專利名稱：一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田石油鉆井領(lǐng)域中一種完井壓力檢測(cè)技術(shù)，尤其是涉及一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有石油鉆井完井壓力檢測(cè)技術(shù)中可以識(shí)別出地層壓力的方法通常有以下幾種，但都有局限性，分述如下首先是現(xiàn)場(chǎng)觀察鉆井顯示方法。這種方法對(duì)于地層系數(shù)高的高壓層，鉆進(jìn)到該層時(shí)，容易通過(guò)鉆井液密度及粘度降低、油沫氣泡等現(xiàn)象判斷該層壓力高于鉆井液液柱壓力，從而準(zhǔn)確得出該層的地層壓力。但是，這種方法對(duì)于低滲高壓薄砂層的情況卻難以應(yīng)用。因?yàn)椋蜐B高壓薄砂層浸入井筒量很少，不宜觀察到上面所述的在地層系數(shù)高的高壓層所出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，因而無(wú)法識(shí)別出正確的地層壓力。
第二種方法是測(cè)井曲線解釋壓力方法。這種方法是根據(jù)測(cè)井曲線的形態(tài)定性、定量判斷地層孔隙壓力。它對(duì)于厚度較大，通常大于2米，滲透性較好的砂層解釋精度高，而對(duì)于低滲高壓薄砂層及含鈣、含泥較高的砂層解釋精度很低。
第三種方法是地層壓力測(cè)井方法，英文縮寫為RFT，它也同樣對(duì)于厚度較大，通常大于2米，滲透性較好的砂層解釋精度高，而對(duì)于低滲高壓薄砂層則一方面由于砂巖薄不易卡準(zhǔn)層位，另一方面由于這些砂層物性差，壓力恢復(fù)慢，因此在這種方法下也很難測(cè)出低滲高壓薄砂層的孔隙流體壓力。
總之，現(xiàn)有石油鉆井完井壓力檢測(cè)技術(shù)中缺乏一種可以應(yīng)用在不同地質(zhì)情況下準(zhǔn)確識(shí)別出地層壓力，從而準(zhǔn)確識(shí)別出各種巖層的通用方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有石油鉆井完井壓力檢測(cè)技術(shù)中缺乏一種可以應(yīng)用在不同地質(zhì)情況下準(zhǔn)確識(shí)別出地層壓力，從而準(zhǔn)確識(shí)別出各種巖層的通用方法的不足，本發(fā)明提供一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別方法，該種識(shí)別方法應(yīng)用后具有可有效識(shí)別出現(xiàn)有技術(shù)中不能識(shí)別出的高壓層的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是該該方法具體由以下步驟構(gòu)成第一步根據(jù)流體正常井段，建立基線方程，如公式(4)所示，1/R＝a.Th+b (4)其中R為泥漿電阻率，Th為某一深度的泥漿溫度即地溫梯度*h，通過(guò)在正常井段，任選兩點(diǎn)，取值(R1，T1)和(R2，T2)代入方程(4)，求得a、b數(shù)值；第二步，根據(jù)公式(5)確定異常井段深度H2，H1；|R0-R|＞Rm (5)其中R0為電阻率的測(cè)量值，R為基線值，Rm為儀器最大誤差值，當(dāng)測(cè)量電阻率值與基線值差大于儀器的最大誤差，則認(rèn)為流體曲線發(fā)生異常，從流體曲線底部開(kāi)始，把測(cè)量值與基線值進(jìn)行比較，滿足公式(5)的第一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的起點(diǎn)，滿足公式(5)的最后一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的終點(diǎn)，記錄兩點(diǎn)的深度值H1，H2；第三步，根據(jù)不同流體浸入量與泥漿和地層水的混合比關(guān)系公式，利用積分求得浸入量 其中H2、H1為通過(guò)步驟2所獲取的深度值，亦即浸入段頂、底深度，Rw為井眼半徑，Rh為異常段中，深底為h處的測(cè)量電阻率，Rh鉆井液為異常段中，深底為h處的泥漿電阻率，因?yàn)楣?4)中的參數(shù)a，b已通過(guò)步驟1求得，因此可通過(guò)公式(4)求得Rh鉆井液數(shù)值；Rh 地層水為異常段中，深底為h處的地層水電阻率，也可根據(jù)公式(4)求得；第四步根據(jù)公式(7)計(jì)算浸入速度V浸入速度＝Q/t(7)其中Q為浸入量，t為靜止時(shí)間；第五步根據(jù)公式(8)計(jì)算上竄速度V上竄速度＝(H1-H2)/t (8)第六步利用公式(8)、公式(9)計(jì)算地層壓力Q=2πkh(Pw-Pe)μLn(re/rw)---(8)]]>Pe=Pw+Qμ2πkhLn(re/rw)---(9)]]>其中，Q為通過(guò)步驟(3)求得的浸入量，k為滲透率，h為地層厚度，Pw為地層壓力，Pe為邊緣壓力，為流體流動(dòng)系數(shù)，re為邊緣半徑，rw為井眼半徑。。
