Xác định áp suất vỉa trong quá trình khoan theo năng lượng riêng cơ học và hiệu suất khoan

30 DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
XÁC ĐỊNH ÁP SUẤT VỈA TRONG QUÁ TRÌNH KHOAN THEO NĂNG LƯỢNG 
RIÊNG CƠ HỌC VÀ HIỆU SUẤT KHOAN
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 9 - 2020, trang 30 - 39
ISSN 2615-9902
Nguyễn Văn Hùng, Lương Hải Linh, Lê Minh Hiếu, Nguyễn Tùng Quân
Đại học Dầu khí Việt Nam
Email: hungnv@pvu.edu.vn 
Tóm tắt
Bài báo giới thiệu DEMSE - phương pháp mới trong việc xác định áp suất vỉa theo thời gian thực phục vụ cập nhập hoặc hiệu chỉnh 
thiết kế giếng khoan. Phương pháp này là sự kết hợp các thông số vận hành khoan (moment xoắn, tốc độ khoan cơ học, tốc độ xoay, tải 
trọng lên choòng) và hiệu suất khoan (DE); dựa trên cơ sở năng lượng riêng cơ học (MSE) hay năng lượng cần thiết để phá một đơn vị 
thể tích đá và chênh áp suất (hiệu số giữa áp suất đáy giếng và áp suất lỗ rỗng). Bằng cách xem xét cả moment xoắn và thông số cơ học, 
DEMSE khắc phục được nhược điểm của phương pháp hệ số mũ - chỉ xem xét ảnh hưởng của tải trọng lên choòng, tốc độ xoay, tốc độ 
khoan cơ học. Kết quả nghiên cứu chứng minh DEMSE có ưu điểm hơn so với phương pháp hệ số mũ khi tính toán áp suất vỉa và cho kết 
quả phù hợp so với phương pháp sử dụng dữ liệu địa vật lý giếng khoan.
Từ khóa: Áp suất vỉa, năng lượng riêng cơ học, hệ số mũ, hiệu suất khoan.
1. Giới thiệu
Xây dựng/lập kế hoạch khoan giếng là nhiệm vụ 
chính của các kỹ sư khoan dầu khí và yêu cầu có dữ liệu 
liên quan tới địa chất, địa vật lý. Để đảm bảo quá trình 
khoan diễn ra an toàn, áp suất lòng giếng trong quá trình 
khoan đòi hỏi phải nằm trong khoảng áp suất vỉa và áp 
suất nứt vỉa. Trong trường hợp áp suất trong lòng giếng 
thấp hơn áp suất vỉa, có thể gây hiện tượng xâm nhập khí 
vào lòng giếng (kick) hoặc phun trào (blow-out) hay sập 
lở thành hệ; trong trường hợp ngược lại có thể gây vỡ vỉa 
gây mất dung dịch khoan. Do vậy, áp suất vỉa và áp suất 
nứt vỉa được coi là 2 thông số quan trọng nhất cho việc 
lập kế hoạch khoan và dự kiến triển khai chiến dịch khoan. 
Ngoài ra, việc dự báo khu vực hay độ sâu có khả năng xuất 
hiện áp suất dị thường cũng là yếu tố quan trọng trong 
quá trình xây dựng kế hoạch khoan. 
Các phương pháp dự báo áp suất vỉa cũng như độ sâu 
xuất hiện áp suất vỉa dị thường được chia thành 3 nhóm: 
Phương pháp dự báo, tính toán và kiểm tra. Để không gây 
gián đoạn trong quá trình khoan, việc xác định thông tin 
áp suất lỗ rỗng trên cơ sở thông số vận hành khoan là rất 
cần thiết. Việc xác định áp suất lỗ rỗng trên cơ sở thông 
số vận hành khoan có thể giúp hạn chế rủi ro (hỏng thiết 
bị cảm ứng, mất dữ liệu,) trong khi khoan so với các 
phương pháp xác định áp suất lỗ rỗng trực tiếp đồng thời 
giúp giảm chi phí khoan [1, 2].
Một trong những phương pháp triển vọng đang 
được nghiên cứu là DEMSE, thuật ngữ bắt nguồn từ tổ 
hợp “Năng lượng riêng cơ học, MSE - mechanical specific 
energy” và “Hiệu suất khoan, DE - drilling efficiency”. 
