地层压力预测方法
一、地层压力预测软件有：
1.JASON软件
Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。 Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。
其反演模块包括：
InverTrace：递归反演
稀疏脉冲反演
InverTrace_plus：稀疏脉冲反演
RockTrace：弹性反演
InverMod：特征反演
（主组分分析）
StatMod：随机模拟
随机反演
FunctionMod：函数运算
压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。
2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG
软件功能:
?趋势线(参考线)的建立
--手工
--最小二乘方拟合
--参考线库
?页岩辨别分析
?上覆岩层梯度分析
--体积密度测井
--密度孔隙度测井
--用户定义方法(程序)
?孔隙压力分法
--指数方法
电阻率、D一指数
声波、电导率
地震波
--等效深度方法
电阻率、D--指数
声波
--潘尼派克方沾
--用户定义方法(程序)
?压裂梯度分法
--伊顿方法
--马修斯和凯利方法
--用户定义方法(程序)
?系统支持项目和油井数据库
?系统支持所有趋势线方法
?系统包括交叉绘图功能
?用户定义方法(程序)
?包括全套算子
?系统支持井与井之间的关联分析
?系统支持岩性显示
?系统支持随钻实时分析
?系统支持随钻关联分析
?多用户网络版本
数据装载功能:
?斯仑贝谢LIS磁盘输入
?斯仑贝谢LIS磁带输入
?CWLS LAS输入
?ASCII输入
?离散的表格输入
?井眼测斜数据
?测深/垂深表格
用户范围:
?美国墨西哥湾
?北海
?西部非洲
?南美
?尼日利亚三角洲
?南中国海
?澳大利亚
DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别?世界上用得最多的地层压力软件
?钻前预测、随钻监测和钻后检测
?用户主导的软件系统
?准确确定
--上覆岩层压力梯度
--孔隙压力梯度
--破裂压力梯度
?使用下列数据的任何组合来分析地层: -地震波速度
-有线测井
-MWD、LWD数据
-重复地层测试(RFT)
-泄漏试验(LOT)数据
-录井资料
-地质资料
?面向现实世界中数据资料不尽人意、而新的方法又层出不穷的用户而设计的
?地层压力软件平台:新的预测压力方法可通过"用户定义方法(程序)"编入系统
软件用途:
?准确预测地层压力
?有效降低钻井成本
?提高经济效益
?优化井眼尺寸
?优化泥浆和水力学
?避免井涌和卡钻
?减少地层污染
?延伸套管鞋深度
?减少套管数目
?保障施工安全
3、GeoPredict地层孔隙压力预测软件
本程序基于当量深度法，根据钻进过程中钻时的快慢，并结合岩屑的岩性，由操作人员在图中用拖动鼠标的方式挑出的泥/页岩段，完成压力预测原理中首先选取泥/页岩段的过程。操作人员选取泥/页岩段后，所选取泥/页岩段的深度间隔自动记录到数据库中，并且可以很容易地通过在图中拖动鼠标加以修改、删除和添加，所做的所有修改自动在数据库中更新。
本程序采用五点三次平滑算法处理校正后的D指数，然后结合钻井过程中诸如背景气、单根气、停泵气、后效气的大小及出现的频率以及岩屑中有无掉块、提下钻过程中有无挂卡等诸多因素后确定正常压实趋势线，实现了钻井过程中的实时地层压力预测，帮助减少钻井生产中的问题，提高钻井安全性，实现高效钻进。
本程序操作界面友好，格式编辑方便、灵活，能够适应现场各种形式的资料处理要求。
本程序由北京新煜达石油勘探开发有限公司开发。
与地层压力有关的参数：
4.PetroMod 不依赖速度数据
二、地震资料求取压力数据的方法
首先地震预测地层压力的必要条件：
（1）高质量的地面地震资料。
（2）有声波、自然伽马（或自然电位）测井资料。
（3）该区域地层压力的测试数据。
（4）相对简单的沉积接触关系。
2.1．利用地震层速度预测地层压力的方法
该方法是近几十年来国外广泛使用的一项新技术。首先取得地震层速度的资料有两种途径：一是利用野外地震采集到的资料，二是利用井下声波测井或垂直地震测井取得的资料。
该方法的基本原理是认为：地震波在泥、页岩中的传播速度是随埋藏深度而有规律地加快，除非出现了异常压力层。1968 年Pennebaker 认为此规律是：V=K*Z n.式中，V 指地震波在地层中的传播速度，K 是常数，Z 指地层埋藏深度，如果用地震波在层段中的传播时间（即传播速度的倒数）来
表示，则上式变为：
式中，△t为传播时间，K1为系数，它与孔隙压力P，岩性L和地质年代有关。即：
两边取对数，变为：
Log△t=P*L*a*1/n*logZ=K1*logZ
由上式可在对数坐标纸上得到一条直线。该直线表明，在没有异常压力时的传播时间与深度的关系，称之为“正常孔隙压力趋向线”偏离趋向线的泥、页岩段则为异常压力层。趋向线还受地质年代的影响，埋藏年代越久，地层越致密，地震波传播速度越快，传播时间越短。除此之外，还受地温梯度的影响，地温梯度高的地区传播速度快。
2.2．R 比值法
用Pennebaker 法预测地层压力在意大利波河盆地遇到了困难。意大利通用公司提出了一种用地震资料预测异常地层压力的新方法，该法是基于研究实测层速度Vi 与参考速度Vs 的比值R，称R 比值法。该法的原理：页岩和碳酸盐岩声波速度是骨架压力的函数，高孔隙度砂岩位于页岩之下，碳酸盐岩的变化范围很宽，实验发现：泥岩中声波速度Vs 与骨架压力Pc 之
间的关系可用如下经验公式描绘：Vs=
式中,Vmx为骨架速度，单位m/s，Vmin为土壤最低速度，A,B为常系数。
骨架压力Pc 与上覆压力Pov，孔隙压力Pp 的关系为：Pc=Pov- Pp ，上覆压力Pov 可由层速度用下式计算：
其中，Dmx为骨架速度，设为2.75g/cm3;Vi层速度；Hi为厚度。
利用上式可由声波测井资料求出上覆压力。如地质剖面上部大多数为页岩或其它碎屑岩地层，并假设孔隙压力为正常，这样便可计算出可靠的声波参考速度Vs 值，当为超压实地层时，Vi>Vs;正常压实地层时，Vi=Vs;高压地层时，Vi 2.3 公式计算法 该方法是先建立正常压实地层地震层速度随井深变化的关系式，即正常压实趋势线的方程。而在异常高压层段，通过实测地震层速度与同深度处正常压实趋势线上层速度之间建立的关系式进行计算，而获得异常高压层段的地层压力值的方法。常用计算公式有等效深度式和比值法： 2.3.1 等效深度式 该式是假定层速度相等的地层具有相同的有效压力。借助实测的地震层速度可以找到一个与此速度相当的所谓等效深度，由等效深度点上的正常地层压力和等效深度与实际深度之间的深度差，就可估算出地层压力的大小，其计算式为：Pp=P0*H+(Pw- P0)*Hc=Pw*Hc+(H- Hc)*P0式中，Pp 为计算点 H 处的地层压力，Po 为上覆岩层压力，Pw为正常地层压力的静水压力，Hc 为与H 相同层速度的等效深度。 2.3.2 比值法是假定正常压力地层的地层压力与层速度的乘积应该等于异常压力地层的地层压力与该层层速度的乘积，其计算式为：Pp= Vn/V*Pw （10）式中，Vn 为正常压力Pw处的层速度，V 为异常压力Pp 的层速度。上述两种计算式都需要建立正常压实地层的趋势线方程。该方法的准确程度不仅取决于层速度的计算精度，而且取决于正常压实趋势线的准确与否。 2.4研究新进展 该法首先针对检测地区的沉积特点和地质构造特征进行分析研究，确定该地区各层位地层压力成因，然后分别建立各成因对地层压力贡献的计算式，最后综合得到地层压力检测值。该法的典型代表是Exxon 油藏公司的提出的。