CN117434599A - 一种基于地震资料进行地层压力预测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，涉及石油地质勘探和地震资料反演技术领域。包括以下步骤：S1、确定地层压力的预测公式；S2、对地震速度数据体的预处理；S3、各类参数数据体的计算与归一化处理；S4、核心参数优选与调整；S5、预测结果的验证与完善。本发明提供的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，该方法在仅有地震速度资料下就能大面积高效的运用，适用于致密层的压力估算，方法简单高效，能够获得压力变化的趋势，有利于油气资源的勘探与开发。
Description
技术领域
本发明涉及石油地质勘探和地震资料反演技术领域，具体涉及一种基于地震资料进行地层压力预测的方法。
背景技术
目前地层压力的预测方法主要有等效深度法和经验公式法两类，等效深度法是泥质沉积物不平衡压实造成地层欠压实并产生异常高压是传统预测异常地层孔隙压力的理论依据，即压实作用和地层孔隙排液之间的不平衡是造成异常超压的主要成因，地层孔隙压力异常不仅受泥岩等沉积物压实程度的影响，而且也与地层孔隙度密切相关。常见的Eaton法，Bowers法等均基于等效深度法。这类方法需要建立正常压实曲线来预测地层压力，主要利用测井资料进行计算，常适用于单井的计算，在常规储层的单井上具有较高的准确度。在致密储层中，受限于非均质性，泥质沉积物的筛选变得困难，同时单井的对整个层位的参考意义有所降低。经验公式法常常通过经验模型得出，常见的经验公式法有Fillippone法和Eberhart-Phillips法等，经验统计模型涉及的参数较多，容易导致各参数的误差相互叠加，致使地层孔隙压力预测精度有所降低。
但是，经验统计模型不受岩性和异常压力成因机制的影响，对复杂岩性剖面和压力成因地区，较其他地层孔隙压力预测方法具有较大的优势；有些经验统计模型直接计算地层孔隙压力，避免了利用测井资料计算中间参数而引起误差传递。在致密储层中，由于极强的非均质性导致的岩性差异，超压成因也较为复杂，使得经验公式预测法也难以保证较高的准确度。
针对上述问题，本发明提供了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，该方法在仅有地震速度资料下就能大面积高效的运用，适用于致密层的压力估算，方法简单高效，能够获得压力变化的趋势，有利于油气资源的勘探与开发。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，具体包括以下步骤：
S1、确定地层压力的预测公式；
S2、对地震速度数据体的预处理；
S3、各类参数数据体的计算与归一化处理；
S4、核心参数优选与调整；
S5、预测结果的验证与完善。
优选的，所述步骤S1具体为：选取Fillippone法，根据钻井液与地层压力之间的平衡关系，提出经验公式，具体如下：
其中，Pp为地层压力，MPa；Pov为上覆地层压力，MPa；Vi为层速度，m/s；Vmax为基质速度，m/s；Vmin为孔隙流体速度，m/s。
优选的，所述步骤S2具体为：根据时差信息估算叠加速度，再将叠加速度转换为均方根速度，最后用Dix公式计算主要速度参数Vi，Dix公式如下：
其中，vR,i和vR,i-1分别为地层顶、底界面的均方根速度，m/s；t0,i和t0,i-1分别为地层顶、底界面的反射波旅行时间，s；vi为层速度，m/s。
优选的，所述步骤S3具体为：对次要参数上覆地层压力以及上覆沉积物密度的数据体进行计算与归一化处理；
上覆地层压力Pov是地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力，表达式为：
其中，H为上覆地层压力计算点的垂直深度，m；g为重力加速度，取9.8m/s2；ρs为上覆沉积物密度，g/cm3；
ρs的表达式为：
ρs＝0.357+1.114Vi-0.182Vi 2+0.010Vi 3(5)
其中，ρs为上覆沉积物密度，g/cm3；Vi为层速度，m/s。
优选的，所述步骤S4具体为：均方根速度变化导致Vmax和Vmin的变化，具体关系式如下：
Vmax＝1.4VR0+3kt
Vmin＝0.7VR0+0.5kt (6)
其中，t为反射波双程旅行的时间，s；VR0为均方根速度随t变化的截距；k为斜率；由于不同研究区地层的岩性和压实程度存在差异，需结合实际地质情况对VR0进行调整。
优选的，所述步骤S5具体为：使用压力系数作为量化指标，压力系数是地层压力与静水压力之比，压力系数αp的计算公式为：
其中，αp为压力系数，Ph是静水压力，MPa；ρ是地层水密度，此处取为1.02g/cm3；H是静水柱的高度；
带入上述各项参数计算完成可得压力系数的数据体，通过比对各个层位中的预测值和实测值，确认预测结果的准确性。
因此，本发明提供了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，具有如下有益效果：
(1)该方法在仅有地震速度资料下就能大面积高效的运用；
(2)该方法在确定地层压力预测公式的基础上，对地震速度数据体进行预处理，获得可靠的计算数据；再对各类参数数据体计算并归一化处理，使得各类参数能以数据体的形式计算；接着对核心的参数进行优选与调整，保证预测的准确率；最后对预测结果进行验证与完善。
