（地质工程专业论文）深层超压环境储层孔隙度预测方法研究.pdf

煳物 d e e po v e r p r e s s u r e at h e s i ss u b m i r e df o rt h ed e g r e eo fe n g i n e e r i n gm a s t e r c a n d i d a t e ：y u a nq i n g s u p e r v i s o r ：p r o f y u e y o u x i s c h o o lo fg e o s c i e n c e s c h i n au n i v e r s i t yo fp e t r o l e u m ( e a s t c h i n a ) 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中己经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均己在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：塑氢日期：年月 日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印刷版 和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和 复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他 复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 年月日 年月日 摘要 孔隙度是油气藏描述的一个重要参数，储层孔隙度主要受沉积相和成岩作用 影响和控制。含油气盆地中深层普遍存在异常地层压力，这种现象的存在与油气 的生成、运移和聚集有密切的关系。东营凹陷深层普遍发育超压，其中沙河街组 高沉积速率导致的欠压实，引发了该时期超压系统的形成，而粘土矿物脱水和烃 类大量生成造成了晚期超压系统的发育。超压对成岩作用抑制的实质是增加了成 岩反应的活化能。 本文主要是研究超压环境下储层孔隙度的预测，所采用的方法是用时深效应 指数预测储层孔隙度。本文分析讨论了地层压力与地震速度之间的关系以及超压 地层的识别方法，基于测井约束地震波阻抗反演得到层速度体，统计和提取了三 种不同沉积微相的井点孔隙度、压力值、t d i 及速度值，分别拟合了压力与速度、 孔隙度与速度、孔隙度与t d i 值、孔隙度与t d i 值和速度之间的关系。用时深 效应指数预测超压储层孔隙度的重点在于埋藏史恢复，即剥蚀恢复、去压实恢复， 和孔隙度预测模型的建立。本文在时深效应指数的计算过程中讨论了多种影响因 素，主要有：地层沉积过程中的压实作用、地层剥蚀、初始地表孔隙度、超压地层 的存在等，得到了相关的认识和结论，对孔隙度预测模型的建立起到了一定的指导 作用。同时对利用地震反演方法进行孔隙度反演的方法进行了试验，分析比较了 其中的地震属性个数、算子长度等关键参数的选取以及多属性分析和神经网络方 法的反演效果。通过实际资料建立了浊积砂、滩坝砂、砂砾岩等不同类型储层t d i 与实测孔隙度的相关模型，对东营凹陷沙三、沙四段储层孔隙度进行了预测。 关键词：孔隙度预测，地震速度场，去压实校正，时深效应指数，地震反演 o v e r p r e s s u r e p o r o s i t yi sa l li m p o r t a n tp a r a m e t e ri nr e s e r v o i rd e s c r i p t i o n r e s e r v o i rp o r o s i t yi s m a i n l yi n f l u e n c e da n dc o n t r o l l e db ys e d i m e n t a r yf a c i e sa n dd i a g e n e s i s a b n o r m a l f o r m a t i o n p r e s s u r e i sac o m m o np h e n o m e n o ni nd e 印h y d r o c a r b o n - b e a r i n g b a s i n s ，w h i c hi sc l o s e l yr e l a t e dt ot h eg e n e r a t i o n ，m i g r a t i o na n d a c c u m u l a t i o no f h y d r o c a r b o nr e s e r v o i r e r e s e a r c h e ss h o w t h a to v e r p r e s s u r ei sac o m m o np h e n o m e n o n i nd e e ph y d r o c a r b o n - b e a r i n gb a