本發(fā)明具有如下有益效果由于采取上述方案進(jìn)行地層壓力識(shí)別，較之現(xiàn)有技術(shù)，具有可以不受低滲高壓薄砂層的地質(zhì)狀況的限制的特點(diǎn)。通過(guò)該方法在大慶地區(qū)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)共有189口井發(fā)現(xiàn)了高壓層，而應(yīng)用原有識(shí)別技術(shù)，只有89口井在現(xiàn)場(chǎng)觀察到油氣水顯示，所以說(shuō)應(yīng)用本方法可以成功解決在泥巖層、高含鈣低滲層的壓力解釋問(wèn)題。


附圖1是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)一中的泥漿溫度與電導(dǎo)率關(guān)系曲線圖。
附圖2是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)一中的影響流體曲線因素及正常流體曲線特征圖。
附圖3是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)一中地層流體與鉆井液不同混合比的流體曲線特征圖。
附圖4是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)二中的泥漿不同含水比例與電阻率/電導(dǎo)率的關(guān)系曲線圖。
附圖5是本發(fā)明中實(shí)施例1杏11-5-水2821流體測(cè)井結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明首先闡述發(fā)明人創(chuàng)造本方法的構(gòu)思過(guò)程流體測(cè)井本身是測(cè)量井筒內(nèi)泥漿電阻率的變化。當(dāng)?shù)貙恿黧w浸入后，在流體測(cè)井曲線上表現(xiàn)為局部異常，而這個(gè)局部異常變化是相對(duì)的。如果應(yīng)用流體曲線的異常變化來(lái)確定流體的浸入性質(zhì)、浸入量以及地層壓力，首先要確定影響流體曲線因素。
在沒(méi)有地層流體浸入的情況下，井筒內(nèi)泥漿電阻的變化主要受泥漿本身的電阻率和地溫梯度的影響。開(kāi)展兩項(xiàng)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)一，泥漿的電阻率與溫的關(guān)系。通過(guò)我們測(cè)量發(fā)現(xiàn)，泥漿的電導(dǎo)率與地溫梯度成正比關(guān)。如圖1所示。而井筒內(nèi)的溫度，可用某一地區(qū)的地溫梯度求得。根據(jù)這樣的關(guān)系，可以求得在沒(méi)有流體浸入情況下井筒內(nèi)任一深度點(diǎn)的電阻率值。
在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，通過(guò)實(shí)測(cè)流體曲線發(fā)現(xiàn)，在很小的溫度范圍內(nèi)，正常流體曲線近似一條斜線，如圖2所示，該圖為影響流體曲線因素及正常流體曲線特征圖，所以可以將這條斜線做為衡量流體曲線異常變化的基線，本實(shí)驗(yàn)條件為西821-斜326井、鉆井液密度1.60。圖3為地層流體與鉆井液不同混合比的流體曲線特征圖，實(shí)驗(yàn)條件為中102-315井，鉆井液密度1.60，根據(jù)正常流體井段，確定流體的基線，用這條基線確定流體浸入的段長(zhǎng)和流體異常值的幅度。
實(shí)驗(yàn)二，流體異常幅度值與泥漿電阻率、地層流體電阻率以及井筒內(nèi)泥漿與地層流體的混和比有關(guān)。如果用基線衡量流體異常的幅度值，那么，這個(gè)幅度值的大小就只與地層流體與井筒的泥漿的混合比有關(guān)。實(shí)驗(yàn)二的主要內(nèi)容就是不同地層流體與井筒內(nèi)泥漿的混合比與混合液的電阻率之間的關(guān)系。比實(shí)驗(yàn)結(jié)果上看，流體相對(duì)幅度值的變化與混合后泥漿電導(dǎo)率成正比關(guān)系。結(jié)果如圖4所示。