它考虑了两个产生异常高压的原因，即“欠压实”和水热增压。该法利用声波速度与有效压力的关系来确定有效压力，利用有效压力与地层的关系来确定地层压力。它的基本原理是，地层压实后，岩石孔隙不再改变，这时的有效应力称为原始有效应力。若流体温度升高，孔隙限制流体膨胀，升压的结果是降低岩石骨架的有效应力。能过大量的理论与实验研究，分别建立了两种状态下有效应力与声波速度的关系式，并分别称为原始曲线和卸载曲线。前者用于“欠压实”引起的地层压力预测，后者用于水热增压引起的地层压力预测。该法已成功地在墨西哥湾的一口井和北海中部的一口井进行了实际预测。 2.5.总结 尽管地震资料来源广泛，且能描述地层压力在横向和纵向上的分布规律，但由于地震层速度的估算受到多种因素的影响，使得预测方法受到局限。同时，由于地震资料具有多解性，只有消除或减少多解性才能提高其预测精度，因此，地层压力的预测既展示出其良好的前景，也预示着研究的道路还很长远。 压力预测算法： 1.辽东部压力预测算法 辽东湾地区具有较好的成油地质条件：受构造演化和沉积条件的控制，而形成了巨厚的油气源岩．据已砂岩储层，性较好，压胶较弱，有隙存在和油气的保存；同时东营末期长时间的抬升剥蚀，受大气淡水淋滤的作用促使储层次生溶孔较发育，有机质的热演化也促使隙的产生，因而了个次生孔隙发育带．此，本区砂岩层的储集性能，储了良好的空间．，构造演化的多制的沉积条件的差异，了 多层次，圈闭．具有一定成因联系的圈闭在纵向和横向上有机地组合，便构成了不同类型的复式圈闭带，为油气聚集提供了有利场所?． Fillippone（1979,1982提出的经验公式计算地层压力 P f Pf=(Vmax-Vi) x *Pov/(Vmax-Vmin) Vmax是有效孔隙度接近零的骨架岩石速度，近似于机质速度；Vi即预测层段的层速度；Pov为平均地层压力；Vmin是岩石刚性为0的压缩速度。 经验公式中，Vmax，Vmin采取如下公式计算 +3K*t Vmax=1.4V RO +0.5k *t Vmin=0.7V RO 其中Vro 为均方根速度随t变化的截距，t为双程反射事件，k为斜率 Pov采用下面公式计算： Pov=z*=1.73+1.64exp(-3048/Va) 其中z为研究层深度，为其上覆层平均体积密度（g/cm3）,Va为上覆地层的平均速度(单位m/s),然后计算剩余地层压力Dp及剩余压力系数Cp绘制地层压力参数剖面及水平面变化图。其中： 2．准噶尔盆地复杂地区压力预测方法研究及应用 异常压力的成因比较复杂，与地质、物理和化学等多方面因素有关［２７］，如压实作用的不平衡、构造挤压作用、水热增压作用、生烃作用、蒙脱土脱水作用、浓差作用、深部气体充填封存箱的分隔和抬升作用等． Ｔｅｒｚａｇｈｉ经过多年对饱和多孔介质力学特性的研究，提出了如下有效应力定理： =Po-Pe 地层孔隙压力等于上覆岩层压力与垂直有效应力之差为地层孔隙压力，P9为垂直有效应力，Pe为垂直有效压力。 对单一岩性，地层层速度主要是孔隙度和垂直有效应力的函数．对于处于原始加载应力状态下的泥岩地层，其孔隙度又是垂直有效应力的函数．故对于泥岩地层来讲，地层层速度主要是垂直有效应力的函数．但这种函数关系是一种比较复杂的非线性的关系．实践表明，采用如下形式的线性!指数组合的经验模型，可以更合理的描述泥质沉积物的层速度与垂直有效应力的函数关系［２８］．对于同一区域，系数为常数，有两种方法获得：根据上部正常压实段的声波速度和正常孔隙压力条件下计算的有效应力非线性回归求得；利用实测的地层孔隙压力及相应的声波时差测井或ＶＳＰ测井速度的非线性回归求得．密度测井曲线比较真实地反映了地下岩石的体密度随其埋藏深度的变化规律，是求取上覆岩层压力理想的资料．因而上覆岩层压力梯度主要取决于上覆岩石的体密度，其计算模型如下： 没有密度测井的井段由Ｇａｒｄｎｅｒ公式计算上覆岩层压力． 根据（２）式计算出有效应力，由（３）式或（４）式确定上覆岩层压力后，再根据有效应力公式（１）实现地层孔隙压力预测． 速度模型建立霍尔果斯背斜构造复杂、断裂发育、地层重复多、地层倾角大（６０°）、速度倒转现象明显、速度的准确求取存在很大困难．根据数理统计原理，把大量的速度资料放到三维地质模型中进行大范围大规模的统计分析，再用建立地质模型来模拟地震波传播规律，通过反复调整速度、厚度、地层倾角逐 步逼近实际地质模型把每一个数据放到三维地质模型中去分析和判断，对每一个共中心点道集，自上而下对地质模型的每一层，用计算机模拟地震波每一道的激发、透射、反射、接收过程，计算出理论叠加速度，再和实际的叠加速度比较、反复迭代，直到两者吻合，即可求出每层的层速度和真倾角（图３）．3．松辽盆地孔隙流体压力预测 地层压力预测方法传统上一般分两类:一是通过总结地质作用对孔隙体积、孔隙流体温度、孔隙流体特征参量等与孔隙流体压力相关参数的影响规律,结合孔隙流体压力的基本概念,提出相应数学模型,进而对流体动力学参数进行预测;二是通过寻找流体动力学参数与各种地球物理参数间的经验关系进行预测,常用的预测方法有如下几种,即等效深度法[2 ] 、改进的等效深度法[3 ] 、直接预测法[4 ] 、迭代模拟法、比值预测法、图板预测法、利用地震振幅资料预测地层压力①等方法. 从理论上讲它们都可以求得纵、横向地层压力的特征. 但是也存在两个明显的缺陷：1) 理论模式都是基于沉积压实理论建立起来。而实际上几乎所有的地质作用都要影响到地层压力的稳定; (2) 经验方法一般都是通过单一的地层测试参数与单一的地球物理参数建立起来的,没有考虑不同因素间的相互制约. 本次研究即采用了改进的有序BP 算法[5 ] . 该算法每个变量受它序号前面的变量的影响,由此得出的模型为有序BP 模型,即: 2. 2 计算参数选择 根据计算方法的需要,选择提取的参数共有三大类,它们是:钻井实测类参数,包括“D”指数、压力梯度、地层温度;声波时差测井曲线数据;地震层速度数据,由读取的速度谱换算而来. 2. 3 计算过程 计算过程分为4 个步骤: 第一步为网络样本的输入(或特征量参数的输入) . 本次计算选用对地层压力特征反映最敏感的3 个钻井实测参数即“D”指数、地层温度梯度、地层压力系数以及地震层速度参数. 第二步称为地震层速度校正,用声波测井数据去校正地震数据,以期使地震速度数据尽量准确. 第三步称为网络的学习过程,网络的学习过程由正向传播信息与反向传播信息两个过程组成. 在信息正向传播过程中输出信息由输入层经隐含层逐层变换处理,并传向输出层,而且每一层神经元的状态只影响下一层神经元的工作状态. 如果在输出层得不到期望输出,则转入信息反向传播过程,即将误差信号沿原来的连结通路返回,通过修改各层神经元之间的连接强度和阀值,以便使期望输出与实际输出之间误差达到最小,最后可求得一组固定的连接链,到此完成学习过程. 第四步称为工作过程,即利用已经训练好的压力系数网络和地震层速度网络外推,计算全区的地层压力系数. 每一个层位都这样做,即可以得出各个层位的压力系数. 3. 2. 1 异常高压的影响因素 (1) 压实作用. 主要是欠压实作用,多数学者认为是在沉积过程中压实与排水作用不平衡的结果. (2) 构造作用. 包括区域性抬升、褶皱、断层、滑坡、崩塌、刺穿(盐岩或泥、页岩) 等. 区域性抬升、隆起是造成异常压力的重要因素,当某一深度下的正常压力系统整体抬升,而压力保持状况不变,则在浅层形成超压系统. (3) 烃的生成. 在逐渐埋藏过程中有机质转变成烃也引起流体体积 的增加,并最终导致形成异常压力封隔体. (4) 4. 结论 松辽盆地深层所具有的火山岩分布面积广,构造运动期次多,沉积压实作用强烈等特点,决定其孔隙流体压力的组成与分布必然十分复杂,因此,孔隙流体压力的预测不能简单地套用前人的方法,神经网络计算技术不失为一种可行方案. 