井壁稳定性分析及应用(2)

第7卷第1期崔杰等：井壁稳定性分析及应用··17

建立压力体有利于从全局了解压力分布情况，大致确定异常高压区域。压力预测体横向切分剖面（图2）可展现目的层横向的压力变化情况，纵向切分剖面（图3）可展现纵向和横向的压力变化情况。

图2

压力预测体横向剖面

图3压力预测体纵向剖面

随着区块内探井数量的增加，地质情况逐渐明了，建立的压力体越来越接近真实的情况，从而为新井提供了更趋真实的压力值。预测体的建立为采用盆地模拟技术进行压力模拟提供了基础平台

。

孔隙压力是钻井工程中密切关注的一项重要参数，尤其南方海相碳酸盐岩地层，压力成因复杂，存在多套压力体系，且多为高压、高含硫气藏。因高压引起的井喷事故会带来严重的经济损失和安全环保问题。由于孔隙压力成因不同，压力定性描述和定量计算方法多达几十种[5]。目前，常见的计算方法有等效深度法、Eaton法[6]、Bowers法[7]、Ward法[8]、Fillippone法、有效应力法、密度测井法、dc指数法、西格马指数法、岩石强度法等，最新方法更倾向于利用综合信息和人工智能算法[9]。

3.1.1地层孔隙压力预测计算方法

碳酸盐岩中的孔隙度与沉积和成岩作用有密切

联系，但与压实关系不明显，故常规的压力计算方法不适用于碳酸盐岩地层。通过对川东北地区毛坝

1等6口井的海相地层进行研究，认为纵波速度不

能直接反映孔隙压力的变化情况，横波速度更易受孔隙压力的影响。在碳酸盐岩中，纵横波速度比（vp/vs）对孔隙压力的变化非常敏感

[10]

，主要表现

在与有效应力之间的关系上。其计算公式为

Pe=aeb·vp

/v

s

（1）

式中：Pe为有效应力，MPa；a、b为模型系数，可根据实测孔隙压力数据进行回归计算；vp为纵波速度，m/s；vs为横波速度，m/s。

应用Terzagi的有效应力定理和公式（1）即可计算出孔隙压力。

3.1.2

压差因子法

压差因子法是一种不用建立泥岩压实趋势线的

随钻地层孔隙压力计算新方法，现场操作简单，适用范围广。该方法是依据岩石破碎比能的概念和岩石可钻性级值的定义，结合室内实验数据，考虑钻头有效喷嘴水功率和压差对机械钻速的影响而建立的。地层压力的增加使井筒内钻井液液柱压力与地层压力之间的压差减小，削弱了钻井液液柱的压持效应对机械钻速的影响，表现为机械钻速加快。因此，只要研究机械钻速的变化并提取能够反映井底压差变化的因子，就可以较为准确地确定地层孔隙压力的变化情况。方程的基本形式为

R=5.608

·（W-m）·ra·1

Pa

2

D·2kd

exp（a3驻P）

（2）

式中：R为机械钻速，m/h；W为钻压，kN；r为转盘转速，r/min；P为钻头有效喷嘴水功率，kW；

D为钻头直径，mm；kd为可钻性级值（待定系

数）；△P为压差，MPa；a1、a2、a3、m为待定系

数。

利用综合录井仪和钻头参数记录的钻井工程参数，使用进化遗传法计算出钻速方程中的井底压差因子。由于井底压差因子可识别地层压力随井深变化的趋势，故提出利用压差因子计算异常地层压力的方法，先后对宣汉—达县和通南巴区块的黑池×井、毛坝×井等7口井开展嘉陵江组、飞仙关组和长兴组的现场随钻压力跟踪，效果较好，为现场施工提供了参考依据

。

（1）根据邻井资料，建立汇总图（图4），使各层段工况及复杂情况一目了然，便于分析、对比井涌、井喷、卡钻等复杂情况。

（2）利用可获得的邻井资料，确定该地区合适的压力计算模型，建立三压力剖面，估算出最小、最大安全钻井液密度。岩石强度参数剖面（抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量和

泊

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