地層壓力與溫度

地層壓力與溫度第1頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月地層壓力、地層溫度，是開發(fā)油氣田的能量，也是油氣田開發(fā)中重要的基礎(chǔ)參數(shù)，決定著：●

油、氣等流體的性質(zhì)；●

油氣田開發(fā)的方式；●

油氣的最終采收率。

地層壓力分布、驅(qū)油動力、油層溫度的變化：

對合理開發(fā)油田具有十分重要的意義。第2頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章地層壓力和地層溫度第一節(jié)地層壓力★第二節(jié)地層溫度★第三節(jié)油氣藏驅(qū)動類型第3頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地層壓力一、有關(guān)地層壓力的概念二、原始油層壓力研究三、目前油層壓力四、油層折算壓力五、異常地層壓力研究第4頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地層壓力

一、有關(guān)地層壓力的概念★★PH--靜水壓力，Pa；

ρW--水的密度，kg/m3；H--靜水柱高度，m；g--重力加速度，9.8m/s2。1、靜水壓力--指由靜水柱造成的壓力?！?/p>

1帕=1牛頓/米2（10達(dá)因/厘米2）105Pa≈1atm第5頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、上覆巖層壓力★--指上覆巖石骨架和孔隙空間流體總重量所引起的壓力Pr--上覆巖層壓力，Pa；H--上覆巖層的垂直高度，m；

ρr--上覆沉積物總平均密度，kg/m3；g--重力加速度，9.8m/s2；

Φ--巖層平均孔隙度，小數(shù)；

ρf--孔隙中流體平均密度，kg/m3；ρma--巖層骨架平均密度，kg/m3。第6頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月4、地層壓力--作用于巖層孔隙空間內(nèi)流體上的壓力。★又稱孔隙流體壓力，常用Pf表示。

含油氣區(qū)內(nèi)，地層壓力被稱為油層壓力或氣層壓力。5、壓力系數(shù)

--實(shí)測地層壓力(pf)與同一地層深度靜水壓力(pH)的比值。

★6、壓力梯度--每增加單位深度所增加的壓力，單位Pa/m。如：上覆巖層壓力梯度、靜水壓力梯度第7頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月7、地層壓力的來源地層壓力由多種因素形成，但主要有2個來源：

●

地層孔隙空間內(nèi)地層水重量產(chǎn)生的水柱壓力--靜水壓力

●上覆巖層重量產(chǎn)生的巖石壓力--地靜壓力：

★勘探和開發(fā)中，把油層中流體所承受的所有壓力統(tǒng)稱為油層壓力。一般情況下，油層壓力與地靜壓力關(guān)系不大

※地層封閉條件下：地靜壓力由組成巖石的顆粒質(zhì)點(diǎn)和巖石孔隙中的流體共同承擔(dān)?！貙优c地表連通時：地靜壓力僅由巖石顆粒質(zhì)點(diǎn)承擔(dān)，靜水壓力與地靜壓力無關(guān)。第8頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月二、原始油層壓力研究1、原始油層壓力及其分布2、原始油層壓力的確定方法3、原始油層壓力等壓圖的編制與應(yīng)用第一節(jié)地層壓力

第9頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、原始油層壓力及其分布

原始油層壓力--油層在未被打開之前所具有的壓力?！锿ǔ⒌谝豢谔骄虻谝慌骄疁y得的油層壓力近似代表原始油層壓力。

次要來源：

▲

天然氣壓力--將增加油層的壓力；

▲

地靜壓力--在地靜壓力作用下，巖石孔隙容積縮小，造成油層中原始壓力的增加。原始油層壓力來源：基本來源--靜水壓頭第10頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月原始油層壓力分布示意圖

天然氣原油水供水區(qū)

油層在海拔+100m的地表出露，具供水區(qū)；另一側(cè)，因巖性尖滅或斷層封隔未露出地表，無泄水區(qū)。

油藏的測壓面：以供水露頭海拔(+100m)為基準(zhǔn)的水平面

測壓面

◆

1號井底原始地層壓力(靜水壓力)＝5.88MPa第11頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月油水界面原始地層壓力＝1井原始地層壓力＋1井底至油水界面水柱產(chǎn)生壓力油氣界面原始地層壓力＝油水界面壓力－300m油柱產(chǎn)生壓力原始油層壓力分布示意圖天然氣原油水油水界面測壓面測壓面＝7.84MPa＝5.34MPa第12頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月原始油層壓力分布示意圖天然氣原油水2井(4井)原始油層壓力＝油水界面壓力值－油水界面至井底油柱重量產(chǎn)生的壓力＝6.17MPa

ρo=0.85×103kg/m3

2井液面海拔240.7m低于井口海拔(+350m)，原油不能自噴4井液面海拔240.7m高于井口海拔(+100m)，為自噴井7.84MPa第13頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月原始油層壓力分布示意圖天然氣原油水

3號井原始壓力值：該井鉆開油氣藏的氣頂部分，因天然氣密度受溫度和壓力影響，該井原始壓力值不能直接由油氣界面上的壓力導(dǎo)出，可由近似公式求出：

求出3號井的原始油層壓力

5.3MPa

Pmax--氣井井口最大關(guān)井壓力；dg--天然氣對空氣的相對密度(0.8)H--井深或氣柱高度；e--自然對數(shù)的底。第14頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月原始油層壓力在背斜構(gòu)造油藏上的分布特點(diǎn)：★