(3)该方法适用于致密层的压力估算，方法简单高效，能够获得压力变化的趋势，有利于油气资源的勘探与开发。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明实施例中均方根速度的剖面图；
图2是本发明实施例中层速度的剖面图；
图3是本发明实施例中密度剖面图；
图4是本发明实施例中预测值与实测值对比图；
图5是本发明实施例中压力系数剖面图；
图6是本发明实施例中压力系数平面图。
具体实施方式
以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
实施例
本发明提供了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，包括以下步骤：
S1、确定地层压力的预测公式；
须家河组属于致密储层，压力成因复杂，通过建立正常压实趋势的预测方法难以保证较高的准确度，经验公式法不需要建立正常压实趋势和适用于面积较大工区的压力估算，在致密储层的压力预测具有明显的优势。
经验公式法中选取Fillippone法，该方法是学者对墨西哥湾沿岸等地区油田的地震、测井、钻井等多方面资料进行综合研究后，发现地震波速度降低与超压出现相吻合的现象，并依据钻井液与地层压力间的平衡关系，提出经验公式，具体如下：
其中，Pp为地层压力，MPa；Pov为上覆地层压力，MPa；Vi为层速度，m/s；Vmax为基质速度，为孔隙度趋于零时的速度，近似于岩石速度上限，m/s；Vmin为孔隙流体速度，岩石刚性趋近于零时的速度，近似于岩石速度下限，m/s。
这类经验公式法预测的核心是对关键参数的设置与调整，选用最适宜的参数能够最大程度的提高预测的准确性。
S2、对地震速度数据体的预处理；
速度参数是压力预测的重要参数，其变化趋势与压力变化趋势息息相关，准确的确定地层速度至关重要。在Fillippone公式中，主要参数均为与速度相关的参数，利用地震层速度数据体能够建立各个参数之间的联系。
由于实际地震资料采集中不能直接获取地震层速度，需根据正常时差信息估算出叠加速度，再基于地层介质水平或起伏不大的假设条件，将叠加速度转换为均方根速度，进而用Dix公式来计算出地层的层速度。
其中，vR,i和vR,i-1分别为地层顶、底界面的均方根速度，m/s；t0,i和t0,i-1分别为地层顶、底界面的反射波旅行时间，s；vi为层速度，m/s。
在须家河组中，砂岩和泥岩互层的现象明显。如图1和图2所示，均方根速度呈现由浅至深递增的变化趋势，整体速度较低，无法反映地层真实的速度情况；层速度的变化趋势毫无规律，且速度值大于均方根速度，速度范围也更广；须三段较厚的泥页岩层对应着速度降低，须二段的速度升高也与其岩性特征相对应，层速度的数据体能够较好的反映地层的真实速度。
S3、各类参数数据体的计算与归一化处理；
在Fillippone法中，次要参数为上覆地层压力、上覆沉积物密度等，对次要参数上覆地层压力、上覆沉积物密度的数据体计算与归一化处理能保证预测的准确进行。
上覆地层压力Pov是地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力，其表达式为：
其中，H为上覆地层压力计算点的垂直深度，m；g为重力加速度，取9.8m/s2；ρs为上覆沉积物密度，g/cm3。
早期学者统计了不同岩石地层的层速度与上覆沉积物密度之间的关系，建立了经验关系式：
其中，ρs为上覆沉积物密度，g/cm3；Vi为层速度，m/s。
随着地球物理技术和处理精度的提升，利用高分辨率的波速和深井的电子密度测量，多位学者对公式(4)进行改进。在基于地震数据地层压力预测中使用了新改进的公式并获得了较好的效果，该新公式为：
ρs＝0.357+1.114Vi-0.182Vi 2+0.010Vi 3 (5)
如图3所示，在须家河组的密度剖面中，主要的范围为2.5-2.62g/cm3，密度变化较小，与测井的密度较为吻合，能够反映较为真实的密度特征。
S4、核心参数优选与调整；
在Fillippone法中，Vmax和Vmin的选取统计了墨西哥湾等地区地层的速度特征，表明均方根速度的变化会导致Vmax和Vmin的变化，并建立了以下的关系式：
Vmax＝1.4VR0+3kt
Vmin＝0.7VR0+0.5kt (6)
其中，t为反射波双程旅行的时间，s；VR0为均方根速度随t变化的截距；k为斜率。由于不同研究区地层的岩性和压实程度存在差异，需要结合实际地质情况对VR0进行调整。
在须家河组中，由于各层位间的岩性和砂泥比差异，需要分层位进行参数的设置。利用各个层位的岩性特征筛选出各层位最适合的均方根速度，进而确定各层位的岩石骨架速度和孔隙流体速度，关键参数的选取与配置如以下表1所示。
表1
| Formation | Vmax(m/s) | Vmin(m/s) | VR0(m/s) |
| T3x5 | 6846 | 3107 | 4196 |
| T3x4 | 7428 | 3244 | 4305 |
| T3x3 | 8872 | 3989 | 4398 |
| T3x2 | 8073 | 3446 | 4507 |
通过图1中均方根速度数据，选取各层VR0参数。由于各层中VR0值是不固定，提高准确率的关键是在每个层位中的VR0范围内选出一套最适合的参数，这套参数能够使得该层位中的各处误差均较小。其中须五段的VR0为4196m/s，须三段的VR0为4398m/s，这两个层位受泥岩占比较大的影响，最终VR0选取了层位中VR0较小的值；而须四段和须二段泥岩占比较小，其VR0为各自层位中较高的值，分别为4305m/s和4507m/s。
