CN104698493B - 一种计算异常地层压力的方法 - Google Patents
一种计算异常地层压力的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104698493B CN104698493B CN201310660074.3A CN201310660074A CN104698493B CN 104698493 B CN104698493 B CN 104698493B CN 201310660074 A CN201310660074 A CN 201310660074A CN 104698493 B CN104698493 B CN 104698493B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- velocity
- pressure
- wave
- modulus
- young
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 35
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 241001269238 Data Species 0.000 description 1
- 101100346656 Drosophila melanogaster strat gene Proteins 0.000 description 1
- 241000219000 Populus Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000002922 simulated annealing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明是关于一种计算页岩气异常地层压力方法,所述的方法包括:通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量;由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力;根据有效应力,确定异常压力地层段。本发明提供的方法,不但提高页岩气地层压力预测的精度,消除页岩地层中含气对地层速度的影响,而且建立地层速度与有效应力之间的高精度模型,开发了通过杨氏模量与地层中纵横波速度之间的关系来预测页岩气中的地层压力。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理技术领域,尤指一种利用地球物理技术计算地层压力的方法。
背景技术
自1968年Pennebaker发表文章论述利用地震资料预测异常压力以来,利用地球物理技术进行压力预测的精度在逐步提高。但是目前仅仅应用纵波速度检测超压带,有时会出现错误。因为纵波速度的降低并不是唯一由超压带引起的,含气层的纵波速度也会是很低的。因此,在页岩气等含气地层压力的计算中,仅仅利用纵波速度不能区别低速层是含气层还是超压带。
因此,当前亟需一种新的计算异常地层压力的方法,用以提高页岩气等含气储层中地层压力预测的精度,消除地层中含气对地层速度的影响,建立地层速度与有效应力之间的高精度模型。
发明内容
为了达到上述目的,本发明提供一种通过从杨氏模量的定义出发结合波动方程推导了有效应力与纵横波速度之间的关系,开发出杨氏模量法来计算地层压力的方法。而具体方法如下:
本发明提供一种计算异常地层压力的方法,所述方法包括:
通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量;
由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力;
根据有效应力,确定异常压力地层段。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量还包括:
根据岩石物理特征与杨氏模量、纵横波速度之间的关系获得以下关系式:
其中:E表示杨氏模量;ρ、Vp和Vs分别表示岩石骨架的密度、纵波速度和横波速度。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力还包括:
将所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算,可获得以下关系式:
其中ΔH/H为单位厚度压缩量,表示岩石骨架受有效应力产生的应变;σE为利用杨氏模量计算求得的有效应力;ρ、Vp和Vs分别表示岩石骨架的密度、纵波速度和横波速度。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述根据有效应力,确定异常压力地层段包括:
根据有效应力求得地层压力,并通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述纵横波速度包括:
运用叠后波阻反演和道积分约束的多属性反演方法综合预测纵、横波速度。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段还包括:
根据静水压力的定义,通过以下关系式:Pw=gρwh/103,其中Pw表示静水压力,单位为MPa;g表示重力加速度,无量纲;ρw表示地层水的相对密度,单位为g/cm3;h表示水柱高度,单位为m,求得静水压力值,将所述静水压力与地层压力作比较,根据其比较值确定异常压力地层段。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述运用叠后波阻反演还包括:
获取测试数据,所述测试数据包括:波阻抗曲线、层位解释结果和岩性信息;根据获得的测试数据确定初始波阻抗模型;
将地震道估计结果与实际地震道做比较,获得剩余误差值;
利用初始波阻抗模型反演,求得相关关系,实现的后波阻抗反演;
根据获得的测试数据,分别建立区域纵波速度、横波速度和密度与叠后波阻抗的拟合关系式,将叠后波阻抗体分别转换为纵波速度体、横波速度体和密度体。
本发明的一种计算异常地层压力的方法更进一步包括:所述道积分约束的多属性反演具体方式还包括:
获取地震数据,进行道积分反演;
将所述反演结果作为约束条件,进行纵波速度、横波速度和密度的多属性反演。
本发明的有益技术效果在于:通过本发明提供的方法,提高了地层压力预测的精度,通过消除地层中含气对地层速度的影响,进而建立了地层速度与有效应力之间的高精度模型,开发了杨氏模量法来预测地层压力。
附图说明
图1为计算异常地层压力的方法流程图;
