平衡深度法恢复古压力

1、平衡深度法基本原理国内外许多学者对沉积盆地异常高压的成因进行过大量研究。一般而言,沉积盆地中的异常高压均形成于封闭或半封闭的地质环境,厚层泥岩是形成异常高压的主要场所。关于泥岩异常高压的成因已提出多种机理,如欠压实机理、水热增压机理、生烃增压机理、黏土脱水机理以及构造挤压等。不论何种机理,泥岩异常高压的表现形式都是异常高压泥岩的孔隙度高于相同深度正常压实泥岩的孔隙度。剩余孔隙度的存在使得异常高压泥岩中的孔隙流体承受了一部分本应由岩石骨架承担的上覆地静压力,这一部分地静压力在数值上就等于异常高压泥岩中的超压值。基于这一原理,可以利用平衡深度法计算出泥岩层中异常压力的大小14。所谓平衡深度即在正常

2、压实曲线上与欠压实地层孔隙度相等的深度(图3-1。根据有效应力定律,孔隙度相同处的有效应力相等,因此,欠压实泥岩的孔隙压力可以表示为:e w r r e z e z gZ gZ S S P P (-=-+= (3-1如果用声波时差的变化表示正常压实泥岩的压实规律,则有:ln(t tC g gZ P w r r z -+= (3-2 式中:Z 欠压实泥岩的埋藏深度,m ;e Z 欠压实泥岩对应的平衡深度,m ;z P 欠压实泥岩的孔隙压力或地层压力,Pa ;e P 平衡深度处的静水压力,Pa ;z S 深度Z 处的地静压力,Pa ;e S 平衡深度处的地静压力,Pa ;g 重力加速度,m/s 2

3、;r 沉积岩平均密度,kg/m 3;w 地层孔隙水密度,kg/m 3;t 欠压实泥岩的声波时差值,s/m ;t 0原始地表声波时差值,s/m ;C正常压实泥岩的压实系数,m 1-15。图3-1 平衡深度法原理示意图(付广等,2002161.参数0t 和 C 的求取根据平衡深度法的基本原理,计算单井地层压力首先要根据泥岩正常压实曲线计算两个参数:地表声波时差值0t 与泥岩压实校正系数C 。下面以酒参1井为例说明利用声波时差资料计算地层压力的过程。图3-2为酒参1井泥岩声波时差曲线,由该图可以看出深度在2600m 以上属于正常压实段,因此可以使用2600m 以上地层泥岩的声波时差曲线来拟合求取地表

4、泥岩声波时差值0t 与泥岩压实校正系数C (图3-3,在正常压实曲线上应有:CZ e t t -=0 (3-3 在图3-3中,根据式(3-3拟合得到正常压实段深度与声波时差关系式:正常压实曲线欠压实曲线ZZeZ 图3-2 酒参1井泥岩声波时差 图3-3 泥岩声波时差拟合曲线将求得的酒参1井泥岩正常压实趋势线,叠加到该井的声波时差图上可以看出(图3-4,该井 2600m以上声波时差与正常泥岩压实趋势线重合,说明这部分地层属正常压实。而2600m以下的声波时差就明显地偏离了正常压实趋势线,表明地层孔隙度超过了正常压实的孔隙度,属欠压实层段。图3-4 酒参1井泥岩声波时差与正常压实趋势线关系2.计算

5、压力与实测压力的对比根据0t 和C ,由(3-2式可根据声波时差值计算出酒参1井的孔隙流体压力随深度的变化(图3-5。由图3-5可以看出,声波时差计算的压力显然与实测RFT 压力有很好的对应关系。图3-6是用平衡深度法计算的长2井的地层压力,也与实测压力吻合较好。在一般情况下,RFT 测试压力比钻井测试压力更能反映地下实际的地层压力,因此,从酒参1井和长2井的预测结果来看,声波时差预测的地层压力是比较准确的。上述计算实例说明用平衡深度法根据测井声波时差资料可以比较准确地计算出营尔凹陷欠压实地层的孔隙压力。因此,在本论文课题中,将该方法作为有钻井地区地层压力预测的主要方法,同时也作为标定地震资料压力预测精度的主要标准。