地层压力和地层温度

第第十十章章地层压力和地层温度地层压力和地层温度地层压力、地层温度地层压力、地层温度，是开发油气田的，是开发油气田的能量能量，，也是油气田开发中重要的也是油气田开发中重要的基础参数基础参数，，决定着决定着：：●●油、气等流体的性质；油、气等流体的性质；●●油气田开发的方式；油气田开发的方式；●●油气的昀终采收率。油气的昀终采收率。地层压力分布、驱油动力、油层温度的变化地层压力分布、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对合理开发油田具有十分重要的意义。。第十章第十章地层压力和地层温度地层压力和地层温度第一节第一节地层压力地层压力第二节第二节地层温度地层温度第一节第一节地层压力地层压力一、有关地层压力的概念一、有关地层压力的概念二、原始油层压力研究二、原始油层压力研究三、目前油层压力三、目前油层压力四、油层折算压力四、油层折算压力五、异常地层压力研究五、异常地层压力研究第一节第一节地层压力地层压力一、有关地层压力的概念一、有关地层压力的概念★★★★gHPwHPPHH----静水压力，静水压力，PaPa；；ρρWW----水的密度，水的密度，kg/mkg/m33；；HH----静水柱高度，静水柱高度，mm；；gg----重力加速度，重力加速度，9.8m/s9.8m/s22。。11、静水压力、静水压力----指由静水柱造成的压力指由静水柱造成的压力。★★11帕帕=1=1牛顿牛顿//米米22（（1010达因达因//厘米厘米22））101055PaPa≈≈1atm1atm22、上覆岩层压力、上覆岩层压力★★----指指上覆岩石骨架和孔隙空间流体上覆岩石骨架和孔隙空间流体总重量总重量所引起的压力所引起的压力gHPrrPPrr----上覆岩层压力，上覆岩层压力，PaPa；；HH----上覆岩层的垂直高度，上覆岩层的垂直高度，mm；；ρρrr----上覆沉积物上覆沉积物总平均密度总平均密度，，kg/mkg/m33；；gg----重力加速度，重力加速度，9.8m/s9.8m/s22；；ΦΦ----岩层平均孔隙度岩层平均孔隙度，小数；，小数；ρρff----孔隙中流体平均密度孔隙中流体平均密度，，kg/mkg/m33；；ρρmama----岩层骨架平均密度岩层骨架平均密度，，kg/mkg/m33。。gHmaf))1((33、地层压力、地层压力----作用于岩层孔隙空间内流体上的压力。作用于岩层孔隙空间内流体上的压力。★★又称又称孔隙流体压力孔隙流体压力，常用，常用PPff表示。表示。含油气区内，含油气区内，地层压力被称为地层压力被称为油层压力油层压力或或气层压力气层压力。。44、压力系数、压力系数----实测地层压力实测地层压力(p(pff))与同一地层深度与同一地层深度静水压力静水压力(p(pHH))的比值。的比值。★★Hfppp55、压力梯度、压力梯度----每增加单位深度所增加的压力，单位每增加单位深度所增加的压力，单位Pa/mPa/m。。如如：上覆岩层压力梯度、静水压力梯度：上覆岩层压力梯度、静水压力梯度66、地层压力的来源、地层压力的来源地层压力由多种因素形成，但地层压力由多种因素形成，但主要有主要有22个来源个来源：：●●地层孔隙空间内地层水重量产生的水柱压力地层孔隙空间内地层水重量产生的水柱压力----静水压力静水压力●●上覆岩层重量产生的岩石压力上覆岩层重量产生的岩石压力----地静压力地静压力：：★★勘探和开发中，把油层中勘探和开发中，把油层中流体所承受的流体所承受的所有压力所有压力统称统称为为油层压力油层压力。。一般情况下一般情况下，，油层压力与地静压力关系不大油层压力与地静压力关系不大※※地层封闭条件下地层封闭条件下：：地静地静压力压力由组成岩石的由组成岩石的颗粒质颗粒质点点和岩石孔隙中的和岩石孔隙中的流体流体共共同承担同承担。。※※地层与地表连通时地层与地表连通时：：地静压力地静压力仅由岩石颗粒仅由岩石颗粒质点承担质点承担，，静水压力静水压力与与地静压力无关。