利用测井资料建立新区地层压力剖面指导邻井平衡钻井.pdf

石油仪器 P E T R O I U M I N S T R U ME N T S 2 0 1 1 年 1 0月 方 法研 究 利用测井资料建立新区 地层压力剖面指导邻井平衡钻井 谢云 李西英 翟 勇。 1 ． 中石化胜利油田分公司勘探项目管理部 山东 东营 2 ．中石化胜利石油管理局测井公司 山东 东营 摘 要测井资料 中利用声波时差检测地层孔隙压力具有代表性和普遍性。正常压实地层 中， 泥岩声波时差与埋深 在对数坐标上呈线性关系 正常压实趋势线 ， 可以利用声波时差偏离程度来预测异常高压， 利用等效深度法来定量计算 异 常压 力。区域钻探 中， 利用声波资料计算孔 隙压 力， 建立新 区压 力剖 面， 根据地 震资料层 位的追踪 对邻 井压 力剖 面进 行预测， 可有效指导井身结构和钻井液分段性能的设计。 关 键 词 声波测井；孔隙压力； 正常压实趋势线 ； 等效深度法 中图法分类号 P 6 3 1 ． 8 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 9 1 3 4 2 0 1 1 0 5 0 0 4 6 ． 0 3 0 引 言 钻井过程中的钻井液密度大小 的设计 ， 要求不仅 能保持井壁稳定 ， 还要能够保持井 内压力平衡 ， 避免地 层流体大量流人井 内， 造成井涌 、 井喷 、 压差卡钻等工 程问题 。因此 ， 准确预测地层压力对提高钻井速度 、 保 护油层 、 合理设计井身结构和钻井液密度有着重要 的 意义。预测和评价异常地层压力方法有多种 测井 资 料蕴藏着大量的地层信息并能充分反映岩石力学性 质 ， 而声波测井资料与地层压力信息尤为密切 。 胜利油田的勘探逐步迈 向深层 ， 地层压力系统复 杂 ， 形成纵 向多套压力系统叠置 、 横 向压力系统变化大 的特点 ， 给勘探 、 钻探造成很大困难 。近年来在多口探 井 中进行了偶极声波测井 ， 利用其提取的高质量声波 资料计算了地层压力 ， 建立了勘探新 区的地 层压力剖 面， 并为邻井的钻探提供了有效的指导。 1 利用声波测井资料判断异常高压 在测井资料中， 利用声波时差检测地层孔 隙压力 具有代表性和普遍性。 目前常用检测地层孔隙压力 的 泥岩声 波 时差方 法是 Ho t t m a n等 人 于 1 9 6 5年提 出 的⋯ ， 理论依据是“ 泥质沉积物不平衡压实造成地层欠 压实并产生异常高地层孔隙压力” 这一最普遍 的异常 高压形成机制 。在砂泥岩剖面中， 岩层是 由骨架和孔 隙两部分组成 ， 敞开系统 中泥岩 的压实程度依赖于上 覆岩层的质量 。由于孔隙和失水的作用 ， 泥岩地层随 埋藏深度的增加 ， 所受上覆岩层的重量增大 ， 孔隙随之 减少 ， 在孔隙度为对数横坐标 、 深度为普通纵坐标的半 对数坐标系中， 孔 隙度与深度 的关系为随深度逐渐减 小的直线关系 ， 称为“ 正常压实趋势线” [ 。 对于欠压实泥岩， 由于沉积物 的迅速堆积等因素 造成 了水力的关闭 ， 阻止了地层水的流动， 使地层水不 能够逸出 ， 从而导致孔隙度 比正常压实情况偏大 ， 即偏 离了正常压实趋势线 ， 按照不平衡压实理论 ， 则认为该 处存在异常高压。泥页岩的声波时差与孔隙度存在 良 好的相关关系 ， 在正常压实情况下 ， 可以建立时差与深 度的函数关 系， 即存在 “ 泥岩正常压实声波 时差趋 势 线” ， 可根据测井声波时差值是否偏离正常趋势线来定 性判断是否存在异常高压。若测井时差偏离了其正常 压实趋势线 偏大 ， 则认为存在异常高压l 3 J 。 2 声波正 常压 实趋 势线的选 取 由于正常压实趋 势线主要反 映泥岩层 的压实情 况 ， 直接影响到计算地层压力 的精确度 ， 因此合理地确 定 正 常压 实趋 势线 是很关 键 的 ， 一 般应 满足 以下 原则 1 正常压实趋势线的指数线性 回归关系式 的相 关系数应大于 0 ． 7 ， 可靠 的点子落在正 常压实趋势线 左 右 ； 2 选取纯的泥岩段 ， 表现为 自然电位平直 、 均匀 的低电阻 、 高 自然伽马 ； 第一作者简介 谢云， 男 ， 1 9 6 0年生 ， 工程 师， 毕业于江汉石油学 校地质专 业 ， 现 在 中石化 胜利油 田分公 司勘 探项 目管理 部从事测 井管理工 作。 