CN107817518B - 一种提高地层孔隙压力预测精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高地层孔隙压力预测精度的方法，该方法包括以下步骤：(A)对单道共中心点叠加道进行地质分层，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间；(B)根据压实速度趋势拟合算法校正每个地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度；(C)利用经校正的每个地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，确定每个地质分层内的每个时间样点对应的压力系数；(D)采用浅层压力系数校正公式校正浅层压力系数；(E)利用经校正的浅层压力系数，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值。本发明提供的方法能够使地层孔隙压力预测结果符合地球物理意义和实际的地质情况。
Description
技术领域
本发明涉及地震资料数字信号处理领域，具体地，涉及一种提高地层孔隙压力预测精度的方法。
背景技术
在油气田开发过程中，地震地层压力预测方法可以用来描述纵、横向地层压力的分布特征；***的油气层压力分布规律的研究，不仅可以帮助我们认识和发现新的油气层，而且对于了解地下油气层能量、控制油气层压力的变化，并合理地利用油气层能量最大限度地采出地下油气均具有十分重要的意义。
目前，地层压力预测方法主要分为三种：钻前预测法、随钻监测法、钻后检测法。其中随钻检测法由于现场泥浆密度变化、钻头磨损、水力因素等影响，导致该方法监测效果不准确；而钻后检测法是钻后通过测井评价检测地层压力的方法，是一种“事后”技术；因此，在新钻区或无钻井地区，必须采用钻前预测法才能得到初探区丰富的空间压力分布信息。
钻前预测法通过地震资料计算地层的异常压力值，预测异常地层压力位置。国内外广泛采用的是Fillippone(1978年和1982年)通过对墨西哥湾等地区的钻井、测井、地震等多方面资料的综合研究，提出不依赖于正常压实速度趋势，而利用地层层速度预测压力的Fillippone公式，该方法建立了地层压力随层速度变化的经验模型。随后，Martinez(1986年)在公式基础上考虑了密度影响，对Fillippone公式进行改写，改写后可以实现地层压力的连续显示，有助于实际应用(如识别不同的压力***和小断层等)。但是，这种经验模型受控于研究工区的实际情况，刘震(1990年)在通过对辽东湾辽西凹陷压力测试数据的分析中发现，地层压力和速度之间的关系并不是简单的线性内插关系，提出了修正后的Fillippone公式，在异常压力幅度不太大的浅、中层深度范围内，地层压力与速度呈对数关系，进一步提高了解释精度。
虽然很多学者对Fillippone方法进行了改进，使Fillippone压力预测模型得到不断完善，但是这些改进措施只是在不同地区应用时，对预测模型的表现形式进行改变，并没有去挖掘该算法在实际应用中的不足，即没有对其原理进行完善。
通过对Fillippone方法长期的生产应用，发现由于Fillippone公式容错性不强，在均方根速度和层速度精确度不高的情况下，会造成在实际资料处理时有两个具体问题：
第一，利用地震资料从浅至深进行压力预测时，发现利用均方根速度计算压实速度过程中，压实速度出现反转的现象，违背压实速度随着深度增加而线性增加的特性，导致出现层速度大于最大压实速度的现象，使压力预测值出现异常，因此，基于这种现象，目前该方法主要对目标层位区间进行应用，很少计算从浅至深的压力值；
第二，从浅至深计算压力系数时，由于压力系数与层速度呈反比关系，即低速对应高压，因此，根据算法特性，导致浅层在层速度较小的情况下，所计算的压力系数偏高，不符合实际情况。
因此，十分有必要针对Fillippone方法存在的上述问题，对其进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种提高地层孔隙压力预测精度的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种提高地层孔隙压力预测精度的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(A)对单道共中心点叠加道进行地质分层，每个地质分层内选取时间样点，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间；
(B)根据压实速度趋势拟合算法校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度；
(C)利用经校正的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，确定每个时间样点对应的压力系数；
(D)采用浅层压力系数校正公式校正浅层压力系数；
(E)利用经校正的浅层压力系数，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值。
本发明提供的方法是以Fillippone公式为基础，根据压实速度线性增加原则，利用压实速度趋势校正技术对压实速度从浅至深统一校正，保持压实速度随深度增加的趋势，从而提高压力预测精度，并通过浅层压力系数校正技术，使浅层压力系数相对关系不变且符合实际资料情况。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的实施例1使用的方法的基本步骤示意图；
图2是本发明的实施例1中每个地质分层单独计算的最大压实速度图；
图3是本发明的实施例1中确定每个地质分层的最大压实速度的线性拟合参数图；
图4是本发明的实施例1中经校正的每个时间样点对应的最大压实速度图；
图5是使用本发明的实施例1中的方法得到的预测压力系数时间剖面图；
图6是使用本发明的实施例1中的方法得到的预测压力系数平面图；
图7是通过Fillippone公式计算得到的最大压实速度图；
图8是通过Fillippone公式计算得到的预测压力系数平面图；
图9是通过Fillippone公式计算得到的预测压力系数平面图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种提高地层孔隙压力预测精度的方法，其中，该方法包括以下步骤：
(A)对单道共中心点(CMP)叠加道进行地质分层，每个地质分层内选取时间样点，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间；