S5、预测结果的验证与完善；
为了直观地反映研究区内不同区域的超压发育强弱，本研究中使用压力系数作为量化指标，压力系数是地层压力与静水压力之比，是沉积盆地中判定超压强弱的常用参数，该压力系数αp的计算公式为
其中，αp为压力系数，Ph是静水压力，MPa；ρ是地层水密度，此处取为1.02g/cm3；H是静水柱的高度。
带入上述各项参数计算完成可得压力系数的数据体，通过比对各个层位中的预测值和实测值，可以确认预测结果的准确性。
如图4所示，在须家河组中，须二段、须四段和须五段的预测结果均较好，相对误差普遍在10％以内，须三段的预测结果稍差，其较强的非均质性难以选取一套满足整个层位的参数。通过预测值和实测值的对比，能够反向的调整和优化参数，如果整体误差均偏高或偏低，可以通过对VR0的重新选取来优化，反复调整获得一套相对较好的预测结果。
如图5所示，清晰的呈现了须家河组剖面上的压力变化，能够有效的展现层位间压力强弱，尤其是以须三段为主的强超压和须二段较弱的超压。如图6所示，清晰的呈现了获得压力的平面展布，细节清晰，利于宏观压力的作用机制的分析。在预测的压力平面和剖面图中，均能很明显的识别须家河组的压力分布趋势，其中须三段的压力系数最高，在平面图中的中部区域压力系数均较低等特征。通过压力分布预测结果，对该地区的油气运移、开发和钻井等方向具有重要意义。
因此，本发明提供了一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，该方法在确定地层压力预测公式的基础上对地震速度数据体进行预处理，获得可靠的计算数据；再对各类参数数据体计算并归一化处理，使得各类参数能以数据体的形式计算；接着进行核心的参数进行优选与调整，保证预测的准确率；最后对预测结果进行验证与完善。该方法可以在仅有地震速度资料下就能大面积高效的运用，适用致密层的压力估算，方法简单高效，能够获得压力变化的趋势，有利于油气资源的勘探与开发。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、确定地层压力的预测公式；
S2、对地震速度数据体的预处理；
S3、各类参数数据体的计算与归一化处理；
S4、核心参数优选与调整；
S5、预测结果的验证与完善。
2.根据权利要求1所述的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：选取Fillippone法，根据钻井液与地层压力之间的平衡关系，提出经验公式，具体如下：
其中，Pp为地层压力，MPa；Pov为上覆地层压力，MPa；Vi为层速度，m/s；Vmax为基质速度，m/s；Vmin为孔隙流体速度，m/s。
3.根据权利要求2所述的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据时差信息估算叠加速度，再将叠加速度转换为均方根速度，最后用Dix公式计算主要速度参数Vi，Dix公式如下：
其中，vR,i和vR,i-1分别为地层顶、底界面的均方根速度，m/s；t0,i和t0,i-1分别为地层顶、底界面的反射波旅行时间，s；vi为层速度，m/s。
4.根据权利要求3所述的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：对次要参数上覆地层压力以及上覆沉积物密度的数据体进行计算与归一化处理；
上覆地层压力Pov是地层岩石骨架和孔隙流体总重力产生的压力，表达式为：
其中，H为上覆地层压力计算点的垂直深度，m；g为重力加速度，取9.8m/s2；ρs为上覆沉积物密度，g/cm3；
ρs的表达式为：
ρs＝0.357+1.114Vi-0.182Vi 2+0.010Vi 3 (5)
其中，ρs为上覆沉积物密度，g/cm3；Vi为层速度，m/s。
5.根据权利要求4所述的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：均方根速度变化导致Vmax和Vmin的变化，具体关系式如下：
Vmax＝1.4VR0+3kt
Vmin＝0.7VR0+0.5kt (6)
其中，t为反射波双程旅行的时间，s；VR0为均方根速度随t变化的截距；k为斜率；由于不同研究区地层的岩性和压实程度存在差异，需结合实际地质情况对VR0进行调整。
6.根据权利要求5所述的一种基于地震资料进行地层压力预测的方法，其特征在于，所述步骤S5具体为：使用压力系数作为量化指标，压力系数是地层压力与静水压力之比，压力系数αp的计算公式为：
其中，αp为压力系数，Ph是静水压力，MPa；ρ是地层水密度，此处取为1.02g/cm3；H是静水柱的高度；
带入上述各项参数计算完成可得压力系数的数据体，通过比对各个层位中的预测值和实测值，确认预测结果的准确性。
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| CN111060986A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-04-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种地层压力预测方法及岩性油藏评价方法 |
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