s i n so fd o n g y i n gd e p r e s s i o n t h ed e v e l o p m e n to f o v e r p r e s s u r es y s t e mo ft h es h a h e j i ef o r m a t i o nw a sc a u s e db yh i g hs e d i m e n t a r yr a t e ， w h e r e a sb o t h c l a ym i n e r a ld e h y d r a t i o n a n dh y d r o c a r b o n g e n e r a t i o n r e s u l ti n d r a m a t i c a l l yr i s i n go ff l u i dp r e s s u r eo fo v e r p r e s s u r es y s t e ms i n c et h el a t eo l i g o c e n o v e r p r e s s u r er a i s e st h ea c t i v i t ye n e r g yo fd i a g e n e t i cr e a c t i o n s i nt h i sp a p e rt h er e s e r v o i rp o r o s i t yp r e d i c t i o ni nt h eo v e r p r e s s u r ee n v i r o n m e n t h a sb e e ns t u d i e d t h em e t h o do ft d i ( t i m e - d e p t hi n d e x ) i su s e dt op r e d i c tr e s e r v o i r p o r o s i t y t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns e i s m i cv e l o c i t ya n dp r e s s u r e ，a n dt h eo v e r p r e s s u r e i d e n t i f i c a t i o nm e t h o dh a v eb e e na n a l y z e da n dd i s c u s s e d w eg e tt h ei n t e r v a lv e l o c i t y t h r o u g h i n gl o g g i n gc o n s t r a i n e di m p e d a n c ei n v e r s i o n p o r o s i t y , p r e s s u r e ，v e l o c i t ya n d t d iv a l u e sa r es t a t i s t i c e d ，a n dt h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e np r e s s u r ea n dv e l o c i t y , v e l o c i t ya n dt d iv a l u e s ，p o r o s i t ya n dt d i v a l u e sh a v eb e e ne s t a b l i s h e d t h ek e y so f u s i n gt d i t op r e d i c tr e s e r v o i rp o r o s i t yl i ei ne s t a b l i s h i n gt h ec o r r e l a t i o nm o d e la n d r e c o v e r i n gb u r i a lh i s t o r yc u r v ei n c l u d i n gd e c o m p a c t i o nc o r r e c t i o na n dd e n u d a t i o n t h i c k n e s s t h eo v e r p r e s s u r ef a c t o r sh a v eb e e nu t i l i z e di nt h eb u r i a lh i s t o r yc u r v e r e c o v e r y , a n dt h ea c c u r a c yo ft h er e s u l t sh a sb e e ni m p r o v e d s o m ef a c t o r ss u c ha s c o m p a t i o n ，d e n u d a t i o n ，i n i t i a ls u r f a c ep o r o s i t ya n do v e r p r e s s u r ew e