(B)根据压实速度趋势拟合算法校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度；
(C)利用经校正的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，确定每个时间样点对应的压力系数；
(D)采用浅层压力系数校正公式校正浅层压力系数；
(E)利用经校正的浅层压力系数，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值。
在本发明中，所述单道CMP叠加道指的是地震数据中单个CMP道集叠加生成一个地震道。优选地，所述地震数据来源于四川地区。
根据本发明，所述地质分层可以使用本领域常规使用的方法进行，例如，可以按照沉积相变化或岩性变化的原则进行；优选地，所述地质分层含有m层，m为3-100的正整数；优选地，m为3-80的正整数；更优选地，m为3-60的正整数。
在本发明中，每个地质分层内可以含有n个时间样点，n为1000-7000的正整数；优选地，n为1000-6000的正整数。更优选地，所述时间样点可以利用采样间隔划分地震道的原则进行选取。
根据本发明，在步骤(A)中，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间可以通过计算每个地质分层内的最大压实速度的最大值和最小值，以及所述最小压实速度的最大值和最小值获得。
在本发明提供的一种优选的实施方式中，在步骤(A)中，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间的方式包括：根据式(I)-(VI)计算每个地质分层内的最大压实速度的最大值和最小值，以及所述最小压实速度的最大值和最小值；
其中，i为地质分层数且i为小于等于m的正整数；Ki为第i个地质分层的刚性系数；为第i个地质分层的速度系数；Vrms为均方根速度；(ti-1+1)则为第i个地质分层的第1个时间样点；ti则为第i个地质分层的最后一个时间样点；Vmaxi(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最小值；Vmaxi(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最大值；Vmini(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最小值；Vmini(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最大值。
根据本发明，在步骤(B)中，校正每个地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度的方式可以包括以下步骤：
(B1)对每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度进行线性拟合，以获得每个地质分层内的最大压实速度的线性拟合参数和最小压实速度的线性拟合参数；
(B2)按照地质分层从上至下的顺序，以上一地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度的最大值为基础结合下一分层的最大压实速度的线性拟合参数，和/或以上一地质分层内的每个时间样点对应的最小压实速度的最大值为基础结合下一分层的最小压实速度的线性拟合参数，以分别获得经校正的下一分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度。
在本发明提供的一种优选的实施方式中，在步骤(B1)中，根据式(XI)-(XII)对每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度进行线性拟合，以获得每个地质分层内的最大压实速度的线性拟合参数和最小压实速度的线性拟合参数；
其中，i为地质分层数且i为小于等于m的正整数；ai为第i个地质分层的最大压实速度线性拟合参数；bi为第i个地质分层的最小压实速度线性拟合参数；(ti-1+1)则为第i个地质分层对应的第1个时间样点；ti则为第i个地质分层对应的最后一个时间样点；Vmaxi(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最小值；Vmaxi(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最大值；Vmini(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最小值；Vmini(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最大值。
在本发明中，通过上述方法获得的每个地质分层内的最大压实速度的线性拟合参数和最小压实速度的线性拟合参数，可以保持地质分层内的时间样点的最大压实速度和最小随深度增加的趋势。
在步骤(B2)中，分别根据式(XIII)-(XVI)校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度；
其中，为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最大压实速度；为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最小压实速度；ai为第i个地质分层的最大压实速度线性拟合参数；bi为第i个地质分层的最小压实速度线性拟合参数；t为叠加道第t个时间样点，利用t可以确定i的取值；叠加道第1个时间样点对应的最大压实速度校正前后不变；叠加道第一个时间样点对应的最小压实速度校正前后不变。
根据本发明，在步骤(C)中，确定每个地质分层内的每个时间样点对应的压力系数的方式可以包括：根据式(VII)计算每个地质分层内的每个时间样点对应的压力系数；
其中，Vmax(t)为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最大压实速度；Vmin(t)为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最小压实速度；Vinter(t)为地叠加道第t个时间样点对应的层速度；A为密度常系数；pressA(t)叠加道第t个时间样点对应的压力系数。
根据本发明，在步骤(D)中，校正浅层压力系数的方式可以包括以下步骤：
(D1)利用浅层内的第1个时间样点对应的压力系数计算回归系数；
(D2)利用由步骤(D1)得到的回归系数，校正浅层内的每个时间样点对应的压力系数，以获得经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数。
