钻井过程中的超压预测与监测技术及应用毕业设计论文doc.doc

钻井过程中的超压预测与监测技术及应用
对沉积盆地中异常高压的研究,世界范围都给予了足够的重视。原因在于它在石油勘探开发中具有十分重要的理论和实际意义。在理论上,它完善了成油的晚期学说,正是异常高压的存在,使得原本在晚期由于压实作用而致密的储层保持了异常高的孔隙度,使油气的有效运移和聚集成为了可能;在实际勘探中,由于高效(或有效)源岩、有效储层、异常高的地层流体压力等各成藏的有利因素是相伴出现的,对异常高压的预测实际上就是对有利成藏区段的圈定。尤其是在我国东部地区,从水力作用上讲,松辽盆地、渤海湾盆地及东部大部分第三系盆地都属于压实流盆地,纵向上都具有三个水力系统:既上部浅层淡水系统(2000m以内),中层含盐正常压力系统(2000~3500m)和深层(3500m以下)超压系统。因而对深层异常压力系统的研究又显得十分重要。
另一方面,深层油气储层由于受到复杂的成岩作用影响,对其有利储集空间发育规律的研究尤为重要。国内外的研究和勘探表明,次生孔隙的发育是深层油气储集的主体,其发育区段和发育程度受控于欠压实泥岩的发育或异常孔隙流体压力的存在。而异常孔隙流体压力的发育和演化与盆地的构造和沉积具有一定的协调性。共同控制着油气生成、运移和聚集。因此,研究深层异常压力的时空演化和分布规律,指导勘探目标的确定,评价有利的储层区段分布,具有重要的指导意义。
而对于异常高压的最初认识与重视的起因则是在钻井工程上。随着世界范围内的石油勘探的不断深入,简单和埋深浅的含油构造和地区已经越来越少,油气的勘探向埋深大、地质条件复杂、地面条件恶劣和海洋等区域深入,这就使得勘探的风险越来越大。平衡钻井在防止工程事故和保护油层两个方面被提到了重要位置,在这些方面比较成功的应用是美国的墨西哥湾岸地区。而在异常地层压力的理论建立与研究的开创者当数日本的真柄钦次(Margar,1968,1975,1978,1980,1993)。
地层压力由于其形成机理和影响因素很多,国内外的研究一直未找到一种理想的方法,能够准确地对其进行预测和监测。传统的压力预测方法主要是基于理论上的,而在实际钻井过程中的符合程度很差。现在综合录井仪上所用的压力预测方法一般都是Dc指数和Sigma法。而随着钻探技术的发展(如定向斜井技术和PDC钻头的使用),使得这两种方法在压力预测和监测上都存在着明显的误差。这就急需解决压力预测与监测的方法,找到一种能与综合录井相配套的随钻监控方法,并且能预测下部一定地层内的压力变化,能有效地指导科学钻井,防止事故的发生。
基于上述考虑,我们提出了以地质研究为基础,综合测井、地震和录井等资料,进行区块研究,建立压力分布的宏观模型,为随钻预测与监测提供静态预测模型,并根据实时录井资料进行适当修正,将预测与监测紧密结合,达到准确压力预测的目的。
一、异常高压成因的基本认识
    对超压成因的认识是我们进行压力预测与监测的基础,不同成因类型的超压,决定了我们所采用预测和监测方法的适应程度。
    超压体的成因是由多种因素造成的,可归纳为沉积型和构造型两类。沉积型成因以快速沉积造成的不均衡压实作用为主,带动水热增压作用、蒙脱石变成伊利石的成岩作用和烃类生成作用等。构造型成因主要是由区域性抬升隆起等构造应力作用形成的。快速沉积(形成时欠压实)作用长期被认为是导致超压形成的主要原因,其实质就是快速沉积引起沉积物的压实和孔隙中流体逸散之间不平衡关系所造成的。但是,要使超压在地质时期内得以保持,必须有充分限制流体外泄的封闭条件。超压体多出现在连续性较好、分布较广的区域性厚泥岩层(常为烃源岩)之中。
    Power(1967)提出,蒙脱石转化为伊利石能导致高孔隙压力的形成,是基于粘土表面结构水的密度大于孔隙水,高密度水进入孔隙会使流体体积增大,导致高压产生。Foster、Custard和Plumleg等(1980)提出,粘土脱水导致渗透性的丧失,有利于超压形成的观点。而Anderson和Low的研究则认为,结构水的密度并不大或仅稍大,难以形成异常高压。尽管对粘土转化导致增压的原因尚有不同认识,但粘土转化带与超压带之间在墨西哥湾区存在明显相关性的事实,使许多研究者(Bruce等,1984)认为,至少在海湾地区,粘土转化无疑是超压带形成的重要机理之一。Bruce(1984)还认为,粘土转化的温度在不同地区有所差异,且一般都超过Burst(1969)给出的90~110℃的范围。
    干酪根成烃作用引起的超压作用是由Momper(1978)提出的。Momper认为,“烃类的形成有助于增压,但在成油高峰期,沥青质可能是孔隙增压的最大源泉,因为烃类生成能引起体积增加。根据有机质原始浓度及产油量计算,在有效烃源岩系统内体积的纯增量可达到原始有机质体积的25%。Mei