Практически любое отклонение пластового давления от давления, соответствующего нормальному градиенту гидростатического давления, считается аномальным независимо от того, каким будет это отклонение — со стороны высоких или низких значений. При бурении и капитальном ремонте скважин завышенное давление обычно считается аномально высоким. Причины возникновения и отдельные случаи проявления аномально высокого давления всесторонне рассматриваются в работе Фертля [1]. Ниже дается краткое и, возможно, довольно упрощенное описание этого явления, чтобы понять взаимозависимости, проявляющиеся при бурении скважин.[ ...]
В природе наблюдаются непрерывный процесс эрозии земной коры, находящейся над уровнем моря, и осаждение продуктов эрозии в море. Крупнозернистые пески осаждаются ближе к берегу, а мелкозернистые — дальше в море. Однако в результате вариаций интенсивности эрозии и скорости переноса материала в одном месте наблюдаются чередования крупно- и мелкозернистого материала. По мере накопления слоя осадков происходит уплотнение материала благодаря увеличению веса вышележащих пород. Это приводит к медленному течению воды, обычно направленному вверх, чему препятствует уменьшающаяся проницаемость осадочного слоя.[ ...]
Как песчаные пласты, так и глинистые сланцы сформировались за счет уплотнения мелких частиц, однако пески сопротивляются уплотнению гораздо больше, чем глины, из-за контакта зерен. В результате пористость глин с глубиной уменьшается. На заданной глубине давление вышележащих пород воспринимается как скелетом породы, так и насыщающим ее флюидом. Характер этих зависимостей можно видеть на рис. 10.1, Л.[ ...]
Когда уплотнение протекает нормально, пластовые флюиды обычно имеют градиент давления приблизительно 10,5 кПа/м. Если допустить, что градиент горного давления равен 22,6 кПа/м, то градиент давления на скелет породы составит 12,1 кПа/м (это допущение часто используется, однако оно справедливо только на больших глубинах или в приподнятых более старых уплотненных породах). Песчаные пласты обычно имеют такое же поровое давление, как и соседние уплотненные глинистые сланцы.[ ...]
Благодаря существованию корреляционной связи между пластовым давлением и пористостью глинистых сланцев имеются возможности прогнозирования зон аномально высокого давления и его количественной оценки на основании прямых и косвенных измерений изменения пористости глин с глубиной. Практическая ценность таких измерений заключается в том, что они позволяют регулировать плотность бурового раствора для предотвращения нефтегазоводопроявлений и (или) обвалов глинистых сланцев во время бурения. Основная процедура заключается в том, чтобы выявить тенденцию уменьшения пористости глинистых сланцев с глубиной путем построения соответствующего графика в полулогарифмическом масштабе и обнаружить отклонения от этой тенденции. Подобные отклонения свидетельствуют о существовании зоны с аномально высоким давлением, а амплитуда этого отклонения на любой конкретной глубине определяет значение аномального давления. Иногда у кровли зоны с аномально высоким давлением удается выявить более плотный изолирующий слой (см. рис. 10.1, В).[ ...]
Такое упрощенное представление о возникновении и прогнозировании аномально высокого давления непосредственно применимо к осадочным бассейнам, сложенным почти исключительно песчано-глинистыми последовательностями. Методы прогнозирования усложняются в результате разрыва линий нормального уплотнения, обусловливаемого тектоническими нарушениями; вариациями плотности скелета глинистых сланцев из за изменения минерального состава; изменениями удельного электрического сопротивления (или удельной проводимости) вследствие изменения минерализации воды по мере ее освобождения из глин в процессе их уплотнения или диагенезиса; расширением ствола скважины, влияющим на данные каротажа; срабатыванием долота, которое влияет на скорость механического бурения, и вариациями скорости циркуляции, которые отражаются на температуре бурового раствора. Когда прогнозирование выполняется особенно тщательно, получаемые результаты будут достаточно точными, что окажет большую помощь в бурении.[ ...]
К сожалению, возникновение аномально высокого давления и его численное значение не всегда могут быть прогнозированы на основании линии нормального уплотнения глинистых сланцев.[ ...]
Для того чтобы существовали пласты с аномально высоким давлением, должны присутствовать непроницаемые или почти непроницаемые барьеры, в противном случае давления должны выровняться. В процессе осадконакопления такой барьер должен воспринимать напряжения без нарушения изоляции. Герметичность барьера часто достигается осаждением непроницаемых материалов либо уплотнением, сопровождаемым геохимическими реакциями. Изоляция может обеспечиваться массивными отложениями глин, солей, ангидрита, гипса, мела, известняка или доломита. Горизонтальные барьеры могут образовываться в результате тектонических нарушений. При бурении герметизирующий барьер приходится нарушать, чтобы перейти из пласта с нормальным давлением в зону с аномально высоким давлением. Часто такой барьер может быть выявлен в процессе бурения, что дает основания ожидать в дальнейшем высокое давление.[ ...]
Непроницаемые барьеры, сложенные, например, солями или ангидритами, прерывают процесс уплотнения глин, так что линии нормального уплотнения глин, которые являются основой Для количественного прогнозирования давлений, не могут быть точно определены. В этих обстоятельствах разбуривание таких барьеров может служить предупреждением наличия зон с аномально высоким давлением, но прогнозирование численного значения давления становится еще более эмпирическим делом, во многом зависимым от корреляций с ближайшими скважинами, в которых пластовые давления известны.[ ...]
В процессе бурения, особенно в условиях, близких к сбалансированным, имеется несколько признаков аномально высокого давления, которые могут оказаться весьма полезными.[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Сопоставление интервального времени пробега сейсмоволны с данными акустического каротажа |
 |
| Оценки глубины залегания зоны аномального давления и его численного значения по сейсморазведочным данным |
 |
| Связь интервального времени при акустическом каротаже с градиентом пластового давления и эквивалентной плотностью бурового раствора для трех осадочных бассейнов |
 |
| Связь интервального времени с глубиной по данным сейсморазведки и значением эквивалентной плотности бурового раствора в одной из скважин Мексиканского залива |
|
| Сравнение графиков й- и ¿с-экспоненты в одной и той же скважине.. Обсадная колонна спущена до глубины 2654 м. Видно, что ¿¿с-экспонента более-четко определяет зону аномально высокого давления |
 |
| Пример графика модифицированной ¿-экспоненты в глинистых сланцах, песчанистых глинах, известняке и доломите |
 |
| Корреляционный график—разница нормальной и наблюдаемой плотностей глинистых сланцев в зависимости от требуемой плотности бурового раствора |
 |
| График в полулогарифмическом масштабе, используемый для оценки пластового давления по данным акустического каротажа |
 |
| Типичный корреляционный график градиента пластового давления от разности наблюденных и экстраполированных нормальных значений времени пробега волны |
|
| График, используемый для оценки пластового давления по данным малого потенциал-зонда |
 |