通過(guò)上面的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，在已知浸入段長(zhǎng)和流體異常幅度值的情況，可以進(jìn)一步計(jì)算流體的浸入量，根據(jù)靜止時(shí)間，計(jì)算流體的浸入速度和上竄速度，如公式(1)、(2)、(3)所示。
V浸入速度＝Q/t (2)V上竄速度＝(H1-H2)/Δt (3)根據(jù)流體曲線的異常變化，可以計(jì)算流體的浸入量，同時(shí)，根據(jù)完井測(cè)井曲線，可以求得異常高壓層位的砂層厚度、滲透率等參數(shù)，這樣，根據(jù)滲流力學(xué)理論，進(jìn)一步求得地層壓力，如公式(4)、(5)所示Q=2πkh(Pw-Pe)μLn(re/rw)---(4)]]>Pe=Pw+Qμ2πkhLn(re/rw)---(5)]]>由于地層水的電阻率一般低于泥漿的電阻率，而油氣的電阻率一般高于泥漿電阻率，這樣，當(dāng)?shù)貙恿黧w浸入井筒后，如果使井筒內(nèi)泥漿電阻率增加，則可判定為油氣浸，反之，可判定為水浸，進(jìn)而確定了浸入井筒的流體性質(zhì)。
以上為發(fā)明人形成本方法的思維過(guò)程，下面是本方法的具體步驟詳細(xì)闡述第一步根據(jù)流體正常井段，建立基線方程，如公式(4)所示，
1/R＝a.Th+b (4)其中R為泥漿電阻率，Th為某一深度的泥漿溫度即地溫梯度*h，通過(guò)在正常井段，任選兩點(diǎn)，取值(R1，T1)和(R2，T2)代入方程(4)，求得a、b數(shù)值；第二步，根據(jù)公式(5)確定異常井段深度H2，H1；|R0-R|＞Rm (5)其中R0為電阻率的測(cè)量值，R為基線值，Rm為儀器最大誤差值，當(dāng)測(cè)量電阻率值與基線值差大于儀器的最大誤差，則認(rèn)為流體曲線發(fā)生異常，從流體曲線底部開(kāi)始，把測(cè)量值與基線值進(jìn)行比較，滿足公式(5)的第一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的起點(diǎn)，滿足公式(5)的最后一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的終點(diǎn)，記錄兩點(diǎn)的深度值H1，H2；第三步，根據(jù)不同流體浸入量與泥漿和地層水的混合比關(guān)系公式，利用積分求得浸入量 其中H2、H1為通過(guò)步驟2所獲取的深度值，亦即浸入段頂、底深度，Rw為井眼半徑，Rh為異常段中，深底為h處的測(cè)量電阻率，Rh鉆井液為異常段中，深底為h處的泥漿電阻率，因?yàn)楣?4)中的參數(shù)a，b已通過(guò)步驟1求得，因此可通過(guò)公式(4)求得Rh鉆井液數(shù)值；Rh 地層水為異常段中，深底為h處的地層水電阻率，也可根據(jù)公式(4)求得；第四步根據(jù)公式(7)計(jì)算浸入速度V浸入速度＝Q/t (7)
其中Q為浸入量，t為靜止時(shí)間；第五步根據(jù)公式(8)計(jì)算上竄速度V上竄速度＝(H1-H2)/t(8)第六步利用公式(8)、公式(9)計(jì)算地層壓力Q=2πkh(Pw-Pe)μLn(re/rw)---(8)]]>Pe=Pw+Qμ2πkhLn(re/rw)---(9)]]>其中，Q為通過(guò)步驟(3)求得的浸入量，k為滲透率，h為地層厚度，Pw為地層壓力，Pe為邊緣壓力，為流體流動(dòng)系數(shù)，re為邊緣半徑，rw為井眼半徑。
下面是一個(gè)具體應(yīng)用本方法的實(shí)施例。2005年9月，在大慶油田鉆杏11-5-水2821井過(guò)程中，在完井測(cè)井時(shí)，井口發(fā)生外溢，當(dāng)時(shí)鉆井液密度為1.75g/cm3，說(shuō)明地層流體浸入井筒。在本井進(jìn)行流體測(cè)井。圖5為流體測(cè)井結(jié)果圖。從流體測(cè)井結(jié)果上看，流體浸入位置在1000米，根據(jù)完井曲線解釋砂層厚度為0.83米，滲透率為130毫達(dá)西。在靜止3小時(shí)40分鐘后，流體浸入段長(zhǎng)為75m，在靜止7小時(shí)50分鐘后，流體浸入段長(zhǎng)為155m，該地區(qū)的地溫梯度為3.5度，18度時(shí)泥漿電阻率為3.75歐姆米。根據(jù)上面的公式計(jì)算浸入量為5.42m3，浸入速度為0.69m3/h，計(jì)算地層壓力系數(shù)1.83g/cm3。后將鉆井液密度提至1.85g/cm3，壓穩(wěn)，無(wú)外溢現(xiàn)象。根據(jù)泥漿循環(huán)返出物分析，確定為水浸，與流體曲線負(fù)異常相對(duì)應(yīng)。
