测井地层压力预测技术研究综述

李晓晨

（测试技术服务分公司第三大队，黑龙江大庆 163000）

测井地层压力预测技术研究综述

李晓晨

（测试技术服务分公司第三大队，黑龙江大庆 163000）

从地层压力预测原理、异常压力形成原理、现有技术等方面对测井地层压力预测技术进行了分析。并对现有技术局限及未来发展方向提出了简要看法，以期对测井地层压力实际预测起到积极作用。

地层压力；预测；测井

随着科技的进步，油气的需求量越来越大，因此人们对地层压力的研究也更加深入，但该研究仍不完善。预测地层压力对降低钻井成本、保证钻井安全、保护油气层等方面都有着十分重要的作用。由于现今对油气的开发逐渐向更深的方向发展，发现地层压力情况越来越复杂，所以对其预测的准确性要求也越来越高。但到现在为止，对地层压力的预测仍处在探索阶段。本文从地层压力预测原理、异常压力形成原理、现有技术等方面进行了分析。

1 地层压力[1]

（1）地层静水柱压力p水柱

地下的渗透性地层中含有油、气、水等物质，当它们与地面水源相连通时，此时渗透性地层对应的压力就是地层静水柱压力，可表示为：

（2）地层压力pp

该压力是说那些在地层中孔隙流体上的压力。通常情况下，正常地层的压力与其垂直对应的p水柱相同。但有些特殊的地层，不能和地面水源相连通也就不能形成相对封闭系统，与正常地层压力偏大或偏小，这就是人们常说的异常地层。

2 地层压力预测原理

现今人们对地层压力的预测都是根据岩石的压实理论来进行检测的。

2.1 岩石的压实程度

对于异常地层压力来说，其岩石程度表现出地层欠压实和地层超压实的现象。因此，可以根据钻速来进行判断，突然加快或降低都有可能出现异常。

2.2 孔渗性

异常地层的孔隙度和渗透率都会发生异常现象。

2.3 速度特征

异常地层的速度和正常有差异，异常高压会表现出波速低，时差大；异常低压会表现出波速高，时差小。

2.4 电阻率

异常高压地层会表现出低电阻率现象；异常低压会表现出高电阻率现象。

3 异常地层压力形成原理

3.1 异常高压

（1）不平衡压实：具有下列条件，沉积物很厚；泥岩与砂岩交替；快速沉降和填充现象的发生；形成了很厚的泥岩层。

（2）构造作用。

（3）水热增温：地层温度的升高会使得岩石中的流体体积膨胀，增大了孔隙流体压力。

（4）矿物转化：主要分为以下几种类型：黏土矿物的脱水、石膏-硬石膏转化、生烃作用还有液态烃类热裂解作用。

（5）浓度差：主要有渗透作用和逆渗透作用。这就导致其中一侧压力异常。

3.2 异常低压

具体可以分为以下几种类型：①上覆地层的抬升和剥蚀；②不同热效应；③地下水流动的不平衡；④封闭层的渗漏；⑤岩石扩容作用；⑥浓度差作用；⑦气体饱和储集层的埋藏。

4 异常地层压力表现

1）地质方面：岩石孔隙体积异常；储集层发育异常；成岩性能减弱；年代较新得地层常出现压力异常；地质构造运动较弱地区常出现压力异常。

2）钻井方面：钻井工程参数常出现异常；钻井液发生变化（包括泥页岩密度、页岩岩屑体积形状、泥岩因子、泥岩造浆电阻率和渗透速度等方面）。

3）在测井曲线上响应：速度特征改变；密度特征改变；电阻率改变。

5 地层压力预测技术[2]

5.1 声波时差法原理

声波在地层中传播速度与岩石的密度、结构、孔隙度及埋藏深度等因素有关。正常条件下满足以下方程：

Δt为深度为H的地层的声波时差；Δt0为起始声波时差；C为压实系数。

在正常压力的井段，随着井深的增大，岩石孔隙度降低，声波速度增加，声波时差减少，以此为原理来进行测量。

5.2 等效深度法

相同声波时差的不同深度的地层其孔隙度相同，对应岩石的骨架应力相同。该方法的计算方程为：

其中，pp为地层孔隙压力；Gp为地层孔隙压力梯度；G0为上覆地层压力梯度；Gn为正常静水柱压力梯度；H为地层深度；He为等效深度。

在实际应用中，该方法对没有获得地层原始压力实测数据的相关地区测量效果较好，但该法只考虑岩石垂直应力，忽略了其他影响因素。对于地层压力系数较大的地区，测量结果误差较大。

5.3 伊顿法

该方法是一种经验关系法，具体原理是：通过表征压实测井数据实际值和正常压实数据值的比值与地层孔隙压力之间的关系。计算方程为：

其中p0为上覆地层压力；pn为正常静水压力；Δtn为理论上声波在正常压实泥岩中传播的声波时差；Δt0为实际测量声波在泥岩中传播的声波时差；N为伊顿系数。

正常压实趋势线的确定对测量结果影响很大。同时伊顿指数N回归的效果决定了采用的伊顿系数，也就是决定了测量结果。

6 结束语

现有技术仍存在一些局限，比如：不适用于非泥岩地层；不适用于不平衡压实以外的异常压力机制；正常趋势线确定容易出现误差；检测参数影响因素较多等。笔者现根据目前技术提出几点趋势预测：可以根据有效应力原理测定地层压力；预测过程中参考邻井的相关资料进行检测；设法考虑到欠压实以外的因素影响加入到测试方法中。

[1] 刘春莹.随钻测井地层压力预测技术研究[D].青岛：中国石油大学，2014.

[2] 孙超，高晶，王晓波，等.基于测井资料的地层压力分析技术[J].钻采工艺，2008（31）：1-5.

A Review of Pressure Prediction Techniques for Logging Stratum

Li Xiao-chen

The author analyzes the pressure prediction technology of the formation from the aspects of formation pressure prediction principle，abnormal pressure formation principle and existing technology.And put forward a brief view on the limitation of the existing technology and the future development direction in order to play a positive role in the actual prediction of the logging formation pressure.

formation pressure；prediction；logging

P631.84

B

1003–6490（2017）03–0030–02