Phương pháp này chủ yếu sử dụng các thông số khoan bề 
mặt để xác định áp suất lỗ rỗng. Trên thế giới, kết quả của 
phương pháp DEMSE cũng đã được so sánh với giá trị áp 
suất lỗ rỗng từ phương pháp d-exponent (dXc) cổ điển. 
Không giống như phương pháp dXc (chỉ xem xét tải trọng 
lên choòng, WOB - weight on bit), DEMSE là một phương 
pháp dựa trên năng lượng có tính đến cả moment xoắn và 
WOB. Hơn nữa, dữ liệu đường xu hướng nén bình thường 
(normal trend) sử dụng trong phương pháp DEMSE tương 
quan với đường xu hướng nén độ rỗng thông thường. 
Điều này khiến phương pháp DEMSE có lợi thế đáng kể so 
với phương pháp dXc, đó là khả năng dự báo bằng cách 
giảm tính chủ quan liên quan đến xác định áp suất lỗ rỗng 
dựa trên dXc [3]. Ngoài ra, phương pháp mới này còn cho 
phép tính toán áp suất vỉa theo thời gian thực, không cần 
dừng khoan để thực hiện đo địa vật lý giếng khoan. 
Tiếp theo nghiên cứu về áp suất nứt vỉa đã được giới 
thiệu trước đây [4], nhóm tác giả giới thiệu các phương 
pháp xác định áp suất vỉa trong quá trình khoan theo 
năng lượng riêng cơ học và hiệu suất khoan.
Ngày nhận bài: 27/4/2020. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 28/4 - 21/5/2020. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 13/8/2020.
31DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
PETROVIETNAM
2. Cơ sở lý thuyết
Các phương pháp để tính toán áp suất vỉa có thể chia 
thành các nhóm cơ bản sau: Phân tích từ dữ liệu địa chấn, 
phân tích đường log trong địa vật lý giếng khoan và ước 
lượng khảo sát theo thời gian thực thông qua thông số 
khoan. 
Nguồn thông tin và dữ liệu được sử dụng trong tính 
toán áp suất vỉa với độ chính xác tăng dần được thể hiện 
theo thứ tự: (1) Dự đoán (các thông số: mô hình hóa bồn 
trũng, khảo sát địa vật lý ở bề mặt, địa chấn, đo trọng lực, 
biều đồ lỗ khoan xa bờ; (2) Phát hiện (các thông số: chỉ 
số đo trong khi khoan, LWD (logging while drilling/đo log 
trong khi khoan), PWD (pressure while drilling/giá trị áp 
suất trong khi khoan), dữ liệu log bề mặt; (3) Đo lường (cơ 
sở: biểu đồ lỗ khoan, kiểm tra thành hệ, kiểm tra bộ dụng 
cụ khoan).
Dù lựa chọn bất kỳ mô hình nào, việc xác định áp suất 
vỉa cần đảm bảo: Khoan an toàn, ổn định thân giếng, lựa 
chọn giàn khoan, thiết kế và lựa chọn mùn khoan, tránh 
các sự cố do áp suất dị thường.
2.1. Áp suất vỉa
Áp suất vỉa (pore pressure) (còn gọi là áp suất lỗ rỗng) 
là áp suất của chất lưu trong các lỗ rỗng của vỉa (đất, đá), 
thường là áp suất thủy tĩnh hay áp suất cột nước từ độ sâu 
thành hệ đến mặt thoáng (mực nước ngầm hoặc mặt biển), 
đôi khi có ngoại lệ như trường hợp áp suất dị thường [5]. 
Áp suất vỉa ở một độ sâu nhất định thể hiện giá trị trung 
bình của áp suất vỉa trong một không gian lỗ rỗng được 
liên kết với nhau, giá trị này bằng giá trị áp suất thủy tĩnh 
được đo từ bề mặt trái đất [6]. Tuy nhiên, với loại đá không 
thấm như đá phiến sét, chất lưu trong lỗ rỗng khó thoát ra 
ngoài và dưới điều kiện chịu áp lực nén dẫn đến tăng thêm 
áp suất trong đá. Do trong quá trình dầu, khí được khai 
thác từ vỉa, áp suất vỉa thay đổi, giá trị áp suất phải được ... E = 
= + ∆ ( ) 
=
× ×
×
+
×
×
= 0,43
, 
= 1,532
, 
=
× ×
×
+
×
×
= 0,43
, 
= 1,532
, 
=
× ×
×
+
×
×
= 0,43
, 
= 1,532
, 
= + ∆ × ×
Ɵ
Ɵ
= − ( × − ) ×
Ɵ
Ɵ
MSE = 
ROP
MSE = 
+ 
Năng lượng cơ học đầu vào
Năng lượng xoay đầu vào mỗi đơn vị thời gian
Thể tích đất đá phá hủy mỗi đơn vị thời gian
Năng lượng thẳng đứng đầu vào mỗi đơn vị thời gian
Thể tích đất đá phá hủy mỗi đơn vị thời gian
(13)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(14)
MSE = 

 + 
2.ot×
S ×S 
(15)
MSE = + . .