邮编 2 5 7 0 0 0 2 0 1 1 年第 2 5 卷第 5 期 谢云等 利用测井资料建立新区地层压力剖面指导邻井平衡钻井 3 选取 的纯泥岩段应尽量选取厚层 ； 4 检查测井 曲线质量的可靠性 ， 尽量避免严重井 塌的泥岩层段 ， 一般要求扩径不超过 2 i n 1 i n2 5 ． 4 mm ； 5 不能选取缩径泥岩段 ， 因为它们往往反映假 的 异常压力。 由于异常高压带 的形成关系复杂 ， 后期的构造运 动又会影响其特征 ， 所 以实际的压实趋势线是有地区 性的 ， 尤其不同层位 、 岩性 的变化 、 地层水矿化度的改 变都会影响趋势线本身 的特征 ， 所 以在构造的不同位 置 、 不同层位 、 趋势线也会各异 ， 总的来说趋势线在一 个地质区域有共同性。但对不同构造、 断层不同位置 等区域 内， 也要注意其差异性 ， 这样又会使我们的认识 符合客观实际， 才能作出合理的正常压实趋势线。 3 等效深度法计算地层压力 在地层埋藏的某一深度 ， 上覆地层压力 P 。 等 于 地层孔隙压力 P 。 与 岩石颗粒骨架 垂直应 力 之 和 ， 有 P 。P p盯 1 图 1 是孔隙度与深度的关系图。在正常地层孔 隙 压力深度点 日 ， 颗粒骨架垂直应力 为 P 。 一P g 』 D b P H 2 式 中， g 为 重 力 加 速H 度 ， 为平均地层 密度 ， lD 为平 均 流体 密度。在 异 常 地层孔 隙压 力深 度点 H。 ， 有 P p P o G a 。H a 由于在 深 度 点 日 和 A t 1一e c n A t A t 。 e c 因为 A t 。 e I c “ ／ x t 。 1 一e H ， 所以上式可以近 似地表示为 △ ￡ At e c 5 根据声波时差与深度的交会图， 确定出深度点 H 和 H ， 然后使用式 3 计算出地层孔隙压力 。 4 应用实例分析 C 6 6井是 D WB洼 陷西部构造带上 的第一 口预探 井 ， 钻探 目的为了解 C 6 6井 区沙三段含油气情况 。该 井在 目的层沙三段钻遇 巨厚的深水浊积砾岩体 ， 油气 显示活跃 ， 压力高 ， 中途测试获得 日产 1 3 2 t 高产油气 流， 实现了 D WB洼陷沙三段勘探的突破。为了给下 一 口评价井 C 6 6 0 井的钻井工程提供平衡钻井的地层 压力剖面 ， 在 C 6 6井进行了 V S P和 D S I 的测井采集 和 数据处理。D S I 测井可 以提供地层 的孔隙压力 、 破 裂 压力等岩石力学特性参数 ， 获取连续的地层孑 L 隙压力 剖面 ； V S P测井可以获取精确的层速度 ， 由此可转化为 地层孔隙压力 ， 同时标定地面地震 获取精确的时深转 换关系。对钻井 目的层进行追踪 、 标定 ， 然后对钻井利 用过的钻井地面地震数据与 V S P数据相结合 ， 预测地 层孔隙压力剖面。 圈 2 C6 6 、 C6 0井层 速 度 剖 面 在 C 6 6 0井钻井前 ， 先根据 C 6 6井 实测 V S P资料 对 C 6 6 0 井地层层速度剖面进行 了标定与预测如 图 2 所示 ， 然后将 C 6 6井 D S I 测井资料确定 的孔隙压力剖 面根据地震剖面映射到 C 6 6 0井 ， 做 了一个粗略 的孔 隙压力预测 2 2 3 7 m～3 4 0 0 m孔 隙压力梯度为 1 ． 0 g ／ c m ～1 ． 3 g ／ c m 3 , 3 5 0 0 m一4 3 0 0 m为 1 ． 5 g ／ c m ～ 1 ． 7 g ／ c m ， 4 3 0 0 m 5 0 0 0 m为 1 ． 4 g ／ c m3 ～1 ． 8 g ／ c m ，并由此进行了 C 6 6 0井的钻井液密度的设计 。 C 6 6 0完钻后 ， 利用 D S I 测井资料结合钻井工程简 0 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ， ∞ “ 舵 犍 “ ∞ 4 8 石油仪器 P E T R O L E U M I N S T R U ME N T S 2 0 1 1 年 1 0 月 况 ， 对 3 0 0 0 m～ 4 7 5 3 m井段进行 了钻后孔隙压力评 价 ， 得到如下结果 ， 如图 3所示 。 图 3 C6 6 0井子 L 隙压 力计 算成 果图 3 0 0 0 m～3 4 0 0 m孔隙压力梯度主要分布在 1 ． 0 0 g ／ c m3～1 ．3 5 g ／c m3 3 4 0 0 m～4 3 5 0 m孔隙压力梯度主要分布在 1 ． 