地静压力无关。二、原始油层压力研究二、原始油层压力研究11、原始油层压力及其分布、原始油层压力及其分布22、原始油层压力的确定方法、原始油层压力的确定方法33、原始油层压力等压图的编制与应用、原始油层压力等压图的编制与应用第一节第一节地层压力地层压力11、原始油层压力及其分布、原始油层压力及其分布原始油层压力原始油层压力----油层在未被打开之前所具有的压力油层在未被打开之前所具有的压力。。★★通常将通常将第一口探井第一口探井或或第一批探井第一批探井测得的油层压力测得的油层压力近似代表原始油层压力近似代表原始油层压力。。次要来源：次要来源：▲▲天然气压力天然气压力----将增加油层的压力；将增加油层的压力；▲▲地静压力地静压力----在地静压力作用下，岩石孔隙容积缩小在地静压力作用下，岩石孔隙容积缩小，，造成油层中原始压力的增加。造成油层中原始压力的增加。原始油层压力来源：原始油层压力来源：基本来源基本来源----静水压头静水压头原始油层压力分布示意图原始油层压力分布示意图天然气天然气原油原油水水供水区供水区油层在海拔油层在海拔+100m+100m的地表出露，的地表出露，具供水区；具供水区；另一侧另一侧，因岩，因岩性尖灭或断层封隔未露出地表，性尖灭或断层封隔未露出地表，无泄水区无泄水区。。油藏的油藏的测压面测压面：：以供水露头海拔以供水露头海拔(+100m)(+100m)为基准的水平面为基准的水平面测压面测压面◆◆11号井底原始地层压力号井底原始地层压力((静水压力静水压力))＝＝5.88MPa5.88MPa油水界面油水界面原始地层压力原始地层压力＝＝11井原始地层压力井原始地层压力＋＋11井底至油水井底至油水界面水柱产生压力界面水柱产生压力油气界面油气界面原始地层压力原始地层压力＝＝油水界面压力油水界面压力－－300m300m油柱产生油柱产生压力压力原始油层压力分布示意图原始油层压力分布示意图天然气天然气原油原油水水油水界面油水界面测压面测压面测压面测压面＝＝7.84MPa7.84MPa＝＝5.34MPa5.34MPa原始油层压力分布示意图原始油层压力分布示意图天然气天然气原油原油水水22井井(4(4井井))原始油层压力原始油层压力＝油水界面压力值－油水界面至＝油水界面压力值－油水界面至井底油柱重量产生的压力井底油柱重量产生的压力＝＝6.17MPa6.17MPaρρoo=0.85=0.85××101033kg/mkg/m3322井井液面海拔液面海拔240.7m240.7m低于井口海拔低于井口海拔(+350m)(+350m)，，原油不能自喷原油不能自喷44井井液面海拔液面海拔240.7m240.7m高于井口海拔高于井口海拔(+100m)(+100m)，为，为自喷井自喷井7.84MPa7.84MPa原始油层压力分布示意图原始油层压力分布示意图天然气天然气原油原油水水33号井原始压力值：号井原始压力值：该井该井钻开油气藏的气顶部分钻开油气藏的气顶部分，因天然，因天然气密度受温度和压力影响，该井气密度受温度和压力影响，该井原始压力值原始压力值不能直接由油不能直接由油气界面上的压力导出气界面上的压力导出，可由，可由近似公式近似公式求出：求出：求出求出33号井的原始号井的原始油层压力油层压力5.3MPa5.3MPa)10293.1(max4HdfgePPPPmaxmax----气井井口昀大关井压力；气井井口昀大关井压力；ddgg----天然气对空气的相对密度天然气对空气的相对密度(0.8)(0.8)HH----井深或气柱高度；井深或气柱高度；ee----自然对数的底。自然对数的底。