.
DE = 
= + ∆ ( ) 
(16) = + ∆ × × Ɵ
Ɵ
= − ( × − ) ×
Ɵ
Ɵ
 (22)
35DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
PETROVIETNAM
Do vậy, có thể tóm tắt quy trình tính toán áp suất vỉa theo 
Hình 1.
3. Kết quả và trao đổi
3.1. Thông số đầu vào
Dữ liệu đầu vào gồm các thông số khoan: đường kính mũi 
khoan qua các đoạn, vận tốc xoay, tốc độ khoan cơ học, moment 
xoắn và tải trọng lên mũi khoan. Các thông số này được thể hiện 
trong Hình 2.
3.2. Các bước tính toán
Để xác định áp suất vỉa từ các thông số đầu vào trên, nhóm tác 
giả sử dụng quy trình như Hình 1 và được thể hiện theo các bước 
như sau:
Bước 1: Xác định CCS (psi), cần các thông số: 
- UCS (psi)
- Góc ma sát trong θ (AIF) (radian)
- Δp (áp suất nén, Δp = ECD – PP)
Bước 2: Xác định MSE (psi), cần các thông số:
- T: Moment xoắn (ft.lb)
- ROB (ft/giờ)
- WOB (lbf )
- RPM (phút-1)
- dbit (in)
Bước 3: Tính DE dựa vào CCS và MSE
Bước 4: Xác định ΔDE, cần các thông số:
Thông số khoan 
(moment xoắn, WOB, 
ROP, RPM, kích thước 
mũi khoan)
MSE DE
CCS
UCS & IFA
Áp suất 
lỗ rỗng
Đường xu hướng 
DE (DEtrend) từ log 
lỗ rỗng
Dữ liệu dưới giếng 
Log sonic/địa chấn (Vp,...) 
áp suất đáy giếng (ECD, 
tỷ trọng mùn khoan)
∆DE = DEp - DEtrend
 Hình 1. Quy trình xác định áp suất vỉa từ DE và MSE (phương pháp DEMSE)
Hình 2. Thông số đầu vào cho phương pháp DEMSE
= + ∆ (
1 +
1 −
) 
=
480 × ×
×
+
4 ×
×
= + ∆ (
1 +
1 −
) 
=
480 × ×
×
+
4 ×
×
= 
= + ∆ × ×
1 − Ɵ
1 + Ɵ
Bit size (in)
TV
D 
(m
)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
RPM (min-1) ROP (ft/hour) T (kft.lb) WOB (klbf)
9 19 30 40 50 60 70 80 90 100 30 50 70 90 110 130 150 0 5 10 15 20 0 5 10 15 20 25
36 DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
- DEp
- DEtrend
∆DE = DEp - DEtrend
Bước 5: Xác định áp suất lỗ rỗng từ các thông số trên
Để tính toán DEtrend, nhóm tác giả sử dụng phương 
pháp phân tích thống kê đối với dữ liệu các giếng khoan 
lân cận để có các hệ số a, b trong Mục 2.3.2 tương ứng là 
3,125 và 1,21. Kết quả tính các hệ số này được thực hiện 
bằng trung bình 10 giếng khoan khi khớp kết quả thay đổi 
DE theo độ rỗng cho đoạn áp suất vỉa có xu hướng thay 
đổi bình thường. Sau đó kết quả tính toán áp suất vỉa theo 
phương pháp MSE được vẽ và đối sánh với kết quả tính từ 
sóng âm (phương pháp truyền thống) và phương pháp 
hàm số mũ. Lý do của việc đối sánh này là phương pháp 
xác định theo kết quả đo địa vật lý giếng khoan (sóng âm) 
được coi là cách tính tin cậy nhất sau khi được đối sánh 
hiệu chỉnh với kết quả đo thực tế. Đối với vùng nghiên cứu 
ở đây, đoạn khoan qua có chứa sét mềm và việc chắc chắn 
xuất hiện áp suất vỉa dị thường là cơ sở kiểm chứng tính 
chính xác của phương pháp.