A、原始油層壓力隨油層埋藏深度的增加而加大；B、流體性質(zhì)對原始油層壓力分布有著極為重要的影響：井底海拔高度相同的各井：井內(nèi)流體性質(zhì)相同→原始油層壓力相等；井內(nèi)流體性質(zhì)不同→流體密度大，原始油層壓力小流體密度小，原始油層壓力大

C、氣柱高度變化對氣井壓力影響很小。當(dāng)油藏平緩、含氣面積不大時，油-氣或氣-水界面上的原始油層壓力可以代表氣頂內(nèi)各處的壓力。

第15頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、原始油層壓力的確定方法常用方法主要有4種：⑴實(shí)測法▲⑵壓力梯度法▲⑶計(jì)算法▲⑷試井分析法第16頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑵壓力梯度法--具有統(tǒng)一水動力系統(tǒng)的油氣藏，其壓力梯度值為常數(shù)--即地層壓力與油氣層埋深呈直線關(guān)系。

因此，實(shí)測不同海拔的原始地層壓力→作出壓力隨海拔高度變化的關(guān)系曲線(直線)

→對新鉆井，只要準(zhǔn)確測得深度，可根據(jù)關(guān)系曲線查得該井的原始地層壓力。

⑴實(shí)測法--油井完井后關(guān)井，待井口壓力表上壓力穩(wěn)定后，把壓力計(jì)下入井內(nèi)油氣層中部所測得的壓力→油氣層的原始地層壓力。---關(guān)井測壓第17頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月壓力與深度關(guān)系曲線

（據(jù)B·A·特哈斯托維，1975）

俄羅斯地臺某油田上泥盆統(tǒng)油藏原始地層壓力與平均埋藏深度關(guān)系曲線。第18頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶計(jì)算法--對于新勘探或新開發(fā)油氣藏如果鉆井的海拔高度和深度已知，且測定了原油、地層水或天然氣密度：

●應(yīng)用靜水壓力公式計(jì)算原始地層壓力；

●

對于高壓氣井(超高壓氣井)，不能直接下入井底壓力計(jì)測量，可利用氣井井口最大關(guān)井壓力求得原始?xì)鈱訅毫?。Pmax--氣井井口最大關(guān)井壓力dg--天然氣對空氣的相對密度(0.8)H--井深或氣柱高度第19頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月3、原始油層壓力等壓圖的編制與應(yīng)用

繪制方法與構(gòu)造圖相同--在目的層構(gòu)造圖上進(jìn)行：根據(jù)各井原始油層壓力，選擇壓力間隔值，在相鄰兩井間進(jìn)行線性內(nèi)插、圓滑曲線等。⑴原始油層壓力等壓圖的編制

原始油層壓力分布主要受構(gòu)造因素影響→

▲

油層厚度均勻，壓力等值線與構(gòu)造等高線基本平行；

▲

若兩類等值線形態(tài)差異較大，必須檢查原因--

地層厚度不均，或因測量、計(jì)算導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等。第20頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵原始油層壓力等壓圖的應(yīng)用--主要有4個方面

①通過等壓圖預(yù)測新井的原始油層壓力

--便于在探井設(shè)計(jì)中確定新鉆井的套管程序與鉆井液密度。

②計(jì)算油藏的平均原始油層壓力(常用面積權(quán)衡法求取)

--平均值越大，天然能量越大，越有利于油藏開采。

③判斷水動力系統(tǒng)--對制定開發(fā)方案、分析開發(fā)動態(tài)十分重要。

水動力系統(tǒng)--在油氣層內(nèi)流體具有連續(xù)性流動的范圍。

◆

同一水動力系統(tǒng)內(nèi)，原始地層壓力等值線分布連續(xù)；

◆不同水動力系統(tǒng)，原始地層壓力等值線分布不連續(xù)：

--因斷層或巖性尖滅等因素被分割。第21頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月某油田原始油層壓力等壓圖第22頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

▲

原始油層壓力與飽和壓力的差值越大，

→油層的彈性能量就越大，

→排出的流體量也就越多。④計(jì)算油層的彈性能量

▲

油層的彈性能量--指油層彈性膨脹時能排出的流體量。

若油藏?zé)o邊水或底水，又無原生氣頂?shù)加蛯訅毫h(yuǎn)超過飽和壓力開采時，驅(qū)油動力為彈性膨脹力2、原始油層壓力的確定方法第23頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地層壓力一、有關(guān)地層壓力的概念二、原始油層壓力研究三、目前油層壓力

四、油層折算壓力五、異常地層壓力研究第24頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、目前油層壓力及其分布⑴單井生產(chǎn)時油層靜止壓力的分布⑵多井生產(chǎn)時油層靜止壓力的分布2、油層靜止壓力等壓圖的編制三、目前油層壓力

第一節(jié)地層壓力第25頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月目前油層壓力--指油藏投入開發(fā)后某一時期的地層壓力。又分為油層靜止壓力

和井底流動壓力?！?/p>

◆

井底流動壓力--油井生產(chǎn)時測得的井底壓力(井底流壓)，用符號Pb表示。

◆

油層靜止壓力--油田投入生產(chǎn)后關(guān)閉油井，待壓力恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)以后測得的井底壓力，常用PS表示。1、目前油層壓力及其分布油井生產(chǎn)時，油層靜止壓力PS＞井底流壓Pb