图2为Fillipone法计算地层压力系数与DC指数交会图;
图3为杨氏模量法计算地层压力系数与DC指数交会图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种计算异常地层压力的方法,以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例提供的一种计算异常地层压力的方法,如图1所示,所述的计算异常地层压力的方法包括以下步骤:
S101,通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量;具体在本发明实施例中,杨氏模量是指岩石骨架在弹性变形范围内,作用于岩石骨架上的纵向应力与纵向应变的比例常数。也常指岩石骨架所受应力如拉伸、压缩、弯曲、扭曲、剪切等与岩石骨架产生的应变之比。
其杨氏模量的表达公式可由:表达,式中:E表示杨氏模量;σE表示岩石骨架所受应力;e表示岩石骨架产生的应变。
然后根据杨氏模量的定义与地层中纵横波速度之间的关系,可获得有效应力。
S102,由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力;具体在上述实施例中,根据岩石物理特征,杨氏模量与地层中纵横波速度之间有以下关系式:式中:E表示杨氏模量;ρ、Vp和Vs分别表示岩石骨架的密度、纵波速度和横波速度。而,将杨氏模量的表达式,与上述关系式相结合,以此可推导出以下关系式:
式中:ΔH/H为单位厚度压缩量,表示岩石骨架受有效应力产生的应变。
S103,根据有效应力,确定异常压力地层段。
将获得的精确度较高的有效应力带入有效应力定理中,以此求得地层压力,并通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段。
在上述实施例中,步骤S103还包括静水压力获取或求值方法,其中静水压力是指与岩石表面及地表连通的开放体系下的水柱压力。常具有以下性质(Dahlberg,1994):①压力值随深度而增加;②压力变化率只依赖于水的密度变化;③代表压力增加最大速率的方向向量总是垂直地面的;④压力和深度的关系与流体容器的形状完全无关。静水压力的计算公式为:
Pw=gρwh/103
式中:Pw表示静水压力,单位为MPa;g表示重力加速度,无量纲;ρw表示地层水的相对密度,单位为g/cm3;h表示水柱高度,单位为m。
在本发明实施例中,地层中纵波与横波速度是通过叠后波阻抗反演和道积分约束的多属性反演等方法进行综合预测的,因为,地震资料反演技术就是充分利用测井、钻井、地质资料提供的丰富的构造、层位、岩性等信息,从常规的地震剖面推导出地下地层的波阻抗、密度、速度、孔隙度、渗透率、砂泥岩百分比、压力等信息。因此,本发明通过此方法在提高纵波与横波速度的精度之外还提高了异常地层段的精度确定。
⑴叠后波阻抗反演的具体方式
首先应综合地震、测井和地质等资料得到的波阻抗曲线、层位解释结果和岩性信息,确定一个初始波阻抗模型。这个初始模型把应用地质知识解释的层位、断层和岩性信息反馈到反演中去。
把地震道的估计结果与实际地震道相比,得到剩余误差值。利用这个误差,通过随机算法(或模拟退火、神经网络、遗传算法等非线性全局最优化方法),在噪声和模型协方差估计值得约束下,迭代修改模型,直到获得一个可以接受的剩余误差为止。最终控制反演过程的稳定性与分辨率,进而处理出高质量的波阻抗剖面。
利用测井波阻抗反演结果采用拟和、地质统计学(克里金、协克里金)方法求取相关关系,实现叠后波阻抗反演。目前,有很多商业软件可以完成叠后波阻抗反演,如Strat、Jason、Geoscope等。
利用测井资料分别建立区域纵波速度、横波速度和密度与叠后波阻抗的拟合关系式,然后将叠后波阻抗体分别转换为纵波速度体、横波速度体和密度体。
⑵道积分约束的多属性反演具体方式
先对地震数据进行道积分反演。道积分技术是80年代中期由Takeshi等人提出的、主要用于岩性解释的一种地震道反演技术,目前有很多商业软件可以完成,如Strat、Jason、Geoscope等。
利用道积分反演的体做为约束条件在Strat软件中利用Emerge模块进行纵波速度、横波速度和密度的多属性反演。EMERGE在井点处通过交会分析建立测井数据和地震数据的关系式,然后利用神经网络学习这种关系进而推广应用到无井地区,通过分析地震属性,利用学习的关系,将这个关系应用到三维区中。
在本发明实施例中,通过杨氏模量与体积模量确定计算页岩气异常压力地层段具体方法如下:
(1)利用密度测井曲线计算上覆岩层压力
全世界各沉积盆地的资料均表明,上覆岩层压力与埋深呈正比,直线相关性极强,实际上,上覆岩层压力就是上覆地层平均密度与岩层深度的乘积,即
Pov=gρh/103
式中:Pov表示上覆岩层压力,单位为MPa;g表示重力加速度,无量纲;ρ表示上覆地层平均密度,单位为g/cm3;h表示岩层深度,单位为m。
(2)利用DC指数等钻井资料建立正常压实趋势线确定单位厚度压缩量
利用“DC”指数分层段建立正常压实趋势线,主要目的是避免大的不整合面对正常压实趋势线的影响。结合“DC”指数随深度的变化规律,由最小二乘法计算压实系数。
所述小二乘法指的是变量与变量之间存在着各种不同的关系,其中孔隙度、层速度、DC指数、Sigma指数等压实参数与井深之间存在一元线性关系,用公式表示如下:y=a+bH式中:y表示压实参数,包括(孔隙度、层速度、DC指数等),H表示井深,a和b为区域参数,其中b近似于单位厚度压缩量。由最小二乘法可以得出:b=Lxy/Lxx、a=H平均-b·y平均式中,Lxx=∑(Hi-H平均)2、Lxy=∑(Hi-H平均)(yi-y平均)2、H平均=(∑(Hi))n、y平均=(∑(yi))n、i=1,2,3,…,n。
(3)地层速度的求取
方法一:利用井资料约束叠后波阻抗反演方法求得波阻抗体,然后根据井资料拟合波阻抗数据体与纵波速度、横波速度和密度之间的关系,求得纵波速度、横波速度和密度。方法二:利用道积分约束的多属性反演计算纵波速度、横波速度和密度。
综合应用两种方法计算得到的纵横波速度和密度,提高地层速度预测的精度。
(4)异常压力计算
将计算得到的纵波速度、横波速度、密度和单位厚度压缩量代入体积模量的公式中计算有效应力,然后根据有效应力定理求得地层压力,并通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段。
经实践,在四川盆地分别利用Fillipone法、体积模量法等不同方法计算了志留系页岩地层中的地层压力,并利用钻井DC指数的结果与不同方法计算的压力系数交会拟合。从拟合的结果来看,体积模量法的拟合系数最高。