3.3. Kết quả và trao đổi
Từ các Bước 1 và 2 cho thấy có thể tính toán trước các 
thông số CCS và MSE (Hình 3). Trên thực tế, để tính toán 
MSE cần phân biệt vị trí đo đạc các thông số khoan là trên 
giàn hay tại khu vực gần mũi khoan. Nếu các thông số lấy 
ở bộ khoan cụ đáy (BHA) sẽ có tính chính xác cao hơn; 
ngược lại nếu thông số lấy trên giàn thì khi tính toán cần 
xem xét hiệu chỉnh kết quả. Đối với nghiên cứu sử dụng 
thông số (moment xoắn và tải trọng lên choòng) đo đạc 
trên giàn sẽ ảnh hưởng tới sự chính xác, vì thế khi phân 
tích các tác giả chỉ xem xét sự phù hợp về hướng biến đổi. 
Lý do là bởi chỉ có moment xoắn và tải trọng lên choòng 
ở sát mũi khoan mới thể hiện đúng bản chất, mối tương 
quan thực của năng lượng phá hủy đất đá và mới đủ cơ sở 
xác định tương đối chính xác giá trị áp suất. 
= 
= + ∆ × ×
1 − Ɵ
1 + Ɵ
0 4000 8000 12000 16000 20000 3000 5000 7000 9000 11000 13000
0 0 
500 500 
1000 1000
1500 1500
2000 2000
2500 2500
3000 3000
3500 3500
4000 4000 
MES (psi) CCS (psi)
TV
D 
(m
)
TV
D 
(m
)
Hình 3. Kết quả tính toán MSE và CCS
37DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
PETROVIETNAM
Hình 3 chỉ rõ mối tương quan năng lượng yêu cầu để 
phá vỡ một đơn vị thể tích đất đá (MSE) tăng theo chiều 
sâu đồng nghĩa với việc giá trị độ bền của đá (CCS) cũng 
tăng theo. Đặc biệt, trong khoảng độ sâu 2.000 - 3.000 
m, các giá trị MSE và CCS tăng lên đột biến và rời khỏi 
xu hướng tăng thông thường. Hiện tượng tăng này gắn 
liền với sự xuất hiện áp suất vỉa dị thường. Vùng áp suất 
vỉa dị thường kết thúc từ chiều sâu 3.000 m trở đi. Điểm 
đặc biệt cần lưu ý ở đây là giá trị MSE được xác định trong 
phương trình (18) (hoặc trong Bước 2 trên đây) có thể chia 
thành 2 cụm do WOB và T. Khi tính toán tỷ lệ, nhóm tác 
giả nhận thấy tương ứng giá trị tối thiểu và tối đa của tỷ lệ 
thành phần MSE do WOB và T là 0,1% và 1,1%. Điều đó có 
nghĩa là, trong trường hợp do bộ khoan cụ gây ra thì đất 
đá chủ yếu bị phá hủy cắt do moment xoắn tạo nên, trong 
khi đó thành phần tải trọng lên choòng có tác dụng phá 
hủy nghiền dập đất đá chiếm tỷ rất nhỏ. Điều này là hoàn 
toàn phù hợp và thể hiện rõ nhất đối với mũi khoan PDC. 
Do đó, kết quả tính toán MSE và DE phụ thuộc nhiều vào 
thông số moment xoắn. Khi đối sánh với phương trình (4), 
(5), (6) của mỗi hệ số mũ trong việc xác định áp suất vỉa 
có thể thấy mô hình chỉ quan tâm tới WOB, ROP, RPM mà 
không đề cập tới moment xoắn. Hiển nhiên là WOB và T 
có tác động qua lại, nhưng trong mọi trường hợp cũng 
cần khẳng định việc xác định moment xoắn là cần thiết 
vì nó ảnh hưởng lớn tới khả năng phá hủy đất đá. Do đó, 
việc không xét tới ảnh hưởng trực tiếp của moment xoắn 
tới xác định áp suất vỉa là nhược điểm của phương pháp 
hàm mũ.
Tiếp tục thực hiện các Bước 3, 4, 5, các giá trị DE và áp 
suất vỉa theo phương pháp DEMSE có thể được xác định 
như Hình 4 và 5.