第26頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月平面徑向流滲流場示意圖

假定：油層均質(zhì)、各向同性，

只有1口井；油井生產(chǎn)時，流體從供給邊緣流向井底的滲流過程中：

▲

流線呈徑向分布；

▲

壓力分布呈規(guī)則同心圓狀。⑴單井生產(chǎn)時油層靜止壓力的分布1、目前油層壓力及其分布第27頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月從供給邊界到井底，地層中的壓力降落過程按對數(shù)關(guān)系分布?？臻g形態(tài)上形似漏斗，習(xí)慣上稱“壓降漏斗”。

壓降漏斗示意圖油層靜止壓力PS

研究點(diǎn)與井筒軸距離油井供給半徑r處地層壓力井底流動壓力Pf--距井軸r處地層壓力，PaPS—油層靜止壓力，PaR--油井供給半徑，mr--研究點(diǎn)與井筒軸距離，mQ--地層條件下產(chǎn)量，m3/sμ--地層原油粘度，Pa·sK--油層滲透率，μm2

h--油層有效厚度，m第28頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月多口井同時生產(chǎn)時產(chǎn)生相互干擾。此時，任意一點(diǎn)的壓力是油層上各井(產(chǎn)油井、注水井)在該處所引起壓力的疊加。⑵多井生產(chǎn)時油層靜止壓力的分布

3口井同時生產(chǎn)油層壓力分布示意圖

油藏中任一點(diǎn)A壓力降落△PA＝△P1+△P2+△P3A總的壓降漏斗第29頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、油層靜止壓力等壓圖的編制—一般了解

★

油層靜止壓力的獲取：

▲在油井中→定期測壓力恢復(fù)曲線；

▲

在水井中→定期測壓力降落曲線；

▲

將不同時期壓力值換算為同一作圖時期壓力值

(換算時多采用油藏平均壓力遞減曲線法);

▲

相鄰兩井之間某點(diǎn)油層靜止壓力—

一般采用線性內(nèi)插法求取。第30頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月我國某油藏某一時期油層靜止壓力等壓圖與該油藏原始油層壓力等壓圖比較，油層壓力分布發(fā)生較大變化；油層靜止壓力等壓圖與構(gòu)造等高線相交。第31頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地層壓力一、有關(guān)地層壓力的概念二、原始油層壓力研究三、目前油層壓力四、油層折算壓力

五、異常地層壓力研究油層折算壓力的概念折算壓力等壓圖的編制第32頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、油層折算壓力的概念

⑴折算壓頭--指井內(nèi)靜液面距某一折算基準(zhǔn)面的垂直高度。

折算基準(zhǔn)面可以是海平面、原始油水(或油氣)界面等。

★

--折算壓頭/m；h--靜液柱高度/m；H--井口海拔高度/mL--井口至油層頂面(或中部)的垂直距離，m

假設(shè)：折算基準(zhǔn)面為海平面，折算壓頭為：折算壓頭換算示意圖

0L′第33頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

⑵

折算壓力：指測點(diǎn)相對于某一基準(zhǔn)面的壓力，數(shù)值上等于由測壓面到折算基準(zhǔn)面的水柱高度所產(chǎn)生的壓力---指折算壓頭產(chǎn)生的壓力，

可用靜水壓力公式導(dǎo)出。折算壓頭換算示意圖

0L′

◆靜液面在折算基準(zhǔn)面以上時，折算壓頭?。?/p>

◆

靜液面在折算基準(zhǔn)面以下時，折算壓頭?。?/p>

第34頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月兩口井，鉆遇油層頂部海拔-380m、-470m。經(jīng)過一段時間開采后，關(guān)井測得1井的油層靜止壓力＝2.82?，2井油層靜止壓力＝3.25?。求：兩口井此時的折算壓頭。原油密度＝0.8×103㎏/?。

H1=360H2=410

1井折算壓頭＝360-380＝－20米2井折算壓頭＝410-470＝－60米首先求靜液柱高度：H1、H2PH--靜止壓力，Pa；ρo--油的密度，kg/m3；H--靜液柱高度，m。-380m-470m基準(zhǔn)面第35頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月油藏中流體流動方向：從南、北兩翼向軸部及東、西兩端

油藏折算壓力等壓圖

高壓區(qū)低壓區(qū)低壓區(qū)高壓區(qū)2、折算壓力等壓圖的編制---編圖方法與油層靜止壓力等壓圖相同。

第36頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月A）更直觀、準(zhǔn)確地反映油藏的開采動態(tài)及地下流體的

流動狀況--由折算壓力高處向折算壓力低處流動；★

油層折算壓力等壓圖的作用：

B）判斷水動力系統(tǒng)--靜水條件下，若油藏各井原始油層壓力的折算壓頭或折算壓力相等，則該油藏為一個統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)；反之，則為多個水動力系統(tǒng)。C）利用壓頭或壓力分布與變化特征，可擬定油藏分區(qū)的配產(chǎn)、配注方案等等。第37頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)地層壓力一、有關(guān)地層壓力的概念二、原始油層壓力研究三、目前油層壓力四、油層折算壓力五、異常地層壓力研究第38頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)異常地層壓力的概念

