原始地層壓力

原始地層壓力是指油田還沒有投入生產開發前，在探井中所測得的油層中部壓力。

油、氣層未打開之前，整個油、氣層處於均衡受壓狀態，油、氣層孔隙中流體所承受的 壓力，稱為原始油、氣層壓力或油、氣層原始靜止壓力。地層壓力隨著深度的增加而增加。

基本介紹

• 中文名：原始地層壓力
• 外文名：original formation pressure

原始地層壓力的來源

關於原始地層壓力的產生有各種說法，現大體歸納如下：

靜水壓頭是形成地層壓力的主要因素。當油層有供水區時，原始地層壓力與供水區水壓頭和泄水區的高低有關；如果無供水區，則與油層含水部分所具 有的壓頭有關。

地靜壓力乃上覆岩層或沉積物重量所形成的壓力。地靜壓力對地層壓力的影響大小，將視儲層是否封閉和封閉的程度而定。

天然氣的補給油氣藏形成之後，沉積物或岩層中的有機物質會繼續轉變成烴類或非烴類氣體，當油氣藏處於被隔絕狀態時這些天然氣的聚集會提高地層壓力。

地殼運動所產生的構造應力，會使孔隙縮小壓力升高；也可能因斷層和裂縫的產生，為油、氣的逸散構成通道，使已有壓力下降。

地溫總的趨勢是岩層埋藏深度越大，其溫度就越髙。溫度升髙，會使孔隙中的流體發生體積膨脹，也會增高地層壓力。

原始地層壓力的分布

在均質地層中，原始油、氣層壓力遵循連通器原理，其大小隨埋藏深度而改變，即隨深度增加而增大，相同流體，埋藏深度相等，原始油層壓力也相等。以背斜油、氣藏為例，其油、氣層壓力分布有以下規律：

（1）同一油、氣藏的原始油、氣層壓力受構造位置控制，即受油、氣層埋深控制。構造頂部（埋藏深度小）原始油、氣層壓力小，構造翼部（埋藏深度大）原始油、氣層壓力大。

（2）同一油、氣層（無泄水區），若海拔高度相同，流體密度相同，各井的原始油、氣層壓力相等。若流體的相對密度不同，則各井的原始油、氣層壓力不同。流體相對密度越大，油、氣層原始壓力越大，相反則越小。

原始油、氣層壓力確定方法

實測法

利用探井、評價井（資料井）用壓力計或地層測試器進行測量。壓力計下入井底後，關井，待油、氣層壓力恢復穩定後，測得的油、氣層中部的壓力數值即為原始油、氣層壓力。這是目前油、氣田最常用的確定原始油、氣層壓力的方法。

試井法

根據不穩定試井資料繪製壓力恢復曲線求得油、氣層原始壓力。

壓力梯度法

又稱作圖法或經驗公式法。同一壓力系統的油、氣層是一個連通器，在同一海拔高度的平面上所承受的壓力相同，油、氣層海拔位置與油、氣層壓力呈正比關係，可用下式表示：

p₀=A+tgθ·H/10

式中

p₀——原始油、氣層壓力，MPa；

H——油、層中部海拔，m；

A——直線截距（經驗常數）；

tgθ——直線斜率，無因次。

大慶油田根據上述公式可求得原始油層壓力。如某井油層中部海拔為-900m，則該層原始油層壓力為：A=3.8+0.0082×900=11.18MPa

極限法

有些油、氣層因滲透率低，壓力恢復時間很長，用壓力計測量難以求得準確的原始油層壓力數據，可用此法求得原始油層壓力資料。當井關閉後，井底壓力逐漸向原始地層壓力恢復。當t趨近於無限大時，時間因素t/(T+t)=1，lg·t/(T+t)0則p_t≈p₀，即可求得原始油、氣層壓力。套用時，將短時間內測得的壓力恢複數據，繪製p_t與lg·t/(T+t)的關係曲線在座標紙上，外推直線段到對數座標軸t/(T+t)=1的位置，該點壓力即為所求的原始油、氣層壓力。

等量深度法

這是美國墨西哥灣地區利用頁（泥）岩體積密度值換算地層壓力的一種方法。具體做法是：將頁（泥）岩體積密度值對照相應的深度標在圖上，可以確定正常的壓力趨勢線。利用等量深度法或特定地區的經驗曲線，可以由頁（泥）岩密度資料來計算地層壓力。其計算公式為：

p_p = G₀D_A — D_E（G₀ -G_h）

式中

p_p——孔隙流體壓力，MPa；

D_A——超壓井段對應深度，m；

D_E——對應D_A的正常等量深度，m；

G_h——試驗井的靜水壓力梯度，MPa/m；

G₀——試驗井內上覆地層壓力梯度，MPa/m。

異常原始地層壓力

所謂異常原始地層壓力是指地層孔隙流體的壓力與靜水壓 力不相等，或大或小。

異常原始地層壓力的判斷

判斷原始地層壓力是否異常有兩種方法：

（1）壓力係數判斷法

實測地層壓力與同深度靜水壓力之比值稱為壓力係數。壓力係數等於1為正常，大於1為 高壓異常，小於1為低壓異常。實際原始地層壓力資料統計表明，壓力係數等於1的較少，多數在0. 8~1. 2之間變化，因此規定壓力係數0. 8~1. 2為正常壓力，大於1. 2者稱高壓異常， 小於0.8者稱低壓異常。