根据本发明，在步骤(D)中，校正浅层压力系数的方式包括：根据式(VIII)-(IX)校正浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressA(1)为浅层内的第1个时间样点对应的压力系数；B为浅层压力系数的回归系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数。
根据本发明，所述浅层为第1个地质分层。
根据本发明，在步骤(E)中，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值的方式可以包括：根据式(X)计算浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressB(t)为浅层内的第t个时间样点对应的压力值，单位为兆帕；H为第t个时间样点的深度，单位为米；Vinter(t)为浅层内的第t个时间样点对应的层速度；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数。
在本发明中，本发明提供的方法还可以包括：利用由步骤(C)得到的非浅层内的每个时间样点对应的压力系数，确定非浅层内的每个时间样点对应的压力值，其中，所述非浅层为除了浅层(即，第1个地质分层)以外的地质分层。
优选地，确定非浅层内的每个时间样点对应的压力值的方式包括：根据式(XVII)计算非浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressB(t)′为非浅层内的第t个时间样点对应的压力值，单位为兆帕；H为第t个时间样点的深度，单位为米；pressA(t)叠加道第t个时间样点对应的压力系数；t为时间样点数且(t1+1)≤t≤n；t1+1为非浅层内的第一个时间样点。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的方法。
按照以下步骤对四川地区的地震数据进行地层孔隙压力预测，具体如图1所示。
1、对单道共中心点叠加道进行地质分层，共份3层(即m＝3)，每个地质分层内选取1250个时间样点(即n＝1250，具体地，采样时间总长度为5秒，采样时间间隔为4毫秒)，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间，具体如式(I)-(VI)所示：
其中，i为地质分层数且i为小于等于3的正整数；Ki为第i个地质分层的刚性系数；为第i个地质分层的速度系数；Vrms为均方根速度；(ti-1+1)则为第i个地质分层的第1个时间样点；ti则为第i个地质分层的最后一个时间样点；Vmaxi(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最小值；Vmaxi(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最大值；Vmini(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最小值；Vmini(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最大值。
2、根据压实速度趋势拟合算法校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，具体如式(XI)-(XVI)所示：
其中，i为地质分层数且i为小于等于3的正整数；ai为第i个地质分层的最大压实速度线性拟合参数；bi为第i个地质分层的最小压实速度线性拟合参数；(ti-1+1)则为第i个地质分层对应的第1个时间样点；ti则为第i个地质分层对应的最后一个时间样点；Vmaxi(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最小值；Vmaxi(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最大压实速度的最大值；Vmini(ti-1+1)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最小值；Vmini(ti)为第i个地质分层内的第t个时间样点对应的最小压实速度的最大值。
其中，为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最大压实速度；为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最小压实速度；ai为第i个地质分层的最大压实速度线性拟合参数；bi为第i个地质分层的最小压实速度线性拟合参数；t为叠加道第t个时间样点，利用t可以确定i的取值；叠加道第1个时间样点对应的最大压实速度校正前后不变；叠加道第一个时间样点对应的最小压实速度校正前后不变。
3、利用经校正的每个地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，确定每个地质分层内的每个时间样点对应的压力系数，具体如式(VII)所示：
其中，Vmax(t)为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最大压实速度；Vmin(t)为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最小压实速度；Vinter(t)为叠加道第t个时间样点对应的层速度；A为密度常系数；pressA(t)叠加道第t个时间样点对应的压力系数
4、采用浅层压力系数校正公式校正浅层压力系数，具体如式(VIII)-(IX)所示：
其中，pressA(1)为浅层内的第1个时间样点对应的压力系数；B为浅层压力系数的回归系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数。
5、利用经校正的浅层压力系数，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值，具体如式(X)所示：
其中，pressB(t)为浅层内的第t个时间样点对应的压力值，单位为兆帕；H为浅层内的第t个时间样点的深度，单位为米；Vinter(t)为浅层内的第t个时间样点对应的层速度；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数。