異常地層壓力--偏離靜水柱壓力的地層孔隙流體壓力?；蚍Q為壓力異常。

★★

表示方法：常用壓力系數(shù)或壓力梯度來表示。

五、異常地層壓力研究

研究和預(yù)測壓力異常的意義：對認(rèn)識油層能量特征，評價(jià)油氣藏形成條件，指導(dǎo)安全生產(chǎn)、保護(hù)油氣層等極為重要(鉆遇壓力異常低時易產(chǎn)生井漏；鉆遇壓力異常高時易產(chǎn)生井噴)。

第39頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

壓力系數(shù)--指實(shí)測地層壓力(Pf)與同一深度靜水壓力PH的比值，可用αP來表示：★

▲

αp＝1，屬正常地層壓力；

▲

αP＞1，稱為高異常地層壓力，或稱高壓異常；

▲

αP＜1，稱為低異常地層壓力，或稱低壓異常。壓力梯度GP表示異常地層壓力的大?。?/p>

▲

GP

＝0.01Mpa/m時，屬正常地層壓力；

▲

GP

＞0.01Mpa/m時，屬高異常地層壓力；

▲

GP

＜0.01Mpa/m時，屬低異常地層壓力。第40頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)異常地層壓力的成因分析大量研究、實(shí)驗(yàn)、分析后認(rèn)為，異常地層壓力的成因多種多樣，主要有：▲成巖作用▲熱力和生物化學(xué)作用▲構(gòu)造作用(斷裂、剝蝕、刺穿）▲滲析作用▲流體密度差異……

第41頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、成巖作用。成巖過程中造成高壓異常的主要因素有：▲

泥頁巖壓實(shí)作用正常壓實(shí)→正常地層壓力欠壓實(shí)→高壓異常。

▲

硫酸鹽巖的成巖作用●石膏(CaSO4·2H2O)向無水石膏(CaSO4)轉(zhuǎn)化時析出大量水，封閉條件下→高壓異常；

●

無水石膏水化變?yōu)槭啵w積發(fā)生膨脹(15～40%)?！?/p>

蒙脫石的脫水作用伊利石＋自由水→水V↑壓力↑蒙脫石熱力失去結(jié)合水異常地層壓力的成因分析第42頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、熱力作用和生化作用

生化作用：研究證明，催化反應(yīng)、放射性衰變、細(xì)菌作用等，使烴類的微小顆粒裂解為較簡單化合物→體積增大，在封閉的系統(tǒng)中形成高異常地層壓力。

熱力作用

在一個封閉系統(tǒng)中，溫度增加引起巖石和巖石孔隙中流體膨脹，使該系統(tǒng)壓力增大；溫度增加引起巖石中流體相態(tài)變化，析出CO2等氣相物質(zhì)。高溫使干酪根熱裂解，生成烴類氣體；異常地層壓力的成因分析第43頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

剝蝕作用常常引起地形起伏甚大，而測壓面的位置未變，于是測壓面與地面的高低關(guān)系可能因地而異，造成A、B兩個油藏分別出現(xiàn)壓力過剩與壓力不足的現(xiàn)象。3、剝蝕作用

壓力過剩壓力不足測壓面的位置未變第44頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月在一些高原地區(qū)，河流侵蝕形成深山峽谷，泄水區(qū)海拔很低，測壓面橫穿圈閉，導(dǎo)致油藏內(nèi)地層壓力非常低。---不均衡侵蝕→側(cè)壓面變化測壓面的位置改變第45頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

▲發(fā)生斷裂，切斷油藏與供水區(qū)聯(lián)系；且由于剝蝕作用使油藏埋深變小，油藏中保持原來壓力值，造成高壓異常；

▲油層和地面供水區(qū)連通時為正常壓力；

▲

斷層切割，并使油層變深，油藏中保持原來壓力值，造成低壓異常。壓力異常示意圖

高壓異常低壓異常(H1＜H)(H2＞H)4、構(gòu)造斷裂作用第46頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于巖性遮擋油藏：原來埋藏較深，具有較大的壓力。斷裂作用→巖性油藏上升，保持原始壓力形成高壓異常

斷裂作用→巖性油藏下沉，保持原始壓力形成低壓異常

高壓異常低壓異常構(gòu)造斷裂與巖性遮擋作用造成的壓力異常第47頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月斷裂勾通深部高壓氣藏所形成的淺部油層高壓異常示意圖

斷裂作用→把深部高壓氣層與淺層油藏勾通，形成一個統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)。

油層壓力將顯著高于按井深H計(jì)算出的靜水壓力。第48頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月在不均衡壓力作用下，塑性巖層發(fā)生侵入、刺穿作用，使上覆一些軟的頁巖和固結(jié)的砂層發(fā)生擠壓與斷裂變動，從而減少孔隙容積，使其中流體壓力增大而形成高壓異常。5、刺穿作用

刺穿鹽丘周圍的異常地層壓力帶

(據(jù)Harkins和Baugher，1969)第49頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月流體密度差形成異常地層壓力

流體密度差異影響地層壓力的分布，特別是氣--水系統(tǒng)。當(dāng)?shù)貙觾A斜較陡，氣藏高度大時，影響更明顯。位于氣藏頂部的氣井往往顯示出特別高的異常地層壓力：6、流體密度差異對于1井而言：按深度計(jì)算P1＝9.8?井內(nèi)原始地層壓力可根據(jù)最大關(guān)井壓力Pmax求取≈23.9?第50頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月在粘土或頁巖地層兩側(cè)液體的含鹽濃度不同時，濃度低的液體以粘土或頁巖作半滲透膜，向濃度高液體滲流，而產(chǎn)生滲析壓力。在封閉的地質(zhì)環(huán)境中，形成高壓異常。7、滲析作用異常地層壓力的成因分析8、測壓水位的影響

