减少将两者区分开。
在振动筛上观测到的掉块主要有两种形状,第一种是扁平、长条状薄片,初看容易与层状页岩的破裂相混淆,它具有内凹的横截面;第二种是块状通常伴有微裂隙。
试验测试显示在过度压实的情况下同时可产生这两种掉块。
平板状的掉块并不一定指示有异常高压,通常在正常压实的地层中由于受应力影响也有可能产生这种掉块。
2.2.4.出口参数(出口温度、出口密度、出口电导率、出口排量):经常检查泥浆管线中的比重降低,对气侵和可能的超压,是一个辅助标志。出口泥浆温度,钻井过程中,从具有正常流体孔隙压力的压实泥岩向具有异常高压力的欠压实泥岩过渡带时,发现地温梯度的增加。
当临近起到绝热作用的岩层时,温度上升的速率将降低,这可以作为存在欠压实泥岩的早期警报。
出口温度测量方法是一种定量和滞后的压力检测方法,它通过测量钻井液出口温度的改变趋势判断异常高压带。
通过使用现有的测量泥浆温度的方法不容易检测到温度异常。
2.2.5.总池体积:超压层中异常高的流体含量在异常高的压力作用下进入井筒,必然会造成总泥浆体积的变化量超过钻杆下入井眼中的泥浆的排替量。
提高钻井工程预报的及时性及时了解当前的钻井液密度是否合适。
2.2.6.泵压:在钻揭异常高压带时立管压力表现出轻微的降低趋势,当发生井涌时这一点尤为突出。
2.2.7.挂卡、遇阻:同时由于井眼清扫不充分、地层遭破坏或扶正器处于井眼的倾斜段都有可能造成挂卡。
2.2.8.溢流、井涌:目前的平衡钻井技术在有效的压力控制和预告有井喷危险之间,经常只要求一个微小的安全系数。地层的压差常常降低到远低于35.2 kg/cm2。故不正确的压力平衡就可造成或多或少的井涌。
通过监测地层压力优化钻井液密度,实现近平衡钻井,“即压而不死,活而不喷”,既防止了重大工程事故的发生,又可以避免压死低孔低渗的油气藏并且较好的保护了油气层。
钻速、钻压、转盘转速、扭矩、钻头参数等,由于这些参数的变化都有人为控制因素的存在,所以在用于指示地层压力变化时,需要进行一系列的修正或标准化,为此,提出了d指数、Dc指数等参数进行压力监测的方法。
综合录井仪的使用提供了钻井、泥浆、地质三大类数十项的随钻测量参数,大量的实践经验表明,只有综合多项参数的分析,才有可能取得一个比较准确的压力解释。由于各种数据来源的方式不同,与地层压力存在的联系也是不同的,有的甚至没有关系,这就要求我们进行系统的分析研究,找出各种参数对压力识别和测量的程度。
总之,利用地层压力监测提高综合录井可靠性,防止压死油气层,从而提高录井质量。
参考文献
[1] 孙中昌编著 钻井异常预测技术 北京:石油工业出版社,2006.
[2] 王清华等.塔里木油田录井技术.北京:石油工业出版社,2009.7.