9299.net
大学生考试网 让学习变简单
当前位置:首页 >> >>

油田开发地质学-第5章-地层温度与压力_图文

油田开发地质学-第5章-地层温度与压力_图文

第 五 章 地层压力和地层温度

地层压力、地层温度,是开发油气田的能量, 也是油气田开发中重要的基础参数,决定着:
● ● ●

油、气等流体的性质; 油气田开发的方式; 油气的最终采收率。

地层压力分布、驱油动力、油层温度的变化: 对合理开发油田具有十分重要的意义。

第五章

地层压力和地层温度
地层压力 地层温度
★ ★

第一节 第二节

第三节

油气藏驱动类型

第一节

地层压力

一、有关地层压力的概念
二、原始油层压力研究

三、目前油层压力
四、油层折算压力

五、异常地层压力研究

第一节 地层压力
一、有关地层压力的概念
★★

1、静水压力--指由静水柱造成的压力。

PH ? H?w g


PH--静水压力,Pa; ρW--水的密度,kg/m3; H--静水柱高度,m; g--重力加速度,9.8m/s2。

1帕=1牛顿/米2(10达因/厘米2) 105 Pa ≈ 1atm

2、上覆岩层压力



--指上覆岩石骨架和孔隙空间流体总重量所引起的压力

Pr ? H? r g ? H (?? f ? (1 ? ?) ?ma ) g
Pr--上覆岩层压力,Pa; H --上覆岩层的垂直高度,m; ρr--上覆沉积物总平均密度,kg/m3; g--重力加速度,9.8m/s2; Φ--岩层平均孔隙度,小数; ρf--孔隙中流体平均密度,kg/m3; ρma--岩层骨架平均密度,kg/m3。

4、地层压力--作用于岩层孔隙空间内流体上的压力。★
又称孔隙流体压力,常用Pf 表示。

含油气区内,地层压力被称为油层压力或气层压力。

5、压力系数
--实测地层压力(pf)与同一地层深度 静水压力(pH)的比值。 ★

pf ?p ? pH

6、压力梯度--每增加单位深度所增加的压力,单位Pa/m。
如:上覆岩层压力梯度、静水压力梯度

7、地层压力的来源
● ●

地层压力由多种因素形成,但主要有2个来源: 地层孔隙空间内地层水重量产生的水柱压力--静水压力 上覆岩层重量产生的岩石压力--地静压力:
※ 地层封闭条件下:地静 ※ 地层与地表连通时:

压力由组成岩石的颗粒质 点和岩石孔隙中的流体共 同承担。


地静压力仅由岩石颗粒 质点承担,静水压力与 地静压力无关。

勘探和开发中,把油层中流体所承受的所有压力统称 为油层压力。一般情况下,油层压力与地静压力关系不大

第一节 地层压力
二、原始油层压力研究

1、原始油层压力及其分布

2、原始油层压力的确定方法
3、原始油层压力等压图的编制与应用

1、原始油层压力及其分布
原始油层压力--油层在未被打开之前所具有的压力。★ 通常将第一口探井或第一批探井测得的油层压力 近似代表原始油层压力。

原始油层压力来源:

基本来源--静水压头

次要来源: ▲ 天然气压力--将增加油层的压力; ▲ 地静压力--在地静压力作用下,岩石孔隙容积缩小, 造成油层中原始压力的增加。

油层在海拔+100m的地表出露,具供水区;另一侧,因 岩性尖灭或断层封隔未露出地表,无泄水区。 油藏的测压面:以供水露头海拔(+100m)为基准的水平面


1号井底原始地层压力(静水压力)= 5.88MPa
测压面

供水区

天然气

原油



原始油层压力分布示意图

油水界面原始地层压力=1井原始地层压力+1井底至油水 界面水柱产生压力 =7.84MPa 油气界面原始地层压力=油水界面压力-300m油柱产生 压力 =5.34MPa
测压面 测压面

油水界面

天然气

原油



原始油层压力分布示意图

2井(4井)原始油层压力=油水界面压力值-油水界面至 井底油柱重量产生的压力= 6.17MPa 2井液面海拔240.7m低于井口海拔(+350m),原油不能自喷 4井液面海拔240.7m高于井口海拔(+100m),为自喷井
ρo=0.85×103kg/m3

7.84MPa 天然气 原油 水

原始油层压力分布示意图

3号井原始压力值:该井钻开油气藏的气顶部分,因天然 气密度受温度和压力影响,该井原始压力值不能直接由油 气界面上的压力导出,可由近似公式 求出:

Pf ? Pmaxe

(1.293?10 ?4 d g H )
求出3号井的原始 油层压力 5.3MPa


Pmax--气井井口最大关井压力; dg--天然气对空气的相对密度(0.8) H--井深或气柱高度; 原油 e--自然对数的底。 天然气 原始油层压力分布示意图

原始油层压力在背斜构造油藏上的分布特点:
A、原始油层压力随油层埋藏深度的增加而加大;