r ec o n s i d e r e di n t h et d ic o m p u t a t i o np r o c e s s ，a n ds o m ec o n c l u t i o n sw h i c hc a nb eu s e dt om o d e l e s t a b l i s h t i o nh a v eb e e no b t a i n e d i nt h i sp a p e r , t h ep o r o s i t yi n v e r s i o nm e t h o db a s a n ds h a - 4m e m b e r so f d o n g y i n gd e p r e s s i o n k e yw o r d s ：p o r o s i t yp r e d i c t i o n ，v e l o c i t y f i e l d ，d e c o mp a c t i o nc o r r e c t i o n ，t d i ( t i m e d e p t hi n d e x ) ，s e i s m i ci n v e r s i o n 目录 第一章前言l 1 1 选题背景1 1 2 研究意义及必要性l 1 3 研究现状1 1 4 主要研究内容3 1 5 要解决的技术问题及目标4 第二章东营凹陷深层超压环境储层简介5 2 1 工区概况及超压储层特征5 2 1 1 概况5 2 1 2 超压储层特征5 2 2 沉积微相超压储层分布区域7 第三章深层超压环境储层孔隙度预测1 0 3 1 常用储层孔隙度预测方法简介1l 3 2 用时深效应指数( t d i ) 预测储层孔隙度1 5 3 - 2 1 方法原理1 6 3 2 2 具体实现过程1 7 3 3 基于模型的速度反演1 9 3 4 地层压力2 3 3 4 1 地层压力预测2 3 3 4 2 超压识别2 4 3 5 地层古厚度恢复2 6 3 5 1 沉积压实作用2 6 3 5 2 压实系数c 及地表孔隙度( p o 的求取2 8 3 5 3 地层古厚度的计算2 9 第四章东营凹陷超压储层时深效应指数计算31 4 1 压实系数的计算3 l 4 2 地层古厚度恢复及时深效应指数( t d i ) 的计算3 2 第五章孔隙度模型建立与预测4 4 5 1 滩坝砂储层孔隙度模型建立与预测4 4 5 1 1 孔隙度预测模型的建立一4 4 4 9 5 1 5 5 。5 5 。6 2 6 4 6 4 6 9 7 2 7 3 致谢7 7 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 第一章前言 1 1 选题背景 如何在深部高温、高压条件下，发现具有工业价值的油气储层是深层油气勘探的关键。 勘探实践过程中的数据表明，在深层储层超压带内、超压带之下的砂体的孔隙度，会比没有 超压存在的砂体具有异常高孔隙度，可以认为超压存在的深部地层的孔隙度在一定程度上受 到了超压的保护。目前储层地质学研究中储层物性参数定量预测仍需要研究，尤其超压背景 下储层参数预测仍是一个难题。本文的研究就是尝试改进前人已经建立的储层孔隙度预测模 型，从而建立适合于研究区东营凹陷的超压地层的孔隙度预测模型【1 1 。 1 2 研究意义及必要性 中国东部典型的陆相断陷盆地深层超压普遍发育，受地质认识和勘探技术以及方法的限 制，储层深层的油气勘探程度仍不高。随着油气勘探的不断深入，勘探逐渐转向地层、岩性 等隐蔽油气藏作为研究目标，这令勘探的难度有所增大。所以深层油气成藏条件、控制因素 的研究需要新理论、新技术、新方法的指导与应用。 超压通常发育于陆相断陷湖盆深层大套泥岩中，根据规模发育不同，超压体可以分为不 同级别的超压流体封存箱系统，它们控制着箱体内外油气的运移与聚集。近年来，随着沉积 盆地超压流体封存箱的不断深入研究，异常压力与油气成藏关系引起人们越来越多地关注。 沉积盆地的超压带是因为地层压力高于静水压力( 压力系数大于1 2 ) 的流体单元，无机矿物、 有机质、孔隙流体性质在盆地演化过程中不断变化伴生的物理化学系统。 沉积盆地中的超压体系和油气藏关系，尤其是深层油气藏的关系密切，超压与油气分布 在世界范围的多数超压沉积盆地中，存在重要的因果关系。超压油气田大约占到全球油气田 的3 0 ，超压体系油气藏成为了油气未来勘探的重要目标之一。其中研究沉积盆地油气成藏 机理、超压关系的深入程度，是认识超压盐地流体行为和油气聚集规律的前提和基础，并且 对丰富石油地质理论的研究有着很重要意义。已有的研究和钻井资料证实了东营凹陷古近系 的沙三段中下部，沙四上亚段、沙四下亚段灰色膏盐段、孔一段上部杂色膏盐段多发育深层 超压且压力系数多为1 5 1 7 ，压力系数最高可达1 9 f 2 1 。因为超压与油气成藏的关系研究力 度、深度不够，随着东部老区勘探深向延伸，深部超压的研究成为个不容回避的课题。 1 3 研究现状 地震反演技术在2 0 世纪7 0 年代开始出现，当时对地震反演的研究只是以基于褶积模型 的叠后一维波阻抗反演为主，8 0 年代得到了蓬勃发展。