1、惠州 325 油田科探井三个地层压力剖面预测分析摘 要：在油气钻探过程中，地层压力预测是一项十分关键的基础工作。特别是对于科学探索井，精确的地层压力预测能够为钻井液密度选择、钻井参数优化和井身结构设计提供科学依据。针对 HZ32-5 构造科探井的地震资料，以及周边区块已钻井的地质、地震、钻井、测井、测试等资料分析，得出了科探井地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力剖面，建立了合理的钻井液安全密度窗口。 关键词：科探井 地层压力 预测 计算模型 科学探索井的压力预测与常规井不同，由于科学探索井存在测井资料未知的现象，地层孔隙压力只能采用地震资料，依据地震速度谱数据预测；而地层破裂压力，因钻前资料不足，
2、 往往依据邻井的资料进行估计，此外，单纯应用某一种方法有时无法准确预测出地层压力，需要用多种方法进行综合分析和解释，将多种数据资料结合起来，通过一个综合数据处理途径，应用数据库数学物理方法等技术对待钻地层进行预测。一、科探井压力预测方法 由于科探井的无测井资料，无法直接利用测井资料进行压力预测，只能利用地震资料分析法，将地震速度谱解释得到地震层速度。由于地震层速度的倒数即为声波时差，从而可以应用最为广泛的声波时差法计算地层孔隙压力。对于南海科探井，首先主要依据地震资料对该科探井的孔隙压力、破裂压力以及坍塌压力进行计算模式理论分析和研究，建立地层压力剖面，再结合科探井邻近围区井史资料，对压力预测
3、结果进行对比验证，并对计算模型进行修正和优化，通过综合分析处理，作出科学推断。 1.地层孔隙压力计算模型 用地震资料预测地层孔隙压力的具体方法是：从速度谱解释得到叠加速度，把叠加速度转换为均方根速度，再用 DIX 公式计算地震层速度，也有的地震资料可以直接给出地震层速度，根据地震层速度与声波时差的倒数关系，得到声波时差与地层深度的关系，从而用声波时差法计算地层压力。使用该方法在地震资料具有较高分辨率的情况下，计算的层速度准确性越高。 根据处理得到的地层声波时差资料，采用 Eaton 法进行地层压力计算。在计算时，正常压实井段的选取尤为重要，选取不当将会给正常趋势线带来较大误差，从而影响预测结果
4、的准确性。 Eaton 法地层压力计算模型： 式中 Gp 为地层孔隙压力梯度，g/cm3；Gop 为上覆岩层压力梯度，g/cm3 ； 为地层水密度，g/cm3；tn 为正常压实时的声波时差值， ；t 为实测声波时差值， ；n 为 Eaton 指数。 2.地层破裂压力预测方法 根据深部岩石力学理论，在地下一定深度处的地层，其承受液体的压力是有限的，承担流体压力的地层当流体压力达到一定的值时，地层就会发生拉伸破坏，此时的液体压力即为该地层的破裂压力。地层破裂压力是钻井工程中的一个重要的参数，它的大小决定了使用的钻井液的最大密度。 修正地层破裂压力计算方法 式中： 为地层破裂压力，MPa； 为岩石的
5、泊松比，=0.20.3，这里取 0.25； ，地层构造应力系数，无量纲， 、 水平两个主应力方向的构造应力系数； 为上覆岩层压力，MPa； 为地层孔隙压力，MPa， 为有效应力系数，即压裂过程中地层孔隙压力对地层破裂压力的贡献系数；St，岩石抗拉强度，MPa。 -地层破裂压力梯度 g/cm3，H 为井深，m。 对于新区的第一口科探井，在没有地层破裂压力实测值得情况下，选取邻近构造的构造应力系数值作为参考值预先进行预测，在钻完上部地层后，根据二开、三开破裂压力试验实验值对原有构造应力系数进行修正，从而提高地层破裂压力预测的精确性。 3.地层坍塌压力预测方法 根据剪切破坏准则可知，当井壁围岩所受的
6、应力超过岩石本身的抗剪切强度时，井壁围岩就会发生剪切破坏，从而造成井壁坍塌。坍塌压力是钻井工程中又一重要参数，它的大小也决定了钻井液的最小密度，研究地层的坍塌压力对维持井壁稳定、实现快速钻进具有重要的意义。 坍塌压力的计算模型如下： 式中： ，地层坍塌压力当量密度，g/cm3； ，应力非线性修正系数，无量纲； 分别为地应力最大水平、最小水平主地应力；g/cm3； ， 为内摩擦角；度；C，岩石粘聚力，MPa； ，有效应力系数，无量纲； ，地层孔隙压力，g/cm3；H，井深，m。 地层的破裂压力、坍塌压力对确定安全钻井液密度窗口具有重要的作用，所以在实际计算中，应根据实际的地层资料进行分析计算，并
7、选择合适深度的岩心实验进行校正。 二、工程设计实例 HZ32-5 含油构造位于惠州低凸起的南部，东侧紧邻 HZ33-1 油田，构造范围内水深约 110m。根据邻井的测井、录井资料及本井的测井资料，对该井的三个地层压力剖面进行了计算，具体结果见表 1。 表 1 HZ32-5-X 井三压力分布 由上表可知，HZ32-5-X 井韩江组安全钻井液密度窗口为1.10，1.62；珠江组安全钻井液密度窗口为1.13，1.67；珠海安全钻井液密度窗口为1.15，1.70。 三、总结 1.对科探井的地层压力，综合依据地质、地震、钻井、测井、测试、漏失试验及实验室分析等资料，应用合理的预测模型在钻前、随钻和钻后各环节可以使地层压力预测精度逐步精确化，为钻井设计和施工提供依据。 2.针对惠州 32-5 构造科探井的地震资料，以及周边区块已钻井的地质、地震、钻井、测井、测试等资料分析，得出了科探井地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力剖面，建立了合理的钻井液安全密度窗口。 参考文献 1 苏义脑等，科学探索井地层压力计算J，石油学报，2001，22（1）：78-85 2 黄荣樽，一种新的地层破裂压力预测方法J，石油钻采工艺，1986，03（1）：1-13 作者简介： 王堂青（1964.12-） ，男，毕业于江汉石油学院开发系钻井专业，钻井高级工程师。现工作于中海石油（中国）有限公司深圳分公司钻完井部。