请参考附图图2-图3,分别为Fillipone法计算地层压力系数与DC指数交会图、体积模量法计算地层压力系数与DC指数交会图。不难看出体积模量法的拟合系数最高,因此可以明显得出通过体积模量法确定的异常压力地层段更为准确。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种计算页岩气异常地层压力方法,其特征在于,所述方法包括:
运用叠后波阻反演和道积分约束的多属性反演方法综合预测纵、横波速度;
所述运用叠后波阻反演还包括:获取测试数据,所述测试数据包括:波阻抗曲线、层位解释结果和岩性信息;根据获得的测试数据确定初始波阻抗模型;
将地震道估计结果与实际地震道做比较,获得剩余误差值;
利用初始波阻抗模型反演,求得相关关系,实现的后波阻抗反演;
根据获得的测试数据,分别建立区域纵波速度、横波速度和密度与叠后波阻抗的拟合关系式,将叠后波阻抗体分别转换为纵波速度体、横波速度体和密度体;
通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量;
由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力;
根据有效应力求得地层压力,并通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段;
所述通过纵横波速度与岩石物理特征求得杨氏模量还包括:
根据岩石物理特征与杨氏模量、纵横波速度之间的关系获得以下关系式:
其中:E表示杨氏模量;ρ、Vp和Vs分别表示岩石骨架的密度、纵波速度和横波速度;
所述由所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算获得有效应力还包括:
将所述杨氏模量与岩石骨架所受应变计算,可获得以下关系式:
其中ΔH/H为单位厚度压缩量,表示岩石骨架受有效应力产生的应变;σE为利用杨氏模量计算求得的有效应力;ρ、Vp和Vs分别表示岩石骨架的密度、纵波速度和横波速度;
所述通过地层压力与静水压力的比值确定异常压力地层段还包括:
根据静水压力的定义,通过以下关系式:Pw=gρwh/103,其中Pw表示静水压力,单位为MPa;g表示重力加速度,无量纲;ρw表示地层水的相对密度,单位为g/cm3;h表示水柱高度,单位为m,求得静水压力值,将所述静水压力与地层压力作比较,根据其比较值确定异常压力地层段;
所述道积分约束的多属性反演具体方式还包括:
获取地震数据,进行道积分反演;
将所述反演结果作为约束条件,进行纵波速度、横波速度和密度的多属性反演。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310660074.3A CN104698493B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种计算异常地层压力的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310660074.3A CN104698493B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种计算异常地层压力的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104698493A CN104698493A (zh) | 2015-06-10 |
CN104698493B true CN104698493B (zh) | 2018-07-10 |
Family
ID=53345812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310660074.3A Active CN104698493B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种计算异常地层压力的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104698493B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106401574B (zh) * | 2015-07-28 | 2020-06-19 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种钻前高温地热井地层压力的预测方法 |
CN107957487A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 岩石脆性指数获取的方法及*** |
CN110927790A (zh) * | 2018-09-20 | 2020-03-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 基于叠前弹性参数的反演地层压力预测方法及*** |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3722606A (en) * | 1971-08-16 | 1973-03-27 | Continental Oil Co | Detecting abnormal formation pressure during drilling of a well |
US3766993A (en) * | 1971-10-01 | 1973-10-23 | Continental Oil Co | Geopressure detection during drilling of a well |
CN1729346A (zh) * | 2002-11-06 | 2006-02-01 | 施蓝姆伯格技术公司 | 水力压裂方法 |
CN101978372A (zh) * | 2008-02-22 | 2011-02-16 | M-I有限公司 | 确定井处理容量的方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7301345B2 (en) * | 2004-06-18 | 2007-11-27 | Schlumberger Technology Corporation | While-drilling methodology for estimating formation pressure based upon streaming potential measurements |
-
2013
