Page 14 - Origin and Prediction of Abnormal Formation Pressures

CONTENTS Xlll

Chapter 5 METHODS OF ESTIMATING AND PREDICTING ABNORMAL FORMATION
PRESSURES
G.V. Chilingar, V.A. Serebryakov, S.A. Katz and J.O. Robertson Jr. .......... 123
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Prediction of abnormally high pressure in regions with nonequilibrium compaction .......... 126
Abnormal pressure due to temperature variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Estimation and prediction of abnormally low pressures in basins in permafrost regions ........ 130
Formation pressure in regions with upthrown and downthrown blocks (uplift and subsidence of
sedimentary rocks) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Calculation of abnormal pore pressure during drilling .......................... 134
Method of equivalent depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Method of normal compaction trend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Method of compressional curves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Radioactivity study of zones with abnormally high formation pressure ................. 140
Pulsed neutron capture logs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
Quantitative pressure evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Technique A: empirical calibration charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Method B: equivalent depth method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Shale water influx -- driving mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Various geophysical well logging methods -- a summary ........................ 147
Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

Chapter 6 DRILLING PARAMETERS
W.H. Fertl, G.V. Chilingar and J.O. Robertson Jr. .................... 151
Drilling rate (penetration) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Normalized rate of penetration (d-exponent) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Effect of drilling hydraulics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Effect of drill bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
Overbalance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Drilling rate equations ............................................ 156
Porosity and formation pressure logs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Logging while drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Torque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Drag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Drilling mud parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Mud-gas cutting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Flowline specific weight of drilling fluids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Pressure kicks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Flowline temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
Resistivity, chloride ion content, and other methods ......................... 162
Pit level and total pit volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Hole fill-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Mud flow rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Shale cuttings parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Shale bulk specific weight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Shale factor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Volume of shale cuttings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Shape and size of shale cuttings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
Other pressure indicator methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Drilling concepts in overpressured environments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165