原始油层压力在背斜构造油藏上的分布特点：原始油层压力在背斜构造油藏上的分布特点：★AA、原始油层压力、原始油层压力随油层埋藏深度的增加而加大随油层埋藏深度的增加而加大；；BB、、流体性质流体性质对原始油层压力分布有着极为重要的影响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：井底海拔高度相同的各井：井内井内流体性质相同流体性质相同→→原始油层压力相等；原始油层压力相等；井内井内流体性质不同流体性质不同→→流体密度大，原始油层压力小流体密度大，原始油层压力小流体密度小，原始油层压力大流体密度小，原始油层压力大CC、、气柱高度变化对气井压力影响很小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，当油藏平缓、含气面积不大时，油油--气气或或气气--水界面水界面上上的的原始油层压力原始油层压力可以可以代表代表气顶气顶内各处的压力。内各处的压力。22、原始油层压力的确定方法、原始油层压力的确定方法常用方法主要有常用方法主要有44种：种：⑴⑴实测法实测法▲▲⑵⑵压力梯度法压力梯度法▲▲⑶⑶计算法计算法▲▲⑷⑷试井分析法试井分析法⑵⑵压力梯度法压力梯度法----具有统一水动力系统的油气藏，其具有统一水动力系统的油气藏，其压力压力梯度值为常数梯度值为常数----即即地层压力与油气层埋深呈直线关系地层压力与油气层埋深呈直线关系。。因此，因此，实测不同海拔的原始地层压力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作出压力随海拔高度变化的关系曲线关系曲线((直线直线))→→对新钻井，只要准确测得深度，可对新钻井，只要准确测得深度，可根据关系曲线根据关系曲线查得该井的原始地层压力查得该井的原始地层压力。。⑴⑴实测法实测法----油井完井后油井完井后关井关井，待井口压力表上，待井口压力表上压力稳定压力稳定后后，把压力计下入井内，把压力计下入井内油气层中部油气层中部所测得的压力所测得的压力→→油气层油气层的原始地层压力。的原始地层压力。------关井测压关井测压压力与深度关系曲线压力与深度关系曲线（据B·A·特哈斯托维，1975）俄罗斯地台俄罗斯地台某油田上泥盆统某油田上泥盆统油藏原始地层压油藏原始地层压力与平均埋藏深力与平均埋藏深度关系曲线。度关系曲线。⑶⑶计算法计算法----对于新勘探或新开发油气藏对于新勘探或新开发油气藏如果钻井的如果钻井的海拔高度海拔高度和和深度深度已知，且测定了原油、地已知，且测定了原油、地层水或天然气层水或天然气密度密度：：●●应用静水压力公式计算原始地层压力应用静水压力公式计算原始地层压力；；●●对于高压气井对于高压气井((超高压气井超高压气井))，不能直接下入井底压力计，不能直接下入井底压力计测量，可测量，可利用气井利用气井井口昀大关井压力井口昀大关井压力求得原始气层压力求得原始气层压力。。)10293.1(max4HdfgePPPPmaxmax----气井井口昀大关井压力气井井口昀大关井压力ddgg----天然气对空气的相对密度天然气对空气的相对密度(0.8)(0.8)HH----井深或气柱高度井深或气柱高度33、原始油层压力等压图的编制与应用、原始油层压力等压图的编制与应用绘制方法与构造图相同绘制方法与构造图相同----在目的层在目的层构造图构造图上进行上进行：：根据各井原始油层压力，选择压力间隔值，根据各井原始油层压力，选择压力间隔值，在相邻两井间进行在相邻两井间进行线性内插线性内插、、圆滑曲线圆滑曲线等。等。⑴⑴原始油层压力等压图的编制原始油层压力等压图的编制原始油层原始油层压力分布压力分布主要受构造因素影响主要受构造因素影响→→▲▲油层厚度均匀，油层厚度均匀，压力压力等值线与等值线与构造构造等高线等高线基本平行基本平行；；▲▲若两类等值线形态若两类等值线形态差异较大差异较大，必须检查，必须检查原因原因----地层厚度不均地层厚度不均，或因，或因测量测量、、计算导致数据不准计算导致数据不准等等。。⑵⑵原始油层压力等压图的应用原始油层压力等压图的应用----主要有主要有44个方面个方面①①通过等压图通过等压图预测新井的原始油层压力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便于在探井设计中确定新钻井的套管程序套管程序与与钻井液密度钻井液密度。。②②计算油藏的