B、流体性质对原始油层压力分布有着极为重要的影响: 井底海拔高度相同的各井: 井内流体性质相同→原始油层压力相等; 井内流体性质不同→流体密度大,原始油层压力小 流体密度小,原始油层压力大 C、气柱高度变化对气井压力影响很小。 当油藏平缓、含气面积不大时,油-气或气-水界面上 的原始油层压力可以代表气顶内各处的压力。

2、原始油层压力的确定方法
常用方法主要有4种:

⑴ 实测法

▲ ▲ ▲

⑵ 压力梯度法
⑶ 计算法 ⑷ 试井分析法

⑴ 实测法--油井完井后关井,待井口压力表上压力稳定 后,把压力计下入井内油气层中部所测得的压力→油气层 的原始地层压力。---关井测压 ⑵ 压力梯度法--具有统一水动力系统的油气藏,其压力 梯度值为常数--即地层压力与油气层埋深呈直线关系。

因此,实测不同海拔的原始地层压力
→ 作出压力随海拔高度变化的关系曲线(直线) → 对新钻井,只要准确测得深度,可根据关系曲线 查得该井的原始地层压力。

俄罗斯地台 某油田上泥盆统 油藏原始地层压

力与平均埋藏深
度关系曲线。
压力与深度关系曲线
(据B· A· 特哈斯托维,1975)

⑶ 计算法--对于新勘探或新开发油气藏
如果钻井的海拔高度和深度已知,且测定了原油、地 层水或天然气密度: ● 应用静水压力公式计算原始地层压力;


对于高压气井(超高压气井),不能直接下入井底压力计
(1.293?10 ?4 d g H )
Pmax--气井井口最大关井压力 dg--天然气对空气的相对密度(0.8) H--井深或气柱高度

测量,可利用气井井口最大关井压力求得原始气层压力。

Pf ? Pmaxe

3、原始油层压力等压图的编制与应用
⑴ 原始油层压力等压图的编制 绘制方法与构造图相同--在目的层构造图上进行: 根据各井原始油层压力,选择压力间隔值, 在相邻两井间进行线性内插 、圆滑曲线 等。 原始油层压力分布主要受构造因素影响→


油层厚度均匀,压力等值线与构造等高线基本平行;



若两类等值线形态差异较大,必须检查原因-地层厚度不均,或因测量、计算导致数据不准等。

⑵ 原始油层压力等压图的应用--主要有4个方面
① 通过等压图预测新井的原始油层压力
--便于在探井设计中确定新钻井的套管程序与钻井液密度。

② 计算油藏的平均原始油层压力(常用面积权衡法求取) --平均值越大,天然能量越大,越有利于油藏开采。 ③ 判断水动力系统--对制定开发方案、分析开发动态十分重要。
水动力系统--在油气层内流体具有连续性流动的范围。
◆ ◆

同一水动力系统内,原始地层压力等值线分布连续; 不同水动力系统,原始地层压力等值线分布不连续: --因断层或岩性尖灭等因素被分割。

150

140
130

140 130 120 110 -700 120 140

-120 0 -11 00
-900

120
-11 00

-7 00 -900

构造等高线

等压线

断层

井点

某油田原始油层压力等压图

2、原始油层压力的确定方法
④ 计算油层的弹性能量


油层的弹性能量--指油层弹性膨胀时能排出的流体量。
开采时,驱油动力 为弹性膨胀力

若油藏无边水或底水,又无原生气顶

但原始油层压力远超过饱和压力


原始油层压力与饱和压力的差值越大,

→ 油层的弹性能量就越大,
→ 排出的流体量也就越多。

第一节

地层压力

一、有关地层压力的概念

二、原始油层压力研究

三、目前油层压力
四、油层折算压力
五、异常地层压力研究

第一节 地层压力
三、目前油层压力 1、目前油层压力及其分布
⑴ 单井生产时油层静止压力的分布 ⑵ 多井生产时油层静止压力的分布

2、油层静止压力等压图的编制

1、目前油层压力及其分布
目前油层压力--指油藏投入开发后某一时期的地层压力。 又分为油层静止压力 和 井底流动压力。 ★


油层静止压力--油田投入生产后关闭油井,待压力恢复 井底流动压力--油井生产时测得的井底压力(井底流压),

到稳定状态以后测得的井底压力,常用PS表示。


用符号Pb表示。

油井生产时,油层静止压力PS>井底流压Pb

1、目前油层压力及其分布
⑴ 单井生产时油层静止压力的分布
假定:油层均质、各向同性, 只有1口井; 油井生产时,流体从供给边缘 流向井底的渗流过程中:


流线呈径向分布;