若測壓水位高于井口海拔高度→油井顯示高壓異常；若測壓水位低于井口海拔高度→油井顯示低壓異常。第51頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月測壓面

1井實(shí)測壓力＜計(jì)算壓力2井實(shí)測壓力＞計(jì)算壓力測壓水位不同而顯示的異常地層壓力▲測壓水位影響形成的異常壓力多是中、小型的，重要程度不及前述與封閉地質(zhì)環(huán)境有關(guān)的異常地層壓力。第52頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)異常地層壓力預(yù)測方法

異常地層壓力部位特點(diǎn)：(異常)高壓油氣層周圍的泥、頁巖層處于從異常壓力到正常壓力過渡帶上，該過渡帶的泥、頁巖由于欠壓實(shí)而具有某些特征：過渡帶巖石密度較小、孔隙度較大→電阻率低、聲波時差大。鉆入過渡帶時，可能產(chǎn)生井噴、井漏、井涌及鉆井參數(shù)出現(xiàn)異常等現(xiàn)象。

◆預(yù)測異常地層壓力的任務(wù)

▲確定異常壓力帶的層位和頂部深度▲計(jì)算出異常地層壓力值的大小

第53頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月異常地層壓力預(yù)測方法：---預(yù)測砂/泥巖剖面異常地層壓力方法▲地球物理勘探方法★▲地球物理測井方法★▲鉆井地質(zhì)資料分析法★★第54頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、地震勘探法地震波傳播速度(層速度)或旅行時間與巖石密度密切相關(guān)

◆正常壓實(shí)情況下：泥巖、頁巖密度隨埋深增加而增加---隨埋深增加，層速度加大，旅行時間減小。

◆

異常壓力過渡帶：由于頁巖欠壓實(shí)，隨埋深增加，頁巖孔隙度增大，密度減小，地震波傳播的層速度

將偏離正常壓實(shí)趨勢線向著減小的方向變化，地震波傳播旅行時間向著增加的方向變化。第55頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月在尚未鉆探地區(qū)，利用地震勘探法：

※

可確定異常壓力過渡帶的

層位與頂部位置，

※獲得鉆探目的層的壓力數(shù)據(jù)，為探井設(shè)計(jì)提供依據(jù)。右圖為美國灣岸地區(qū)的深度與旅行時間關(guān)系曲線。約在3352.8m深處，旅行時間偏離正常壓實(shí)趨勢線而突然劇增---該深度為高異常壓力過渡帶頂部位置。深度與地震波旅行時間關(guān)系曲線

(據(jù)Pennebaker，1968)鉆井液密度預(yù)測的鉆井液密度第56頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴電阻率測井若巖石為純頁巖，地層水礦化度為一定值，則地層(頁巖)的電阻率主要受孔隙度的影響。

●正常壓實(shí)下：頁(泥)巖的孔隙度隨埋深增加而減小，

電阻率隨埋藏深度的增加而加大。

●高異常壓力井段：由于孔隙度增加，其中所含地層水?dāng)?shù)量增加→電阻率向降低方向偏離正常趨勢線。2、地球物理測井法預(yù)測異常地層壓力第57頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月以純頁巖井段的電阻率對數(shù)值1gRsh為橫坐標(biāo)，以相應(yīng)井深為縱坐標(biāo)，將頁巖電阻率數(shù)據(jù)按相應(yīng)深度點(diǎn)投點(diǎn)→獲得一散點(diǎn)圖→回歸分析求出lgRsh與井深的關(guān)系曲線，曲線上開始偏離正常趨勢線的位置即為高壓異常過渡帶頂部位置。右圖中，高異常地層壓力過渡帶頂部大約在4038.6m處。墨西哥灣岸某井的頁巖電阻率曲線(據(jù)瓦爾特，1976)

第58頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月聲波時差與深度關(guān)系曲線

正常壓實(shí)時：隨埋深增加，聲波傳播速度↑，傳播時間↓。

高異常壓力過渡帶：聲波傳播時間向增大方向偏離正常趨勢線。⑵聲波測井--預(yù)測異常地層壓力聲波的縱向傳播速度主要是巖性和孔隙度的函數(shù)。對頁巖或泥巖，聲波測井曲線基本上為一條反映孔隙度變化的曲線。第59頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月預(yù)測方法與電阻率測井或聲波測井相同。

右圖兩條曲線均較清晰地反映出高異常地層壓力過渡帶的頂面約在3352.8m處，這兩種資料所得結(jié)果吻合較好。⑶頁巖密度測井頁巖密度資料分析對比（據(jù)Fertl和Tomko，1970）密度測井巖屑

密度測井受井眼大小影響，在預(yù)測異常地層壓力時，其精度和效果不及電阻率及聲波測井。

第60頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月具體應(yīng)用時，應(yīng)盡可能選用多種地球物理測井方法和其它方法進(jìn)行綜合分析，相互驗(yàn)證，以獲得較可靠結(jié)果。綜合利用各種資料預(yù)測異常地層壓力(據(jù)Fertl和Timko，1970)