Áp suất vỉa cho trường hợp nghiên cứu này được xác 
định theo phương pháp mô hình hệ số mũ theo phương 
trình (4), (5), (6). Phương pháp truyền thống này thường 
được sử dụng để xem xét khả năng xuất hiện áp suất vỉa 
dị thường. Sau khi tính toán được giá trị hệ số dX theo 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,5 1 1,5 2 2,5
TV
D 
(m
)
DE
DE DE
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa (psi)
 trend
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 0,5 1 1,5 2 2,5
TV
D 
(m
)
DE
DE DE
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa (psi)
 trend
Hình 4. Tương quan giữa DEtrend và DE thực Hình 5. Kết quả tính toán áp suất vỉa theo phương pháp kết hợp DEMSE
38 DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
thông số khoan (ROP, WOB, RPM), tiến hành vẽ sự thay 
đổi theo độ sâu khoan. Trên đường thay đổi này, nếu 
xuất hiện vị trí thay đổi xu thế thông thường thì được 
coi là vị trí xuất hiện áp suất vỉa dị thường. Cuối cùng, giá 
trị áp suất vỉa trong khu vực dị thường được tính toán 
trên cơ sở áp suất vỉa thông thường và nguyên lý chiều 
sâu tương đương. Kết quả của phương pháp này được 
trình bày trên Hình 6, đồng thời cũng được so sánh với 
kết quả tính toán thông qua phương pháp đo địa vật lý 
giếng khoan về thuộc tính sóng âm theo phương trình 
(7) (Mục 2.2.2). Nội dung và các bước xác định áp suất 
vỉa theo các phương pháp truyền thống này có thể tham 
khảo tài liệu [14].
Áp suất vỉa xác định từ kết quả đo sóng âm trong địa 
vật lý giếng khoan được coi là phương pháp hợp lý trong 
giai đoạn này và đã chứng minh được sự chính xác so với 
kết quả đo thực tế FIT. Hình 6 và 7 cho thấy kết quả tính 
toán áp suất vỉa theo DEMSE khá phù hợp với kết quả 
địa vật lý giếng khoan. Đồng thời, từ Hình 6 có thể thấy 
được một số nhược điểm của phương pháp hệ số mũ 
như: trong đoạn khoan trên 1.300 m có sự sai khác về giá 
trị giữa 2 phương pháp. Tiếp theo từ độ sâu 1.300 m, rõ 
ràng giá trị áp suất vỉa của phương pháp hàm mũ tính ra 
kết quả sai khác lớn và ngược với xu thế của kết quả đo 
sóng âm. Sự sai khác này có thể do vai trò của moment 
xoắn đã không được tính tới trong phương pháp hệ số 
mũ. Hiện tượng này lại gặp phải trong khoảng khoan 
xung quanh độ sâu 2.800 m. Bên cạnh điểm phù hợp 
của phương pháp DEMSE so với phương pháp hệ số mũ, 
cũng có thể thấy hiện tượng sai khác tại 2 khoảng vị trí 
trên. Sự khác biệt tuy không lớn này xuất phát từ khả 
năng choòng khoan bị mòn, dẫn tới hiệu quả phá đá bị 
giảm đáng kể. 
4. Kết luận
Trên cơ sở tổng hợp, tính toán, so sánh và phân tích áp 
suất vỉa theo phương pháp truyền thống (hệ số mũ, sóng 
âm), tích hợp hiệu suất khoan DE và năng lượng riêng cơ 
học cho đối tượng nghiên cứu, một số kết luận chính được 
rút ra như sau:
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa (psi)
Pp_Sonic Pp_dXc
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa(psi)
Pp_MSE Pp_sonic
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa (psi)
Pp_Sonic Pp_dXc
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 5000 10000 15000
TV
D 
(m
)
Áp suất vỉa(psi)
Pp_MSE Pp_sonic
Hình 6. So sánh kết quả xác định áp suất vỉa theo phương pháp hàm số mũ và sóng âm Hình 7. So sánh kết quả xác định áp suất vỉa theo phương pháp DEMSE và sóng âm
39DẦU KHÍ - SỐ 9/2020 
PETROVIETNAM
- Phương pháp hệ số mũ có nhược điểm chưa tính 
toán tới vai trò của moment xoắn: kết quả áp suất vỉa sai 
khác và cho xu thế ngược nhau tại một số vị trí.
- Phương pháp kết hợp hiệu suất khoan DE và năng 
lượng riêng cơ học MSE cho kết quả phù hợp với phương 
pháp địa vật lý giếng khoan (sóng âm): về độ lớn và xu 
hướng.