4 5 g ／ c m 1 ． 8 1 g ／ c m ， 根据工程简况记 录， 分别在 3 8 8 3 m、 4 1 3 8 m、 4 1 4 6 m、 4 2 3 8 m等深度处有明显 的槽面 上涨现象 ， 说 明所用钻井液密度小于地层孔隙压力 ， 直 到提高到 1 ． 7 8 g ／ c m 以上才能够平衡孔隙压力 ； 4 3 5 0 m～ 4 7 5 3 m孔隙压力梯度主要分布在 1 ． 2 6 g ／ c m。一1 ．5 5 g ／ c m。 之间 ， 试油结果表 明油藏中部压力 系数大于 1 ． 3 3 1 ． 3 6 g ／ c m0 。 由上可知， 根据 C 6 6井声波和 V S P反演的速度预 测地层孔隙压力跟 C 6 6 0 井声波计算的结果趋势基本 吻合， 以此为指导建立的井身结构和钻井液分段性能 ， 保障了工程 的安全施工 ， 同时 C 6 6 0钻井周期 比 C 6 6 井提高近一倍 ， 取得了良好的应用效果。 5 结论与建议 1 利用偶极声波及其它常规测井资料相结合可 以有效计算地层孔 隙压力 ， 合理确定正常压 实趋势线 是关键。 2 利用 C 6 6 0井实测 D S I 资料计算的地层孔隙压 力与实钻压力资料以及 V S P预测结果基本一致。 3 建议在探井 ， 特别是预探井中加强偶极声波及 垂直地震资料的采集 ， 建立区块地层压力剖面 ， 为优化 井身结构 ， 指导钻井安全平衡钻进提供科学依据 。 参 考 文 献 [ 1 ] 艾池 ， 冯福 平 ， 李洪伟 ． 地层压 力预 测技术 现状及 发展 趋势 [ J ] ． 石油地质与工程 ， 2 0 0 7 ， 2 1 6 [ 2 ] 江心林， 朱发银 ， 朱仁宏 ． 油气勘探与开发[ M] ．东营 石 油大学出版社 ， 2 0 0 2 [ 3 ] 常贵钊 ， 邵秀丽 ， 黄新平 ． 井眼稳定性计算 方法 [ J ] ． 测井 技术 ， 2 0 0 1 ， 2 5 4 收稿 日期 2 0 1 1 0 40 3 编辑 刘雅铭 上接第 4 5页 6 结束语 1 脉冲中子氧活化水流测井技术完全可 以录取 注液态 C O z 井 吸气剖面资料 ， 反映井下信息更加 丰富 精细 ， 为资料的综合分析和解释提供 了条件。 2 可 以完成 笼统注入井 、 分层 注入井 的施 工任 务 ， 先后在大庆采油八 厂芳 1 8 01 2 9井 、 芳 1 8 61 2 8 井 、 芳 1 8 61 2 6井 、 榆树林油 田树 9 6一 碳 1 5井进行了 C O 注入井吸气剖面测井施工 ， 积累了丰富的现场经 验 ， 并在 2 0 0 9年 1 O月 2 4日至 1 1 月 2日期间 ， 连续完 成 8口井注液态 C O 2吸气剖面测井 ， 基本上完成了芳 4 8区块的 C O 2 注入井吸气剖面测井施工任务 ， 截止到 目前累计测井 3 2口， 具备规模生产能力。 3 氧活化仪器的流量测量下限较高 ， 但这一点只 影响到末端吸气能力弱 的射孔层 的解释精度 ， 如果是 注水井 、 注聚合物井等可以用其他办法来弥补 ， 但是对 于注液态 c 0 2 井 尚无有效的解 决办法。建议在笼统 注入条件下可采用 P L T 生 产测井组合仪 ， 在分 层配 注条件下可采用 S p F L 能谱水流测井仪为组合测 井 的补充手段。 4 在 注液态 C O 2 井 的吸气 剖面 测井施 工过程 中 ， 对现场 的施工工艺要求非常高 ， 对 C O 2 井 的施工 风险识别 、 安全防护 、 冻伤处理 、 腐蚀机理等还需要进 一 步搜集相关文件 ， 加强施工员工的气井工艺流程 、 施 工规范 、 环境保护知识的培训力度 ， 完善工艺控制方法 和人员防护措施 ， 确保测井中的安全施工。 参 考 文 献 [ 1 ] 郭冀义 ，张同义 ． 天然气井 流计算及试 井理论分 析 [ M] ． 北京 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 8 [ 2 ] 郑华 ．多种氧活化设计方案． 大庆油田有限责任公司 测试技术 服务分 公司论文 ． 2 O O l 资料 『 3 ] 姚声贤 ． 新 型氧 活化水流测井技 术及应用 [ A] ． 第二届 核 测井 新 技 术 交 流会 论 文 [ C] ．北 京 石油 工 业 出版 社 ， 20 H D 6 收稿 日期 2 O l 1 0 51 9编辑 高红 霞