４６ 西部探矿Ｔ程 ２０１３年第１２期 浅谈 Ｃ指数法预测地层压力的影响因素 武少波 ，赵雷青 （西部钻探国际钻井公司，新疆乌鲁木齐８３００００） 摘要：采用ＤＣ指数法计算地层压力是比较成熟的方法，但为计算的精确与简化，这种方法要求地 层与钻头类型保持一致。在大段泥岩井段用ＰＤＣ钻头钻进与牙轮钻头相比，具有很大的优越性，但 却因钻头类型的变化给计算地层压力带来困难，因此解决ＰＤＣ钻头钻进时地层压力的计算问题就 显得相当有意义，但是在使用ＤＣ指数预测地层压力的过程当中，往往存在一些误区 、从ＤＣ指数的 含义以及它的由来入手进行分析，通过确定ＤＣ指数的因子和影响ＤＣ指数的因素，从而才能更准确 地预告地层压力 关键词：ＤＣ指数、地层压力、ＤＣ趋势线、地层压力监测 中图分类号：ＴＥ２１文献标识码：Ｂ文章编号：１００４—５７１６（２０１３）１２一【）（）４６—０４ 异常压力是含油气盆地普遍存在的一种现象。异 常压力尤其是异常高压直接关系到钻井安全，从而关 系到人身、财产安全，关系到油气的勘探进程。做好异 常压力监测丁作对于安全钻井、保护油气层具有十分 重要的意义。根据异常高斥与异常低压成因的逆向 数ａ＝ｌ，首先提 了Ｄ指数法，这就是，）指数的ｃｂｕ 形。Ｄ指数方程如下： Ｄ＝（１ｏｇ ￣Ｒ）／（１ｏｇ １２ Ｗ） （２） 式中：Ｒ——钻速，／￣／ｍｉｎ； ｗ—一钻压，ｌｂ： 一性，超压和负压都是可以预测的。只是响应特征相反。 １ ＤＣ指数概要 转盘转速，ｒ／ｒａｉｎ； Ｂ——钻头直径，ｉｎ。 从（２）式可以看 ，在钻遇高 地层时，Ｄ指数增大， 反之，Ｄ指数减小，实际上井底压差取决于地层孔隙压力 和钻井液的相对密度。为了消除钻井液相对密度变化所 Ｄ（ 指数是为了随钻评价地层压力而产生的一种地 层压力监测方法，它是在机械钻速法的基础上演变而来 的，正常地层在在其上覆岩层的作用下，随着岩层埋藏深 度的增加，泥页岩的压实程度相应的增加，地层的孔隙度 减小，钻进的机械钻速降低，而当钻遇异常高压地层时， 由于高压地层欠压实，孔隙增大，钻进时，机械钻速相应 升高，利用这一规律可及时发现高压地层，并根据钻速升 造成的干扰，给Ｄ乘上一个修正值，得到修正后的，）指 数，这就是我们现在常说的ＤＣ指数，其方程如下： ＤＣ＝Ｄ・（ ， ／ＥＣＤ） （３） 式中：Ｅ（ Ｄ——当量密度，ｌｂ／ｇａｌ； Ｊ０， ——正常压力层段地层水密度，ｌｂ／ｇａｌ。 高的多少来评价地层压力的高低。这就是最初的机械钻 速法。机械钻速方程是１９６５年南宾汉提ｍ。 ／４／Ｎ＝ａ．『ｗ／ｓ） （１） 下面是—个利用国际汁量单位求取Ｄ（’指数的方 ： Ｄ（７＝１ｇ（３．２８２／ｔ３）／ｌｇ（０．６８４Ｎ７／）－）‘（ｐ， ／Ｅ（ Ｄ） （４） 式中：，）——可钻性指数； ～式中：ｆ０，，——正常压力层段地层水密度，ｇ／ｃｍ。。； Ｅ（ ——当量密度，ｇ／ｃｍ’ ； ｗ一钻压，ｔ； 转盘转速，ｒ／ｍｉｎ； Ｂ——钻头直径，ｉｎ； 尺——钻速，￣／ｍｉｎ； 一Ｎ。＿一转盘转速，ｒ／ｒａｉｎ； Ｂ——钻头直径，Ｆｉｌｍ。 ２ ＤＣ指数因子的确定 钻压，ｌｂ； （＝ｚ——岩石骨架强度系数。 １９６６年Ｊｏｒｄｅｎ和Ｓｈｉｒｃｙ根据（１）式，并假定骨架常 收稿日期：２０／３－０４—０４修回日期：２０１３－０４—１ｌ 求取ＤＣ指数时，需要确定地层水密度（Ｊ０Ｊｆ）和当量 第～作者简介：武少波（】９８０一），男（汉旅），河北安平人，Ｔ程帅，现从事钻升技术管 Ｉ 作。 ２０１３年第１２期 西部探矿工程 ４７ 密度（ＥｃＤ） 易取准的参数。从指重表上读取钻压，要注意取ｌｍ内 ２．１地层水密度的确定 的平均钻压。为确保数据准确可靠，要经常校正指重 表，要求钻压误差不得超过１０ｋＮ。转盘转速要用秒表 实测。当柴油机转速改变时要重新测量，转速误差不 得超过２～３ｒ／ｒａｉｎ。 在利用ＤＣ指数对地层压力进行定性分析时，地层 水密度确定的大小，对分析结果影响不大，因为在定性 分析时，我们是根据曲线趋势进行分析，在分析井段， 只要使用同一个Ｐ ，曲线趋势不变。 如果要利用ＤＣ指数对地层压力进行定量分析，则 我们必须对Ｐ 进行合理的取值，因为Ｐ 的取值直接影响 在条件允许的情况下，井队应配备参数仪，并要注 意保持参数仪的准确性。 ＤＣ指数的值，它的变化量对ＤＣ指数的影响比其它钻 （２）水力因素的影响。随着喷射钻井技术水平的 提高，特别是水力和机械因素的联合破岩作用，在企图 井参数值影响要大的多，』Ｄ 不同的取值对ＤＣ指数的影 响是巨大的。地区的不同，地层水的含盐度也不同，一 般情况下，在得不到标准的Ｐ 时，估计地层水含盐度来 给Ｐ 取值，当地层水为淡水时，ＩＤ 取值在０．９７０￣１．００３ 之间，为微咸水时， 取值在１．００４￣１。０３２之间，当地层 水为咸水时， 取值在１．０３３￣１．１９３之间。 ２．２当量密度的确定（Ｅ∞） 当量密度对ＤＣ指数的影响程度等同Ｐ 。在ＤＣ指 数计算中的当量密度，其实就是钻井液在井底循环产 生的压力的当量密度。它由两不部分组成，第一部分 是钻井液液柱对井底所造成的压力（ ），第二部分是 钻井液在循环过程中与井壁及钻具外壁所产生的摩擦 阻力而产生的对地层的回压（尸，），第一部分我们可以 用钻井液人口密度直接求出，公式如下： ＝０．００９８ｐ￣．Ｈ （５） 式中：１０ ——钻井液密度，ｇ／ｃｍ。； 一井深，ｍ。 一般钻井液在环空内的流态均为层流（因为紊流， 不利于在井壁形成泥饼，并对井壁有很强的破坏作用）， 因此，只我们可以利用宾汉的层流公式计算出钻井液在 循环过程中，在环空中的压力损失，求取公式如下： ＰＦ（ ・Ｕ・Ｌ）／６ＯＯＯ（ＤＲ－ＤＰ）２＋（ ・Ｌ）／２ＯＯ（ＤＲ一［）Ｐ） （６） 式中：Ｐ ——环空压力损失，ｌｂ／ｉｎｚ： ＿一钻井液塑性粘度，ｃＰ； ——钻井液屈服值，ｌｂ／ｌＯＯｋ ； 环空层流速度，ｆｔ／ｍｉｎ； Ｄ 一Ｄ广井径减钻具外径，ｆｔ。 ２．３影响ＤＣ指数法精度的因素 （１）应用ＤＣ指数法所得结果的精度在很大程度上 取决于所收集资料的准确性。所以，取全取准原始数 据是进行此项工作的首要问题。钻压在ＤＣ指数计算 式中是最敏感的一个参数。也是钻进中变化频繁而不 条件不变的情况下，使机械钻速有不同程度的提高， ＤＣ指数也相应减小。因此，在计算ＤＣ值时，需对水力 因素的影响进行修正。 （３）钻头型号的影响。钻头型号的改变对ＤＣ指数 有影响，尤其是ＰＤＣ钻头影响更大。 （４）泥岩中砂质成分的多少也影响ＤＣ指数法的检 测精度。 （５）在同样参数下，相邻两点泥岩、页岩的钻速往 往不相同，计算的ＤＣ指数和地层压力 也不同，这时 应采用平均的方法将其一段内的地层压力值平均后作 为该段的地层压力。 ３ ＤＣ趋势线的建立（ｄｃｎ） ３．１趋势线的建立 趋势线表示正常的ＤＣ指数，合适的选择趋势线 （ｄｃｎ）对计算地层压力剃度是非常重要的。我们常使 用的建立趋势线的方程为： ｌｇ（ｄｃｎ）＝Ａ×深度＋Ｂ （７） 一般建立趋势线的方法： 第一种方法：选择ＤＣ指数变化不大的比较纯的大段 的泥岩段作趋势线，方法是在泥岩段的ＤＣ指数曲线中，找 出任意两点ＤＣ指数值及其对应井深，代人（７）式，建立二 元方程组，求取Ａ、Ｂ值，得到正常的ＤＣ指数曲线。 第二种：用现有ＤＣ指数数据，用数学方法将其回 归，求取Ａ、Ｂ值，该方法缺点是计算量大，并且不易实 现，但用计算机实现它就很不容易了，我们可以将多口 井的数据，分别求出各井趋势线，在将各曲线归一，可 以求取该地区的标准ｄｃｎ曲线。 第三种方法是：将现有ＤＣ指数的数据，点于半对数 坐标之上，让手工去回归一条ｄｃｎ曲线，取得Ａ、Ｂ值，建 立ｄｃｎ方程，该方法的缺点同于第二种方法，优点是直 观，并能剔除由于施工的原因而造成ＤＣ指数突变的点。 ３．２趋势线建立方法的比较 第三种方法最优，我们在实际工作中，趋势线回 西部探矿工程 ２０１３年第１２期 归，均在完井后对全井段做ＤＣ趋势线，这样做的缺点， 不能达到时实地层压力监测作用，如果全井段根据现 场实际情况分段做，那样求得地层压力梯度将更标准。 ３．３趋势线在使用时注意的事项 在钻井过程中发生以下情况，应重新定义趋势线。 （１）在换钻头时，在钻头类型发生变化时，必须重 新定义趋势线。 （２）在井眼直径发生变化时，重新定义趋势线。 （３）在钻井液性能发生突变时，重新定义趋势线。 ４利用ＤＣ指数进行地层压力监测 ４．１地层压力的求取 做一条标准的ＤＣ指数趋势线，它的真正意义就在 于来定量的求取地层压力剃度。随着钻井技术的不断 发展，利用ＤＣ指数求取地层压力的方法也在不断的改 进与发展。人们最常用的求法有以下２种： （１）对数式： ＝０．９１１￣ｌｇ（ｄｃｎ—ＤＣ） （８） （２）等效深度式： －ｐ ＿＋（６７ １Ｄ ０９ ¨ －ｐ ）× ＝２ ＂ ”嬲 如 （９） 式中：１０ ——地层压力梯度等效密度，∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ ∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞∞ ｇ／ｃｍ。； ｌＤ ——上覆地层压力梯度等效密度，ｇ／ｃｍ。； ——等效深度（垂深），ｍ； １０， ——正常压力层段地层水密度，ｇ／ｃｍ。； ——正常趋势线斜率； ｃ ——深度Ｈ的正常趋势线ＤＣ值； Ｄ（ 一实际计算的ＤＣ指数。 ４．２地层压力的评价方法 在实际钻进过程中，要评价地层压力，我们必须认 真地给ＤＣ指数曲线上设置３条线：右边界线、左边界 线、砂岩线，这３条线是相对于ＤＣ趋势线而言，所谓相 对趋势线是指这几条线距趋势线的距离。