四、异常地层压力的综合预测方法及其在营尔凹陷的应用 预测异常地层压力的方法主要有以测井资料为主的平衡深度法、以地震资料为主的地震层速度法、以实测压力为主的经验关系法和数值模拟法,单独使用某一类方法预测地层压力都具有一定的局限性。提出了一种综合预测地层压力的方法,该方法将现有的测井、地震资料预测地层压力的方法进行了综合与改进,预测过程充分利用了营尔凹陷的测井资料、地震资料和压力测试资料,预测的地层压力与实测压力具有较好的一致性,证明用该方法来研究异常地层压力是有效的。研究发现营尔凹陷异常地层压力十分发育,纵向上,从浅至深可以依次划分为具有不同压力特征的4个压力带:常压带、浅层超压带、压力过渡带和深层超压带。通过测井、地震资料预测压力剖面的综合对比发现,各压力带的分布主要受地层层位和岩性控制 测井资料预测异常地层压力与校正 利用测井资料预测异常地层压力,目前比较成熟的方法是平衡深度法,其根据有效应力定理,认为地层压的变化与孔隙度演化有很好的相关关系, 而测井声波能很好地反映地层孔隙大小,因此可以利用声波测井曲线来定量计算地层的孔隙度,从而可以计算异常地层压力的大小[6-7]。利用测井声波时差资料计算泥岩地层压力的公式为: 式中:Z为欠压实泥岩的埋藏深度(m);pz为欠压实泥岩的孔隙压力或地层压力(Pa);g为重力加速度(m/s2);ρr为沉积岩平均密度(kg/m3);ρw为地层孔隙水密度(kg/m3);Δt为欠压实泥岩的声波时差值(μs/m);Δt0为原始地表的声波时差值(μs/m);C为正常压实泥岩的压实系数(m-1)[6] 城市地铁盾构施工土压力选择 随着北京2008年申奥成功，我国的城市地铁施工必将走向了一个崭新的一页。城市地铁盾构施工具有快速、安全、对地面建筑物影响小等诸多优点，已经被越来越多的人们所认可。在城市地铁盾构施工中，如何设置合理的土压，对于控制地表沉降有着至关重要的意义。 一、土压平衡复合式盾构机三种工况的简要介绍土压平衡复合式盾构有三种工况，即敞开式、半敞开式、土压平衡三种掘进模式。地层围岩条件较好时，螺旋输送机伸入土仓，螺旋输送机的卸料口完全打开，土仓内不保持土压，维持刀盘、土仓、螺旋输送机之间的完全敞开，实现敞开式模式掘进。当围岩稳定性变坏，工作面有坍塌时或有坍塌的可能，或地下涌水不能得到有效控制时，缩回螺旋输送机，关闭螺旋输送机的卸料口，压入压缩空气，土仓会被压力封闭，控制地下水的涌出，防止坍塌的进一步发生，即可实现半敞开式掘进模式；若水压力大或工作面不能达到稳定状态，则先停止螺旋输送机的出碴，切削下来的碴土充满土仓。与此同时，用螺旋输送机排土机构，进行与盾构推进量相应的排土作业，掘进过程中，始终维持开挖土量与排土量的平衡来维持仓内碴土的土压力。以土仓内的碴土压力抗衡工作面的土体压力和水压力，以保持工作面的土体的稳定，防止工作面的坍塌和地下水的涌出，从而使盾构机在不松动的围岩中掘进，确保不产生地层损失，实现土压平衡掘进模式。 二、掘进土压力的设定 在选择掘进土压力时主要考虑地层土压，地下水压（孔隙水压），预先考虑的预备压力地层施工土压 在我国铁路隧道设计规范中，根据大量的施工经验，在太沙基土压力理论的基础上，提出以岩体综合物性指标为基础的岩体综合分类法，根据隧道的埋资深度不同，将隧道分为深埋隧 地震地层压力预测 摘要 目前，地震地层压力预测方法归纳起来可以分为图解法和公式计算法两大类10余种。本文对各种地震地层压力预测方法进行了系统地归纳和总结，并对各种方法的特点、适用性以及存在的问题进行分析和讨论.在此基础上，就如何提高压力预测的精度，提出了一种简单适用的改进措施，经J1.K地区的实测资料的验证，效果良好。 主题词地层压力地震预测正常压实异常压实 引言 众所周知，油气层的压力是油气层能量的反映，是推动油气在油层中流动的动力，是油气层的“灵魂”。因此，在石油和天然气的勘探开发中，研究油气层的压力具有十分重要的意义。 首先，在油气田勘探中，研究油气层压力特别是油气层异常压力的分布，以及预测和控制油气层压力的方法，不仅可以保证安全快速地钻进，而且可以正确地设计泥浆比重和工程套管程序;同时也可以帮助选择钻井设备类型和有效安全正确的完井方法等。这些都直接关系到钻井的成功率以及油气田的勘探速度等问题。其次，在油气田开发过程中，准确的压力预测以及认真而系统的油气层压力分布规律的研究，不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化，并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。 多少年来，人们在异常地层压力(这里主要指异常高压或超压)预测方面进行了种种尝试，然而直到本世纪70年代以来，随着岩石物理研究的不断深人以及地震技术的不断提高，才真正使得地层压力的地震预测成为现实。 对于异常高压地层，一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点，因此，凡是可以反映这些特点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。但是，由于各种测井方法均为“事后”技术，这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。与此同时，地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。 利用地震资料进行地层压力预测，主要是利用了超压层的低速特点，因为在正常情况下，速度随深度的增加而增加，当出现超压带时，将伴随出现层速度的降低。可见，取准层速度资料是预测地层压力的关键之一，而选择合适的地层压力预测方法同样是一个十分重要的环节。 到目前为止，地震地层压力预测的方法名目繁多，但就总体而言，大致可分为图解法和公式计算法两大类。本文将对各种地震地层压力预测方法的内容、特点、应用效果以及存在的问题等作一系统全面的叙述。在前人研究工作的基础上，就如何提高地震地层压力预测的精度，本文提出一种简单而实用的改进措施，经JLK(吉拉克)地区实际资料的计算，效果良好。 地震地层压力预测方法综述 图解法 在所有地震地层压力预测方法中，最为直观简便的方法莫过于图解法了。按照判定超压层方式的不同，又可细分为等效深度图解法、比值法和量板法三种。 等效深度图解法 等效深度图解法(或可形象地称之为直接趋势线判别法)是以页岩压实概念为基础 渤中8—4—2探井三个地层压力剖面预测分析 摘要：在油气钻探过程中，地层压力预测是一项十分关键的基础工作。特别是对于科学探索井，精确的地层压力预测能够为钻井液密度选择、钻井参数优化和井身结构设计提供科学依据。针对渤中8-4-2科探井的地震资料，以及周边区块已钻井的地质、地震、钻井、测井、测试等资料分析，得出了科探井地层孔隙压力、破裂压力和坍塌压力剖面，建立了合理的钻井液安全密度窗口。 关键词：科探井地层压力预测计算模型 科学探索井的压力预测与常规井不同，由于科学探索井存在测井资料未知的现象，地层孔隙压力只能采用地震资料，依据地震速度谱数据预测；而地层破裂压力，因钻前资料不足，往往依据邻井的资料进行估计，此外，单纯应用某一种方法有时无法准确预测出地层压力，需要用多种方法进行综合分析和解释，将多种数据资料结合起来，通过一个综合数据处理途径，应用数据库数学物理方法等技术对待钻地层进行预测。 一、科探井压力预测方法 由于科探井的无测井资料，无法直接利用测井资料进行压力预测，只能利用地震资料分析法，将地震速度谱解释得到地震层速度。由于地震层速度的倒数即为声波时差，从而可以应用最为广泛的声波时差法计算地层孔隙压力。对于渤海科探井，首先主要依据地震资料对该科探井的孔隙压力、破裂压力以及坍塌压力进行计算模式理论分析和研究，建立地层压力剖面，再结合科探井邻近围区井史资料，对压力预测结果进行对比验证，并对计算模型进行修正和优化，通过综合分析处理，作出科学推断。 