专题：地层压力预监测方法探讨（着重随钻） [复制链接]

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为了支持Dedream的工作，钻前预测（地球物理方法）虽是外行，但也收集了一些资料，继续共享



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地层压力的预测方法按钻探阶段可分为钻前预测方法和随钻预测方法；按方法的性质可分为地球物理方法、工程录井方法、地质录井分析方法；按评价的原理可分为正常压实趋势法和直接压力估算法。
钻前预测的主要方法是地震。对于预探区，由于几乎没有测井、录井、测试资料，所以只能依靠地震层速度来进行地层压力的预测；而对于已钻探区，则可充分利用已有的与压力测试有关的各项资料，如声波时差、dc指数、地层测试、VSP、SWD等，对模型进行修正，提高预测精度。

异常地层流体压力的研究是从20世纪60年代中期开始的。在钻探之前，特别是在没有钻探井位的地区，地震资料是惟一有效的资料，广泛用于孔隙压力分析中。20世纪60年代，真柄钦次（1968）将页岩孔隙度和深度的经验函数（Hubbert和Rubey，1959）同Willie公式（Willie ，1956）结合，建立起页岩声波时差和地层压力与深度的正常压实趋势,为判别地下是否具有异常流体压力提供了判别依据。20世纪80～90年代，Fillippone（1978）提出的不依赖正常压实趋势利用地层层速度预测压力的Fillippone公式，在国内外得到了广泛应用。刘震（1990）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，将解释精度提高了一步。顾汉明（1995）采用线性反演方法计算层速度，克服了传统DIX公式求层速度的缺陷，提高了速度谱分析的精度。R.E.谢里夫等（美国）在《勘探地震学》中，关于地层压力的内容主要是应用高质量地震速度谱资料，来提高地层压力预测的精度。石油大学（北京）樊洪海教授利用多点平均法，克服了单一地震速度谱资料质量不够稳定的缺陷，同时在有条件的地区应用VSP资料，从而保证地层压力预测的精度。中国地质大学（武汉）刘天佑教授采用广义线性反演方法反演层速度，提高了层速度反演精度，并研究了井约束反演层速度及地层压力的约束最优化反演法（SUMT法），也取得了较好的效果。中海油西部公司应用多井约束反演地层压力，已经投入了实际的生产应用，并取得了好的效果。 目前，国内外已经提出了许多预测地层压力的方法，这些方法充分利用了异常压力地层的物性特征。其中，由于地震资料具有对地层分辨率高、覆盖面积广、资料丰富等优点，利用地震资料预测异常地层流体压力的方法倍受关注。它们的主要特点是：在多元、多信息平台上，克服地震和测井资料多解性，约束反演高精度的地下层速度，并结合具体探区地下流体压力的变化规律，建立可操作性强、能够满足不同要求的，不同精度和尺度的地层压力预测体系。
地震预测地层压力的基本原理：
目前用地震资料预测地层压力的方法还只限于压实理论的基础上，其基本原理是在正常压实地层中，随着深度的增加，地层逐渐被压实，地层岩石的孔隙度逐渐减小，地震波在岩石中的传播速度逐渐加快，而在异常高压地层中，表现为与正常压实趋势相反的变化，孔隙度比正常压实的孔隙度大，岩石密度比正常压实的密度值低，地震波波速比正常压实的波速小。由此可以预测异常高压的存在，并可估算其压力的大小。
在沉积岩中速度的空间分布规律决定于地层的沉积顺序及岩性特点。沉积岩的基本特点之一是成层分布。根据形成沉积的各种条件（如岩性、孔隙度等），可以将地质剖面划分为许多地层，在各层中波传播的速度是不同的。因此，速度在剖面上的成层分布就成为沉积岩的基本特点，这也是用地震手段预测地层压力的基础。