1 9 8 3 年，c o o k e 介绍了地震资料广 第一章前言 义线性反演方法，从而揭开了波阻抗反演技术的新篇章。9 0 年代初期人们提出了综合利用地 质、地震和测井资料进行约束反演，可克服单一的线性反演方法的缺陷。9 0 年代至今围绕 一维波阻抗反演的各类算法以及应用成果层出不穷，随着研究的升温，在1 9 9 7 年左右开始 出现了一些反思的文章，指出了波阻抗反演中存在的一些缺陷，并提出了一些解决方案。b p a i n o t 3 0 公司的c o n n o l l y 在1 9 9 9 年正式发表了弹性波阻抗反演方法的论文，随后在2 0 0 0 年 的s e g 年会上同比出现了4 篇论文对弹性波阻抗反演进行了研究，a r c o 公司介绍了他们 申请专利的弹性波阻抗反演方法，认为在求取的反射系数的稳定性方面要好于c o n n o l l y 方 法，而且计算的弹性阻抗和声阻抗数值在个尺度下，同时b p 和a m o c o 公司在会上又提出 了扩充弹性波阻抗方法，可以用于流体和岩性的预测。此外，p a r a d i g m 公司在其商业软件 v a n g u a r d 的最新版本中也有有关弹性波阻抗反演功能的出现。j a s o n 公司则推出了r o c k t r a c e 弹性反演模块，以纵波波阻抗和横波波阻抗的概念来区别其以往软件中的波阻抗概念。这些 进展说明弹性波阻抗已经成为波阻抗反演进一步发展的方向之一，地震反演的发展正走向声 阻抗和弹性阻抗结合的道路。 油气储集层的质量取决于它的孔隙度和渗透性。对于砂岩来说，它们的参数受最 初的沉积物组成和在沉积岩化过程中所受的作用力控制。沉积过程中的高压环境使岩石 的密度增大，孔隙度减小和孔隙变小。矿物快速沉积和溶解也会影响孔隙大小并可能完 全改变孔隙结构【3 1 。极端情况下，吉本斯、普罗瑟在1 9 9 3 年研究了局部的强烈胶结将会 导致油藏分裂，如巨魔和北海默奇森地区。 在钻探前准确评价油藏储量是石油探测和生产过程中的一个重要环节。在勘探的早 期阶段，经济基础的限制是一个重要因素；哪个深度的沉积层的渗透性不足以支撑经济 生产是难以定义的。在一个更成熟的勘探阶段，准确预测储层异常质量可能会变得更加 重要，特别是当砂岩已知其埋藏深度，且具有比预期更高的孔隙度和渗透性。生产中的 储层预测集中于获得储层管理所需的空间构造和局部的孑l 隙度渗透性变化。 孔隙度作为储层主要参数之一，预测方法很有很多，目前最主要的预测方法有地震 资料预测，该方法能在没有打井或者井少的情况下对地层可能的储层孔隙度做预测、评 价。利用地震数据预测主要有经验公式法和反演法，经验公式法传统的是用时间双相介 质的平均w y l l i e 方程或者是用安吉理理在w y l l l i e 方程的基础上考虑泥岩对速度影响提 出的三相介质的时间平均方程，预测孔隙度易产生平均化的现象，但是该方法原理简单 且使用方便，在此基础上，桂之先等在1 9 9 8 提出用神经网络，建立孔隙度与纵横波素 的非线性关系，可以消除孔隙度预测的平均化现象；反演的方法目前应用比较广泛的是 2 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 井控制约束反演法、非井约束反演等；另外还可以根据地震属性预测储层孔隙度；用 b p 神经网络模型在测井数据的基础上预测孔隙度；利用成岩作用的数值模拟来进行孔 隙度预测，即建立成岩参数( 如系数瓯、粒度中值、刚性颗粒含量、泥质含量、温度、 压力等地质参数) 与孔隙度多元非线性高次拟合。 目前国外储层已形成的系统中主要是用多元线性模型对储层物性参数进行预测研究，研 究表明，当填隙物的含i 1 0 0 时，多元线性 模型的预测精度则降低。陆相盆地碎屑岩沉积多为近源堆积，有较高的填隙物含量，深层填 隙物的含量更高，般都大于1 0 o 。因此，多元线性模型不满足实际生产要求。在这方面 国内研究相对于国外研究来说起步较晚，其中有不同岩性储层孔隙度与镜质组反射率r o 、 1 之间的相关模型，模型把温度、时间对成岩作用及储层孔隙度的影响考虑了进去，但是 未将压力对成岩作用产生的影响考虑进去，如朱国华、寿建峰等为代表建立的模型【l 】。预探 阶段进行储层孑l 隙度预测之前，可以利用地震资料预测储层沉积相，而无法确切的知道储层 岩性比如粗砂岩、细砂岩、粉砂岩等，所以也限制了这些模型的应用。 目前，关于超压与油气成藏的关系，主要观点集中在以下几个方面：( 1 ) 关于超压的识别 与预测，主要应用以下几种资料：测井资料、地震资料以及测井、地震与地质数据的综合应 用来研究。( 2 ) 某些超压盆地超压对有机质成熟和生烃起抑制作用，烃源岩中油气的排出主要 为幕式排烃。( 3 ) 超压是油气运移的主要动力之一。( 4 ) 超压的存在能够改善深部储集孔间类 型，形成次生孔隙发育带。( 5 ) 异常是构成盆地区域流体势场的一种重要动力来源，控制盆地 内的油气运聚。( 6 ) 对于泥岩盖层来说，由于超压的存在，其封盖性明显优于正常压实的泥岩 盖层。 