高異常壓力過渡帶頂部位置約在3749m第61頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴鉆井速度在正常壓實(shí)的砂、頁巖剖面中，當(dāng)鉆壓、轉(zhuǎn)速、鉆頭類型以及水力條件一定時，隨井深的增加，頁巖的鉆速減小。

鉆入高異常地層壓力過渡帶，鉆速立即增大。根據(jù)該現(xiàn)象可判定地下存在高異常地層壓力過渡帶。異常地層壓力預(yù)測方法

3、鉆井資料分析法鉆井速度、d指數(shù)、返出鉆井液溫度、頁巖巖屑密度第62頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵d

指數(shù)--一般了解

影響鉆速的因素較多，為了較準(zhǔn)確反映鉆速與高異常地層壓力間的關(guān)系，必須消除其他因素對鉆速的影響。Jorden和Shirley(1966)提出用d指數(shù)替代鉆井速度

(d指數(shù)是用來標(biāo)定鉆進(jìn)速度的)。d指數(shù)計(jì)算公式：υm--鉆速，m/hN--轉(zhuǎn)速，r/minP--鉆壓，tD--鉆頭直徑，mm第63頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月為了消除鉆井液密度對d指數(shù)的影響，可用dc指數(shù)代替d指數(shù)，其間關(guān)系為：ρl--正常地層壓力下鉆井液密度ρ2--實(shí)際使用的鉆井液密度

●

正常壓實(shí)情況下：深度↑，d(dc)指數(shù)↑。

●

鉆遇高壓異常過渡帶時，深度↑，d(dc)指數(shù)↓

偏離正常壓實(shí)趨勢線。

→繪制研究井的d(dc)指數(shù)與深度關(guān)系曲線，可預(yù)測過渡帶的頂部位置和異常地層壓力。第64頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月右圖為同一口井的d指數(shù)--深度、dc指數(shù)--深度關(guān)系曲線：高異常地層壓力過渡帶頂面位置約在2652m處。由于dc指數(shù)消除了鉆井液密度的影響，dc指數(shù)比d指數(shù)更能清楚地反映出高異常地層壓力過渡帶的存在。d指數(shù)與dc指數(shù)曲線對比

第65頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月返出鉆井液溫度與井深關(guān)系曲線（據(jù)Wilson和Bush，1973）⑶返出鉆井液溫度--異常高壓帶常伴有異常高溫帶出現(xiàn)

在鉆遇高異常地層壓力過渡帶時，地層溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了正常情況，鉆井液出口的鉆井液溫度突然增高，該現(xiàn)象可判斷鉆遇高異常地層壓力過渡帶。2、地球物理測井法預(yù)測異常地層壓力第66頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷頁巖巖屑密度在異常高壓過渡帶，欠壓實(shí)→頁巖巖屑的密度急劇變小而偏離正常壓實(shí)趨勢線。

該方法簡便、見效快、精度高

頁巖巖屑密度與井深關(guān)系曲線

4114.8m

▲注意，當(dāng)頁巖中含有大量碳酸鹽礦物和重礦物時，將影響解釋精度，所以，應(yīng)當(dāng)對碳酸鹽礦物和重礦物的含量進(jìn)行校正。鉆井資料預(yù)測異常地層壓力第67頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月異常壓力的其它鉆井資料判斷方法：除上述4種方法(鉆井速度、d指數(shù)、返出鉆井液溫度、頁巖巖屑密度)之外；鉆井過程中的井噴、井涌、轉(zhuǎn)盤扭距突然增大、起鉆時阻力加大等現(xiàn)象，均可作為鉆遇高壓異常的顯示。第68頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)研究異常地層壓力的意義---一般了解1、研究高異常地層壓力與油氣藏工業(yè)價(jià)值之間關(guān)系，

指導(dǎo)找油、找氣

2、預(yù)測異常地層壓力，實(shí)現(xiàn)平衡鉆井

五、異常地層壓力研究第69頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、研究高異常地層壓力與油氣藏工業(yè)價(jià)值之間關(guān)系，指導(dǎo)找油、找氣第70頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、預(yù)測異常地層壓力，實(shí)現(xiàn)平衡鉆井在高壓異常地區(qū)鉆探時，為了順利地完成鉆探任務(wù)，并為油氣開采提供優(yōu)質(zhì)井身，在開鉆之前做兩項(xiàng)工作：

●確定兩個關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)：

孔隙流體壓力、巖石破裂壓力。

●再根據(jù)上述兩個關(guān)鍵地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行鉆探設(shè)計(jì)。---主要包括：鉆井液密度、套管程序。第71頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)--異常地層壓力研究

(一)異常地層壓力的概念(二)異常地層壓力的成因分析成巖作用、熱力和生物化學(xué)作用、斷裂作用、刺穿作用、剝蝕作用、流體密度差異、滲析作用、測壓水位影響

(三)異常地層壓力預(yù)測方法地球物理勘探方法、地球物理測井法、鉆井資料分析法

(四)研究異常地層壓力的意義第72頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)地層溫度一、概述

研究地層溫度的主要意義地殼的地溫帶劃分地溫梯度與地溫級度二、地溫場研究

地溫測量地溫場特征地溫場與油氣分布的關(guān)系影響地溫場分布的主要因素第73頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