右界、左界 和砂岩线，实际上把ＤＣ指数分为４个区域。ＤＣ值在 右边界的右边，可能由于地层太硬或者是其它的工程 因素造成对高压预测没有多少意义；若ＤＣ值落在右界 和左界之间的区域，就认为是正常的压实地层，地层压 力梯度等于正常的液体静压力梯度；若ＤＣ值落在左界 和砂岩线区域内，就认为是欠压实层，在欠压实层内， 地层压力梯度是用ＤＣ来计算的；如果ＤＣ值落在砂岩 线的左边，我们就认为是渗透层。 某井自５０ｍ开始连续进行了ＤＣ指数监测，图１为 ６Ｏ０～４７９１．Ｏｍ的ＤＣ指数。本井段ＤＣ指数正常，整个 地层基本属于正常压实情况。 ¨ 钉 如 图１某井 ｃ指数监测情况 从图１可以看出：（１）在６００￣２５００ｍ井段ＤＣ指 数介于砂岩线和正常趋势线之间，地层属于正常压 实。（２）在２５００￣２８００ｍ井段ＤＣ指数介于砂岩线和 左边界线之间，地层属于欠压实。（３）在２８００￣３１００ｍ 和３５（）０～４７９１ｍ井段ＤＣ指数低于砂岩左边界线，属 于明显的渗透层，表明这两段地层岩性以砂岩为主， 判断古沉积相是河流相主河道。（４）从２８０９￣３０４７ｍ 和４２９７～４３９７ｍ井段由于采用ＰＤＣ钻头造成ＤＣ指 数异常，其数值仅供参考，不能作为地层压实异常分 析依据。 ４．３评价地层压力注意事项 （１）转速、钻压一定要准确； （２）由于钻头水力学变化很大时，应考虑重新定义 趋势线； （３）相邻２点的泥岩，钻速不同，计算ＤＣ指数，这 时我们将该段的地层压力梯度平均后作为该段的地层 压力梯度； （４）随钻地层压力预测，主要是预测正常地层与异 常压力层段的过渡带，否则就不能算是地层压力预测。 ５结论与建议 （下转第５２页） ＂弛曲如 ５２ 西部探矿工程 ２０１３年第１２期 角洲分流河道、心滩，这些砂体物性普遍较好；第二类 为分流间湾，此类砂体的物性一般较差。Ｊ３ｑ２、Ｊ３ｑ３层见 效情况较好的油井中，多数井处于第一类沉积范围内， 河道主流线区域，并且油层厚度较大，连通性好。见效 情况较差的井多数处于第二类沉积范围内，即分流问 湾附近。 （３）储层性质。车Ｘ井区齐古组油藏孔隙类型多 样，Ｊ３￣７１、Ｊ３￣＇２储层孑Ｌ径中等偏大，喉道较粗，孑Ｌ喉分选较 好，渗透率较高，连通性较好。Ｊ。 储层孔隙结构特征 是孔小喉细，渗透率低，整个储层非均质性大。通过分 析，见效较好的油井都是打开Ｊ。 层生产的井。未见效 及见效较差油井多数为生产Ｊ３ｑ＇３层井，只有１口Ｊ３ｑ＇２层 处于河道间湾附近的井未见效，Ｊｓｑ３层储层砂岩粒径大 小不一、普遍含塑性岩屑，这些不仅使原始孔渗条件 敏特征。 （２）全面注水前开展试注，录取了相关资料，计算 合理注水参数，为配注提供了依据。 （３）车Ｘ井区投产后实现了当年投注，并及时进行 了分注，平均见效时间７６ｄ，整体注水见效较好，产量上 升。由于车Ｘ井区孔隙类型多样，Ｊ３￣＇ｌ、Ｊ３￣７２、Ｊ３￣＇３层储层 物性差异较大，同时受沉积相影响，注水见效平、剖面 上存在差异。 （４）针对未见效井、见效差井，注水井分注提级与 选层酸化相结合，解决层间矛盾。 参考文献： ［１］胡宗全．准噶尔盆地西北缘车排子地区油气成藏模式 断 块油气田，２００４（０１）：２９３—２９８． 