（2）壓力梯度判斷法

在相同地層內，每加深1m壓力的變化值叫壓力梯度。不同地區有不同的壓力梯度值。利 用壓力梯度值判斷異常壓力，首先要確定本區的正常的壓力梯度值，然後根據此值判斷壓力 是否異常，國外常以壓力梯度為0.1074MPa/m為正常，高於或低於為異常。

我國油、氣藏也常出現異常原始地層壓力，如克拉瑪依油田壓力係數為1.4~1.7，四川 黃草峽氣田下二疊統茅口組第二段氣藏，壓力係數高達2.29，而自貢的興隆場氣田嘉三氣藏壓力係數僅為0.61。

異常原始地層壓力的形成

造成異常地層壓力的原因很多，情況比較複雜，常見的有下列原因：

（1）成岩作用：包括泥岩、頁岩的壓實作用，蒙脫石的脫水作用，硫酸鹽岩的成岩作用等都可使地層壓力具有高壓異常。而頁岩的減壓膨脹，可產生低壓異常。

（2）構造作用：包括斷裂、剝蝕作用、地殼運動等也可使地層產生高壓異常。

（3）熱力作用和生化作用：地層溫度的增高可引起岩石和孔隙中流體的膨脹，引起地層壓力增大。相反地層溫度的降低可產生低異常地層壓力，

（4）滲析作用和流體密度差異，可使低濃度液體向高濃度液體中滲流而產生滲析壓力。在封的地質環境中，這種滲析壓力最高可達24. 6MPa，是形成高壓異常的原因之一。油、氣、 水密度的差異可使油氣藏內出現過剩壓力，因而使地層壓力產生高異常。

原始地層壓力在油氣藏中的分布

為了便於理解原始地層壓力在油、氣、水層中的分布情況，先觀察一下自流水盆地的水壓頭與自噴泉和非自噴泉的關係，大氣降水或地表水從供給區進入含水層，在含水層中從水壓頭高的地區向水壓頭低的地區滲流，至泄水區流出地表。供水區與泄水區之間叫承壓區，圖中虛線表示承壓區內的水頭分布，即該區內所鑽井孔中靜水面能達到的髙度。由於1、2兩口井所在位置地勢較髙，井口標高高於靜液面，水不能從井中噴出。但3井則相反，井口標高低於靜液面，因而是一口自噴井。

在油氣藏中原始地層壓力的分布情況，與構造部位和流體的比重有關。在一個帶氣頂的背斜油藏上，井孔在不同構造部位鑽開油、氣、水產層。油層供水區的標髙為100米，油-水界面標高為-700米，油-氣界面標髙為-400米。設地層水和地層原油比重分別為1.1和0.85，天然氣的比重為0.78，我們來觀察各油、氣、水井產層中部的原始地層壓力以及它們彼此間的區別和聯繫。

5井在含水層部分鑽開產層，產層中部海拔為一300米。因產層無泄水區，按連通器原理，井中靜水面（或稱靜水壓頭）的海拔髙度應在100米處。根據計算地層壓力公式

p=hγ×10

式中p——地層壓力，公斤/厘米2；h——產層中部以上的靜液柱高度，米；γ——流體比重。

1井的原始地層壓頭高的向壓頭低的地方流動。為了消除構造部位和流體比重不同對地層壓力的影響，以便於比較同層或不同層壓力的髙低，有必要提及折算地層壓力的概念。

折算地層壓力，是井中流體靜液面高於或低於基準面（海平面或油-水界面）的相對數值，以液柱高度表示。其值可正可負，髙於基準面的為正，低於基準面的為負。正值愈大，壓力愈高，負值愈大，壓力愈低。為了便於說明問題，以無泄水區的含水層為例，來說明折算地層壓力的含義及其計算方法。計算折算地層壓力的公式為

±p_z=h-L+H

式中p_z——折算地層壓力，m；h——靜液柱的高度，m；L——井深，m；H——井口海拔標高，m。在水層未投入開採之前，各井的靜液面應在同一水平面上，因而不管水井所處的構造部位如何，其折算地層壓力都是相同的。如果把無泄水的水層換為油層，其折算地層壓力的計算方法毫無差別，油層各部位的原始折算地層壓力也都是一樣的，只不過油氣性質與水不同，其靜液柱高度是由地層壓力和地層油比重換算而得。假設油層有泄水區存在，則原始靜液面應為一斜面，原始折算地層壓力將沿靜液面下傾方向逐漸變小。當油層投入開採之後，由於各井的採油速度不同，地層壓力下降的數值有大有小，因而各井的靜液面有高有低，於是折算地層壓力也就必然出現差別。若井數較多，可作折算地層壓力等值圖，以反映油層壓力的分布情況。這對於油層的開發採取調節控制措施很有用處。