①現(xiàn)代生油理論認(rèn)為地溫是有機(jī)質(zhì)向油氣演化過程中最為重要、最有效的因素；②理論和實(shí)際資料研究證明，油氣田上方常常存在地溫的正異常，利用地溫場的局部正異常可以尋找油氣田；

③地?zé)崾且环N寶貴的熱能資源，具有成本低、使用簡便、污染小等優(yōu)點(diǎn)。1、研究地層溫度的主要意義一、概述第74頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)地下溫度變化，常把地殼劃分為下4個地溫帶：2、地殼的地溫帶劃分

▲

溫度日變化帶：該帶溫度受每天氣溫的影響，該帶深度范圍一般為1～2m。

▲

溫度年變化帶：該帶溫度受季節(jié)性的氣溫變化影響，深度變化范圍一般為15～30m左右?！?/p>

恒溫帶：30m以下深度，不受季節(jié)性氣溫變化的影響?！?/p>

增溫帶：恒溫帶之下，地層溫度隨埋深增加而升高。一、概述第75頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月3、地溫梯度與地溫級度

地溫梯度：在恒溫帶之下，埋藏深度每增加100m地溫增高的度數(shù)。計(jì)算公式如下：G--地溫梯度，℃/100m；t--井深H處的溫度，℃；to--平均地面溫度或恒溫帶溫度，℃；H--井下測溫點(diǎn)與恒溫帶深度之差，m。

地溫級度：在恒溫帶之下，地溫每增高1℃時，深度的增加值，計(jì)算公式：第76頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月右圖為根據(jù)東營凹陷133口預(yù)探井資料編繪的地溫與深度關(guān)系圖。從該圖可得地溫與深度的線性關(guān)系式：東營凹陷地溫與深度關(guān)系圖（據(jù)楊緒充，1984）

▲

地溫梯度：3.6℃/100m▲

平均地面溫度：14℃

第77頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

★

地球的平均地溫梯度3℃/100m--正常地溫梯度。＜3℃/100m--地溫梯度負(fù)異常；＞3℃/100m--地溫梯度正異常。第78頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、地溫測量2、地溫場特征3、地溫場與油氣分布的關(guān)系4、影響地溫場分布的因素二、地溫場研究第二節(jié)地層溫度第79頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、地溫測量

⑴關(guān)井實(shí)測：在打開油層的第一批探井中實(shí)測。關(guān)井，待井內(nèi)流體溫度與圍巖原始溫度一致時測量。

⑵外推法：測溫前，循環(huán)井內(nèi)泥漿，計(jì)下循環(huán)泥漿耗時t；循環(huán)停止后，下入溫度計(jì)，并計(jì)下鉆井液停止循環(huán)后到溫度計(jì)到井底(或研究深度)

的時間△t；最后，起出溫度計(jì)并讀取溫度(測量次數(shù)3次以上)。將直線外推到無限遠(yuǎn)時間(△t/(t+△t)=1)，直線與縱軸交點(diǎn)為靜止地層壓力。外推法求靜止地層溫度第80頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月2、地溫場的分布特征地溫梯度在縱向上、平面上都具有明顯的規(guī)律性變化。⑴地溫梯度的縱向變化下表為東營凹陷6口井的系統(tǒng)井溫資料。第81頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)井溫資料可編制井溫與深度關(guān)系圖，了解地溫梯度在縱向上的變化：這種變化主要受各段巖石熱導(dǎo)率控制。東營凹陷系統(tǒng)測溫井溫度與深度關(guān)系圖

稍高較高稍低較低上第三系稍高，3.61～4.08℃/100m；下第三系Ed-Es3較高；下第三系Es4-Ek稍低，2.55℃/100m；前寒武系較低，2.16℃/100m第82頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵地溫場平面展布整體來看，地溫異常的平面分布明顯受區(qū)域構(gòu)造和大斷層的控制；地溫梯度等值線與區(qū)域構(gòu)造輪廓基本一致。東營凹陷地溫梯度(℃/100m)等值線圖(楊緒充，1984)

陳南斷層第83頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月1、地溫測量

關(guān)井實(shí)測；

外推法

2、地溫場特征

地溫梯度的縱向變化；地溫場平面展布

3、地溫場與油氣分布的關(guān)系4、影響地溫場分布的因素二、地溫場研究第二節(jié)地層溫度第84頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

●

一般而言，單位面積上探明儲量：

高梯度值區(qū)(＞4℃/100m)

比中梯度值區(qū)(2～4℃/100m)高9倍，比低梯度值區(qū)(＜2℃/100m)高120倍。

●

天然氣單位面積上的探明儲量：

高值區(qū)比中值區(qū)高5.6倍；比低值區(qū)高28倍。3、地溫場與油氣分布的關(guān)系⑴地溫與油氣生成

★

較高的地溫對于油氣生成十分重要。

第85頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵油氣分布與地溫、地溫梯度統(tǒng)計(jì)資料表明，油田分布深度在600～5000m之間；

多數(shù)在1500～3000m。相應(yīng)地溫為60～150℃，且大多數(shù)不超過100℃。⑶油氣田位置與地溫場分布關(guān)系▲含油氣盆地內(nèi)地溫低的一般為油田，地溫高的一般為氣田▲油藏周圍的溫度比油藏本身要低；▲氣藏分布的構(gòu)造高點(diǎn)處地溫明顯升高。3、地溫場與油氣分布的關(guān)系第86頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月四川隆昌某氣田構(gòu)造剖面及地溫剖面第87頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月4、影響地溫場分布的主要因素實(shí)際資料表明，地溫場是很不均一的。