压力分布呈规则同心圆状。
平面径向流渗流场示意图

从供给边界到井底,地层中的压力降落过程按对数关 系分布。空间形态上形似漏斗,习惯上称“压降漏斗”。

Q? R Pf ? PS ? ln 2?Kh r
Pf --距井轴r处地层压力,Pa PS—油层静止压力,Pa R--油井供给半径,m r--研究点与井筒轴距离,m Q--地层条件下产量,m3/s μ--地层原油粘度,Pa· s K--油层渗透率,μm2 h--油层有效厚度,m
r处地层 压力 油层静止压力PS 井底流动压力

研究点与井筒轴距离

油井供给半径

压降漏斗示意图

⑵ 多井生产时油层静止压力的分布
多口井同时生产时产生相互干扰。此时,任意一点的压力 是油层上各井(产油井、注水井)在该处所引起压力的叠加。

油藏中任一点A压力降落 △PA=△P1+△P2+△P3

A
总的压降漏斗

3口井同时生产油层压力分布示意图

2、油层静止压力等压图的编制—一般了解


油层静止压力的获取:
在油井中 →定期测压力恢复曲线;






在水井中 →定期测压力降落曲线;
将不同时期压力值换算为同一作图时期压力值
(换算时多采用油藏平均压力递减曲线法);



相邻两井之间某点油层静止压力— 一般采用线性内插法求取。

100 90 80 80 70 60

110

50 50
140
130

150 140 130 120 110 -700

-120 0 -11 00
-900

80

120

构造等高线

等压线-1100

-7 00 -900

断层 120

我国某油藏某 一时期油层静 止压力等压图

140 与该油藏原始油层压力等压图比较,油层压力分布发生较 大变化;油层静止压力等压图与构造等高线相交。

构造等高线

等压线

断层

井点

第一节

地层压力

一、有关地层压力的概念
二、原始油层压力研究

三、目前油层压力

四、油层折算压力

油层折算压力的概念
折算压力等压图的编制

五、异常地层压力研究

1、油层折算压力的概念
⑴ 折算压头--指井内静液面距 某一折算基准面的垂直高度。
折算基准面可以是海平面、原始 油水(或油气)界面等。
★ L′

0

假设:折算基准面为海平面, 折算压头 l 为:

l ? h ? L? ? h ? ( L ? H )
l

折算压头换算示意图

--折算压头/m; h --静液柱高度/m; H--井口海拔高度/m L --井口至油层顶面(或中部)的垂直距离,m

⑵ 折算压力:指测点相对 于某一基准面的压力,数值上 等于由测压面到折算基准面的 水柱高度所产生的压力---指 折算压头产生的压力,
可用静水压力公式导出。


0

L′

静液面在折算基准面以上时, 折算压头取 +
折算压头换算示意图



静液面在折算基准面以下时, 折算压头取 -

两口井,钻遇油层顶部海拔-380m、-470m。经过一段时 间开采后,关井测得1井的油层静止压力=2.82? ,2井油 层静止压力=3.25?。求:两口井此时的折算压头。 原油密度=0.8×103㎏/?。
首先求静液柱高度:H1、H2

pH ? H?o g

基准面
-380m -470m

PH--静止压力,Pa; ρo--油的密度,kg/m3; H--静液柱高度,m。

H1=360 H2=410 1井折算压头=360-380=-20米 2井折算压头=410-470=-60米

2、折算压力等压图的编制
---编图方法与油层静止压力等压图相同。
高压区 低压区 低压区 高压区

油藏折算压力等压图

油藏中流体流动方向:从南、北两翼向轴部及东、西两端



油层折算压力等压图的作用:

A)更直观、准确地反映油藏的开采动态及地下流体的

流动状况--由折算压力高处向折算压力低处流动;
B)判断水动力系统--静水条件下,若油藏各井原始油层

压力的折算压头或折算压力相等,则该油藏为一个统
一的水动力系统;反之,则为多个水动力系统。

C)利用压头或压力分布与变化特征,可拟定油藏分区的
配产、配注方案等等。

第一节

地层压力

一、有关地层压力的概念 二、原始油层压力研究 三、目前油层压力 四、油层折算压力

五、异常地层压力研究

五、异常地层压力研究
研究和预测压力异常的意义:对认识油层能量特征,评 价油气藏形成条件,指导安全生产、保护油气层等极为重要
(钻遇压力异常低时易产生井漏;钻遇压力异常高时易产生井喷)。

(一) 异常地层压力的概念
异常地层压力--偏离静水柱压力的地层孔隙流体压力。
或称为压力异常。
★★

表示方法:常用压力系数或压力梯度来表示。

压力系数--指实测地层压力(Pf)与同一深度
静水压力PH的比值,可用αP来表示:



PH αp=1,属正常地层压力; ▲ αP>1,称为高异常地层压力,或称高压异常; ▲ αP<1,称为低异常地层压力,或称低压异常。
压力梯度GP表示异常地层压力的大小: ▲ GP =0.01Mpa/m时,属正常地层压力; ▲ GP >0.01Mpa/m时,属高异常地层压力; ▲ GP <0.01Mpa/m时,属低异常地层压力。

?P ?

