地层压力预测汇报摘要

1、南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力预测技术地层压力预测技术 秦绪英秦绪英 二二OO五年七月十三日五年七月十三日 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 汇汇 报报 提提 纲纲 引引 言言 预测地层压力的地震方法预测地层压力的地震方法 预测地层压力的测井方法预测地层压力的测井方法 预测地层压力的综合方法预测地层压力的综合方法 压力预测的影响因素压力预测的影响因素 结论与建议结论与建议 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 引引 言言 目目 的的 意意 义义 技术现状技术现状 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交

2、流会 地层压力预测地层压力预测 6060年代开始，没有完全成熟。砂泥岩地层的压力预测技术比较成熟，而年代开始，没有完全成熟。砂泥岩地层的压力预测技术比较成熟，而 针对碳酸盐岩地层，压力预测技术难度大。针对碳酸盐岩地层，压力预测技术难度大。 测井方法测井方法 地震方法地震方法 地层压力异常的可预测性地层压力异常的可预测性 技技 术术 现现 状状 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 汇报提纲汇报提纲 引引 言言 预测地层压力的地震方法预测地层压力的地震方法 预测地层压力的测井方法预测地层压力的测井方法 预测地层压力的综合方法预测地层压力的综合方法 压力预测的影响因素压力预测的

3、影响因素 结论与建议结论与建议 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地震是预测地层压力的主要方法地震是预测地层压力的主要方法，地震资料是目，地震资料是目 前能够得到大范围地震层速度的唯一来源，特别前能够得到大范围地震层速度的唯一来源，特别 是在钻井施工之前。是在钻井施工之前。 地震预测地层压力的必要条件：地震预测地层压力的必要条件： （1 1）高质量的地面地震资料。）高质量的地面地震资料。 （2 2）有声波、自然伽马（或自然电位）测井资料。）有声波、自然伽马（或自然电位）测井资料。 （3 3）该区域地层压力的测试数据。）该区域地层压力的测试数据。 （4 4）相对简单的沉积

4、接触关系。）相对简单的沉积接触关系。 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 Tc(z)=t0e-z/k 根据测井资料（自然伽马或根据测井资料（自然伽马或 自然电位），划分出一定厚自然电位），划分出一定厚 度（本例为度（本例为3 3mm）的泥岩层位的泥岩层位 ，建立对应泥岩层段的正常，建立对应泥岩层段的正常 压实地层的速度（时差）变压实地层的速度（时差）变 化趋势线。化趋势线。 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 建立泥岩层段的正常压趋势线建立泥岩层段的正常压趋势线 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 建立

5、速度（时差）异常与地层压力之间的关系建立速度（时差）异常与地层压力之间的关系 实际测量值与趋势线预测值之间的差实际测量值与趋势线预测值之间的差tt可用可用 来计算地层压力。来计算地层压力。 t = T t = Tc c(z) - t(z) - t0 0e e-z/k -z/k P(z)/z = R P(z)/z = Rw w+ c + c1 1t + ct + c2 2 (t) (t)2 2 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A图，图，地震与测地震与测 井及正常压实趋井及正常压实趋 势线的对比，地势线的对比，地 震和测井的时

6、差震和测井的时差 曲线差别不大。曲线差别不大。 B B图图, ,地震预测数地震预测数 据转换成等效泥据转换成等效泥 浆密度与实际钻浆密度与实际钻 井泥浆密度的对井泥浆密度的对 比情况，比情况，2200-2200- 36503650米，预测米，预测 结果略有误差结果略有误差。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 图图a a是测井的声波时差测量结果与正常压实趋势线的对比，是测井的声波时差测量结果与正常压实趋势线的对比，15001500米以下地米以下地 层超压特征很明显层超压特征很明显. . 图图b b是测井预测结果数据转换成等效泥浆密度与实际钻井泥浆密度的对比是测井预测结果数

7、据转换成等效泥浆密度与实际钻井泥浆密度的对比 情况，一致性非常高。情况，一致性非常高。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 两种方法求得的有效应力 （a）Dix层速度的结果；（b）叠后反演的高分辨率速度结果。高分辨率速度预测压 力在储层段发生逆转。Dix层速度不能得到此类细节，只能给出低频压力趋势。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 叠后反演法计算的孔隙压力与RFT（重复地层测试）资料的详细比较。该 图的低频趋势是由前图的Dix速度做出的 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 偏移层速度体 破碎压力图 孔隙压力图 封堵完整性图

8、埃及封堵完整性研究，用叠前时间偏移速度场，研究结果仍然非常令人满意。能快速地作 出可信度较高的区域孔隙压力预测 。 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 只有叠前时间偏移速度场，也可以作出可信度较高的区域孔隙压力 预测。而CVA和网格层析成像则是更精确的方法，得到的结果更为可 信，它们更适合于研究井周围的小型区域，这些技术需要的是叠前 地震数据，完成孔隙压力研究也需要比较长的时间。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层层速度剖面与速度差值剖面 (a) 地层层速度剖面；（b) 速度差值剖面及钻井位置投影 常规

9、层速度剖面不 能识别出低速异常 带(图上部)，而在 速度差值剖面上可 发现明显的低速异 常区域，把钻探的 井3、井2、井1和 正在钻探的井4按 最小距离原理投影 到速度差值剖面上， 结果发现超压地层 与低速带较为吻合 (图下部)。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 根据地震资料预测的64.8测线压力等值线剖面 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 根据根据VSPVSP资料预测井底下方的层速度和地层压力资料预测井底下方的层速度和地层压力 根据庄根据庄1 1井井VSPVSP层速度可以预测井底层速度可以预测井底44