在深层储层超压带内、超压带之下的砂体的孔隙度，会比没有超压存在的砂体具有异常 高孔隙度，可以认为超压存在的深部地层的孔隙度在一定程度上受到了超压的保护。目前储 层地质学研究中储层物性参数定量预测仍需要研究，尤其超压背景下储层参数预测仍是一个 难题。对于超压环境下孔隙度的预测，主要是在孔隙度建立模型时对超压存在的深度进行了 地层埋深校正，例如超压环境孔隙度预测、利用时深效应指数来预测孔隙度的方法等。 1 4 主要研究内容 在油气成藏理论指导下，充分利用地震、地质、测井等资料，进行地震反演得到速度场， 在此基础上、研究埋藏史恢复、深层储层的预测方法等，根据超压体系的地质特征，建立超 压地层的储层孔隙度预测模型。 3 第一章前言 根据深层超压环境储层孔隙度预测方法研究的研究目标，主要开展如下研究： 1 、深层超压储层埋藏史恢复研究； 2 、深层超压储层不同沉积微相地震反演得到速度场得到及孔隙度预测模型的建立； 3 、深层超压储层不同沉积微相孔隙度预测。 1 5 要解决的技术问题及目标 1 拟解决的关键问题 ( 1 ) 地层压实作用的古厚度恢复 ( 2 ) 地震速度反演及其t d i 计算 ( 3 ) 不同沉积微相超压储层孔隙度预测模型的建立 2 研究目标 ( 1 ) 研究古埋藏史恢复的方法，主要包括压实恢复、埋藏史演化曲线、超压环境下 的有效埋藏深度计算、时深效应指数( t d i ) 的计算等； ( 2 ) 通过埋藏史恢复，得到某一地层单元的埋藏史演化轨迹，在埋藏史恢复的基础 上，计算某一地层单元不同地质时期的时深效应指数t d i ； ( 3 ) 针对不同的沉积微相( 浊积砂、滩坝砂、砂砾岩) 研究进行地震波阻抗反演得到地 震速度体，在此基础上分析地震层速度、时深效应指数及孔隙度关系，建立适合于超压地 层不同沉积微相的储层孔隙度预测模型； 4 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 第二章东营凹陷深层超压环境储层简介 超压研究作为油气运聚成藏研究的重要内容之一，同时也是钻井工程设计的重要依据， 其意义在油气勘探开发中日益突出。东营凹陷作为渤海湾盆地中重要的富油气凹陷，沙三段 和沙四段为主要的有效烃源岩系，异常高压在全区范围内普遍发育。 2 1 工区概况及超压储层特征 2 1 1 概况 东营凹陷是一个次级构造单元，位于渤海湾盆地济阳拗陷东南部，是中、新生代箕状断 陷拗陷湖盆并且发育在古生界基岩古地形背景下；在剖面上东营凹陷的特点是北断南超， 平面上可以划分为几个二级构造单元，研究区主要为北部陡坡带、中央隆起带、和南部缓坡 带( 图2 1 ) 。东营凹陷古近系的地层由上到下依次发育了孔店组、沙河街组、东营组，本 文研究的地层为沙河街组。凹陷盆地初始缓慢沉降时期发育了孔店组，孔店组沉积相扇三角 洲和湖底扇等均发育，在凹陷中央隆起带孔店组地层发育有烃源岩、大套膏盐岩；东营凹陷 在沙河街组沉积期内，地层快速沉降在沙三段时期达到最大水深，沙河街组储层烃源岩分布 最广，砂体类型相较于其他地层来说最多，是东营凹陷主要的生油层、产油层；沙河街组二 段时期，东营凹陷储层水体逐渐变浅，凹陷开始萎缩；东营末期地层整体抬升，地层剥蚀作 用主要发生在该时期，在此背景下粗碎屑岩沉积主要为砂泥岩互层，小型浅水湖泊、近源辫 状河的反复交替沉积 5 1 。本文对研究区主要地层反射层地质年代，组合特征进行了总结。 2 1 2 超压储层特征 ( 1 ) 特征 通过分析已知的试油压力数据、具体地质条件，可以把东营凹陷古近系的地层压力划分 为4 个类型，分别是常压( 压力系数0 9 1 1 ) 、弱超压( 压力系数1 1 1 2 ) 、中超压( 压力系数 1 2 1 5 ) 、强超压( 压力系数 1 5 ) 。据研究层位控制东营凹陷古近系内的储层超压分布，在此 基础上总结该储层内的超压空间分布特征。东营组为常压系统；沙一段同东营组也是常压系 统；沙二段储层以常压为主；沙三、沙四段全区范围发育超压系统，压力系数可达到2 0 2 ； 南部缓坡带的孔店组是试油压力资料的主要集中带，早期形成的超压系统受多期构造破坏被 改造成正常压力系统。 第二章东营凹陷深层超压环境储层简介 图2 - 1 东营凹陷构造单元 ( 2 ) 东营凹陷超压成因机制及分布 成岩作用、超压传递、原油裂解、欠压实、构造、水热增压、浮力等m 是储层超压主 要的成因，总体可以分为地层压实不均、地层构造挤压、储层孔隙流体的作用3 类成因。一 般认为浮力作用、水热增压、成岩作用这3 个因素对储层超压的作用较d j t - 1 0 1 ，挤压环境中 主要发生构造增压，研究发现东营凹陷古近系储层超压形成的主要成因机制为超压传递、欠 压实、原油裂解等因素。 在平面上东营凹陷压力系统呈现内中外3 种环状结构，分别是内环：超高压系统，中环： 高压系统，外环：低压一常压系统。其中超压封闭的巨型超压封存箱复合体由中环高压系统、 内环超高压系统构成，内部由压力分隔，形成了若干个次级超压封存箱并且由压力输导系统 联系。