CN107589447A - 基于曲率的地层压力校正方法 - Google Patents

Abstract

一种基于曲率的地层压力校正方法，包括以下步骤：步骤1：获得地层压力三维数据体P；步骤2：针对与所述三维数据体P相同范围的地震解释层位，提取曲率属性，将所述曲率属性归一化，作为挤压构造对地层压力的贡献率a；步骤3：基于地层资料拟合挤压构造应力函数σ_T；步骤4：根据以下公式计算校正后的地层压力三维数据体P_M：P_M＝P+a·σ_T。该方法在地层压力校正过程中引入曲率属性，在空间上可以有效地反映挤压构造对地层压力的贡献，能够获得更准确的地层压力预测结果。

Description

基于曲率的地层压力校正方法

技术领域

本发明涉及地球物理技术，特别涉及一种基于曲率的地层压力校正方法。

背景技术

获得准确的地层压力分布是水平井压裂技术的关键，对于页岩气的开发也是至关重要。目前用于地层压力预测、监测和检测的方法主要有地质分析法、地震法、dc指数法和测井法等。地质分析法与地震法都属于钻前预测，在普查新区的深部地层、无钻井和测井资料时，可以用来宏观划定异常压力带，但精度较低。dc指数法属于随钻预测，对岩性的判断不够准确，计算压力值也受到一定的影响。此外，目前基于三维地震数据的地层压力预测技术中并未考虑断层因素的影响，因此在断层附近的地层压力结果与实际地质情况存在着一定的误差。业内期待一种更准确的地层压力预测方法，以获得更符合实际地质情况的三维地层压力数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于曲率的地层压力校正方法，其通过分析断层附近地层压力变化等因素，能够获得更准确的地层压力预测结果。

本发明采用以下解决方案：

一种基于曲率的地层压力校正方法，包括以下步骤：

步骤1：获得地层压力三维数据体P；

步骤2：针对与所述三维数据体P相同范围的地震解释层位，提取曲率属性，将所述曲率属性归一化，作为挤压构造对地层压力的贡献率a；

步骤3：基于地层资料拟合挤压构造应力函数σ_T；

步骤4：根据以下公式(4)计算校正后的地层压力三维数据体P_M：

P_M＝P+α·σ_T (4)。

优选地，所述步骤3是通过以下步骤实现的：

收集地层资料，获得挤压构造应力函数σ_T的离散值；

基于所述离散值，根据以下公式(3)求取拟合参数c和d：

σ_T＝(H-c)ρ₀g/d (3)

其中，ρ₀为地层的平均密度；g为重力加速度；H为泥岩声波时差平直段的开始深度；

通过所述公式(3)拟合挤压构造应力函数σ_T。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明在地层压力校正过程中引入曲率属性，在空间上可以有效地反映挤压构造对地层压力的贡献，并且提取曲率属性是成熟的技术，在实际应用过程中易于实现；

(2)经过本发明修正的地层压力预测结果更符合地质规律，尤其是在地质构造变化剧烈的地区，更符合实际地质情况。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。

图1示出了根据示例性实施例的基于曲率的地层压力校正方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明的示例性实施例基于常规的三维地层压力预测数据，以曲率属性和测井数据为基础，在断层附近进行地层压力校正，最终获得更符合实际地质情况的三维地层压力数据，预测结果可以用于页岩气等热点领域。

以下参考图1详细描述本发明的基于曲率的地层压力校正方法的原理和步骤。

杨进等(2009)针对挤压构造提出地层孔隙压力预测的修正模型，如以下公式(1)所示：

P_M＝K·P+a·σ_T (1)

其中，P_M为校正后的地层压力预测值，单位为MPa；P为常规模型计算的地层压力值，单位为MPa；a为挤压构造对地层压力的贡献率，单位为％；K为构造压力因子；σ_T为相对挤压构造应力。

测井资料受人为因素影响较少，且能随井深连续变化，资料连续性好，纵向分辨率高、可靠性好，地层的声波速度、密度和电阻率等参数都与地层孔隙压力存在一定的关系，能够表现出一定的规律性。因此，目前通常利用测井资料预测地层压力。公式(1)中提到的常规模型利用测井资料中对地层孔隙压力敏感的曲线对地层压力进行拟合，是一个非线性回归的过程。在常规模型中，只考虑测井资料与地层孔隙压力的关系，未考虑其它地质因素的影响。应用常规模型预测地层压力是现有技术，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的模型进行地层压力预测。

挤压构造应力对地层压力的作用可视为侧向的压力作用，其主要表现在两个方面：压力作用使孔隙体积降低，岩石的渗透能力因孔隙度的减小而降低。因此可以将构造压力因子K定义为孔隙度的函数，如以下公式(2)所示：

其中，K为构造压力因子，为随深度H变化的地层孔隙度，b为待定系数。

根据地层资料拟合本地区的挤压构造应力函数，如以下公式(3)所示：

σ_T＝(H-c)ρ₀g/d (3)

其中，P_M为相对构造挤压应力，单位为MPa；ρ₀为地层的平均密度，单位为g/cm³；g为重力加速度，单位为m/s²；H为泥岩声波时差平直段的开始深度，单位为m；c和d为拟合参数。

如果忽略构造压力因子K在地层孔隙压力修正模型的作用，即K＝1，则以上公式(1)可简化为公式(4)：

P_M＝P+a·σ_T (4)

其中，P_M为校正后的地层压力预测值，单位为MPa；P为常规模型计算的地层压力值，单位为MPa；σ_T为相对挤压构造应力；a为挤压构造对地层压力的贡献率，单位为％。

