CN108957543A - 采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，根据研究区域内的砂泥岩储层的干燥岩石纵波速度与最大纵波速度的关系，计算出有效应力，再通过有效应力和地层压力、上覆地层压力之间的关系来计算出该工区的地层压力。本发明综合考虑了干燥岩石纵波速度、上覆地层压力、裂隙的密度和体积、孔隙结构和纵横比、岩石骨架的体积模量和骨架矿物的体积模量等因素，能更加准确的预测出地层压力。
Description
技术领域
本发明属于石油与天然气勘探中地层压力预测技术领域，尤其是涉及一种采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法。
背景技术
地层压力对地下油气的储集和运移，烃类的生成和转化有着密切的关系。钻前预测地层压力有助于确定合理的钻井液密度和井身结构，对保护油气层有着非常重要的意义。传统钻前地层压力预测方法主要是联系岩石速度和有效应力的岩石物理模型，常使用的方法有Eaton法和Fillippone法，但是这些方法仅适用于特殊条件下，且没有考虑到岩石孔隙结构，故预测结果存在一定的误差。本文针对这些不足，在考虑孔隙纵横比的前提下提出一种新的有效应力模型来预测地层压力。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的问题是提出一种采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，能够解决上述问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，根据研究区域内的砂泥岩储层的干燥岩石纵波速度与最大纵波速度的关系，计算出有效应力，再通过有效应力和地层压力、上覆地层压力之间的关系来计算出该工区的地层压力。
进一步，包括如下关系式：
干燥岩石纵波速度和有效应力之间的关系为：
公式(1)：VP(dry)＝VP(max)(1-a*exp(-Pe/b))
其中Vp(dry)表示干燥岩石纵波速度，Vp(max)表示最大纵波速度，Pe表示有效应力，a、b分别表示控制参数，系数a、b与裂隙的密度和体积、孔隙结构和纵横比密切相关；
有效应力和地层压力、上覆地层压力之间的关系为：
公式(2)：PP＝Pc-n·Pe
其中Pe表示有效应力，PC表示上覆地层压力，n表示有效应力系数，PP为地层压力；
由公式(1)计算出有效应力Pe，再代入公式(2)中得出地层压力PP。
进一步，有效应力系数n和岩石骨架的体积模量、骨架矿物的体积模量之间的关系为：
公式(3)：n＝1-Ks/Ko
其中，Ks为岩石骨架的体积模量，Ko为骨架矿物的体积模量；
由公式(3)得出有效应力系数n。
进一步，PC可利用上覆地层的密度微积分得到。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明综合考虑了干燥岩石纵波速度、上覆地层压力、裂隙的密度和体积、孔隙结构和纵横比、岩石骨架的体积模量和骨架矿物的体积模量等因素，能更加准确的预测出地层压力。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本实施例系数a、b对有效应力的预测模型图(图中三条曲线自上而下依次为a＝0.1,0.5,0.8下的有效应力和干燥岩石速度关系图)；
图2为本实施例系数a、b对有效应力的预测模型图(图中四条曲线自上而下依次为b＝5,10,20,40下的有效应力和干燥岩石速度关系图)；
图3为本实施例有效应力预测模型计算成果图(图中三条线从左到右依次为静水压力、预测地层压力、上覆地层压力，实测地层压力为若干个点状，位于预测地层压力那条线上)；
图4为本实施例研究方法计算的地层压力示意图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明创造。
Dvorkin等(1996)根据公开实测数据拟合出岩石速度和有效应力之间的关系，我们将该关系加以改进可表示为：
VP(dry)＝VP(max)(1-a*exp(-Pe/b)) (1)
其中，Vp(dry)表示干燥岩石纵波速度，Vp(max)表示最大纵波速度，Pe表示有效应力，a、b分别表示控制参数。
系数a、b与裂隙的密度和体积、孔隙结构和纵横比密切相关，是控制有效应力—速度曲线形状的关键因素。理论模型(图1-2所示)说明系数a、b是可以反映孔隙结构、有效压力、速度的重要参数。从图1-2中可以看出，当有效应力小于20MPa，随着有效应力的增加，岩石速度急剧变化，当有效应力大于20MPa，随着有效应力的增加，岩石速度稳定在一个数值处保持不变。
这种曲线变化规律由孔隙度的组成决定的，孔隙度定性的分为柔性孔隙度和刚性孔隙度两部分。柔性孔隙度可看作是纵横比小于0.01的硬币状缝隙，刚性孔隙度可看作是纵横比大于0.1的球状孔隙。压力-孔隙度的变化控制着压力-速度的变化。随着压力增加时，岩石速度会迅速增加，是因为柔性孔隙迅速减少，而当压力增加到一定程度时，岩石速度增加率降低直至维持在一个常数不变，是因为大部分柔性孔隙度已经被压缩而刚性孔隙度不易被压缩。
PP＝Pc-n·Pe (2)
其中，Pe表示有效应力，PC表示上覆地层压力，n表示有效应力系数，PP为地层压力。
n＝1-Ks/Ko (3)
其中，Ks为岩石骨架的体积模量，Ko为骨架矿物的体积模量。
PC可利用上覆地层的密度微积分得到，将(1)式计算出的有效应力，(3)式计算出的有效应力系数带入到(2)式，便可推测出该工区的地层压力。
验证：
如图3所示，为测井法得到的地层压力。其中蓝色实线为预测的地层压力，红色圆点为实测的离散压力值，可以看出后两者拟合的很好，说明本文提出的压力预测模型是精准可靠的。
如图4所示，地震反演法得到的地层压力。经过上述实测数据验证，测井法拟合地层压力效果很好，故用测井标定的地震法反演三维地层压力是可行的。首先根据工区提供的三维地震数据进行纵、横波阻抗体和弹性参数体的反演，再利用单井预测的地层压力和上述介绍的有效应力预测模型进行三维地震地层压力体的反演，预测出的三维地震地层压力剖面详见图3。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (4)
1.采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，其特征在于：根据研究区域内的砂泥岩储层的干燥岩石纵波速度与最大纵波速度的关系，计算出有效应力，再通过有效应力和地层压力、上覆地层压力之间的关系来计算出该工区的地层压力。
2.根据权利要求1所述的采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，其特征在于：包括如下关系式：
干燥岩石纵波速度和有效应力之间的关系为：
公式(1)：VP(dry)＝VP(max)(1-a*exp(-Pe/b))
其中Vp(dry)表示干燥岩石纵波速度，Vp(max)表示最大纵波速度，Pe表示有效应力，a、b分别表示控制参数，系数a、b与裂隙的密度和体积、孔隙结构和纵横比密切相关；
有效应力和地层压力、上覆地层压力之间的关系为：
公式(2)：PP＝Pc-n·Pe
其中Pe表示有效应力，PC表示上覆地层压力，n表示有效应力系数，PP为地层压力；
由公式(1)计算出有效应力Pe，再代入公式(2)中得出地层压力PP。
3.根据权利要求2所述的采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，其特征在于：有效应力系数n和岩石骨架的体积模量、骨架矿物的体积模量之间的关系为：
公式(3)：n＝1-Ks/Ko
其中，Ks为岩石骨架的体积模量，Ko为骨架矿物的体积模量；
由公式(3)得出有效应力系数n。
4.根据权利要求2所述的采用地震法预测砂泥岩储层地层压力的新方法，其特征在于：PC可利用上覆地层的密度微积分得到。
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