东营凹陷里的3 个洼陷中，属于区域性超压的有利津、牛庄、民丰洼陷的中央部位的 沙河街组三段下亚段( 沙三下亚段) 、沙河街组四段( 沙四段) 和孔店组都，它们的压力系数一 般为1 3 1 5 ；局部超压的有利津洼陷的沙河街组三段中亚段( 沙三中亚段) ，压力系数为 1 2 1 4 ；而利津洼陷中央地带，沙三中亚段的压力系数可达1 7 。压力系统在剖面上呈“二段 式”，正常压力系统属于上段，异常压力系统处于下段。储层段中沙三中、下亚段，沙河街 组四段，沙河街组四段上、下亚段( 分别简称沙四上亚段、沙四下亚段) 灰色膏盐段，孔店组 一段上部杂色膏盐段都是东营凹陷的“异常高压生烃泥岩体，压力系大部分处于1 5 一1 7 ，最 高可达1 9 或者更高。东营凹陷内成熟烃源岩段基本上处于超压层段中。“超压体系的分布 和成熟烃源岩段有着密切的关系，它们是相辅相成的关系，生烃作用导致了“超压的形成， 而反过来超压”的分布、演化又制约着着烃类的流动过程。 6 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 2 2 沉积微相超压储层分布区域 东营凹陷从下到上依次发育古近系沙河街组、东营组、新近系馆陶组、明化镇组。研究 主要针对砂砾岩、滩坝砂、浊积砂等三种不同类型的沉积微相，建立深层超压环境储层孔隙 度预测模型，超压环境储层主要分布在沙三段和沙四段。 东营凹陷储集层纵向压力分布特征： 超压带出现的起始深度一般在2 1 0 0 米左右，超压主要分布在2 1 0 0 - 3 5 0 0 米，强超压主 要分布在2 8 0 0 - 3 5 0 0 米( 图2 - 2 ) 。超压在e s 2 零星出现，在e s 3 和e s 4 普遍存在。纵向上， e s l 、e s 2 为正常压力系统，e s 3 、e s 4 为超压压力系统，可进一步划分为e s 3 超压子系统和 e s 4 超压子系统。 东营凹陷- - e s 3 s 储集层平面压力分布特征：北部区带以强超压( 1 2 1 5 ) 为主，东部压力 比西部高；中央区带常压分布，中部压力均比东部、西部压力稍高；南部缓坡带常压，等值 线分布较稀疏。 东营凹陷- - e s 3 z 储集层平面压力分布特征：北部区带北部压力比南部低；中央区带强 超压( 1 2 1 5 ) 比较明显，压力系数普通较高；南部缓坡带：牛庄油田附近压力较高，其它大 部分地区为弱超压常压( o 9 1 2 ) 。 东营凹陷- - e s 3 x 储集层平面压力分布特征：北部区带压力普遍较高，东部比西部偏高； 中央区带：中部压力比东部、西部压力高；南部缓坡带西部只有小范围的中等强超压 ( 1 2 1 5 ) ，大部分处于常压；东部大范围是中等强压，只有小部分的常压出现。 图2 - 2 东营凹陷储集层压力系数特征 东营凹陷一e s 4 储集层平面压力分布特征：北部区带中等强超压( 1 2 1 5 ) 为主。常压主 要分布在西南部：南部区带以中等强超压( 1 2 1 5 ) 分布为主，压力北高南低，东高西低。 东营凹陷异常高压主要形成机制： 7 第二章东营凹陷深层超压环境储层简介 ( 1 ) 不平衡压实作用( 造成地层欠压实) ； ( 2 ) 生烃作用( 造成烃源岩孔隙流体膨胀) 。 东营凹陷不平衡压实作用：e s 3 沉积厚度大，沉积速率高，易造成欠压实情况，形成 异常高压。与异常高压大都分布在e s 3 段( 烃源岩及储集层) 情况相吻合。 不平衡压实作用会造成较大的孔隙度：总体上看，中部孔隙度最高、北部次之，南部最 低。与东营凹陷中部压力最高、北部次之，南部最低的总体分布特征相一致。 浊积砂分布区域( 图2 3 ) 有梁2 5 、丰1 1 2 、牛3 0 、永8 9 等3 2 口井，井点孔隙度及 压力统计见表l - 2 ；滩坝砂分布区域( 图2 - 4 ) 有梁2 3 0 、陀1 5 0 、莱1 1 0 、梁1 1 2 等4 2 口井， 井点孔隙度及压力统计见表1 3 ；砂砾岩分布区域( 图2 5 ) 有利9 3 、利1 4 、永5 5 4 、盐1 6 等3 2 口井，井点孔隙度及压力统计见表1 4 ； 图2 - 3 浊积砂分布区域 图2 4 滩坝砂分布区域 8 图2 - 5 砂砾岩分布区域 9 第三章深层超压环境储层孔隙度预测 第三章深层超压环境储层孔隙度预测 砂岩的初始沉积孔隙度主要取决于它们的颗粒排序。在埋藏的第一阶段，主要是因为机 械压实而使孔隙度减小。在埋藏的中后期，孔隙度的减小的主要原因是化学反应( 压溶，胶 结，解散) 。由于机械和化学作用的影响，一般情况下孔隙度随着深度的增大而减小。这种 趋势的扰动与许多不同的参数有关，如框架组成，早期和晚期胶结，粘土层，溶解，孔隙流 体成分，压力，加洛韦提出的地热梯度，舍雷尔、布鲁恩等提出的埋藏时间。 储层质量演化过程中时间的重要性体现在孔隙度演化的动态控制上。这已在实验室和实 际数据采集中得到确认。德布尔在实验室中模拟含有丰富石英的砂岩的孔隙度在不同压力、 温度、时间和孔隙液条件下的变化总结出：( 1 ) 随着压力、温度、时间的增大，孔隙度减 小( 2 ) 如果孔隙流体是石油，则孔隙度减小程度略小于孔隙流体是水的时候( 3 ) 当温度和 压力恒定时，时间也可引起孔隙度减小。s i e v e r 提出埋藏历史、热度和成岩反应率之间的关 系，可以通过岩石学信息推断在埋藏史的哪个阶段积累足够的时间和能量去完成某个化学反 应。弗兰克斯和福里斯特提出在海湾海岸发生的溶解于气体中的二氧化碳受动力学控制。杜 塔根据表面资料估计出蒙脱石向伊利石转换的动力学参数。其它研究者通过蒙脱石向伊利石 的转换发现了一些重要事物，如有机酸的生成和博尔斯提出的胶结。施莫克和戈蒂埃提出地 下砂岩孔隙度减小与热成熟度有关。布鲁恩等分析b r a z i l i a n 盆地裂谷处沉积的孔隙度深度 关系，发现海相储层的渗透性比陆相高，认为这些不同是由不同沉积历史造成的。在相同地 温梯度的基础上统计分析1 3 个不同参数对压实作用的影响，得出影响最大的参数是年代、 埋藏时间、石英碎屑含量、最大埋藏深度，和舍雷尔提出的颗粒排序。布洛赫指出预测孔隙 度和渗透性的最主要参数是颗粒大小排序、碎屑成分、压力或温度历史，或两者兼而有之。 迪克森等将诺夫利特构造的成岩演化解释为时阳卜韫度的关系。 根据时间温度原理，已经做过很多实验去模拟成岩过程。安热韦恩和特科特进行了模 拟压力实验。莱德和帕克模拟了石英胶结。s u r d a m 根据时间毫盛度控制生成或破坏有机 酸的原理构建了一种成岩模式。韦普尔斯和蒲田将孔隙度减小定义为一系列化学和物理过 程，但他们不建议使用这种正处在发展阶段的模式去进行具体的预测。最近的研究也产生了 一些不同的观点，对胶结和溶蚀作用有了新的解释。在史密斯和艾伦伯格的成岩模式中，温 度控制钾长石、粘土、碳酸盐之间的平衡和碳酸盐的溶解；时间影响不大。桑伯等没有检测 b r a z i l i a n 沉积盆地中天然气中的二氧化碳。格卢亚斯和科尔曼认为任何正确的二氧化硅胶结 模式必须考虑到来源、运输和沉淀机制。数值模拟是可能的，但它们很难被测试到，因为胶 l o 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 结的长短和数量几乎不可能被控制。随后，格卢亚斯等审查来自与加恩和哈尔滕浅滩的数据， 这些数据反对埋藏深度控制石英胶结的观点，他们认为胶结发生在有限的时间内并与快速沉 降和升温有关。在这种情况下，胶结的起源与特定的时间有关，而不是特定的温度或压力。 无论哪种方式，成岩模式都不能被完善的量化。 成岩过程中的孔隙度破坏分为压实或胶结。压实包括两种模式，机械和化学。在前者， 孔隙度减少是因为受应力作用而颗粒重排，通常与上覆层有关。化学压实是在化学溶解的作 用下颗粒重排，特别是在主要的接触区域和应力集中的区域。这种再活化与纯机械压实相比 产生了额外的减少量。对赤道边缘的三个b r a z i l i a n 盆地进行碎屑序列的成岩和质量守恒研 究，得出结论：压实包括机械和化学作用，是埋藏过程中控制孔隙度变化的主要成岩因素。 伦德加德分析了来自不同砂岩的大量资料，认为压实作用被普遍低估，其可能是砂岩孔隙度 减小的主要原因。 胶结作用通过自生矿物沉淀来填充孔隙以减小孔隙度。像b j o r l y k k e 等所述，相对于机 械压实造成的体积减小，这种模式的孔隙度减小并没有使体积减小。因此，仅仅由胶结或溶 解产生的孔隙度变化不会影响孔隙度随深度变化的趋势。如果成岩转变发生在相对异化的砂 岩中，这种结论将更加有力，这已被许多学者人证实。压实作用实质上减少大量体积，它涉 及流体从多孔固体的排出。两相多孔介质( 固体框架和流体) 的物理压实在很多研究中作为 主题。梅洛提出了一个很好的概括，在地质时间尺度上描述多孔沉积物的压实流变。沉积流 变必须被用于完善孔隙减小模型。在室温下，大部分综合性沉积岩是很脆弱的，这意味着它 们具有很好的弹性直到其损坏。在高温高压下，埋藏沉积物的性质与韧性材料相仿。脆性和 韧性形变都是永久和不可逆转的。在地质时间尺度上观察沉积，发现沉积物呈现三种流变性 质：弹性，塑性，粘性。每一种性质的优势都依赖于组成、温度、应力状态、石化程度和时 间长度。举例来说，在较小的时间尺度上沉积物是弹性形变，因为没有足够的时间使流体转 移。一个完整的流变模型从地质角度来讲，实际上是梅洛提出的一个弹性粘塑性模型。 3 1 常用储层孔隙度预测方法简介 储层孔隙度预测方法主要有以下几种： l 、建立超压条件下的储层孔隙度预测模型进行储层孔隙度预测 张丽萍等，改进了目前已经建立的储层孔隙度预测模型，加入超压因子建立的孔隙度预 测模型可以适合超压地层。根据超压体系的地质特征将超压、机械压实作用、胶结作用、溶 解作用对储层孔隙度的影响进行综合考虑，从而建立了超压发育地层的储层孔隙度预测模 型。通过岩物理模拟实验，v e s i c a s 建立了以石英和长石为主的刚性颗粒碎屑岩储层孔隙度、 第三章深层超压环境储层孔隙度预测 有效应力之间的关系f 5 ，删，a 晒n s o 坷h m 将关系式转化为如下关系： 芦咖 菸 深度和孔隙度，即 ( 3 1 ) 式中：矽- 孑l 隙度；z - 深度。g l u y a s 用该关系式预测储层里未胶结砂岩的孔隙度。