總體上說(shuō)，調(diào)整井鉆井過(guò)程中，鉆井完井技術(shù)的應(yīng)用需要提供準(zhǔn)確的地層壓力，而目前的壓力解釋及預(yù)測(cè)技術(shù)，在泥巖層、高含鈣的低滲層誤差較大，一般大于0.08g/cm3，如果泥漿密度設(shè)計(jì)不準(zhǔn)，造成油層污染、影響固井質(zhì)量、鉆井成本投資浪費(fèi)及井下其它復(fù)雜事故的發(fā)生。
有了本發(fā)明中所述的技術(shù)后，成功解決了在泥巖層、高含鈣低滲層的壓力解釋問(wèn)題，壓力系數(shù)誤差小0.05g/cm3，在杏11區(qū)鉆井區(qū)塊應(yīng)用過(guò)程中，與同等地下條件的杏12區(qū)相比，固井質(zhì)量提高了14.5％，節(jié)約鉆井成本300多萬(wàn)元。指標(biāo)對(duì)比情況見(jiàn)下表1表1 杏11-12取區(qū)2005年與2004年固井質(zhì)量對(duì)比表

權(quán)利要求
1.一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別方法，其特征在于利用流體測(cè)井曲線的形態(tài)變化確定地層孔隙流體浸入井筒的井段，進(jìn)而確定有流體浸出的高壓層的位置，結(jié)合鉆井液密度解釋高壓層壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別方法，該方法具體由以下步驟構(gòu)成第一步根據(jù)流體正常井段，建立基線方程，如公式(4)所示，1/R＝a.Th+b (4)其中R為泥漿電阻率，Th為某一深度的泥漿溫度即地溫梯度*h，通過(guò)在正常井段，任選兩點(diǎn)，取值(R1，T1)和(R2，T2)代入方程(4)，求得a、b數(shù)值；第二步，根據(jù)公式(5)確定異常井段深度H2，H1；|R0-R|＞Rm (5)其中R0為電阻率的測(cè)量值，R為基線值，Rm為儀器最大誤差值，當(dāng)測(cè)量電阻率值與基線值差大于儀器的最大誤差，則認(rèn)為流體曲線發(fā)生異常，從流體曲線底部開(kāi)始，把測(cè)量值與基線值進(jìn)行比較，滿足公式(5)的第一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的起點(diǎn)，滿足公式(5)的最后一點(diǎn)，認(rèn)為是發(fā)生流體異常的終點(diǎn)，記錄兩點(diǎn)的深度值H1，H2；第三步，根據(jù)不同流體浸入量與泥漿和地層水的混合比關(guān)系公式，利用積分求得浸入量 其中H2、H1為通過(guò)步驟2所獲取的深度值，亦即浸入段頂、底深度，Rw為井眼半徑，Rh為異常段中，深底為h處的測(cè)量電阻率，Rh鈷井液為異常段中，深底為h處的泥漿電阻率，因?yàn)楣?4)中的參數(shù)a，b已通過(guò)步驟1求得，因此可通過(guò)公式(4)求得Rh鈷井液數(shù)值；Rh地層水為異常段中，深底為h處的地層水電阻率，也可根據(jù)公式(4)求得；第四步根據(jù)公式(7)計(jì)算浸入速度V浸入速度＝Q/t(7)其中Q為浸入量，t為靜止時(shí)間；第五步根據(jù)公式(8)計(jì)算上竄速度V上竄速度＝(H1-H2)/t (8)第六步利用公式(8)、公式(9)計(jì)算地層壓力Q=2πkh(Pw-Pe)μLn(re/rw)---(8)]]>Pe=Pw+Qμ2πkhLn(re/rw)---(9)]]>其中，Q為通過(guò)步驟(3)求得的浸入量，k為滲透率，h為地層厚度，Pw為地層壓力，Pe為邊緣壓力，為流體流動(dòng)系數(shù)，re為邊緣半徑，rw為井眼半徑。
全文摘要
油田石油鉆井完井壓力檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中一種通過(guò)異常流體浸入井筒獲取地層壓力的識(shí)別方法。其特征在于利用流體測(cè)井曲線的形態(tài)變化確定地層孔隙流體浸入井筒的井段，進(jìn)而確定有流體浸出的高壓層的位置，結(jié)合鉆井液密度解釋高壓層壓力。該種識(shí)別方法應(yīng)用后具有可有效識(shí)別出現(xiàn)有技術(shù)中不能識(shí)別出的高壓層的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E21B47/10GK1766284SQ200510010580
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者鄒野, 郭軍, 何禮君, 王廣仁, 宗欣 申請(qǐng)人:大慶石油管理局