地震层速度的影响因素：
地震层速度的准确与否是决定压力预测精度的关键。层速度除了受检测仪器、周围环境、解释方法、解释人员经验和水平等多方面的制约外，还直接受影响于地层密度，Garnder(1974)认为 ，而地层密度又取决于孔隙度、岩性、孔隙流体压力、孔隙流体性质、埋深和地质年代等因素的影响。孔隙度又受到孔隙流体压力和埋深等因素的影响，由此说明影响地震层速度最基本因素为岩性、孔隙流体压力、孔隙流体性质、埋藏深度和地质年代等。用地震层速度资料估算地层压力时，须对其主要影响因素进行分析。
1.岩性影响
大多数火成岩和变质岩只有很少或几乎没有孔隙，因此地震波的速度主要取决于构成该类岩石的矿物自身的弹性性质。一般来说，火成岩地震波速度的变化范围比变质岩和沉积岩小，火成岩地震波速度的平均值比其他类岩石的要高。大多数变质岩的地震波速度变化范围比较大。对于沉积岩，如砂岩、页岩和较软的石灰岩，它们的结构比较复杂，在颗粒之间有空隙，岩石的速度与孔隙度密切相关。
2.孔隙流体性质的影响（多是公式，略）
3.地质年代的影响
许多实际观测资料表明，同样深度、成分相似的岩石，当地质年代不同时，波速也不同，古老的岩石比年轻的岩石具有更高的速度。
4.地层流体压力的影响
Gregory(1976)利用贝雷砂岩的油润湿水饱和样品实验表明，速度值随有效应力的增加而增加，只要有效应力恒定，速度就保持不变（上覆岩层压力变化时例外），这说明异常孔隙流体压力直接与地层速度有关。
5.异常地层压力层段
一般情况下，中频地震分辨地层的能力约为20m左右，对于薄的砂泥岩互层则无法分辨。因此，用地震层速度预测地下异常地层压力，实际上是对一个异常压力段的预测。
前已述及，利用地震手段进行压力预测的理论基础是欠压实理论，但欠压实并不是异常压力的唯一成因；同时，层速度的低异常，也并非只有异常高压所能致；另外，地层压力的计算模式也往往具有区域性。对于深井、超深井，由于埋深大、地下地质条件复杂（如：火成岩的屏蔽、盐膏层的影响等），会造成地震资料信噪比低，难以获取准确的层速度。

地层压力钻前预测方法：
利用地球物理方法来预测地层压力的理论基础是孔隙流体压力对地震波速度的影响（主要是纵波，即P波），很多研究工作已经证实了这种预测的有效性，其中最早的报道是Pennebaker(1968)所进行的研究。随后不久，美国勘探地球物理家学会出版了《地层压力》一书（Dutta，1987），书中囊括了所有用于超高压预测的与地球物理相关的主要方法。随着三维地震技术以及近几年四分量四维地震技术的出现，对压力的预测也具有了进行操作的可能性，其预测的可信度逐步提高，并且可以得到三维压力剖面。
通过长期的实践，逐步形成了两类地层压力钻前预测方法，即直接计算法和间接计算法。
1、直接计算法
直接计算法是不需要地震资料以外的其他资料，直接建立地层孔隙压力与地震层速度之间的函数关系进行直接预测的方法。建立的关系式有很多，有代表性的有压实平衡方程法、伊顿法（Eaton）和Fillippone法等。由于影响地层层速度的因素并非仅有地层孔隙度这一因素，除此之外，还有流体的饱和度、油气聚集程度、断层、裂缝发育程度等多种因素。并且这些计算式假设地层压力与层速度成线性关系，而实际岩石未必符合线性变化规律。该方法仅适合于预探区，随着探区勘探的深入，资料不断增多的情况下，该方法的预测精度得不到相应的提高。
①压实平衡方程法
②Eaton法
③Fillippone法
④压缩曲线法

间接计算法：
间接计算法是先建立正常压实地层地震层速度随井深变化的关系式，即正常压实趋势线方程。而在异常高压段，通过实测地震层速度与同深度处正常压实趋势线上层速度之间建立关系式进行计算，而获得异常高压段地层压力的方法。常用的计算式有等效深度式、正常压实趋势法、有效应力法等。该方法的不足是需要的资料较多，优点是随着勘探的深入，资料不断增多，预测精度随之不断提高。
①等效深度法
②正常压实趋势法
③有效应力法
④Holbrock法
⑤地质统计分析法
对探区内已知的层速度和地层压力之间的关系进行进行大量统计，作出图版或三维可视数据体，查出或求得目的区或井的地层压力。
该方法可实现地层压力的定量计算，但它的准确程度却依赖于图版或数据体的准确，而图版或数据体的建立需要大量的已知数据，所以该方法对于井少的地区是不适用的。

jacob666,很强!资料宝贵而翔实!!!