6、根据式(XVII)计算非浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressB(t)′为非浅层内的第t个时间样点对应的压力值，单位为兆帕；H为第t个时间样点的深度，单位为米；pressA(t)叠加道第t个时间样点对应的压力系数；t为时间样点数且(t1+1)≤t≤n；t1+1为非浅层内的第一个时间样点。
结果如图2-6所示。
图2-4表明经过本发明提供的压实速度趋势拟合算法经校正的最大压实速度在每个分层中都具备压实速度线性增加的特性，并且保证了压实速度从整体上增加的趋势，说明本发明提供的方法所获得的技术效果与理论预期基本吻合，可信度高。
图5表明通过本发明提供的方法得到的压力系数在时间剖面上，纵向变化平缓，具有沿层性，低压区域与高压区域之间有明显过渡，并且在浅层的压力系数从常压开始随深度逐渐发生变化，与实际情况吻合。
图6表明通过本发明提供的方法得到的压力系数在时间切片上，刻画出明显的构造断裂特征，断裂西北部有多个不同的压力单元，说明断裂带对油气起到了良好的封堵作用，3口开发井分别处于3个不同的压力单元中，且处于单元中压力系数较高的位置，具有良好的油气运移动力，与3口井的实际开发情况吻合。
对比例1
采用常规的Fillippone公式(请参见Estimation of Formation Parameters andthe Prediction of Overpressures from Seismic Data,W.R.Fillippone,1982)对四川地区的地震数据(同实施例1)进行地层孔隙压力预测。
结果如图7-9所示。
图7表明通过Fillippone公式计算得到的最大压实速度出现反转现象，不具有随深度增加而线性增加的趋势，与实际情况不符。
图8表明通过Fillippone公式计算得到的压力系数在时间剖面上，纵向变化距离，不具备沿层特征，特别是浅层的压力系数达到1.8以上，术语超高压，与实际情况不符。
图9表明通过Fillippone公式计算得到的压力系数在时间切片上，不能展现独立的压力***，压力分布无特定规律，3口开发井的位置均处在压力系数较低的位置，与实际开发情况不符合。
将本发明提供的实施例1与对比例1的结果相对比可知，与常规使用的Fillippone公式相比，本发明提供的方法能够极大地提高最大压实速度和最小压实速度的精度，有效地提高了压力系数的计算精度，使地层孔隙压力预测结果符合地球物理意义和实际的地质情况。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种提高地层孔隙压力预测精度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(A)对单道共中心点叠加道进行地质分层，每个地质分层内选取时间样点，确定每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度的分布区间；
(B)根据压实速度趋势拟合算法校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度；
(C)利用经校正的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度，确定每个时间样点对应的压力系数；
(D)采用浅层压力系数校正公式校正浅层压力系数；
(E)利用经校正的浅层压力系数，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地质分层含有m层，m为3-100的正整数；每个地质分层内含有n个时间样点，n为1000-7000的正整数。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(B)中，校正每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度的方式包括以下步骤：
(B1)对每个地质分层内的最大压实速度和最小压实速度进行线性拟合，以获得每个地质分层内的最大压实速度的线性拟合参数和最小压实速度的线性拟合参数；
(B2)按照地质分层从上至下的顺序，以上一地质分层内的每个时间样点对应的最大压实速度的最大值为基础结合下一分层的最大压实速度的线性拟合参数，和以上一地质分层内的每个时间样点对应的最小压实速度的最大值为基础结合下一分层的最小压实速度的线性拟合参数，以分别获得经校正的下一分层内的每个时间样点对应的最大压实速度和最小压实速度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(C)中，确定每个时间样点对应的压力系数的方式包括：根据式(VII)计算每个时间样点对应的压力系数；
其中，为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最大压实速度；为叠加道第t个时间样点对应的经校正的最小压实速度；Vinter(t)为叠加道第t个时间样点对应的层速度；A为密度常系数；pressA(t)叠加道第t个时间样点对应的压力系数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(D)中，校正浅层压力系数的方式包括以下步骤：
(D1)利用浅层内的第1个时间样点对应的压力系数计算回归系数；
(D2)利用由步骤(D1)得到的回归系数，校正浅层内的每个时间样点对应的压力系数，以获得经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤(D)中，校正浅层压力系数的方式包括：根据式(VIII)-(IX)校正浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressA(1)为浅层内的第1个时间样点对应的压力系数；B为浅层压力系数的回归系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数；n为1000-7000的正整数。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述浅层为第1个地质分层。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(E)中，确定浅层内的每个时间样点对应的压力值的方式包括：根据式(X)计算浅层内的每个时间样点对应的压力值；
其中，pressB(t)为浅层内的第t个时间样点对应的压力值，单位为兆帕；H为第t个时间样点的深度，单位为米；为经校正的浅层内的每个时间样点对应的压力系数；t为时间样点数且t≤n；t1为浅层内的时间样点数；n为1000-7000的正整数。
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