Pf

(二) 异常地层压力的成因分析
大量研究、实验、分析后认为,异常地层压力的成因 多种多样,主要有:
▲ ▲ ▲ ▲ ▲

成岩作用 热力和生物化学作用

构造作用(断裂、剥蚀、刺穿)
渗析作用 流体密度差异 ……

异常地层压力的成因分析
1、成岩作用。成岩过程中造成高压异常的主要因素有:


泥页岩压实作用 蒙脱石的脱水作用
蒙脱石

正常压实→正常地层压力 欠压实→高压异常。



热力失去结合水

伊利石+自由水→水V↑ 压力↑



硫酸盐岩的成岩作用 ●石膏(CaSO4· 2H2O)向无水石膏(CaSO4) 转化时析出大量水,封闭条件下→高压异常; ● 无水石膏水化变为石膏,体积发生膨胀(15~40%)。

异常地层压力的成因分析
2、热力作用和生化作用
在一个封闭系统中,温度增加引起岩石和岩 石孔隙中流体膨胀,使该系统压力增大;

热力作用

温度增加引起岩石中流体相态变化,析出 CO2等气相物质。 高温使干酪根热裂解,生成烃类气体;

生化作用:研究证明,催化反应、放射性衰变、细菌作用
等,使烃类的微小颗粒裂解为较简单化合物→体积增大,在 封闭的系统中形成高异常地层压力。

3、剥蚀作用
剥蚀作用常常引起地形起伏甚大,而测压面的位置未 变,于是测压面与地面的高低关系可能因地而异,造成A、 B两个油藏分别出现压力过剩与压力不足的现象。
压力过剩 压力不足

测压面的位置未变

在一些高原地区,河流侵蚀形成深山峡谷,泄水 区海拔很低,测压面横穿圈闭,导致油藏内地层压

力非常低。---不均衡侵蚀→侧压面变化

测压面的位置改变

4、构造断裂作用
油层和地面供水区连通时 为正常压力;


发生断裂,切断油藏与供 水区联系;且由于剥蚀作用使 油藏埋深变小,油藏中保持原 来压力值,造成高压异常;


(H1<H)
高压异常

(H2>H)
低压异常

断层切割,并使油层变深, 油藏中保持原来压力值,造成 低压异常。


压力异常示意图

对于岩性遮挡油藏:原来埋藏较深,具有较大的压力。
断裂作用→岩性油藏上升,保持原始压力形成高压异常 断裂作用→岩性油藏下沉,保持原始压力形成低压异常

高压异常

低压异常

(a)

(b)

断裂与岩性封闭作用造成的压力异常 构造断裂与岩性遮挡作用造成的压力异常

断裂作用→把深部高压气 层与浅层油藏勾通,形成一 个统一的压力系统。

油层压力将显著高于按井 深H计算出的静水压力。
断裂勾通深部高压气藏所形成 的浅部油层高压异常示意图

5、刺穿作用
在不均衡压力作用 下,塑性岩层发生侵入、 刺穿作用,使上覆一些 软的页岩和固结的砂层 发生挤压与断裂变动, 从而减少孔隙容积,使 其中流体压力增大而形 成高压异常。

刺穿盐丘周围的异常地层压力带
(据Harkins和Baugher,1969)

6、流体密度差异
流体密度差异影响地层压力的分布,特别是气--水系 统。当地层倾斜较陡,气藏高度大时,影响更明显。位于 气藏顶部的气井往往显示出特别高的异常地层压力:

对于1井而言:
按深度计算P1=9.8 ? 井内原始地层压力可根据 最大关井压力Pmax求取

≈23.9?
流体密度差形成异常地层压力

异常地层压力的成因分析
7、渗析作用
在粘土或页岩地层两侧液体的含盐浓度不同时,浓度低 的液体以粘土或页岩作半渗透膜,向浓度高液体渗流,而 产生渗析压力。在封闭的地质环境中,形成高压异常。

8、测压水位的影响
若测压水位高于井口海拔高度→油井显示高压异常;
若测压水位低于井口海拔高度→油井显示低压异常。

1井

实测压力<计算压力

2井

实测压力>计算压力
测压面

测压水位不同而显示的异常地层压力 测压水位影响形成的异常压力多是中、小型的,重要 程度不及前述与封闭地质环境有关的异常地层压力。


(三) 异常地层压力预测方法


预测异常地层 压力的任务

▲ ▲

确定异常压力带的层位和顶部深度

计算出异常地层压力值的大小

异常地层压力部位特点:(异常)高压油气层周围的泥、 页岩层处于从异常压力到正常压力过渡带上,该过渡带的 泥、页岩由于欠压实而具有某些特征:
过渡带岩石密度较小、 孔隙度较大→电阻率低、 声波时差大。 钻入过渡带时,可能产生 井喷、井漏、井涌及钻井参 数出现异常等现象。

