地震地层压力分析.docVIP

PAGE PAGE 2 第十一章 地震地层压力分析 一、地层压力预测的目的：（为什么进行地层压力预测） 地层压力预测，在油气勘探和开发中的作用日益增大。 1．判断地下油气运移方向和最有可能的聚集部位。地层压力是盆地动力系统中最重要的动力之一。根据现代油气运移聚集动力作用方式，油气总是由相对高势区向相对低势区运移，最终聚集在低势区。流体势中变化最难以确定的弹性势，就是由地层压力控制。 式中Ф为流体势，g为重力加速度，z为测点高程，P为测点的地层压力，ρ为流体密度。 因此，流体势分析的关键问题，在于地层压力估算，只要预测出地层压力，就能获得流体势，从而可以判断地下油气运移方向和最有可能的聚集部位。有时，也用过剩地层压力代替流体势分析油气可能的富集区。 2．开发过程中也需知道地下地层压力。地下地层压力的高低与油气层的产能有关，压力越高，总体产能一般越大。当压力很小时，不仅产能很低，而且开采过程中还要施加一定外力（如注水、注蒸气）。对于增储上产而言，希望地层有更高的地层压力。 3．钻井中，钻前地层压力的预测更为重要。对于钻井工程，并非压力越高越好。钻井过程中突发性的井喷事故，就是因为地下地层发育高压且钻井泥浆柱的压力小于地层压力所致。因此，高效安全的钻井程序，在很大程度上依赖于钻前地层压力的预报。 二、地层压力的获取 试油过程中实测的地层静压 据声波测井等资料转换出的地层压力， 试油过程中实测的地层静压和据声波测井等资料转换出的地层压力，都离不开钻孔，因而只能“以点代面”地预测地层压力，而且必须在钻井后才能进行。 3．地震地层压力预测 地震地层压力预测一般在少井或无井情况下，以地震速度分布特征为主，预测地下可能的压力分布。这种早期预测即钻前预测，应用意义较大。 第一节 速度与压力的一般关系 一、砂岩波速与上覆压力的关系 根据实验室测定，含流体岩石的速度随上覆岩层压力增大呈指数增加。当压力约为43MPa(425大气压)时，相当于岩层埋藏深度为1900m左右时，速度增长梯度减慢。图12—1显示水、气饱和的纵、横波速度VP、Vs随岩层压力变化的曲线。该图表明两点结论： 一是纵波的水饱和与气饱和曲线随压力呈指数变化，并且两者相差较大。这说明当孔隙砂岩为含水饱和或者为含气饱和状态时，利用纵波速度就容易识别它们； 二是横波的水、气饱和曲线两者差别不大，气饱和状态下的横波速度稍高于水饱和的横波速度。 二、不同岩性的波速与围限压力的关系 当岩石骨架的压力增加时，在各类岩石中的速度也增大。图12—2表示在不同岩性岩石中的速度差异。这种速度随压力增大，认为是由于低压下的微裂隙在高压下缩小的缘故。在填集砂样的情况下，微裂隙大抵是在颗粒之间的接触处。 纵波速度与围限压力的关系受到温度的影响。相同围限压力下，温度越高，纵波速度越小。图12—3表示温度为20℃、100℃和200℃时纵波速度与围限压力的关系。这几条曲线的差异可以这样解释：当岩石纵波速度相等时，温度越高，水热增加作用越强，从而围限压力也就越大。 传统的利用波速预测地层压力的方法有很多种，主要有等效深度法、正常压实趋势法、压力梯度法、菲利普恩法等等。在此就不详细介绍了。本章主要介绍刘震教授在1993年发表的两种较新的方法，分别为趋势地层压力计算模型和精细地层压力计算模型。 第二节 趋势地层压力预测模型 在含油气盆地勘探早期，钻井资料很少，这时地层压力预测属趋势预测。预测重点是地层压力相对变化趋势、正常压力和异常压力梯度大小、异常压力带埋深和分布范围等。即使在盆地勘探后期，它的深层一般也只有少量探井揭示，这时它的压力预测也是趋势性压力预测。 趋势性压力预测模型，与经验关系式和经验系数密切相关。 一、模型建立 对于地下某深度的地层，存在一个普遍为人们接受的关系式，即有效应力公式； 其中Pov为上覆负荷压力，σ为岩石骨架有效应力，Pf为地层孔隙流体压力。 显然，如果求出了Pov和σ，则可计算出地层压力Pf。 1．上覆负荷压力Pov的求取 全世界各沉积盆地的资料均表明，上覆负荷压力与埋深呈正比，直线相关性极强。实际上，上覆负荷压力就是岩层平均密度与岩柱深度的乘积，即 Pov=ad 其中d为埋深，a为经验系数，相当于岩层平均密度，不同盆地有一定差异。 图12—5表示辽东湾地区各探井中累计的上覆负荷压力与埋深呈显著的线性关系。因此，上覆负荷的求取十分简单。 2．有效应力σ的求取 有效应力代表岩石骨架应力状况，与岩石的压实紧密程度有关。图12—6表示在贝里砂岩(干的)中地震速度与有效应力的关系，在干砂岩中的速度越高，其有效应力也越大。这只是实验室