- 2013-12-09 CN CN201310660074.3A patent/CN104698493B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3722606A (en) * | 1971-08-16 | 1973-03-27 | Continental Oil Co | Detecting abnormal formation pressure during drilling of a well |
US3766993A (en) * | 1971-10-01 | 1973-10-23 | Continental Oil Co | Geopressure detection during drilling of a well |
CN1729346A (zh) * | 2002-11-06 | 2006-02-01 | 施蓝姆伯格技术公司 | 水力压裂方法 |
CN101978372A (zh) * | 2008-02-22 | 2011-02-16 | M-I有限公司 | 确定井处理容量的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
地层压力预测技术及应用研究;李刚毅;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》;20100215;第6-8页 * |
辽西凹陷北洼下第三系异常地层压力分析;刘震等;《石油学报》;19930131;第14卷(第1期);第14-23页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104698493A (zh) | 2015-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104698492B (zh) | 一种计算异常地层压力的方法 | |
CN105445791B (zh) | 一种基于多种地震属性的地层孔隙压力预测方法 | |
Yasin et al. | Estimation of petrophysical parameters from seismic inversion by combining particle swarm optimization and multilayer linear calculator | |
CN109425896A (zh) | 白云岩油气储层分布预测方法及装置 | |
CN105182424B (zh) | 一种基于斑块饱和模型定量预测储层孔隙度的方法和装置 | |
CN104898161B (zh) | 一种基于测井响应模拟体的有效砂岩预测方法 | |
CN104155693A (zh) | 储层流体流度的角道集地震响应数值计算方法 | |
Saadu et al. | Petrophysical evaluation and volumetric estimation within Central swamp depobelt, Niger Delta, using 3-D seismic and well logs | |
CN107728205B (zh) | 一种地层压力预测方法 | |
CN104975851B (zh) | 用于振幅随炮检距变化道集分析的油藏模型优化方法 | |
CN104570065B (zh) | 一种利用地震波阻抗定量反演孔隙度的方法 | |
CN106842326B (zh) | 无横波速度测井时砂泥互层co2地质封存时移地震正演模拟方法 | |
CN104834003A (zh) | 一种非常规致密储层的相控压缩系数地震预测方法 | |
CN104698494A (zh) | 一种计算异常地层压力的方法 | |
CN104698493B (zh) | 一种计算异常地层压力的方法 | |
Horsfall et al. | Hydrocarbon reservoir characterization using well log in Niger Delta Basin of Nigeria | |
Benetatos et al. | Fully integrated hydrocarbon reservoir studies: myth or reality? | |
CN110007348A (zh) | 一种灰质背景浊积岩储层的岩石物理建模方法 | |
Paris et al. | Predicting reservoir quality in the Bakken Formation, North Dakota, using petrophysics and 3C seismic data | |
CN104459820B (zh) | 多尺度压力场的建立方法 | |
Kadhim et al. | The use of artificial neural network to predict correlation of cementation factor to petrophysical properties in Yamamma formation | |
Mennan | Well Log Interpretation and 3D Reservoir Property Modeling of the Maui-B Field, Taranaki Basin, New Zealand | |
Zidan | Shale-gas reservoir characterization and sweet spot prediction | |
Masoud et al. | Reservoir characterization and geostatistical model of the Cretaceous and Cambrian-Ordovician reservoir intervals, Meghil field, Sirte basin, Libya | |
Convers-Gomez | Prediction of Reservoir Properties for Geomechanical Analysis Using 3-D Seismic Data and Rock Physics Modeling in the Vaca Muerta Formation, Neuquén Basin, Argentina |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |