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1、10申请公布号CN103375161A43申请公布日20131030CN103375161ACN103375161A21申请号201210114213822申请日20120418E21B47/0620120171申请人中国石油化工股份有限公司地址100728北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院72发明人王志战陆黄生张新华秦黎明刘江涛74专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限公司11372代理人吴大建刘华联54发明名称监测孔隙型地层压力梯度的方法57摘要本发明涉及一种监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度方法。其包括以下步骤步骤1建立孔隙型碳酸盐岩地层的DC指数曲。
2、线和其趋势线DCN;步骤2在钻井过程中,判断地层为气层还是水层;步骤3当地层为气层时,建立出口流量O曲线和其趋势线ON,并计算气层的压力梯度;当地层为水层时,则建立钻井液的出口电导率和入口电导率的比值COUT/CIN曲线及其趋势线COUT/CINN,并计算水层的压力梯度,其中,GN为静水压力梯度,GB为流体浮力作用产生的压力梯度。51INTCL权利要求书1页说明书17页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书17页附图4页10申请公布号CN103375161ACN103375161A1/1页21一种监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度的方法,包括以下步骤步骤1建立。
3、孔隙型碳酸盐岩地层的DC指数曲线和其趋势线DCN;步骤2在钻井过程中,判断地层为气层还是水层;步骤3当为气层时,建立钻井液出口流量O的曲线和其趋势线ON,并通过式A来计算压力梯度式A,取压力梯度GPG的最大值作为该地层段的压力梯度;当为水层时,则建立钻井液出口电导率和入口电导率的比值COUT/CIN曲线和其趋势线COUT/CINN,并通过式B来计算压力梯度式B,取压力梯度GPW的最大值作为该地层段的压力梯度;其中,GN为静水压力梯度,GB为流体浮力作用产生的压力梯度。2根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括在步骤1之前的预备步骤检测碳酸盐岩石样品的储集空间类型。3根据上述权利要求1或2所。
4、述的方法,其特征在于,对于特定钻井地区,所述GN和GB为固定值。4根据上述权利要求3所述的方法,其特征在于,对于气层,GN102G/CM3,GB005G/CM3。5根据上述权利要求3所述的方法,其特征在于,对于水层,GN102G/CM3,GB02G/CM3。6根据权利要求1到4中任一项所述的方法,其特征在于,所述DC指数、O和COUT/CIN为每一米或半米记录一次值。7根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对于气层,DCN113,ON36。8根据权利要求6所述的方法,其特征在于,对于水层,DCN09;COUT/CINN10。9根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在钻井过程中,当气测见良好。
5、显示时,地层为气层。10根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在钻井过程中,当钻井液出口电导率与入口电导率的比值明显下降时,地层为水层。权利要求书CN103375161A1/17页3监测孔隙型地层压力梯度的方法技术领域0001本发明涉及一种监测孔隙型地层压力梯度的方法,特别是一种监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度的方法。背景技术0002在钻井过程中,异常压力特别是异常高压对钻井安全极具危害作用,因此受到石油工程界的高度重视。如不能准确监测异常压力梯度,则在钻井过程中有可能发生井涌、井喷等复杂事故。0003目前,异常压力梯度的监测模型包括钻前地震预测、随钻录井监测、钻后测井评价等方法,这些方法基。
6、本上都是基于碎屑岩地层的欠压实原理,即随着地层埋深的增大,孔隙度呈指数式减少。通常,地震层速度、录井DC指数、测井声波时差等曲线的趋势线表现为一条随深度增加而增大的直线。当遇到欠压实地层时,由于孔隙度变大,相应的曲线也会产生异常变化,其变化幅度与欠压实程度即压力异常幅度呈函数关系。通常对于欠压实地层可以采用等效深度法、伊顿法、比率法等进行地层压力的定量计算。0004对于碳酸盐岩地层,在录井上基本普遍采用SIGMA指数法进行异常压力梯度随钻监测。碳酸盐岩地层的沉积以化学胶结作用为主,所以正常压力地层的DC指数、SIGMA指数随埋深的增大并不增大,其“趋势线”为一垂线见图1,这说明上覆应力并未作用。
7、于地层流体上,因此等效深度法和伊顿法并不适用。对于孔隙型碳酸盐岩地层,DC指数和SIGMA指数会降低,偏离“趋势线”。某些地区如川东北地区的孔隙型碳酸盐岩地层的孔隙是由于硫酸盐热化学还原反应TSR而产生的增容作用,这是一种降压机制,所以比率法不完全适用。另外,孔隙型碳酸盐岩地层的增压机制有烃类裂解、流体充注和构造挤压作用。因此,通常所使用的任何一种单一的监测方法均不足以反应孔隙型碳酸盐岩地层的压力梯度的变化。0005由此可见,孔隙型碳酸盐岩地层以化学胶结作用为主,其地层压力既有增压机制又有降压机制、既有自源成因例如烃类裂解、TSR反应,又有它源成因例如流体充注、构造挤压。由于孔隙型碳酸盐岩地层。
8、的这种复杂性,难以对其进行异常压力的随钻准确监测。发明内容0006针对现有技术中所存在的上述技术问题,本发明提出了一种监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度的方法,能够较为准确地监测孔隙型碳酸盐岩地层。0007根据本发明,提出了一种监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度的方法,其包括以下步骤0008步骤1建立孔隙型碳酸盐岩地层的DC指数曲线和其趋势线DCN;0009步骤2在钻井过程中,判断地层为气层还是水层;0010步骤3当为气层时,建立钻井液出口流量O的曲线和其趋势线ON,并通过式A来计算压力梯度说明书CN103375161A2/17页40011式A,0012取压力梯度GPG的最大值作为该地层段的压力梯度;。
9、0013当为水层时,建立钻井液出口电导率和入口电导率的比值COUT/CIN曲线和其趋势线COUT/CINN,并通过式B来计算压力梯度0014式B,0015取压力梯度GPW的最大值作为该地层段的压力梯度;0016其中,GN为静水压力梯度,GB为流体浮力作用产生的压力梯度。0017根据本发明的方法,在计算孔隙型碳酸盐岩气层的压力梯度GPG时,充分考虑了各种因素对地层压力梯度的影响,因此与传统的SIGMA指数相比能够较为准确地监测气层压力梯度。例如,在本发明的方法中,GN代表了静水压力梯度的作用,GB代表了气体浮力的作用,O/ON代表了烃类裂解/充注增压机制的作用,DC/DCN代表了由于TSR反应产。
10、生的降压机制的作用,整个比值法计算方法则考虑了化学胶结作用的影响。因此根据本发明的方法能较为精确地监测孔隙型碳酸盐岩气层的压力梯度。0018根据本发明的方法,在计算孔隙型碳酸盐岩水层的压力梯度GPW时,也充分考虑了各种因素对地层压力梯度的影响,因此与传统的SIGMA指数相比也能够较为准确地监测水层压力梯度。例如,在本发明的方法中,GN代表了静水压力梯度的作用,GB代表了地层水浮力的作用,DC/DCN代表了由于TSR反应产生的降压机制的作用,代表了地层水矿化度变化的作用,整个比值法计算过程则代表了化学胶结作用的影响。因此本发明的方法能较为精确地监测孔隙型碳酸盐岩水层的压力梯度。0019根据本发明。
11、的方法,还包括在步骤1之前的预备步骤检测碳酸盐岩石样品的储集空间类型。所述碳酸盐岩石样品取自正钻井的地层,以决定在随后的计算过程中,本方法是否适用。0020根据本发明的方法,在钻井过程中,需要判断地层为气层还是水层,以便于使用相应的地层压力梯度计算公式来计算地层压力梯度。判断某一地层为气层还是水层对于本领域的技术人员是已知的。例如,当气测见良好显示时,为气层;当钻井液出口电导率与入口电导率的比值明显下降时,为水层。0021根据本发明的方法,对于特定钻井地区,GN和GB为固定值。在一个实施例中,对于气层,GN102G/CM3,GB005G/CM3。对于水层,GN102G/CM3,GB02G/CM。
12、3。0022根据本发明的方法,在钻井过程中,DC指数、O和COUT/CIN为每一米或半米记录一次值。0023根据本发明的方法,DCN根据下面公式建立DCNAHB,其中,A为DC指数回归方程的斜率,B为DC指数回归方程的截距,H为井深。对于不同的地层,由于DC指数回归方程不同,因此A和B也会不同。在一个气层实施例中,A0,B113,因此DCN113,即DCN表现为一条不随钻井深度变化的直线;在一个水层实施例中,DCN09。0024根据本发明的方法,COUT/CINN和ON使用与DCN的建立方法相同的方法来建立。在一个气层实施例中,ON36;在一个水层实施例中,COUT/CINN10。说明书CN1。
13、03375161A3/17页50025与目前广泛使用的SIGMA指数监测孔隙型碳酸盐岩地层压力梯度的方法相比,本发明的方法综合考虑了对地层压力梯度的各种影响因素。对于气层,这些影响因素包括静水压力梯度的作用、化学胶结作用、TSR反应降压机制的作用、烃类裂解/充注增压机制的作用以及地层流体的浮力作用;对于水层,这些影响因素包括除了静水压力梯度的作用、化学胶结作用、地层流体的浮力作用和TSR反应降压机制的作用外,还包括地层水的矿化度变化的作用,因而本发明的方法对于孔隙型碳酸盐岩气层和水层均能够较为准确地监测其压力梯度。附图说明0026下面结合附图来对本发明作进一步详细说明,其中0027图1是正常地。
14、层的DC指数、SIGMA指数曲线图;0028图2是实施本发明的方法的流程图;0029图3是根据第一实施例的碳酸盐岩样品的核磁共振T2弛豫谱;0030图4是根据第一实施例的测量参数的曲线图;0031图5是根据第二实施例的碳酸盐岩样品的核磁共振T2弛豫谱;0032图6是根据第二实施例的测量参数的曲线图。具体实施方式0033下面将结合附图对本发明作进一步说明。0034图2是实施本发明的方法的流程,其用于测定孔隙型碳酸盐岩地层的压力梯度。所述方法包括以下步骤0035步骤11建立孔隙型碳酸盐岩地层的DC指数曲线和其趋势线DCN;0036步骤12判断地层为气层/水层;0037步骤13当为气层时,建立钻井液。
15、出口流量O的曲线和其趋势线ON;0038步骤14计算气层的压力梯度,并取其最大值作为该地层段的压力梯度;0039步骤15当为水层时,则建立钻井液出口电导率和入口电导率的比值COUT/CIN曲线和其趋势线COUT/CINN;0040步骤16计算水层的压力梯度,并取其最大值作为该地层段的压力梯度。0041可以理解地是,在步骤11之前,还可具有预备步骤检测碳酸盐岩石样品的储集空间类型。在一个实施例中,通过岩石的核磁共振T2弛豫谱来判断岩石的储集空间类型。碳酸盐岩石的储集空间通常分为孔隙和裂缝,其在核磁共振T2弛豫谱分别表示为具有不同弛豫时间和不同强度的峰,例如T2100MS的峰为孔隙峰,T2100M。
16、S的峰为裂缝峰。当孔隙峰的强度或面积占优时,则认为地层为孔隙型碳酸盐岩地层;而裂缝峰的强度或面积占优时,则认为地层为裂缝型碳酸盐岩地层。0042实施例10043选取M1井5505M深度的碳酸盐岩石样品,使用核磁共振T2弛豫谱来检测其储集空间的类型,如图3所示。从图3中可以看出,碳酸盐岩石样品的储集空间为孔隙型,因此该地层为孔隙型碳酸盐岩地层。0044根据本发明的方法,每一米记录一次录井参数的数值,在55055592M深度的地层说明书CN103375161A4/17页6中,气测见良好显示,因此该地层为气层,如表1所示在表1中,仅选择了计算气层压力梯度所需要的部分录井参数,由此M1井在550555。
17、92M深度的地层为孔隙型碳酸盐岩气层。图4以曲线方式形象地显示了录井参数的变换情况。0045通过将DC指数回归计算,得出DC趋势线DCN取值为113。同样钻井液出口流量O的趋势线ON36,如在表1和图4所示。由于该地层为气层,所以GN102G/CM3,GB005G/CM3。0046使用本发明的方法来计算该地层的压力梯度GPG其中GPG最大值为106G/CM3,如表1所示,因此使用本发明的方法判断该气层的压力梯度GPG为106G/CM3。使用SIGMA指数的伊顿法计算的该地层的压力梯度FPSIGMA为231G/CM3。而该气层的实测压力梯度为106G/CM3。由此可见,与使用SIGMA指数的伊顿。
18、法相比,本发明的方法能更精确地计算气层的压力梯度。0047表10048井深DCDCNDC/DCNOONO/ONGPGFPSIGMA5505095113084364136001010921385506073113065395136001100771305507095113084395536001100992185508089113079394736001100931535509092113081395436001100962285510094113083392936001090982075511092113081391736001090952295512096113085391036001090。
19、99211551309811308738663600107100209551409111308138253600106092231551509611308538983600108099219551610311309139023600108106189551710111308939043600108104190551810211309039203600109105168说明书CN103375161A5/17页75519099113088391736001091021665520097113086392736001091011655521103113091392036001091061735522。
20、100113088391536001091031625523102113090391136001091051755524102113090391436001091051765525098113087396336001101021735526101113089398836001111061705527104113092387436001081061680049实施例20050选取M2井6750M深度的碳酸盐岩石样品,使用核磁共振T2弛豫谱来检测其储集空间的类型,如图5所示。从图5中可以看出,碳酸盐岩石样品的储集空间为孔隙型,因此该地层为孔隙型碳酸盐岩地层。0051根据本发明的方法,每一米记录一次。
21、录井参数的数值,在67507000M深度的地层中,钻井液出口电导率与入口电导率的比值明显下降,左偏离趋势线,因此该地层为水层,如表2所示在表2中,仅选择了计算水层压力梯度所需要的部分录井参数,由此M2井在67507000M深度的地层为孔隙型碳酸盐岩水层。图6以曲线方式形象地显示了录井参数的变换情况。0052通过将DC指数回归计算,得出DC趋势线DCN取值为09。同样钻井液出口电导率与入口电导率的比值COUT/CIN的趋势线COUT/CINN10,如在表2和图6所示。由于该地层为水层,所以GN102G/CM3,GB02G/CM3。0053使用本发明的方法计算该地层的压力梯度GPW其中GPW最大值。
22、为112G/CM3,如表2所示,因此使用本发明的方法判断该水层的压力梯度GPW为112G/CM3。使用SIGMA指数的伊顿法计算的该地层的压力梯度FPSIGMA为278G/CM3。而实测该水层的压力梯度为115G/CM3。由此可见,与使用SIGMA指数的伊顿法相比,本发明的方法能更精确地计算水层的压力梯度。0054表20055说明书CN103375161A6/17页8井深COUT/CINCOUT/CINNCOUT/CINN/COUT/CINDCDCNDC/DCNGPWFPSIGMA686500093100107070090078105193686600093100107072090080107。
23、193686700093100108061090068095263686800093100108069090077105233686900093100107065090072099245687000093100107069090077104234687100093100107067090074101239687200094100106069090077103234687300094100106062090069095258687400095100105066090073099241687500093100107070090078105232687600089100112060090067096。
24、2760056说明书CN103375161A7/17页9井深COUT/CINCOUT/CINNCOUT/CINN/COUT/CINDCDCNDC/DCNGPWFPSIGMA6877000891001120630900701002566878000901001110650900721022446879000951001060760900841112216880000961001040790900881132206881000961001040780900871122206882000881001130710900791112206883000881001140710900791122216884。
25、00088100114070090078111214688500090100111071090079109214688600094100107076090084112219688700095100105075090083109220688800097100103079090088112211688900096100104078090087112213689000096100104076090084110225说明书CN103375161A8/17页10689100099100101071090079101231689200093100107072090080107230689300100100。
26、100075090083105226689400102100098074090082102227689500105100095071090079097231689600103100097064090071090252689700095100105063090070095256689800094100106065090072098245689900094100106067090074101238690000093100107076090084112224690100093100107074090082110227690200092100109073090081110217690300092100。
27、109074090082111211690400091100110073090081111217690500092100109075090083113223说明书CN103375161A109/17页11690600093100108074090082111220690700092100109074090082111226690800093100108073090081109224690900090100111070090078108220691000089100112072090080111216691100091100110071090079108221691200092100109073。
28、0900811102150057说明书CN103375161A1110/17页12井深COUT/CINCOUT/CINNCOUT/CINN/COUT/CINDCDCNDC/DCNGPWFPSIGMA691300092100109075090083113216691400093100108074090082110222691500091100110073090081111225691600093100108073090081109223691700094100107073090081108228691800095100106077090086112221691900096100104078090。
29、087112220692000096100104078090087112222692100095100105075090083109226692200095100105072090080105229692300095100105074090082108226692400097100103071090079103232692500097100103068090076099238692600101100099069090077097234说明书CN103375161A1211/17页1369270010310009706709007409424069280010310009707309008110。
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32、948000971001030750900831072260058说明书CN103375161A1413/17页15井深COUT/CINCOUT/CINNCOUT/CINN/COUT/CINDCDCNDC/DCNGPWFPSIGMA6949000981001020700900781012336950000981001020720900801032316951000971001030700900781022336952000981001020720900801032306953000971001030740900821062286954000971001030760900841082256955。
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