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研究表明沉积盆地内的异常压力尤其是异常高压与油气的生成、运移和聚集有密切的关系。地层压力预测还涉及钻井安全和钻井成本,环境污染,圈闭评价,岩石和流体性质等系列实际生产问题。可见地层压力预测有重要的理论和实践意义。
异常地层压力产生的控制因素可分为三大类:①岩石孔隙体积变化;②孔隙流体体积变化:③流体压力(水动力压头)变化和流体流动。具体成因主要有:不均衡压实(欠压实),构造作用,次生胶结,温度变化,矿物转换,烃类生成,烃类裂解,渗透作用和密度差异等。
不同压力条件下地层和岩石物理性质存在差异是地球物理资料能够预测地层压力的前提。与正常压力地层相比,异常高压地层具有高孔隙度,低密度,低有效应力,高地温,低层速度,高泊松比等性质。大量实验和理论工作证明各种地球物理属性(如速度,电阻率,泊松比,振幅等属性)与有效应力间存在某种函数关系。根据有效应力原理,可以利用地球物理属性计算有效应力和地层压力。目前常用的压力预测方法有等效深度法,Fillippone公式法,Eaton公式法,Bowers方法等。无论超压的成因机理如何,基于有效应力原理的方法应是普遍适用的。地层压力预测的关键因素是怎样建立反映异常地层压力成因的数学物理模型和选取合适的地球物理属性。
本论文研究工区位于四川盆地东北部普光气田。下三叠统飞仙关组和嘉陵江组为主要目的层。地层都为海相碳酸盐岩沉积。论文研究思路是利用Terzaghi有效应力原理,研究不同有效应力条件下岩石物理参数的变化,寻找能有效反映地层压力变化的属性,利用地震反演和属性提取预测异常地层压力的分布。
前人研究表明四川盆地碳酸盐岩很难出现象泥岩那样的欠压实。钻井揭示普光构造飞仙关组储层类型为孔隙型和裂隙—孔隙型,孔隙连通性较好,外界或自身产生的流体压力被广泛的储层空间所“削减”,表现为正常压力。嘉陵江组储集层除普光7井在嘉一段发现异常高压外,其余均为正常压力。普光7井异常压力段的测井响应特征为低纵波、横波速度,低密度,低电阻率和高纵横波速度比。综合测井响应特征,解释为高压水层。作者根据异常高压段岩性设计了理论模型,利用Shapiro方法和差分有效介质理论方法模拟了不同有效应力条件下干燥岩石和含水岩石纵、横波速度及纵横波速度比的变化情况。两种方法的计算结果表明含水灰岩的纵、横波速度随有效应力的降低(孔隙压力增大)而降低,横波速度的相对变化较大,因此纵横波速度比随有效应力的降低而增大。理论计算结果与测井结果吻合,表明纵横波速度比可以作为嘉一段异常压力的标志之一。经统计,有效压力增量△P<,e>与纵波速度增量△V<,P>关系为:△P<,e>=0.746e<0.014△V<,P>>。现有地震资料为纵波偏移资料,只能进行纵波阻抗反演。普光7井异常高压段纵波时差增加幅度不如横波时差明显。为了扩大纵波时差对异常压力的反映,作者使用测井曲线重构技术,利用横波时差曲线重构纵波时差。重构后的曲线扩大了异常压力段的差异而正常压力段的特征并不改变。利用重构的拟声波曲线进行波阻抗和速度反演。异常压力段井旁道波阻抗表现为低值背景下的明显低波阻抗异常。异常横向分布有限,向井两侧延伸约500米。反演结果明显受井和低频模型控制。波阻抗除以井间内插密度得到纵波速度。纵波速度与波阻抗结果基本一致,压力异常段表现为低速异常,但与波阻抗相比,速度反映的细节更加丰富。
为准确了解异常压力的横向分布,提取了振幅、瞬时频率、相位,相干,构造曲率等属性参与约束。地震属性显示普光7井位于强弱振幅过渡区,地震信号相关性,信噪比较低。此外相干和曲率相关属性还清楚的描述了断层的位置和走向,普光7井正好位于断层带附近。作者认为嘉陵江组一段的异常地层压力主要由构造挤压引起,预测异常高压分布区沿断层走向呈北北东向展布,面积约6Km<2>。