差，而且导致压实作用强、溶蚀作用的建设性作用小， 使得注水受效情况较差。 ３．３注水调控对策 ［２］史建南．准噶尔盆地２井区油气成藏机理【Ｊ＿１．吉林大学学报： 地球科学版，２００７（０３１：１２０—１２６． ［３］胡宗全，朱筱敏，彭勇民．准噶尔盆地西北缘车排子地区侏 罗系物源及古水流分析『Ｊ１．古地理学报，２００１（０３）：３２７—５３４． 根据注水受效类型在剖面及平面分布规律，结合 ［４】王卓飞，蒋宜勤，祝嗣全．准噶尔盆地侏罗系低渗透油气储 层特征及成因探讨［Ｊ］．断块油气田，２００３（０５）：４７—５ １． 对储层的认识，合理指导下步注水调控工作。认为在 剖面上，受效较好的Ｊ３ｑ２层为延长无水采油期应平衡注 水，受效较差的Ｊ。 层加强注水；在平面上，油藏中部平 衡注水，西南、东北部非主流线区域加强注水；在沉积 相带分布情况上，主流线区域调向注水，非主流线相带 提注引效。 ［５］潘建国，谭开俊，杨志东，唐勇，任培罡，尹路．准噶尔盆地侏 罗系岩性油气藏成藏条件及控制因素 石油地质与工程， ２００７（０１１：１２１—１２７． 【６】张金亮，司学强，梁杰，等．陕甘宁盆地庆阳地区长８油层砂 岩成岩作用及其对储层性质的影响［Ｊ１．沉积学报，２００４，２２ （２）：２２６—２３２． 针对断裂遮挡影响注水效果实施了一系列调控措 施。油藏北部断裂形成的小型断块，实施断块内油井 转注，增加断块内未见效油井的受效方向。针对油藏 中部断裂影响注水效果的ＶＫ３００１井，实施相邻注水井 补层分注措施，增加其受效方向。调控措施实施后，水 驱储量控制程度增加，注水效果得到改善，前期未见效 井陆续见效。 ４结论 ［７】安劲松，王振奇，周凤娟．准噶尔盆地车排子地区侏罗系低 渗砂岩储层孔隙结构特征及影响因素ｆＪ１．地质调查与研究 ２０１１，３４（１）：４７—５１． ［８］王允诚．砂岩储集岩的分类和评价 石油实验地质，１９８１，３ （４）：２９３—２９８． 【９】壬宜林，张义杰，王国辉，王绪龙．准噶尔盆地油气勘探开发 成果及前景［Ｊ］．新疆石油地质，２００２，２３（６）：４４９—４５６． ［１０］蔚远江，胡素云，雷振字．准噶尔西北缘前陆冲断带三叠 纪——侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应ｌＪ１＿地学前缘， ２００５，１２（４）：４２３—４３７． （１）齐古组油藏在三套砂层组中均发育油层，Ｊ３ｑｌ、 Ｊ３ｑ２储层孔喉较大、连通性较好，Ｊ。 储层孔小喉细，渗 透率低，整个储层非均质性强，储层具有强水敏、强酸 ［１ １］黄江荣，靳军，刘河江．准噶尔盆地车排子地区侏罗系层序 地层研究与勘探潜力分析ｌＪＪ＿中外能源２０１０，１３（５）：４２—４７． ０ ｃ— ＜’ ０ ， ， ，ｔ０， ０ （上接第４８页） （３）利用ＤＣ指数正确评价地层压力要有适应评价 该区块的合理经验参数。 参考文献： ［１］钻井手册［Ｍ１．石油工业出版社，１９９９ ［２］监督手册［Ｍ］．石油工业ｍ版社，２０００ （１）利用ＤＣ指数正确评价地层压力，要有能正确 反映地层参数的ＤＣ指数，它的前提是有正确的钻井参 数和钻井液参数； （２）利用ＤＣ指数正确评价地层压力要有合理的评 价方法；