异常地层压力预测方法: ---预测砂/泥岩剖面异常地层压力方法

▲ ▲

地球物理勘探方法
地球物理测井方法




钻井地质资料分析法

★★

1、地震勘探法
地震波传播速度(层速度)或旅行时间与岩石密度密切相关


正常压实情况下:泥岩、页岩密度随埋深增加而增加

---随埋深增加,层速度加大,旅行时间减小。


异常压力过渡带:由于页岩欠压实,随埋深增加, 页岩孔隙度增大,密度减小,地震波传播的层速度 将偏离正常压实趋势线向着减小的方向变化,

地震波传播旅行时间向着增加的方向变化。

在尚未钻探地区,利用地震勘探法: ※ 可确定异常压力过渡带的 层位与顶部位置, ※ 获得钻探目的层的压力数据, 为探井设计提供依据。
右图为美国湾岸地区的深度与 旅行时间关系曲线。约在3352.8m 深处,旅行时间偏离正常压实趋 势线而突然剧增---该深度为高异 常压力过渡带顶部位置。
深度与地震波旅行时间关系曲线
(据Pennebaker,1968)

2、地球物理测井法预测异常地层压力
⑴ 电阻率测井
若岩石为纯页岩,地层水矿化度为一定值,

则地层(页岩)的电阻率主要受孔隙度的影响。


正常压实下:页(泥)岩的孔隙度随埋深增加而减小, 电阻率随埋藏深度的增加而加大。



高异常压力井段:由于孔隙度增加,其中所含地层水 数量增加→电阻率向降低方向偏离正常趋势线。

以纯页岩井段的电阻率对数 值1gRsh为横坐标,以相应井深 为纵坐标,将页岩电阻率数据 按相应深度点投点→获得一散 点图→回归分析求出lgRsh与井 深的关系曲线,曲线上开始偏 离正常趋势线的位置即为高压 异常过渡带顶部位置。 右图中,高异常地层压力过 渡带顶部大约在4038.6m处。
墨西哥湾岸某井的页岩 电阻率曲线(据瓦尔特,1976)

⑵ 声波测井--预测异常地层压力
声波的纵向传播速度主要是岩性 和孔隙度的函数。对页岩或泥岩, 声波测井曲线基本上为一条反映孔 隙度变化的曲线。
正常压实时:随埋深增加,声波 传播速度↑,传播时间↓。 高异常压力过渡带:声波传播时 间向增大方向偏离正常趋势线。
声波时差与深度关系曲线

⑶ 页岩密度测井
预测方法与电阻率测井或声 波测井相同。 右图两条曲线均较清晰地反 映出高异常地层压力过渡带的 顶面约在3352.8m处,这两种 资料所得结果吻合较好。 密度测井受井眼大小影响,在 预测异常地层压力时,其精度和 效果不及电阻率及声波测井。
密度测井 岩屑

页岩密度资料分析对比
(据 Fertl 和 Tomko,1970)

具体应用时,应尽可能选用多种地球物理测井方法和其 它方法进行综合分析,相互验证,以获得较可靠结果。

高异常压力过 渡带顶部位置 约在3749m

综合利用各种资料预测异常地层压力(据Fertl和Timko,1970)

异常地层压力预测方法
3、钻井资料分析法
钻井速度、d指数、返出钻井液温度、页岩岩屑密度

⑴ 钻井速度
在正常压实的砂、页岩剖面中,当钻压、转速、钻头类型 以及水力条件一定时,随井深的增加,页岩的钻速减小。

钻入高异常地层压力过渡带,钻速立即增大。根据该现
象可判定地下存在高异常地层压力过渡带。

⑵ d 指数--一般了解
影响钻速的因素较多,为了较准确反映钻速与高异常地 层压力间的关系,必须消除其他因素对钻速的影响。 Jorden和Shirley(1966)提出用d指数替代钻井速度
(d指数是用来标定钻进速度的)。

d指数计算公式:

N d? P lg 0.672 D

lg 0.054

?m

υm--钻速,m/h
N--转速,r/min P--钻压,t D--钻头直径,mm

为了消除钻井液密度对d指数的影响,可用dc指数代替 d指数,其间关系为:

?1 dc ? d ? ?2
● ●

ρl--正常地层压力下钻井液密度

ρ2--实际使用的钻井液密度

正常压实情况下: 深度↑, d(dc)指数↑。
钻遇高压异常过渡带时,深度↑,d(dc)指数↓ 偏离正常压实趋势线。

→ 绘制研究井的d(dc)指数与深度关系曲线,
可预测过渡带的顶部位置和异常地层压力。

右图为同一口井的d 指数--深度、dc指数-深度关系曲线:高异 常地层压力过渡带顶

面位置约在2652m处。
d指数与dc指数曲线对比

由于dc指数消除了钻井液密度的影响, dc指数比d指数 更能清楚地反映出高异常地层压力过渡带的存在。

2、地球物理测井法预测异常地层压力
⑶ 返出钻井液温度--异常高压带常伴有异常高温带出现
在钻遇高异常地层压 力过渡带时,地层温度远 远超过了正常情况,钻井

液出口的钻井液温度突然
增高,该现象可判断钻遇 高异常地层压力过渡带。
返出钻井液温度与井深关系曲线
(据Wilson和Bush,1973)

钻井资料预测异常地层压力
⑷ 页岩岩屑密度
在异常高压过渡带,欠压实→ 页岩岩屑的密度急剧变小而偏离正 常压实趋势线。 该方法简便、见效快、精度高


4114.8m

注意,当页岩中含有大量碳酸

盐矿物和重矿物时,将影响解释精 度,所以,应当对碳酸盐矿物和重

矿物的含量进行校正。

页岩岩屑密度与井深关系曲线

异常压力的其它钻井资料判断方法:
除上述4种方法(钻井速度、d指数、
返出钻井液温度、页岩岩屑密度)之外;

钻井过程中的 井喷、井涌、
转盘扭距突然增大、 起钻时阻力加大 等现象, 均可作为钻遇高压异常的显示。

五、异常地层压力研究
(四)研究异常地层压力的意义--- 一般了解
1、研究高异常地层压力与油气藏工业价值之间关系, 指导找油、找气

2、预测异常地层压力,实现平衡钻井

1、研究高异常地层压力与油气藏工业价值之间关系, 指导找油、找气
墨西哥湾岸等地区油气藏工业价值与页岩电阻率比值关系 页岩电阻率比值 Rn/Rob <1.6 1.6<Rn/Rob≤3.0 3.0<Rn/Rob≤3.5 >3.5 页岩附近砂岩有无工业性油气藏 大多数为具有工业价值的油藏 可找到超压油气藏, 该范围内油气田不到 10% 砂岩为小油、气藏(延伸范围有限) 无工业价值油、气藏(以初产量高, 但压力降落极快为其特征)

2、预测异常地层压力,实现平衡钻井
在高压异常地区钻探时,为了顺利地完成钻探任务, 并为油气开采提供优质井身,在开钻之前做两项工作:


确定两个关键地质参数:

孔隙流体压力、岩石破裂压力。


再根据上述两个关键地质参数进行钻探设计。 ---主要包括:钻井液密度、套管程序。

小结--异常地层压力研究
(一) 异常地层压力的概念 (二) 异常地层压力的成因分析
成岩作用、 断裂作用、 流体密度差异、 热力和生物化学作用、 刺穿作用、 剥蚀作用、 渗析作用、 测压水位影响

(三) 异常地层压力预测方法
地球物理勘探方法、地球物理测井法、 钻井资料分析法

(四) 研究异常地层压力的意义

第二节
一、概述

地层温度

研究地层温度的主要意义 地壳的地温带划分

地温梯度与地温级度

二、地温场研究

地温测量
地温场特征

地温场与油气分布的关系
影响地温场分布的主要因素

一、概述
1、研究地层温度的主要意义
① 现代生油理论认为地温是有机质向油气演化过程中最 为重要、最有效的因素;

② 理论和实际资料研究证明,油气田上方常常存在地温 的正异常,利用地温场的局部正异常可以寻找油气田;
③ 地热是一种宝贵的热能资源,具有成本低、使用简便、 污染小等优点。

一、概述
2、地壳的地温带划分
根据地下温度变化,常把地壳划分为下4个地温带:




▲ ▲

温度日变化带:该带温度受每天气温的影响, 该带深度范围一般为1~2m。 温度年变化带:该带温度受季节性的气温变化影响, 深度变化范围一般为15~30m左右。 恒温带:30m以下深度,不受季节性气温变化的影响。 增温带:恒温带之下,地层温度随埋深增加而升高。

3、地温梯度与地温级度
地温梯度:在恒温带之下,埋藏深度每增加100m地温增高 的度数。计算公式如下:

t ? to G? ?100 H

G--地温梯度,℃/100m; t--井深H 处的温度,℃; to--平均地面温度或恒温带温度,℃; H--井下测温点与恒温带深度之差,m。

地温级度:在恒温带之下, 地温每增高1℃时,深度的增 加值,计算公式:

H Dt ? t ? to

右图为根据东营凹陷133 口预探井资料编绘的地温与 深度关系图。从该图可得地 温与深度的线性关系式:

t ? 0.036H ?14




地温梯度:3.6℃/100m 平均地面温度:14℃
东营凹陷地温与深度关系图
(据杨绪充,1984)