科探井随钻过程中需进行随钻监测，可通过上部已钻井段的录井资料，结合地震资料，建立岩石抗钻强度与井底压差关系曲线，根据井下地层岩石抗钻强度的变化来监测地层孔隙压力的变化，并重新评价深部待钻进地层。此外，需要在钻完上部地层后，根据二开、三开破裂压力实验值对原有破裂压力计算模型中构造应力系数进行修正，从而提高地层破裂压力预测的精确性。 1.地层孔隙压力计算模型 用地震资料预测地层孔隙压力的具体方法是：从速度谱解释得到叠加速度，把叠加速度转换为均方根速度，再用DIX公式计算地震层速度，也有的地震资料可以直接给出地震层速度，根据地震层速度与声波时差的倒数关系，得到声波时差与地层深度的关系，从而用声波时差法计算地层压力。使用该方法在地震资料具有较高分辨率的情况下，计算的层速度准确性越高。 根据处理得到的地层声波时差资料，采用Eaton法进行地层压力计算。在计算时，正常压实井段的选取尤为重要，选取不当将会给正常趋势线带来较大误差， 第五章土压力计算 本章主要介绍土压力的形成过程，土压力的影响因素；朗肯土压力理论、库仑土压力理论、土压力计算的规范方法及常见情况的土压力计算；简要介绍重力式挡土墙的设计计算方法。 学习本章的目的：能根据实际工程中支挡结构的形式，土层分布特点，土层上的荷载分布情况，地下水情况等计算出作用在支挡结构上的土压力、水压力及总压力。 第一节土压力的类型 土体作用在挡土墙上的压力称为土压力。 一、土压力的分类 作用在挡土结构上的土压力，按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种平衡状态，可分为静止土压力E o，主动土压力E a和被动土压力E p三种。 1．静止土压力 挡土墙静止不动时，土体由于墙的侧限作用而处于弹性平衡状态，此时墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。 2．主动土压力 挡土墙在墙后土体的推力作用下，向前移动，墙后土体随之向前移动。土体内阻止移动的强度发挥作用，使作用在墙背上的土压力减小。当墙向前位移达主动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力减至最小。此时作用在墙背上的最小土压力称为主动土压力。 3．被动土压力 挡土墙在较大的外力作用下，向后移动推向填土，则填土受墙的挤压，使作用在墙背上的土压力增大，当墙向后移动达到被动极限平衡状态时，墙背上作用的土压力增至最大。此时作用在墙背上的最大土压力称为被动土压力。 大部分情况下作用在挡土墙上的土压力值均介于上述三种状态下的土压力值之间。 二、影响土压力的因素 1．挡土墙的位移 挡土墙的位移（或转动）方向和位移 量的大小，是影响土压力大小的最主要的因 素，产生被动土压力的位移量大于产生主动 土压力的位移量。 2．挡土墙的形状 挡土墙剖面形状，包括墙背为竖直或是 倾斜，墙背为光滑或粗糙，不同的情况，土压力的计算公式不同，计算结果也不一样。 3．填土的性质 挡土墙后填土的性质，包括填土的松密程度，即重度、干湿程度等；土的强度指标内摩擦角和粘聚力的大小；以及填土的形状（水平、上斜或下斜）等，都 一、开始一个新的项目 Create a Project: Step 1—Specify Project General Information 创建一个项目：步骤1—具体项目的概要信息 Project location 项目位置 Project name 项目名字 Description 描述 Analyst 分析人员 Default depth unit 默认深度单位 Copy library as a well into project 复制库文件作为一口井到项目中 Create a well—step 1: Specify Data Source 创建一口井—步骤1：具体的数据来源Source well 井的来源 None 没有 From a well in this project (copy well information only) 来自于这个项目中的一口井（只复制井的信息） From a well in this project (Copy well information and all data inside this well) 来自于这个项目中的一口井（复制井的信息和这口井的所有数据） From an LAS file 来自一个LAS文件 View generation 视图生成 Automatically create views using the system default views 用系统默认的视图自动创建视图 View name generate schemes 视图名字产生方案 Create a Well – Step2: Collect Well General Information 创建一口井—步骤2：选择井的概要信息 Well name 井的名子 Description 描述 Operator 操作人员 Analyst 分析人员 Unique Well Identifier 井的唯一标识符 Rig name 钻探设备名字 Status状态 Well type 井的类型 Security level 安全级别 Spud date 开钻日期 Completion date 完钻日期 Depth unit 深度单位 Air gap 空气间隙 Water depth 水深 Elevation 海拔 Total MD 总测量深度 Total TVD 总实际垂直深度 主动土压力 挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P a 。 被动土压力 挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P p 。上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，可用图6-2来表示。由图可知P p ＞P o ＞P a 。 朗肯基本理论 朗肯土压力理论是英国学者朗肯（Rankin ）1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。在其理论推导中,首先作出以下基本假定。 (1)挡土墙是刚性的墙背垂直； (2)挡土墙的墙后填土表面水平； (3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。 把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。 如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，σz 仍保持不变，但σx 将不断增大并超过σz 值，当土墙挤压土体使σx 增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图6-4的应力园O 3，σz 变为小主应力，σx 变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p p )。土体中产生的两组破裂面与水平面的夹角为2 45?- ?。 朗肯主动土压力的计算 根据土的极限平衡条件方程式 σ1=σ3tg 2 (45°+2?)+2c ·tg(45°+2?) σ3=σ1tg 2(45°-?)-2c ·tg(45°-?) 地层压力预测技术 第一章油田的地质特点 油田位于松辽盆地北部，其储油层属于陆湖盆地叶状复合三角洲沉积，是一个大型的多层砂岩油田，共有三套含油组合，即上部黑帝庙、中部萨葡高和下部扶含油组合。