推覆体构造地层压力钻前预测分析.docx

1、推覆体构造地层压力钻前预测分析摘要：缅甸 M 区块所在地层中存在逆掩推覆构造和挤压构造，所钻入地层中普遍存在异常高压，采用常规的地层压力预测方法对该区块进行地层压力预测时存在很大的误差。本文在分析挤压构造应力对地层压力影响基础上，对挤压构造条件下的地层压力预测模型进行了计算分析。利用修正的地层压力预测模型对现场几口试验井进行了现场应用，应用结果大大提高了挤压构造地区的地层压力预测精度，现场应用取得了很好的效果。 下载 关键词：推覆体；地层压力；预测 缅甸 M 区块是中国海洋石油公司在缅甸合作勘探区块之一，M 区块三分之二为陆地、三分之一为海上，属于岛屿，该区块由于构造运动剧烈，形成多次推覆体积

2、压破碎地层。国内外很多学者曾探讨过推覆体作用造成超压的机制，但目前对这种异常压力机制研究还不够深入，基本上停留在定性描述和估算的水平。本文在研究分析推覆体挤压构造对地层压力的影响基础上，结合 M 区块地层的地应力和地质构造特征，利用推覆体地层压力预测模型对该推覆体构造的地层压力进行了钻前预测分析。 1 推覆体构造概况 M 区块位于印支板块和印度板块边界上，受两大板块相对运动和俯冲、碰撞作用的影响，该区块经历了复杂的盆地演化、构造变动，形成现今的构造格局。印度板块向印支板块小角度斜向俯冲，在该地区由西向东形成了 Kaladan、Kabaw、Sagaing 等大断层，并形成了海岸平原、山脉、盆地、

3、高地四个构造带。M 区块处于海岸平原和山脉之间，Kaladan 断层穿过该区块，存在逆掩推覆构造和挤压构造，且地层倾角大、断层较发育。 2 推覆体构造应力对地层压力影响分析 在地壳构造活跃期，局部和区域断层、褶皱、侧向滑动和滑脱、断块下降、底辟盐丘/泥丘运动以及地震等构造活动所产生的水平挤压应力，与欠平衡压实一样会导致孔隙体积的降低，由于排水不完全而在泥质岩中产生超压或将泥质岩中的隙间水挤进相连储层（砂岩或碳酸盐岩），形成超压。构造成因的超压机理可用单元立方体模型来解释。若挤压作用是由构造的水平挤压应力产生的（如褶皱作用），则最大主应力的方向是水平的，而与最小主应力方向是垂直的。对于一般的沉积

4、压实作用而言，垂向上的上覆岩层压力可被分解为由岩石骨架承担的有效应力和由流体承担的流体压力，如果流体部分承担了本应由岩石骨架承担的力，此时沉积物表现为欠压实，其中的压力表现为超压。发生挤压构造作用后，构造应力将引起岩石的侧向压实，促进了岩石骨架的压缩和流体压力的增高，流体压力增量的大小则视水动力体系的封闭开放程度而定。 3 推覆体构造地层压力预测模型及应用分析 通过对挤压构造应力的分析研究发现，挤压构造应力直接作用于地层上可起到两方面的作用：1 挤压构造应力加剧了地层压实度和排水间的不平衡，促进了地层内异常压力的产生；2 挤压构造应力使得上部地层的压实程度增加，增加了上覆负荷，从而造成下伏地层

5、压实欠平衡程度进一步增加，产生了更高的异常流体压力幅度。 针对以上挤压构造应力两方面作用，引入构造压力因子 和相对挤压构造应力 对目前使用地层孔隙压力预（监）测模型可进行如下修正： （1） 式中： 为模型修正后的地层压力预测值，MPa； 为常规模型计算地层压力值，MPa； 为挤压构造对地层压力的贡献率，%。 在同一个地区内，因不同层段、不同岩性的岩石，因泊松比等物理性质的差异，能够承载的应力负荷也应明显有别，导致在同一挤压背景和应力场作用下，不同岩层段内挤压对孔隙流体超压的贡献并不一致，不宜笼统地评价一个地区构造挤压对流体增压的贡献。 图 1 地震法地层压力预测模型修正前后的地层压力剖面图 从

6、地震层速度预测模型修正前后的地层压力值对比结果（图 1）中可以看出：在预测模型修正之前，由于没有考虑挤压构造对地层压力的影响，使用常规的方法计算出来的地层压力值往往偏低，且随深度增加偏差值也增大；而在修正的模型中引入了构造压力因子和相对构造应力之后，明显提高了计算地层压力值和地层压力系数的真实度，预测结果更加逼近于使用泥浆的当量密度及压力实测点的压力值，预测效果很好。 表 1 地震法修正前后试验井地层压力预测值误差分析 预测模型 深度/m 压力系数 相对误差/% 压力系数 相对误差/% 实测压力 常规模型 修正模型 地 震 资 料 法 571 1.88 1.16 38.25 1.64 12.6

7、9 717 1.95 1.04 46.78 1.82 6.86 765 2.02 1.34 33.58 2.06 2.11 946 2.01 1.16 42.37 2.07 2.84 985 1.99 1.10 44.85 1.89 5.24 1067 2.01 1.13 43.82 1.92 4.54 根据表 1 的分析结果可知：在现有的相对较浅层地层，挤压构造的存在对使用常规方法进行地层的压力预测产生了强烈的影响，相对误差基本都在 10 %以上，最大甚至达到了 46.78 %，结果失真程度相当大；而且常规法预测的结果都相对偏低，即预测值均小于实测点压力值，说明常规法在该地区使用效果欠佳，主

8、要是因为没有考虑挤压构造应力对地层压力变化的贡献。 当引入构造压力因子和相对挤压构造应力对模型进行修正之后，预测结果精度有大幅度的提高，最大误差都低于 10 %，预测效果很接近压力真实值。从试验井的预测结果统计中可以看出，其地层在 200 m 以上段为正常压实层，压力梯度变化不大；而 200 m 以下井段由于挤压构造应力的存在，压力值较正常值有很大的增幅。 采用修正后的压力计算方法对试验井的地层压力进行了预测，结果如下表 2 所示。 表 2 试验井地层压力分布规律 井段/m 地层压力系数 10540 1.051.42 5401000 1.501.93 10002000 1.902.15 20003000 2.132.32 4 结 论 （1）推覆体构造作用对地层孔隙压力影响十分显著，挤压构造应力对地层压力的作用可视为侧向的压实作用，压实作用使孔隙体积降低，岩石渗透能力因孔隙度的减小而降低。 （2）在缅甸地区几口试验井的现场应用过程中，推覆体构造地层压力预测模型的计算误差都小于 10%，应用效果良好。所以采用推覆体构造地层压力预测模型能够很好地解决推覆构造和挤压构造地区的地层压力预测难题，为安全优质钻井施工提供技术保障。 作者简介：蒋凯，男，1964 年 02 月生，高级工程师，1987 年毕业于华东石油学院钻井工程专业，现为中国海洋石油国际有限公司钻完井部经理。