地球的平均地温梯度3℃/100m --正常地温梯度。 <3℃/100m--地温梯度负异常; >3℃/100m--地温梯度正异常。
国内部分地区地温梯度资料 (据西北大学编《石油地质》 ) 油田或盆地 地温梯度/ ℃ /100m 2.2~ 2.3 2.3 (2.6) 2.2~ 2.4 (2.7) 2.75 (2.8) 油田或盆地 松辽盆地 (K1) 大庆油田 济阳坳陷 (E+N) 冀中坳陷 (Z) 地温梯度 /℃ /100m 3.1~ 4.8 (6.2) 4.5~ 5.0 3.1~ 3.9 3.7 (4.2)

准噶尔盆地 (T-J) 酒泉盆地 (E+N) 四川盆地 (J) 陕甘宁盆地 (J)

注:括号中的数值为最大地温梯度值。

第二节

地层温度

二、地温场研究 1、地温测量 2、地温场特征 3、地温场与油气分布的关系 4、影响地温场分布的因素

1、地温测量
⑴ 关井实测:在打开油层的第一批探井中实测。 关井,待井内流体温度与围岩原始温度一致时测量。 ⑵ 外推法:测温前,循环井内泥
浆,计下循环泥浆耗时 t;循环停止 后,下入温度计,并计下钻井液停止 循环后到温度计到井底(或研究深度) 的时间△t;最后,起出温度计并读 取温度(测量次数3次以上)。将直线外推 到无限远时间(△t/(t+△t)=1),直线 与纵轴交点为静止地层压力。

外推法求静止地层温度

2、地温场的分布特征
地温梯度在纵向上、平面上都具有明显的规律性变化。

⑴ 地温梯度的纵向变化
下表为东营凹陷6口井的系统井温资料。
东营凹陷地温梯度纵向变化表
测温井号 东风 1 东风 2 坨 29 滨 99 滨 258 滨试 6 实测井段/ m 1050~ 3050 500~ 4900 1650~ 2500 1500~ 2500 900~ 1500 950~ 1575 3.87 4.32 地温梯度 / (℃/ l00m) N 3.63 3.32 Ed-Es3 3.61 4.03 3.63 3.76 5.02 5.73 3.00 2.55 2.16 Es4-Ek 前寒武纪

温度/℃

根据井温资料可编制井温 与深度关系图,了解地温梯 度在纵向上的变化:
上第三系稍高, 3.61~4.08℃/100m; 下第三系Ed-Es3较高; 下第三系Es4-Ek稍低, 2.55℃/100m; 前寒武系较低,2.16℃/100m

500 1000 1500 2000 2500

40

60

80

100 120 140 160

稍高
滨试6 滨258

较高
坨29 滨99 东风1

深 度 3000 /m
3500 4000 4500

稍低

较低
东风2

这种变化主要受各段 岩石热导率控制。

测温井温度与深度关系图 东营凹陷系统 东营凹陷系统测温井

温度与深度关系图

⑵ 地温场平面展布
整体来看,地温异常的平面分布明显受区域构造和大断 层的控制;地温梯度等值线与区域构造轮廓基本一致。
陈南断层

东营凹陷地温梯度(℃/100m)等值线图(杨绪充,1984)

第二节

地层温度

二、地温场研究
1、地温测量
关井实测; 外推法 地温场平面展布

2、地温场特征
地温梯度的纵向变化;

3、地温场与油气分布的关系
4、影响地温场分布的因素

3、地温场与油气分布的关系
⑴ 地温与油气生成



较高的地温对于油气生成十分重要。 一般而言,单位面积上探明储量:
高梯度值区(>4℃/100m) 比中梯度值区(2~4℃/100m)高9倍, 比低梯度值区(<2℃/100m)高120倍。



天然气单位面积上的探明储量:
高值区比中值区高5.6倍; 比低值区高28倍。

3、地温场与油气分布的关系
⑵ 油气分布与地温、地温梯度
统计资料表明,油田分布深度在600~5000m之间; 多数在1500~3000m。 相应地温为60~150℃,且大多数不超过100℃。

⑶ 油气田位置与地温场分布关系
▲ ▲ ▲

含油气盆地内地温低的一般为油田,地温高的一般为气田
油藏周围的温度比油藏本身要低; 气藏分布的构造高点处地温明显升高。

四川隆昌某气田构造剖面及地温剖面

4、影响地温场分布的主要因素
实际资料表明,地温场是很不均一的。 影响地温场的主要因素有: 大地构造性质、基底起伏、岩浆活动、岩性、 盖层褶皱、断层、地下水活动、烃类聚集 等。

但是,起主导作用和具全局性影响的因素是:

大地构造的性质,
如:地壳的稳定程度及地壳的厚度等。

4、影响地温场分布的主要因素
⑴ 大地构造性质
大地构造性质及所处构造部位是决定区域地温场基

本背景的最重要的控制因素: ● 大洋中脊---高地温;
● ● ●

海沟部位---低地温; 海盆部位---一般地温; 稳定的古老地台区---较低地温; 中新生代裂谷区---较高地温。



地壳厚度对地温也有重要影响。 如我国东部地区地壳普遍薄于西部,故东部各盆地的 地温及地温梯度一般均高于西部。

中国东西向地壳厚度变化与地温关系示意图(据王钧等,1990)

⑵ 基底起伏


由于基底的热导率往往高于盖层, ---深部热流向基底隆起处集中,

使基底隆起区具有高热流、高地温梯度特征,
坳陷(凹陷区)具有低地温特征。


地温异常与重力异常相当吻合--重力异常是基岩埋深的反映:
两者的低值区同处于凹陷内部、 两者的高值区同处于凹陷的边部和基岩潜山凸起带。 ---地温分布在平面上与基底起伏密切相关。

东营凹陷布格重力异常(mGal)图(据杨绪充,1984)

东营凹陷地温梯度(℃/100m)等值线图(杨绪充,1984)

⑶ 岩浆活动
岩浆活动对现今地温场的影响,主要从2方面考虑: ① 岩浆侵入或喷出的地质年代: 时代越新,所保留的余热就越多,对现今地温场的 影响就越强烈,有可能形成地热高异常区。 ② 侵入体的规模、几何形状及围岩产状和热物理性质等 如:冷却速率与岩浆侵入体半径的平方成反比; 冷却的延续时间与岩体半径平方成正比: ---岩体半径增大1倍,冷却时间延长4倍。

4、影响地温场分布的主要因素
⑷ 岩性(岩石的导热能力)
导热能力可用导热率表示。岩石的导热率大,地球深处 热量向上传导能力强,岩层剖面上地温梯度大。 火成岩、碎屑岩的导热率 > 碳酸盐岩; 基岩>盖层;
● ●

盐岩>石膏>泥岩; 砂岩>泥岩

岩性差异导致了纵向上不同组段地温梯度明显变化;

随地层埋深和年龄增加,地温梯度总体呈下降趋势。

⑸ 构造条件
沉积盖层的褶皱构造--对地温场具有明显的影响;

断层--可以使地温升高,也可以使地温降低。

① 盖层褶皱
热流传导具各向异性:顺层面比垂直层面更易传播。 背斜使热流聚敛,向斜使热流分散。 地温和地温梯度由背斜两翼向其轴部或核部增高: --背斜顶部地温梯度大,翼部地温梯度小。 --两翼倾角越陡,背斜顶部与两翼的温差就更大。

平行于层理方向较 垂直层面方向的导热 性好,热量容易向岩 层上倾方向集中。
背斜与向斜区热流分布示意图

② 断 层
研究断层与地温场的关系时,应考虑两个方面: ※ 在主断层线上是否出现地温异常; ※ 沿着断层走向热流是否有变异。


一般的封闭性断层或压扭性断层: 因压扭、摩擦产生热量,形成附加热源--地温增高。



一般的开启性断层:可作为地下水循环通道, ▲ 将近地表及浅处低温地下水引至深部--地温降低; ▲ 或因深部地下水沿断层上升--地温增高。 --应视具体情况区别对待。

⑹ 烃类聚集--油气分布
烃类聚集(油气田)上方往往存在地温高异常(地温梯度高); 而且,气田区高于油田区。 ▲ 地温异常很微弱,一般为0.2~4.5℃左右; ▲ 相当普遍地分布在油气田上方的浅部和地面。
100m深处温 度曲线在油藏 正上方显示出 升高趋势。
前苏联的什罗卡盆地内油田上地温剖面图




导致烃类聚集上方地温异常的主要原因:
首先,油气藏本身提供了附加热源:

主要来自:烃类需氧和乏氧的放热反应、
和放射性元素的集中等。
● ●

盖层的导热性差,阻止热量向上扩散;

顺层面比垂直层面更易于传播(对褶皱而言); 另外,流体向上渗逸时将油气藏中的过剩热量
带至浅部和地表。



4、影响地温场分布的主要因素
⑺ 地下水活动(循环)
由于地质条件和水文地质条件的差异,地下水与围岩 温度场的相互关系复杂多变。


区域性地下水循环将深部热水带至浅层,
使地温普遍增高,地温梯度变大。



地下水活动可引起围岩温度降低:
地表水补给、径流条件良好,地下水侧向活动强烈。 如华北盆地西部山前在相当深度内呈现低温状况。


网站首页 | 网站地图 | 学霸百科 | 新词新语
All rights reserved Powered by 大学生考试网
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@qq.com