但是 在自然界中未胶结的砂岩很少，在砂岩孔隙中也含有杂基，在地层沉积过程中，随着沉 积埋藏深度的增加大多数砂岩逐渐发生了胶结作用，如果将填隙物( 胶结物+ 杂基) 对孔隙 度的影响考虑进去，在静水压力条件下，孔隙度计算公式( 3 1 ) 可改进为 芦帅l 淼l 一纯 2 ) 式中：纪填隙物体积分数。可以用上式来预测碎屑岩储层的孔隙度，因为该式涉及的 参数少，有较强的适应性及适用性，所以在国外对于新区盆地储层的孔隙度预测研究， 主要就是应用了式( 3 2 ) 。但是当超压在储层中发育，进行孔隙度预测时就不能直接 应用该公式。因为储层中超压的存在抑制了碎屑岩的机械压实作用，所以在一般埋藏深 度的情况下，超压砂体比超压未发育的储层具有更高的孔隙度。 在超压带内g l u y a sj 的研究表明，砂岩内部的孔隙流体分担了部分上覆地层的负 荷，从而减小了机械压实作用效果。地层测得的偏离静水压力的孔隙流体压力即为有效 应力，地层中有效应力的存在使砂岩产生了压实作用，当有超压存在时储层砂体所承受 的有效应力相当于储层里埋深较浅地层，在相同静水压力条件下，储层砂岩所承受的有 效应力，把埋深浅的地层深度称做为超压环境下储层的有效埋藏深度。 据前人研究，可用下边公式表示超压背景下储层的有效埋深： z p _ z 一丽, o w p 协3 ) 其中：z 实际埋深，m ；z p 有效埋深，m ；麒覆岩石密度，k g m 3 ：风- 地层水 密度，k g m 3 ；哥力加速度，m s 2矽层平均孔隙度，；p 超压，m p a ，表示偏离静 水压力的实测压力值。 碎屑岩储层存在超压时，用有效埋深代替实际埋深之后得到的孔隙度计算公式为： 1 2 中国石油大学( 华东) 全日制工程硕士论文 芦。唧 熹丢卜 ) 2 、用时深效应指数( t d i ) 预测储层孔隙度 国外常用多元线性模型对储层物性参数预测进行研究，多元线性模型满足不了实际生产 要求。在国内研究来说起步较晚，其中有不同岩性储层孔隙度与镜质组反射率r o 、1 之间 的相关模型，比如朱国华、寿建峰为代表的建立的模型。可以利用地震资料预测储层的沉积 相，但是预探阶段进行储层孔隙度预测之前，无法确切的知道储层岩性，比如粗砂岩、细砂 岩、粉砂岩等，所以也限制了这些模型的应用。 在钻井数据较少的情况下，首先利用三维地震数据计算待评价区不同沉积微相储层的 t d i 值，再对层序地层、沉积相进行分析和研究，在此基础上，通过建立储层不同沉积微相 求得t d i 值与实测孔隙度的相关模型，利用该模型对储层不同沉积微相待评价的孔隙度进行 预测。 根据t d i 定义可知t d i 值大小与埋藏时间、埋深有密切的关系。埋藏时间越长并且埋 深越大时，埋藏曲线和年代所围的面积越大，t d i 值就越高，尤其是早期埋藏速度快，后期 埋深速度慢浅的地层，其t d i 值明显高于早期埋藏速度慢、后期埋深速度快的地层的t d i 值；同时地层温度、压力又与埋深z ( t ) 成正比。因此，时间、温度与压力等因素，对储层孔 隙度的影响程度可以通过t d i 值的大小综合反映。孔隙度和t d i 之间的关系，反映地质年 代中储集层厚度变化的参数临5 1 4 5 1 。 3 、利用贝叶斯一克里金估计技术测储层孔隙度 贝叶斯一克里金技术把地震和测井资料有机的结合起来，来预测储层参数。传统的克里 金估计技术是地质统计学中的应用方法，考虑了控制点间与所有计算点间的空间关系，没有 利用地震数据，在井少或没有井的地方受到限制，因为该方法仅考虑测井数据。而贝叶斯一 克里金估计了利用平稳随机函数的概念、方差分析技术、最小平方预测技术中的模型和工具， 能够弥补克里金估计技术的不足。在这种技术中，把空间估计数据分为观测数据和猜测数据 两种。观测数据通常用精度比较高、数目较少的数据，而猜测数据则是精度比较低、数目较 多、分布较广的资料。其估计的结果趋势如下：观测资料较密地区，主要是观测资料决定估 计结果，观测资料较稀少的地区，主要是猜测资料决定估计结果。利用贝叶斯一克里金估计 技术预测储层参数时，视地震数据为猜测数据，测井数据为观测数据，从而将测井与地震这 两类不同性质、互相关联的数据有机地结合起来，充分发挥了测井数据精度高、地震数据比 第三章深层超压环境储层孔隙度预测 较多的优势，使预测效果得到提高。 但是当地层中存在超压时，该方法很难建立合适的预测模型，并且也难于建立不同沉积 微相的孔隙度预测模型。因而本文对该方法没有做进一步的研究。 4 、利用地震属性分析技术预测储层孔隙度 利用聚类分析方法、专家经验法、数学理论法等方法对提取的地震属性进行分析，优选 出若干种属性，作为储层孔隙度预测模型所需的基本参数。结合工区内已知井点处的孔隙度， 对储层孔隙度参数进行预测。可以利用多元线性回归、非参数回归、神经网络、随机模拟法 等方法，取得一定的应用效果。 利用属性分析技术的关键是如何选择、拾取与孔隙度相关度高的地震属性参数。很多地 质因素、地震数据的质量、处理方法都影响着地震属性。井点处的地震属性与所要研究的储 层参数之间的关系并不十分准确、可靠。所以利用这种关系预测的储层参数的横向变化规律 也难以真正满足油田开发工程的要求