影響地溫場的主要因素有：大地構(gòu)造性質(zhì)、基底起伏、巖漿活動、巖性、蓋層褶皺、斷層、地下水活動、烴類聚集等。但是，起主導(dǎo)作用和具全局性影響的因素是：

大地構(gòu)造的性質(zhì)，如：地殼的穩(wěn)定程度及地殼的厚度等。第88頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴大地構(gòu)造性質(zhì)

大地構(gòu)造性質(zhì)及所處構(gòu)造部位是決定區(qū)域地溫場基本背景的最重要的控制因素：

●

大洋中脊---高地溫；

●

海溝部位---低地溫；

●

海盆部位---一般地溫；

●

穩(wěn)定的古老地臺區(qū)---較低地溫；

●

中新生代裂谷區(qū)---較高地溫。4、影響地溫場分布的主要因素第89頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

地殼厚度對地溫也有重要影響。如我國東部地區(qū)地殼普遍薄于西部，故東部各盆地的地溫及地溫梯度一般均高于西部。中國東西向地殼厚度變化與地溫關(guān)系示意圖(據(jù)王鈞等，1990)

第90頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

●由于基底的熱導(dǎo)率往往高于蓋層，---深部熱流向基底隆起處集中，使基底隆起區(qū)具有高熱流、高地溫梯度特征，

坳陷(凹陷區(qū))具有低地溫特征。⑵基底起伏

●地溫異常與重力異常相當(dāng)吻合--重力異常是基巖埋深的反映：兩者的低值區(qū)同處于凹陷內(nèi)部、兩者的高值區(qū)同處于凹陷的邊部和基巖潛山凸起帶。---地溫分布在平面上與基底起伏密切相關(guān)。

第91頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月東營凹陷布格重力異常(mGal)圖(據(jù)楊緒充，1984)

東營凹陷地溫梯度(℃/100m)等值線圖(楊緒充，1984)

第92頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶巖漿活動巖漿活動對現(xiàn)今地溫場的影響，主要從2方面考慮：②侵入體的規(guī)模、幾何形狀及圍巖產(chǎn)狀和熱物理性質(zhì)等如：冷卻速率與巖漿侵入體半徑的平方成反比；冷卻的延續(xù)時間與巖體半徑平方成正比：---巖體半徑增大1倍，冷卻時間延長4倍。①巖漿侵入或噴出的地質(zhì)年代：

時代越新，所保留的余熱就越多，對現(xiàn)今地溫場的

影響就越強(qiáng)烈，有可能形成地?zé)岣弋惓^(qū)。第93頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月

火成巖、碎屑巖的導(dǎo)熱率＞碳酸鹽巖；

基巖＞蓋層；鹽巖＞石膏＞泥巖；砂巖＞泥巖

⑷

巖性（巖石的導(dǎo)熱能力）●巖性差異導(dǎo)致了縱向上不同組段地溫梯度明顯變化；●隨地層埋深和年齡增加，地溫梯度總體呈下降趨勢。導(dǎo)熱能力可用導(dǎo)熱率表示。巖石的導(dǎo)熱率大，地球深處熱量向上傳導(dǎo)能力強(qiáng)，巖層剖面上地溫梯度大。4、影響地溫場分布的主要因素第94頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月沉積蓋層的褶皺構(gòu)造--對地溫場具有明顯的影響；

斷層--可以使地溫升高，也可以使地溫降低。⑸構(gòu)造條件①蓋層褶皺熱流傳導(dǎo)具各向異性：順層面比垂直層面更易傳播。背斜使熱流聚斂，向斜使熱流分散。

地溫和地溫梯度由背斜兩翼向其軸部或核部增高：--背斜頂部地溫梯度大，翼部地溫梯度小。--兩翼傾角越陡，背斜頂部與兩翼的溫差就更大。第95頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月背斜與向斜區(qū)熱流分布示意圖平行于層理方向較垂直層面方向的導(dǎo)熱性好，熱量容易向巖層上傾方向集中。第96頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月研究斷層與地溫場的關(guān)系時，應(yīng)考慮兩個方面：

※

在主斷層線上是否出現(xiàn)地溫異常；

※沿著斷層走向熱流是否有變異。②斷層

●

一般的封閉性斷層或壓扭性斷層：

因壓扭、摩擦產(chǎn)生熱量，形成附加熱源--地溫增高。

●

一般的開啟性斷層：可作為地下水循環(huán)通道，

▲

將近地表及淺處低溫地下水引至深部--地溫降低；

▲

或因深部地下水沿?cái)鄬由仙?-地溫增高。--應(yīng)視具體情況區(qū)別對待。第97頁，課件共109頁，創(chuàng)作于2023年2月⑹烴類聚集--油氣分布烴類聚集(油氣田)上方往往存在地溫高異常(地溫梯度高)；

而且，氣田區(qū)高于油田區(qū)。

▲

地溫異常很微弱，一般為0.2～4.5℃左右；

▲

相當(dāng)普遍地分布在油氣田上方的淺部和地面。前蘇聯(lián)的什羅卡盆地內(nèi)油田上地溫剖面圖

100m深處溫度曲線在油藏正上方顯示出升高趨勢