综合录井随钻地层压力监测技术的应用

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１１．１．０１１

综合录井随钻地层压力监测技术的应用

黄卫　克拉玛依职业技术学院，新疆独山子

综合录井随钻地层压力的实时检测和正确评价，对于石油和天然气的勘探开发工作具有极其重要的意义。就钻井来说，它关系到高速、安全和低成本的钻井和完井，甚至关系到钻井施工的成败。只有准确地掌握地层压力系数和地层破裂压力等参数，才能正确选择钻井液密度和设计套管程序，从而得以提高机械钻速，减少复杂情况，降低钻井成本。而就地质录井来说，地层压力资料是控制钻井液密度的根本依据。只有掌握了地层压力及其分布情况，合理使用和调整钻井液密度，　才能充分暴露油气显示情况，达到发现油气层、解放油气层、保护油气层的目的。

综合录井在钻井现场采用Ｄｃ指数和Ｓｉｇｍａ指数两种方法监测地层压力。Ｄｃ指数法以泥岩压实、非泥岩欠压实理论为基础，检测砂泥岩沉积过程中的欠压实层。Ｓｉｇｍａ指数法则以岩石骨架强度理论为基

［１］

础，直接检测异常压力是否存在。Ｄｃ指数法选用的计算参数有钻压、转盘转数、钻速、进尺、钻头直径、钻时、地层水密度、钻井液密度。Ｓｉｇｍａ指数法选用的计算参数有钻压、转盘转数、钻速、井深、井径、

［２］

地层水密度、钻井液密度，两者选用的计算参数基本相同，其原理都是基于岩石可钻性与地层孔隙压力的关系，只不过由于地层异常压力的形成机理不同，使得二者在检测地层异常压力的计算方法不同而已。很多综合录井工作者，在应用随钻地层压力监测技术时，将两种方法对立起来，主观认为沉积岩地层应该用Ｄｃ指数法，非沉积岩地层应该用Ｓｉｇｍａ指数法，实际上是错误的。其实，从计算参数的选取来看，两种方法是密切联系的，从压实—欠压实理论与岩石骨架强度理论［３］的关

系来看，两种方法计算的地层压力参数是相互验证的。

Ｄｃ和Ｓｉｇｍａ地层压力监测方法是比较成熟的技术，目前广泛应用于现场录井过程中，但由于影响因素较多，准确检测地层压力常常不易，本文通过一些实例及分析、研究得到一些正确的解决方法。

１、消除钻井参数变化带来的异常，正确回归正常压实趋势线

各项钻井参数的准确程度直接关系到应用Ｄｃ和Ｓｉｇｍａ指数进行地层压力监测的准确性。由于钻井参数不准或突变造成的异常应排除，如钻压突然增大、换钻头等，使Ｄｃ指数减小，造成假异常。

１）钻头型号不同分段回归正常压力趋势线图　（见图１）

图１钻头型号不同分段回归正常压力

趋势线图

２）螺杆钻具及钻头类型不同分段回归正常压力趋势线图（见图２）图２螺杆钻具及钻头类型不同分段回归

正常压力趋势线图

２、消除岩性变化带来的异常，正确回归正常压实趋势线

１）沉积岩、岩浆岩分段回归正常压力趋势线图

当钻穿沉积岩上围岩，进入火山碎屑岩或岩浆岩顶部风化壳油气储集层时，压力系数突增，达到１．６左右。此时并不能说明地层压力异常，只有钻穿该层进入下围岩５～１０ｍ，立即做出该岩层的正常压力趋势，并将正常压力趋势线延长至火山碎屑岩或岩浆岩顶部风化壳油气储层顶界，这时得到的火山碎屑岩或岩浆岩顶部风化壳油气储层处的压力系数才是真实的。（见图３）

图３　沉积岩、岩浆岩分段回归正常压力

趋势线图

３、对于一个勘探、开发区域不同的压力系统的地层要分段回归正常压力趋势线

４、地层压力异常、气测值及单根气异常相互验正才能做出正确分析（见图５）

在录井过程中，特别是西部新区是一个新探区，趋势线的确定往往带有经验性，有时得出的地层压力梯度出现较大的偏差，须通过综合录井其他参数变化，特别是气测录井，判断是否存在异常高压，井底压力是否平衡，以调整趋势线。

２００６年９月１９日１８：００，　ＸＸＸ井钻至井深３００１．００ｍ，气测全烃值由０．１３００％上升至５３．７５２６％，气测数据异常，Ｄｃ指数、Ｓｉｇｍａ指数明显向左偏离趋势线，地层压力系数出现异常。

５、随着ＰＤＣ钻头的大量投入使用，各录井施工单位也应加强ＰＤＣ钻头的地层压力检测研究工作。

图５－６　　ＸＸＸ井地层压力、单根气异常

预告图

结论：

１消除钻井参数变化的影响，要对不同的钻头型号和类型所钻地层分段回归正常压力趋势线。

２消除所钻岩性变化的影响，要对所钻沉积岩、岩浆岩以及大段纯岩性、大段交互叠置岩性地层，卡准界线进分段回归正常压力趋势线。

３　钻前要熟知或分析所钻区域地层的压力系统资料，卡准界线进分段回归正常压力趋势线。

４　监测出的地层压力异常，要结合气测值、单根气异常等资料综合分析，才能做出正确的判断。

２）大段较纯岩性、交互叠置岩性分段回归正常压力趋势线图

在下图中，３３１９－３４７０ｍ井段，岩性以火山角砾岩为主；３４７１－３７２０ｍ井段，岩性以凝灰岩、安山岩、火山角砾岩交互叠置形式存在，只有将两段地层分段进行正常压力趋势线回归，才能得到上下连续一致的正常压力系数。对于非沉积岩地层，如果只存在交互叠置的岩性，就可直接回归出正常压力趋势线（图１属于只存在交互叠置岩性）。（见图４）

图４大段较纯岩性、交互叠置岩性分段

回归正常压力趋势线图