刘劲松++王胜云
[摘 要]本文分析异常地质压力的形成原理及检测方法，阐述综合录井仪随钻地质压力检测资料在钻井和地质中的应用，尤其是在钻井工程中如何利用随钻地质压力的检测资料提高钻井效率和降低钻井费用，提高钻井工程预报的及时性。
[关键词]地质压力 检测 dc指数
中图分类号：G211 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）07-0309-01
引言
陆上和海上油气勘探的实践证明，异常地质压力的存在具有普遍性，高压层比低压层存在的可能性大，并且地质压力的变化范围较大。这些分布广泛的异常地质压力极大地影响着油气井钻探安全。钻井过程中，如果未能检测到可能钻遇的异常高压层，使用的钻井液产生的液柱压力小于地下地质压力时，则可能引起严重的井喷事故。但如果使用的钻井液密度过大，产生的液柱压力大于地下地质压力时，就会导致井漏，造成严重的油气层破坏和污染，甚至压死油气层，使油气井报废。因此，在油气井钻探过程中，对油气层实际压力检测将具有重要的意义。
1 异常高地质压力的形成机理
地质压力由于其形成机理和影响因素很多，国内外的研究一直未找到一种理想的方法，能够准确地对其进行预测和检测。传统的地质压力预测方法主要是基于理论上的，而在实际钻井过程中的符合程度很差。现在综合录井仪上所用的压力预测方法比较全面，包括dc指数法、泥页岩密度法和Sigma指数法等等。随着钻探技术的发展，这些方法在压力预测和监测上也都随着不断的丰富和完善。
当前各种检测高压层的技术依据都是泥（页）岩的欠压实理论。泥质沉积物的压实过程是由于上覆沉积岩的重量引起的机械压力作用。如果沉积速度较慢，页岩颗粒排列的较好，随着埋藏深度的增加，孔隙度就会降低；反之随着埋藏深度的增加，孔隙度反而升高。在正常的地质压力地质环境中，地层孔隙中的流体可以看成一个“开放式”水力学系统，即地层孔隙都是连通的，其中流体是连续的、可以流动的。因此，随着地层埋藏深度的增加，上覆岩层压力增加，地层孔隙中的流体就會向上部流去，地层孔隙度变小，页岩颗粒得到压实，岩石就会变得致密而坚硬。在地层快速沉积的地质环境中，如果地层孔隙中的流体被一些不渗透的岩层所圈闭，整个系统可以看作一个“封闭式”的水力学系统，即地层孔隙上下是不连通的，其中流体是不能流动的。因此，随着地层埋藏深度和上覆岩层压力的增加，地层孔隙的流体就会被圈闭在其中，不能向其上部流动，地层得不到充分压实，多孔隙且疏松。从而造成下部地层孔隙中的流体除承担上部地层孔隙中的流体的重量以外，还承担了上部地层岩石的重量，因此导致地质压力过高；而岩层颗粒未得到充分压实，处于欠压实状态。这就是高压层的形成机理，又被称为欠压实理论，也是检测异常地质压力的根本依据。
2 监测和检测高压地质压力的方法
2.1 dc指数法
dc指数，又称地层可钻性指数，是经过校正的d指数。dc指数地质压力检测法（以下简称dc指数法）是利用随钻录井参数计算dc指数，再对dc指数进行处理和相应计算，从而进行地质压力检测的。dc指数法的理论依据是泥页岩压实规律。在钻井中，影响机械钻速的因素很多，但在其他条件和因素保持不变的情况下、井底压力与地质压力之间的压差是影响机械钻速的主要因素。即压差越大，机械钻速越低，压差越小、机械钻速越高。因此可以利用钻进中钻速的变化来检测异常地质压力的存在与否，dc指数法是在机械钻速法的基础上建立起来的。
dc指数与钻时（ROP）成反比。即在正常压力情况下，随着井深的增加，机械钻速逐渐降低，钻时变大，dc指数变大。当进入异常高压地层时，井底压力减小，机械钻速增加，钻时变小，相应的dc指数就会降低。
2.2 泥页岩密度法
2.2.1 泥页岩泥度法的原理
在正当的沉积地层环境中，随着井深的不断增加，上覆压力增大，孔隙度减小，压实充分，岩层致密、坚硬，密度增加；在快速沉积的地层环境中，随着井深的不断增加，上覆压力增大，但由于地层水的存在，孔隙度反而增大，岩层未得到充分压实，岩层疏松、柔软、密度小。
2.2.2 岩屑的选取
岩屑选取的可靠性直接影响岩屑密度测量的准确性。在页岩段每3-5米取一次砂样，快速钻进时可加大间距，钻速变慢时可以减小间距，具体视实际情况而定。选岩屑时注意记准迟到时间，除去掉块和磨圆的岩屑。从振动筛处挑取新鲜真实的岩屑，用清水洗净，用滤纸将上面的水分吸干。
2.3 两种地质压力检测方法的优缺点
2.3.1 dc指数法
优点：综合录井仪随钻能够计算出dc指数，地质压力检测软件利用dc指数能够快速地计算出地质压力，以图形的形式直观地显示出来。
缺点：
1.部分地层不适应
dc指数法的理论依据是泥页岩压实规律。根据dc指数法的检测原理，不是由于泥岩欠压实而引起的地质压力异常，将很难通过dc指数等方法进行准确检测，裂缝储层中的压力异常亦难准确检测。
2.PDC钻头和牙轮钻头交替使用的影响
随着钻井工艺水平的发展，PDC钻头被广泛应用于钻井施工。使用牙轮钻头施工时，影响机械钻速的主要因素有：钻压、转盘转速、水马力因素、岩性、钻头直径及钻井液液柱压力与地质压力之差等。钻井过程中，各参数的变化引起机械钻速的变化。dc指数法选用较完善的数学模型，反映了地层的可钻性，利用正常地层可钻性与欠压实地层可钻性的差异检测欠压实地层的存在，从而达到检测地质压力异常的目的。而PDC钻头所反映的地层可钻性，却与钻压、转盘转速等主要钻井参数没有相关性，因此，dc指数等方法难以对地质压力进行检测。
2.3.2 泥页岩密度法
优点：操作简单，能够根据做出的泥页岩密度的大小结合其他参数初步判断地下压力情况。
缺点：
1.由于地区的不同或人为的因素，常常也可以出现一些测量上的不准确，如：①因泥岩岩屑中气体的存在，使总体密度值降低；②假岩屑的测量结果；③密度数据的可靠性；④年代地层界面，不整合面，可以对正常压实趋势线有很大影响；⑤岩性变化（高碳酸盐含量，粉砂岩和（或者）砂岩、页岩、泥岩、泥灰岩等）可造成错误的压力评价；⑥重矿物的存在，诸如黄铁矿、菱铁矿等，将增加页岩总体密度，可以掩盖超压的起点（顶面）。
2.PDC钻头影响。随着钻井工艺水平的发展，PDC钻头被广泛应用于钻井施工。PDC钻头是在高转速，低钻压的情况下被应用，导致岩屑太细，无法正确挑选出合适的岩屑，泥页岩密度检测法同样不适用于PDC钻头所钻地层。
3 结论
综合录井仪的随钻地质压力检测资料按要求采集和处理，就能使随钻地质压力检测资料成为一条录井现场的“特殊的测井曲线”。地质录井的职能作用就是进行地层评价、油气资源评价和钻井参数异常监控，而地质压力检测是项重要的工作。
参考文献
[1] 《地质录井方法与技术》.石油工业出版社.张殿强，李连伟.