- Phương pháp DEMSE cần được tiếp tục vận dụng 
nghiên cứu cho các trường hợp khác: khả năng áp dụng 
thời gian thực, tiết kiệm chi phí đo địa vật lý giếng khoan, 
thời gian khoan
Tài liệu tham khảo
[1] Juan Rivas Cardona, Fundamental investigation of 
pore pressure prediction during drilling from the mechanical 
behavior of rock. Texas A&M University, 2011.
[2] Erling Fjaer, R.M.Holt, P.Horsrud, A.M.Raaen, and 
R.Risnes, Petroleum related rock mechanics. Elsevier, 2008.
[3] Reza Majidi, Martin Albertin, and Nigel Last, 
“Method for pore pressure estimation using mechanical 
specific energy and drilling efficiency”, IADC/SPE Drilling 
Conference and Exhibition, Fort Worth, Texas, USA, 1 - 3 
March, 2016. 
[4] Nguyễn Văn Hùng và Đặng Hữu Minh, “Ứng dụng 
ANN trong dự báo áp suất nứt vỉa”, Tạp chí Dầu khí, Số 3: 
tr. 32 - 41, 2019.
[5] Adam T.Bourgoyne Jr, Keith K.Millheim, Martin 
E.Chenevert, and F.S.Young Jr, Applied drilling engineering, 
2nd edition. Society of Petroleum Engineers, 1991.
[6] Mark D.Zoback, Reservoir geomechanics. 
Cambridge University Press, 2007.
[7] Ahmed Zakaria Noah, “New pore pressure 
evaluation techniques for LAGIA-8 well, Sinai”, International 
Journal of Geosciences, Vol. 7, No. 1, pp. 32 - 46, 2015.
[8] Glenn L.Bowers, “Pore pressure estimation from 
velocity data: Accounting for overpressure mechanisms 
besides under compaction”, SPE Drilling and Completions, 
Vol. 10, No. 2, pp. 89 - 95, 1995.
[9] William R.Matthews, “Here is how to calculate 
pore pressure from logs”, Geology, 1971.
[10] M.King Hubbert Mk and William W.Rubey, 
“Role of fluid pressure in mechanics of overthrust 
faulting: I.Mechanics of fluid-filled porous solids and its 
applications to overthrust faulting”, Geological society of 
America bulletin, Vol. 70, No. 2, pp. 115 - 166, 1959.
[11] J.R.Jorden and O.J.Shirley, “Application of drilling 
performance data to overpressure detection”, Journal of 
Petroleum Technology, Vol. 18, No. 11, 1966.
[12] M.G.Bingham, “How rock properties are related 
to drilling”, The Oil and Gas Journal, pp. 94 - 101, 1964.
[13] Bill Rehm and Ray McClendon, “Measurement 
of formation pressure from drilling data”, Fall Meeting of 
the Society of Petroleum Engineers of AIME New Orleans, 
Louisiana, 3 - 6 October, 1971.
[14] Nguyễn Văn Hùng, Báo cáo thực hiện đề tài: “Dự 
báo áp suất vỉa, áp suất nứt vỉa cho đối tượng vỉa Miocene 
của mỏ X”, PVU, 2020.
Summary
This paper describes DEMSE, a new method that uses surface drilling data to determine, in real time, the pore pressure needed to update 
the well design. This pore pressure estimation method is a combination of available drilling data (such as torque, rate of penetration and 
weight on bit), and drilling efficiency (DE), based on the concepts of mechanical specific energy (MSE) or the energy spent at the bit to remove 
a volume of rock and the differential pressure (wellbore pressure minus pore pressure). Unlike the d-exponent methodology (dXc), which is 
an empirical correlation considering only weight on bit (WOB), rotation per minute (RPM), and rate of penetration (ROP), DEMSE is an energy-
based approach that also takes into account the torque (T) and mechanical properties in addition to WOB, RPM, ROP. The result shows that 
DEMSE has a significant benefit over the dXc method, in terms of predictive capability, by reducing the subjectivity that is involved in dXc-
based pore pressure estimates. Moreover, the results of DEMSE are consistent with the pore pressure estimated by the well log data method. 
Key words: Pore pressure, mechanical specific energy, d-exponent, drilling efficiency.
PORE PRESSURE ESTIMATION DURING DRILLING BASED ON 
MECHANICAL SPECIFIC ENERGY AND DRILLING EFFICIENCY
Nguyen Van Hung, Luong Hai Linh, Le Minh Hieu, Nguyen Tung Quan
Petrovietnam University
Email: hungnv@pvu.edu.vn