依据以下两点原因，可以在以上公式(4)中忽略参数K：(1)构造压力因子K主要体现为侧向的压力作用，而公式(4)中通过曲率属性获得的参数a体现的是挤压构造对地层压力的影响，因此在一定程度上抵消了忽略构造压力因子K对校正结果的影响；(2)计算构造压力因子K需要获得三维的孔隙度数据，原公式(1)主要用于二维地层孔隙压力校正，而根据示例性实施例的方法主要针对三维数据进行地层孔隙压力校正，就需要考虑三维的孔隙度数据的可靠性，众所周知三维孔隙度数据的获取难度非常大，因此可忽略参数K。

依据以下两点原因，在示例性实施例中可以采用曲率属性近似获得挤压构造对地层压力的贡献率a：(1)曲率属性用于描述地质体的几何变化，与地震反射体的弯曲程度相对应，对岩层的弯曲、褶皱和裂缝、断层等反应敏感，是寻找地质体构造特征的有效手段，此外其能很好地反映由沉积作用或低级序断层引起的波形变化；(2)曲率属性基于构造解释层位提取，容易获取且精度较高，曲率属性绝对值较大时地层弯曲程度大，地层受到的挤压应力也较大。

基于以上描述的基本原理，根据示例性实施例的基于曲率的地层压力校正方法包括以下步骤：

步骤1：获得地层压力三维数据体P

地层压力三维数据体P是根据现有的常规模型计算的。如前所述，常规模型利用测井资料中对地层孔隙压力敏感的曲线对地层压力进行拟合，是一个非线性回归的过程。在常规模型中，只考虑测井资料与地层孔隙压力的关系，未考虑其它地质因素的影响。应用常规模型预测地层压力是现有技术，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的模型进行地层压力预测，获得地层压力三维数据体P。

步骤2：针对与所述三维数据体P相同范围的地震解释层位，提取曲率属性，将所述曲率属性归一化，作为挤压构造对地层压力的贡献率a

曲率属性反应的是地震反射体的弯曲程度，即曲率属性越大地震反射体弯曲程度越大，所产生的挤压构造的应力越大，即挤压构造对地层压力的贡献率a越大。因此，在本步骤中，将提取的曲率属性进行归一化，作为挤压构造对地层压力的贡献率a。针对某一地震解释层位提取曲率属性是非常成熟的技术，在实际应用过程中易于通过曲率属性获得挤压构造对地层压力的贡献率a。

步骤3：基于地层资料拟合挤压构造应力函数σ_T

收集地层资料可以获得挤压构造应力函数σ_T的离散值，基于这些离散值，可以通过以下公式(3)求取拟合参数c和d：

σ_T＝(H-c)ρ₀g/d (3)

其中，σ_T为挤压构造应力函数，单位为MPa；ρ₀为地层的平均密度，单位为g/cm³；g为重力加速度，单位为m/s²；H为泥岩声波时差平直段的开始深度，单位为m；c和d为拟合参数。

在求取拟合参数c和d之后，即可根据公式(3)拟合挤压构造应力函数σ_T，以便计算任意一点的挤压构造应力。

步骤4：根据以下公式(4)计算校正后的地层压力三维数据体P_M：

P_M＝P+a·σ_T (4)。

应用示例

在本示例中，按照以下步骤进行基于曲率的地层压力校正：

步骤1：根据已知常规模型计算地层压力三维数据体P，并根据工区实际情况，获得工区范围和目的层位信息。

步骤2：针对与三维数据体P相同范围的地震解释层位，提取曲率属性，对曲率属性进行归一化，将其取值范围限制在[0,1]区间内，将归一化后的曲率属性作为挤压构造对地层压力的贡献率a。由于贡献率a为沿层属性，与三维数据体P在纵向上(即z方向)范围不同，只有x、y方向范围相同，为了获得与三维数据体P在纵向上范围一致的贡献率a，将a的值在纵向上进行复制，即贡献率a的纵向上为常值，只有x、y方向的值是变化的。

步骤3：通过工区地层资料获得靶区的挤压构造应力函数σ_T的离散值，基于该离散值，根据公式(3)求取拟合参数c＝500，d＝1000。因此，拟合的挤压构造应力函数σ_T为：

σ_T＝(H-500)ρ₀g/1000。

步骤4：根据公式(4)计算校正后的地层压力三维数据体P_M。

获得的地层压力三维数据体P_M可以用于页岩气开发评价等方面，在页岩气有利预测预测中起着至关重要的作用。

上述技术方案只是本发明的一种实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开的原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例的描述，因此前面的描述只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (2)

1.一种基于曲率的地层压力校正方法，包括以下步骤：

步骤1：获得地层压力三维数据体P；

步骤2：针对与所述三维数据体P相同范围的地震解释层位，提取曲率属性，将所述曲率属性归一化，作为挤压构造对地层压力的贡献率a；

步骤3：基于地层资料拟合挤压构造应力函数σ_T；

步骤4：根据以下公式(4)计算校正后的地层压力三维数据体P_M：

P_M＝P+a·σ_T (4)。

2.根据权利要求1所述的基于曲率的地层压力校正方法，其中所述步骤3是通过以下步骤实现的：

收集地层资料，获得挤压构造应力函数σ_T的离散值；

基于所述离散值，根据以下公式(3)求取拟合参数c和d：

σ_T＝(H-c)ρ₀g/d (3)

其中，ρ₀为地层的平均密度；g为重力加速度；H为泥岩声波时差平直段的开始深度；

通过所述公式(3)拟合挤压构造应力函数σ_T。