由于湖盆频繁而广泛的变化，形成了泛滥平原、分流平原、三角洲外前缘等不同的沉积相带，在萨尔图、葡萄花、高台子含油层段，由于不同的沉积时期和不同的沉积环境，又形成了不同类型的沉积砂体和沉积旋回，因此造成其平面上和垂向上的严重非均质性。 由于这种特定的陆湖相沉积环境，构成了油田的许多基本特点。一是油层多，含油井段长，储量丰度高。萨尔图、葡萄花、高台子油层组，约有49~130多个单层，含油井段几十米到几百米，每平方公里的储量从几十万吨到几百万吨不等。二是油层厚度大，差异也大，最薄的0.2m，一般1m~3m，最大单层厚度可达10m~13m。三是渗透率差异大，空气渗透率最低0.02μm2,最高达5μm2。在纵向剖面上，形成了砂岩与泥岩，厚层与薄层，高渗透层与低渗透层交错分布的复杂情况。 第二章浅气层分布规律及下表层原则 2.1 浅气层的分布规律 浅气层在油田尤其是油田长垣北部的喇、萨、杏油田具 有广泛的分布。在构造轴部的嫩二段顶部粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩三段的粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩四段的细砂岩及粉砂岩层，只要具备以下三条件，就能形成浅气层（在外围就是黑帝庙油层）。 1）具备2.5m视电阻率为10Ω·m，自然电位3mv的砂岩。 2）该砂岩必须在一定海拔深度以上才能形成气层。 3) 同时形成一定的局部构造圈闭及断层遮挡条件（即断层断裂后相对隆起的下盘被断层遮挡），有利于浅气层的聚集。，萨尔图、杏树岗油田浅气含气围见表1-1，喇嘛甸油田浅气含气围见表1-2。 图1-1 浅气层分区示意图 地层压力公式 1．静液压力Pm (1)静液压力是由静止液柱的重量产生的压力，其大小只取决于液体密度和液柱垂直高度。在钻井中钻井液环空上返速度较低，动压力可忽略不计，而按静液压力计算钻井液环空液柱压力。 (2)静液压力Pm计算公式： Pm＝0.0098ρmHm (2—1) 式中 Pm——静液压力，MPa； ρm——钻井液密度，g／cm3； Hm——液柱垂直高度，m。 (3)静液压力梯度Gm计算公式： Gm＝Pm／Hm＝0.0098ρm(2—2) 式中 Gm——静液压力梯度，MPa／m。 2．地层压力Pp (1)地层压力是指地层孔隙中流体具有的压力，也称地层孔隙压力。 (2)地层压力Pp计算公式： Pp＝0.0098ρpHp(2—3) 式中 Pp——地层压力，MPa； ρp——地层压力当量密度，g／cm3； Hm——地层垂直高度，m。 (3)地层压力梯度Gp计算公式： Gp＝Pp／Hp＝0.0098ρp(2—4) 式中 Gp——静液压力梯度，MPa／m。 (4)地层压力当量密度ρp计算公式： ρp＝Pp／0.0098Hm＝102Gp(2－5) 在钻井过程中遇到的地层压力可分为三类： a.正常地层压力：ρp＝1.0～1.07g／cm3； b.异常高压：ρp>1.07g／cm3； c.异常低压：ρp<1.0g／cm3。 3．地层破裂压力Pf 地层破裂压力是指某一深度处地层抵抗水力压裂的能力。当达到地层破裂压力时，使地层原有的裂缝扩大延伸或使无裂缝的地层产生裂缝。从钻井安全方面讲，地层破裂压力越大越好，地层抗破裂强度就越大，越不容易被压漏，钻井越安全。一般情况下，地层破裂压力随着井深的增加而增加。所以，上部地层(套管鞋处)的强度最低，易于压漏，最不安全。 (1)地层破裂压力Pf计算公式： 本工程场地平坦，经过与类似工程的比较，土体上部底面超载20kPa；假定支护墙面垂直光滑，故采用郎肯土压力理论计算,计算土压力时首先要确定土压力系数，主动土压力系数和被土压力系数的计算分式分别如下[2]： 主动土压力系数： o 2a tan (45/2)K ?=- 被动土压力系数： 2p (tan 45/2)K ?=?+ 其中： a K ——主动土压力系数； p K ——被动土压力系数； ?——土的摩擦角。 ()12210111011222222 218tan 45tan 450.756 2220 20.756202015.12 2200 1.50.75620 15.1210tan 45tan 450.704 222K kPa P K c kPa P K z c kPa K P K z c ?σσγ?γ???? ?=?-=?-= ? ???? ?==-=?-?==-=+??-?=???? ?=?-=?-= ? ????? =-()()()222 3223 331332 200.70421511.09 2200 1.5 00.60.704215 11.0921.5tan 45tan 450.463 222200 1.500.60.463211 5.722kPa P K z c kPa K P K z c kPa P K z γ?γγ+?-?=-=-=+?+??-?=-???? ?=?-=?-= ? ????? =-=+?+??-?-=-4224441442223.082118.09825tan 45tan 450.406 22249.850.406227.514.796288.610.406227.50.94c kPa K P K z c kPa P K z c kPa ?γγ=-?=???? ?=?-=?-= ? ????? =-=?-?=-=-=?-?= 第四节地层破裂压力 一、地层破裂压力的重要性 为了合理进行井身结构设计（套管层次、下入深度）和制定钻井施工措施，除了掌握地层压力梯度剖面外，还应了解不同深度处地层的破裂压力。在钻井中，合理的钻井液密度不仅要略大于地层压力，还应小于地层破裂压力，这样才能有效地保护油气层，使高低压油气层不受钻井液损害，避免产生漏、喷、塌、卡等井下复杂情况，为全井顺利钻进创造条件，以获得高速、低成本、安全高效钻井。地层破裂压力还是确定关井极限套压的重要依据之一。 二、影响地层破裂压力的主要因素 地层的破裂压力首先取决于其自身的特性。这些特性主要包括地层中天然裂缝的发育情况，他的强度（主要是抗拉伸强度）及其弹性常数（主要是泊松比）的大小。 地层中孔隙压力的大小也对其破裂压力有很大的影响。一般来说，地层的孔隙压力越大，其破裂压力也越高。 从力学角度看来，地层的破裂是地层受力作用的结果，除了流体压力的作用外，也和地层中存在的地应力大小有很大的关系。 在地下埋藏着的岩层中，由于受其上方覆盖岩层的重力作用和构造运动的影响，作用着地应力。这种地应力在不同的地区和不同的油田构造断块里是不同的。 通常，三个主方向上的地应力是不相等(如图1-4-1)。即有： σx≠σy≠σz (4-1) 1、上覆岩层压力 表示）,它是由深度H以上岩层的重力产生的。如果地层孔图中σz表示上覆岩层压力（有时也用P 隙压力是P ，则有 p (4-2) σz＝σz′＋P p 式中，σz′称为“有效上覆岩层压力”。它表示扣除孔隙压力的影响后，直接作用在岩层骨架颗粒上的应力。也称为骨架应力。 2、水平地应力 根据该地区有无受到构造运动的影响以及构造运动的形态，可将水平地应力分为三种情况。 (1)未受到地质构造运动扰动过的沉积较新的连续沉积盆地，属于水平均匀地应力状态。其水平地应力只来源于上覆岩层的重力作用。 设地下岩层为各向同性，均质的弹性体，则根据地层在水平方向上的应变受到约束的条件可以导出：бx′=бy′=μ*бz′／（1－μ） (4-3) 式中：бx′、бy′—水平方向的两个有效的主地应力，且有 бx′＝бx－Pp (4-4) бy′＝бy－Pp (4-5) 式中：бz′—有效地上覆岩层压力,MPa 第六章 挡土结构物上的土压力 第一节 概述 第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力，本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力，讨论土压力性质及土压力计算，包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点，而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关，亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。 一、挡土结构类型对土压力分布的影响 定义：挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物，它是为了防止边坡的坍塌失稳，保护边坡的稳定，人工完成的构筑物。 常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。 挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。 1．刚性挡土墙 指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。 由于刚度大，墙体在侧向土压力作用下，仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。墙背受到的土压力呈三角形分布，最大压力强度发生在底部，类似于静水压力分布。 2．柔性挡土墙 当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。 3．临时支撑 边施工边支撑的临时性。 二、墙体位移与土压力类型 墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。 1.静止土压力（0E ） 墙受侧向土压力后，墙身变形或位移很小，可认为墙不发生转动或位移，墙后土体没有破坏，处于弹性平衡状态，墙上承受土压力称为静止土压力0E 。 2.主动土压力（a E ） 挡土墙在填土压力作用下，向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动，直至土体达到主动平衡状态，形成滑动面，此时的土压力称为主动土压力。 3.被动土压力（p E ） 挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动，土压力逐渐增大，直至土体达到被动极限平衡状态，形成滑动面。此时的土压力称为被动土压力p E 。 同样高度填土的挡土墙，作用有不同性质的土压力时，有如下的关系： p E >0E > a E 在工程中需定量地确定这些土压力值。 Terzaghi （1934）曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验，后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。 实验表明：当墙体离开填土移动时，位移量很小，即发生主动土压力。该位移量对砂土 地震波阻抗资料预测地层压力 1968年，潘贝克提出利用地震层速度预测地层压力的方法。随着岩石物理研究的不断深入和地震技术的不断提高，使地震技术预测地层压力成为可能，其精度大幅度提高。 在地震压力预测中，经常使用的资料是地震速度谱资料和地震反演得到的地震波阻抗资料。由于地震速度谱资料在纵向上测点较少，不能满足压力精确预测的需要。反演波阻抗资料在纵向上是连续的，可用的信息较多，是压力预测的主要基础资料。 地震波在地层介质中的传播速度与地层的岩性、岩层的压实程度、岩层的埋藏深度以及岩层的地质时代等因素有关，一般情况下，地震波的传播速度随地层埋藏深度的加大而增加。因此，同样岩性的岩石，埋藏深、时代老，要比埋藏浅、时代新的岩石波传播速度要大。但在高压地层段内，由于岩层孔隙空间充填气体或液体，压力的增大和岩石密度的减小，使波在液体和气体中传播的速度要低于在岩石骨架固体中的传播速度。因而，孔隙度和波传播速度有反比关系，即同样岩性岩石，当孔隙度大时，其速度相对较小。孔隙度的变化意味着岩石密度的变化，它同密度亦有反比的关系，即孔隙度变大，密度相对减小。因此，速度的变化实际随岩石密度的增大而增大。综上分析，地震波在地层介质中的传播速度与岩层埋藏深度、岩石沉积年代和岩石密度有正比关系，与岩石孔隙度变化成反比关系，这些特性与常规声波测井的规律性是一致的，因此，用地震波进行地层压力预测的理论是可行的。 异常高压地层具有高孔隙度、低密度的特点，因而在地震速度上具有低速的特征。在浅层正常压实带，地震层速度随着深度的增加而不断增大，具有很强的规律性。但是，若在地下某一深度出现异常高压，则表明该深度的地层处于欠压实状态，其孔隙度比相同深度处正常压实的孔隙度高，地震层速度比相同深度处正常压实的地震层速度小。利用这一特征，即地震层速度在同一深度上处于异常压实带和处于正常压实带的差异，可以定量的计算地下地层压力。 地震层速度预测地层压力的方法，常用的有图解法和公式法两大类。图解法包括等效深度图解法、比值法和量版法三种。公式法包括压实平衡法、等效深度公式计算法、Eaton 法、Fillipone 法和Martinez 法等。 尽管如此，关于异常压力形成机理仍存在许多有争议的问题，异常压力数值模拟也存在一些地质影响因素难以量化的问题，另外，异常压力对油气成藏的控制作用也不十分明确。 Fillippone 法与刘震法 Fillippone 法是有加利福尼亚联合石油公司的W.R.Fillppone 提出的。他在1978年和1982年通过对墨西哥湾等地区的测井、钻井、地震等多方面资料的综合研究，先后提出两套不依赖正常压实趋势线的简单而实用的计算公式，并在墨西哥湾等地的实际应用中取得了良好的效果，具体公式如下 max max min i f ov v v P P v v -=- （！） [指南]土体主动、主动土压力概念及计算公式主动土压力 挡土墙向前移离填土，随着墙的位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐减小，当墙后土体达到主动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力减至最小，称为主动土压力P。 a 被动土压力 挡土墙在外力作用下移向填土，随着墙位移量的逐渐增大，土体作用于墙上的土压力逐渐增大，当墙后土体达到被动极限平衡状态并出现滑动面时，这时作用于墙上的土压力增至最大，称为被动土压力P。上述三种土压力的移动情况和它们在相同条件下的数值比较，p 可用图6-2来表示。由图可知P,P,P。 poa 朗肯基本理论 朗肯土压力理论是英国学者朗肯(Rankin)1857年根据均质的半无限土体的应力状态和土处于极限平衡状态的应力条件提出的。在其理论推导中,首先作出以下基本假定。 (1)挡土墙是刚性的墙背垂直; (2)挡土墙的墙后填土表面水平; (3)挡土墙的墙背光滑，不考虑墙背与填土之间的摩擦力。 把土体当作半无限空间的弹性体，而墙背可假想为半无限土体内部的铅直平面，根据土体处于极限平衡状态的条件，求出挡土墙上的土压力。 如果挡土墙向填土方向移动压缩土体，ζ仍保持不变，但ζ将不断增大并超过ζ值，zxz当土墙挤压土体使ζ增大到使土体达到被动极限平衡状态时，如图 6-4的应力园O，ζx3z变为小主应力，ζ变为大主应力，即为朗肯被动土压力(p)。土体中产生的两组破裂面与xp ,45:,水平面的夹角为。 2 朗肯主动土压力的计算 根据土的极限平衡条件方程式 ,,2ζ=ζtg(45?+)+2c?tg(45?+) 1322 ,,2ζ=ζtg(45?-)-2c?tg(45?-) 3122 土体处于主动极限平衡状态时，ζ=ζ=γz，ζ=ζ=p，代入上式得 1z3xa 1)填土为粘性土时 填土为粘性土时的朗肯主动土压力计算公式为 ,,2,ap=γztg(45?-)-2c?tg(45?-)=γzK-2c (6-3) aa22 由公式(6-3)，可知，主动土压力p沿深度Z呈直线分布，如图6-5所示。a (一)Z 0 ZH-H30 HZPa-3 H γ2cHKa?Ka 图5,5粘性土主动土压力分布图 当z=H时p=γHK-2cK aaa 在图中，压力为零的深度z，可由p=0的条件代入式(6-3)求得 0a 2cz, (6-4) 0,Ka 在z深度范围内p为负值，但土与墙之间不可能产生拉应力，说明在z深度范围内，0a0 填土对挡土墙不产生土压力。墙背所受总主动土压力为P，其值为土压力分布图中的阴影部分面积，即a 1aaa0,,,,P(HK2cK)(Hz)2 (6-5) 212c2,,,，aaHK2cHK,2 破裂压力计算概述 1引言 1.1破裂压力概念 地层破裂压力(P B)定义为使地层产生水力裂缝或张开原有裂缝时的井底压力,要实现水力加砂压裂的前提条件是应该有足够的地面泵压使井底目的层地层开裂。实际生产中通常用破裂压力梯度G B(地层破裂压力P B与地层深度H的比值)表示破裂压力的大小,破裂压力梯度值G B一般由压裂实践统计得出。地层破裂压力与岩石弹性性质、孔隙压力、天然裂缝发育情况以及该地区的地应力等因素有关。在压裂施工中的地层破裂压力还可以这样来理解就是裂缝即将开启而未开启时的井底压力；在压裂施工作业中，如果起泵初期压力有比较明显的降落时，那么我们就可以确定出破裂压力来这一数值可用下面这一关系式来描述：地层破裂压力=裂施工作业初期的最高套管压力+层中部的液柱压力 1.2破裂压力的获取途径 水力压裂是油气井最常用的一种增产措施，而地层破裂压力是压裂设计和施工工艺的一项重要参数，确定该参数正确与否，将关系到能否保证压开地层等问题。 该参数的获取有两种途径：一是进行室内岩石力学实验或井场水力压裂施工；二是从测井资料中提取。目前，用测井资料估算砂泥岩剖面地层破裂压力的方法与技术较为成熟。由于碳酸盐岩地层原生孔隙很小，次生孔隙的发育使岩石的刚性大大减弱，并呈现出明显的非均质性与各向异性，同时不同的构造部位受构造应力作用的强度难以确定，最小水平主应力和岩体抗张强度的度量较难，造成用测井资料计算的地层破裂压力精度较低。碳酸盐岩地层破裂压力与测井响应具有密切的关系。利用能够反映碳酸盐岩地层基本特性和岩石力学性质的测井信息，预测碳酸盐岩地层的破裂压力是一种经济、简便的可靠途径。 1957年，Hubbert和Willis根据三轴压缩试验，首先提出了地层破裂压力预测模式即H-W模式。到目前为止，国内外提出了许多预测地层破裂压力的方法。比较常用的有Eaton法，Stephen法，黄荣樽法等。1997年Holbrook发表了适于预测张性盆地裂缝扩展压力的一种方法。现场应用表明，修正后的模型具有较高的精度。 以上方法需要确定地层的泊松比、地层的构造应力系数、抗拉强度、室内岩心三轴试验和现场典型的破裂压力试验。 随钻地层压力预测技术应用探讨 周生友李恩重杨伟彪雷运木张根法 （河南石油勘探局地质录井公司） 在以往陆上和海上石油勘探的实践中，普遍存在着异常高压地层，这些广泛分布的异常高压地层首先影响的是钻井安全，如果未能及早检测或预测可能钻遇到的异常高压地层，使用的钻井液柱压力小于地层压力时，会引起井涌或井喷事故；反之，钻井液柱压力大于地层的破裂压力梯度时，又将导致井漏，易造成油气储层的污染，使气测仪检测不到气测异常显示，在测试时不能出油气，导致压死油气储层的现象，因而随钻预测地层压力技术就显得格外重要。 一、地层压力形成的原因 异常高压地层分布广泛，从新生界第四系更新统到古生界寒武系、震旦系都存在。它的形成原因有多种解释，大多数学者认为，至少有六种机理可以用来解释沉积盆地内异常高压地层的形成原因，分别是压实效应、成岩作用、密度差的作用、构造应力及构造活动、异常地温梯度、油气生成等。异常高压有可能是某个原因造成的，但往往是几个因素综合作用的结果。在引起异常高压的诸多原因中，压实作用是引起超压异常最基本、最主要的机理。随着埋藏深度的增加和温度的增加，孔隙水膨胀，而孔隙空间随地静载荷的增加而减小，因此，只要有足够的渗流通道，才能使地层水迅速排出、保持正常的地层压力。换句话说，只要孔隙水按自然压实速度排出，孔隙压力才可保持水静压力沉积增加，上覆岩层重量增加，使基岩应力继续增加以平衡增加的上覆岩层压力。但如果水的通道被堵塞或严重受阻，逐渐增多的上覆沉积物重量，只能由孔隙内的流体承担，从而使孔隙压力高于静液压力而形成异常高压。 二、几种随钻地层压力检测技术原理及计算方法 对于随钻地层压力检测技术来说，已经不是什么新技术，它诞生于上世纪60年代，发展在80年代，尤其是80年代中期我国大量引进综合录井仪以后，使地层压力检测技术的应用迅速升温。当时，钻井利用人工随钻采集钻井工程资料进行地层压力检测，物探利用地震资料进行地层压力预测，测井利用声波和密度测井资料进行地层压力预测，录井利用综合录井仪进行随钻地层压力检测，使这项技术成为一时流行的技术。因为录井采用综合录井仪的计算机实时处理的随钻地层压力检测技术，因具有直接性、实时性和准确性而独占鳌头。 钻头水利参数计算公式： 1、 钻头压降：d c Q P e b 422 827ρ= （MPa ） 2、 冲击力：V F Q j 002.1ρ= (N) 3、 喷射速度：d V e Q 201273= (m/s) 4、 钻头水功率：d c Q N e b 42 3 05.809ρ= （KW ） 5、 比水功率：D N N b 21273井 比 ＝ (W/mm 2) 6、 上返速度：D D V Q 2 2 1273杆 井 返＝ - （m/s ） 式中：ρ－钻井液密度 g/cm 3 Q －排量 l/s c －流量系数，无因次，取0.95～0.98 d e －喷嘴当量直径 mm d d d d e 2 n 2 22 1+?++= d n ：每个喷嘴直径 mm D 井、D 杆 －井眼直径、钻杆直径 mm 全角变化率计算公式： ()()?? ? ???+?+ ?= -?-?225sin 2 2 2 b a b a b a L K ab ab ?? 式中：a ? b ? －A 、B 两点井斜角；a ? b ? －A 、B 两点方位角 套管强度校核： 抗拉：安全系数 m ＝1.80（油层）；1.60～1.80（技套） 抗拉安全系数＝套管最小抗拉强度/下部套管重量 ≥1.80 抗挤：安全系数：1.125 10 ν泥挤 H P = 查套管抗挤强度P c ' P c '/P 挤 ≥1.125 按双轴应力校核： H n P cc ρ10= 式中：P cc －拉力为T b 时的抗拉强度（kg/cm 2） ρ －钻井液密度（g/cm 3） H －计算点深度（m ） 其中：?? ? ? ?--= T T K P P b b c cc K 2 2 3 T b ：套管轴向拉力（即悬挂套管重量） kg P c ：无轴向拉力时套管抗挤强度 kg/cm 2 K ：计算系数 kg σs A K 2= A ：套管截面积 mm 2 σs ：套管平均屈服极限 kg/mm 2 不同套管σs 如下： J 55：45.7 N 80:63.5 P 110:87.9 5.3 朗肯土压力理论 朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件而得出的土压力计算方法。 图5-5(a)表示一表面为水平面的半空间，即土体向下和沿水平方向都伸展至无穷，在离地表z 处取一单位微体M ，当整个土体都处于静止状态时，各点都处于弹性平衡状态。设土的重度为，显然M 单元水平截面上的法向应力等于该处土的自重应力，即： 而竖直截面上的法向应力为： 由于土体内每一竖直面都是对称面，因此竖直截面和水平截面上的剪应力都等于零，因而相应截面上的法向应力和都是主应力，此时的应力状态用莫尔圆表示为如图5-5(b)所示的圆Ⅰ，由于该点处于弹性平衡状态，故莫尔圆没有和抗剪强度包线相切。 图5-5 半空间的极限平衡状态 设想由于某种原因将使整个土体在水平方向均匀地伸展或压缩，使土体由弹性平衡状态转为塑性平衡状态。如果土体在水平方向伸展，则M 单元在水平截面上的法向应力不变而竖直截面上的法向应力却逐渐减少，直至满足极限平衡条件为止(称为主动朗肯状态)，此时达最低限值，因此，是小主应力，而是大主应力，并且莫尔圆与抗剪强度包线相切，如图5-5(b)圆Ⅱ所示。若土体继续伸展，则只能造成塑性流动，而不致改变其应力状态。反之，如果土体在水平方向压缩，那末不断增加而却仍保持不变，直到满足极限平衡条件(称为被动朗肯状态)时达最大限值，这时，是大主应力而是小主应力，莫尔圆为图5-5(b)中的圆Ⅲ。 由于土体处于主动朗肯状态时大主应力所作用的面是水平面，故剪切破坏 面与竖直面的夹角为[图5-5(c)]，当土体处于被动朗肯状态时，大主应力所作用的面是竖直面，故剪切破坏面与水平面的夹角为[图5-γz z γσ=z K z γσ0=z σx σz σz σa σa σz σx σz σx σp σp σz σ??? ? ?-?245???? ? ?-?245? 在此处键入公式。六、地层压力计算 1、地层孔隙压力和压力梯度 (1)地层孔隙压力 H g p f p ???=-ρ310 式中，P p ——地层孔隙压力(在正常压实状态下，地层孔隙压力等于静液柱压力)，MPa ； ρf ——地层流体密度，g/cm 3 ； g ——重力加速度，9.81m/s 2； H ——该点到水平面的重直高度(或等于静液柱高度)，m 。 在陆上井中，H 为目的层深度，起始点自转盘方钻杆补心算起，液体密度为钻井液密度 ρm ，则，H g p m h ???=-ρ310 式中，p h ——静液柱压力，MPa ； ρm ——钻井液密度，g/cm 3 ； H ——目的层深度，m ； g ——重力加速度，9.81m/s 2。 在海上钻井中，液柱高度起始点自钻井液液面(出口管)高度算起，它与方补心高差约 为0.6～3.3m ，此高差在浅层地层孔隙压力计算中要引起重视，在深层可忽略不计。 (2)地层孔隙压力梯度 H P G P p = 式中 G p ——地层孔隙压力梯度，MPa/m 。 其它单位同上式。 2、上覆岩层压力及上覆岩层压力梯度 (1)上覆岩层压力 ])1[(1081.93o ρρΦ+Φ-?=-m H P 式中 P o ——上覆岩层压力，MPa ； H ——目的层深度，m ； Φ——岩石孔隙度，％； ρ——岩层孔隙流体密度，g/cm 3 ； ρm ——岩石骨架密度，g/cm 3 。 (2)上覆岩层压力梯度 H P G o o = 式中，G o ——上覆岩层压力梯度，MPa/m ； P o ——上覆岩层压力，MPa ； H ——深度(高度)，m 。 (3)压力间关系 z p P p O σ+= 式中，P o ——上覆岩层压力，MPa ； P p ——地层孔隙压力，MPa ； 一、地层压力预测软件有： 1.JASON软件 Jason软件是一套综合应用地震、测井和地质等资料解决油气勘探开发不同阶段储层预测和油气藏描述实际问题的综合平台。 Jason 的重要特点就是随着越来越多的非地震信息（测井，测试，地质）的引入，由地震数据推演的油气藏参数模型的分辨率和细节会得到不断的改善。用户可根据需要由Jason 的模块构建自己的研究流程。 其反演模块包括： InverTrace：递归反演 稀疏脉冲反演 InverTrace_plus：稀疏脉冲反演 RockTrace：弹性反演 InverMod：特征反演 （主组分分析） StatMod：随机模拟 随机反演 FunctionMod：函数运算 压力预测原理：由JASON反演出地层速度，速度计算垂直有效应力，进而求出孔隙流体压力。 2、地层孔隙压力和破裂压力预测和分析软件DrillWorks/PREDICTGNG 软件功能: ?趋势线(参考线)的建立 --手工 --最小二乘方拟合 --参考线库 ?页岩辨别分析 ?上覆岩层梯度分析 --体积密度测井 --密度孔隙度测井 --用户定义方法(程序) ?孔隙压力分法 --指数方法 电阻率、D一指数 声波、电导率 地震波 --等效深度方法 电阻率、D--指数 声波 --潘尼派克方沾 --用户定义方法(程序) ?压裂梯度分法 --伊顿方法 --马修斯和凯利方法 --用户定义方法(程序) ?系统支持项目和油井数据库 ?系统支持所有趋势线方法 ?系统包括交叉绘图功能 ?用户定义方法(程序) ?包括全套算子 ?系统支持井与井之间的关联分析 ?系统支持岩性显示 ?系统支持随钻实时分析 ?系统支持随钻关联分析 ?多用户网络版本 数据装载功能: ?斯仑贝谢LIS磁盘输入 ?斯仑贝谢LIS磁带输入 ?CWLS LAS输入 ?ASCII输入 ?离散的表格输入 ?井眼测斜数据 ?测深/垂深表格 用户范围: ?美国墨西哥湾 ?北海 ?西部非洲 ?南美 ?尼日利亚三角洲 ?南中国海 ?澳大利亚 DrillWorks/PREDICTGNG 与其它软件的区别?世界上用得最多的地层压力软件 ?钻前预测、随钻监测和钻后检测 ?用户主导的软件系统 ?准确确定 --上覆岩层压力梯度 --孔隙压力梯度 --破裂压力梯度 ?使用下列数据的任何组合来分析地层: -地震波速度 -有线测井 地层压力预测技术 第一章大庆油田的地质特点 大庆油田位于松辽盆地北部，其储油层属于内陆湖盆地叶状复合三角洲沉积，是一个大型的多层砂岩油田，共有三套含油组合，即上部黑帝庙、中部萨葡高和下部扶杨含油组合。由于湖盆频繁而广泛的变化，形成了泛滥平原、分流平原、三角洲内外前缘等不同的沉积相带，在萨尔图、葡萄花、高台子含油层段内，由于不同的沉积时期和不同的沉积环境，又形成了不同类型的沉积砂体和沉积旋回，因此造成其平面上和垂向上的严重非均质性。 由于这种特定的内陆湖相沉积环境，构成了大庆油田的许多基本特点。一是油层多，含油井段长，储量丰度高。萨尔图、葡萄花、高台子油层组，约有49~130多个单层，含油井段几十米到几百米，每平方公里的储量从几十万吨到几百万吨不等。二是油层厚度大，差异也大，最薄的0.2m，一般1m~3m，最大单层厚度可达10m~13m。三是渗透率差异大，空气渗透率最低0.02μm2,最高达5μm2。在纵向剖面上，形成了砂岩与泥岩，厚层与薄层，高渗透层与低渗透层交错分布的复杂情况。 第二章浅气层分布规律及下表层原则 2.1 浅气层的分布规律 浅气层在大庆油田尤其是大庆油田长垣北部的喇、萨、 杏油田具有广泛的分布。在构造轴部的嫩二段顶部粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩三段的粉砂岩及泥质粉砂岩层，嫩四段的细砂岩及粉砂岩层，只要具备以下三条件，就能形成浅气层（在外围就是黑帝庙油层）。 1）具备2.5m视电阻率为10Ω·m，自然电位3mv的砂岩。 2）该砂岩必须在一定海拔深度以上才能形成气层。 3) 同时形成一定的局部构造圈闭及断层遮挡条件（即断层断裂后相对隆起的下盘被断层遮挡），有利于浅气层的聚集。，萨尔图、杏树岗油田浅气含气范围见表1-1，喇嘛甸油田浅气含气范围见表1-2。 图1-1 浅气层分区示意图 表1-1 萨尔图、杏树岗油田浅气层分布及防喷地质要求盾构土压力计算
地层压力预测方法(DOC)
渤中8—4—2探井三个地层压力剖面预测分析
土压力计算方法.
地层压力预测软件Predict界面翻译
(整理)土主动、被动土压力概念及计算公式
地层压力预测技术
地层压力公式
土压力计算
地层破裂压力
(完整版)土力学土压力计算
地震波阻抗资料预测地层压力总结
土体主动、主动土压力概念及计算公式
破裂压力计算概述
压力预测技术研究
钻井各种计算公式
朗肯土压力计算
现场地层压力计算
地层压力预测方法
地层压力预测技术参考Word