10、004400米以下的层速度值，井米以下的层速度值，井 底以下层速度的预测精度的高低主要取决于井底以下平均速度底以下层速度的预测精度的高低主要取决于井底以下平均速度 和样点的取值。预测方法分两步：和样点的取值。预测方法分两步： （1 1）是已知井段的速度预测试验，即把已知井段的速度当成未）是已知井段的速度预测试验，即把已知井段的速度当成未 知来求取，以验证和确定预测方法的正确性，知来求取，以验证和确定预测方法的正确性， （2 2）根据已知的全井段层速度来进行井底以下层速度的预测。）根据已知的全井段层速度来进行井底以下层速度的预测。 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术

11、交流会南方技术交流会南方技术交流会 庄庄1井井VSP层速度剖面层速度剖面 （原始数据：（原始数据：11601160m m4400m4400m ） 预测深度预测深度2000米以下米以下 （预测参数间距：（预测参数间距：4040米）米） 预测深度预测深度2500米以下米以下 （预测参数间距：（预测参数间距：4040米）米） 预测预测深度深度3000米以下米以下 （预测参数间距：（预测参数间距：5050米）米） 预测深度预测深度3500米以下米以下 （预测参数间距：（预测参数间距：5050米）米） 庄庄1 1井井VSPVSP层速度预测试验剖面对比图层速度预测试验剖面对比图 第一步第一步 地震方法预测

12、地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 庄庄1 井井VSP层速度预测（预测井底层速度预测（预测井底4400米以下）米以下） 井底：井底：44004400米米 第二步第二步 地震方法预测地层压力地震方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力的预测：地层压力的预测： 采用菲利普恩法（采用菲利普恩法（Phillippon，1997年）提出的地震预测压力的年）提出的地震预测压力的 简单模型：简单模型： 0 minmax max )()( )()( P ZVZV ZVZV Pf 其中其中Pf、P0分别为地层孔隙压力

13、和上覆静岩压力，分别为地层孔隙压力和上覆静岩压力，V是地层速是地层速 度，度，Vmax、Vmin为地层中的最大速度和最小速度，前者为岩石为地层中的最大速度和最小速度，前者为岩石 基质的速度，后者为孔隙流体速度。上覆负荷基质的速度，后者为孔隙流体速度。上覆负荷P0由密度函数积由密度函数积 分获得，故只要给定某点的埋深和地层速度，就可根据上式求分获得，故只要给定某点的埋深和地层速度，就可根据上式求 出地层压力出地层压力Pf 。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 庄庄1 井地层压力曲线图井地层压力曲线图 在在3600-4050m是个低压带，在是个低压带，在4100m深度以后压

14、力逐渐深度以后压力逐渐 增高，进入高压带（增高，进入高压带（4500-4900m），），在在5550左右有个相对左右有个相对 压力低以后，随着深度的增加，地层压力越来越高。压力低以后，随着深度的增加，地层压力越来越高。 VSPVSP资料预测地层压力资料预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力预测地层压力预测 地层压力的可预测性 预测地层压力的地震方法 预测地层压力的测井方法 预测地层压力的综合方法 压力预测的影响因素 结论与建议 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 就目前的技术现状，测井研究

15、地层压力（地应力），就目前的技术现状，测井研究地层压力（地应力）， 必须取得地层密度、泥质含量、纵、横波速度以及必须取得地层密度、泥质含量、纵、横波速度以及 地层流体密度和泥浆密度等独立的参数，这是开展地层流体密度和泥浆密度等独立的参数，这是开展 工作的基础。工作的基础。 相对而言，地层横波速度是一个关键参数，相对而言，地层横波速度是一个关键参数，常规测常规测 井一般不直接测量此参数，井一般不直接测量此参数，合成横波资料是一种补合成横波资料是一种补 救的办法救的办法。 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 合成横波时差应用实际例合成

16、横波时差应用实际例 合成横波与全波测井提取的横波时差对比合成横波与全波测井提取的横波时差对比 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 等效深度法，核心原理是不同深度的两点的速度等效深度法，核心原理是不同深度的两点的速度 （时差）接近，地层被压实的程度就接近，地层（时差）接近，地层被压实的程度就接近，地层 骨架承担的力接近，认为这两点深度等效。骨架承担的力接近，认为这两点深度等效。 在半对数坐标系中，根据声波测井数据，得到等在半对数坐标系中，根据声波测井数据，得到等 效深度，计算目标点的地层压力。效深度，计算目标点的地层压力。 等效深度方法 测井方法预测地层压力测井方法预测地层

17、压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 综合计算方法适用范围广，但是需要统计不同综合计算方法适用范围广，但是需要统计不同 地区的有关参数。地区的有关参数。 等效深度法等效深度法受地层压力异常类型的限制，受地层压力异常类型的限制，需要需要 给出等效深度差，人为因素比较大，并且以单给出等效深度差，人为因素比较大，并且以单 一引起因素为假设，预测结果会有误差。发展一引起因素为假设，预测结果会有误差。发展 了综合计算的方法。了综合计算的方法。 等效深度点在等效深度点在上方上方，指示，指示超压超压地层；等效深度地层；等效深度 点在点在下方下方，指示，指示欠压欠压地层。只要设法得到

18、等效地层。只要设法得到等效 深度差，就可以计算出目标点的孔隙压力。深度差，就可以计算出目标点的孔隙压力。 等效深度方法 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 对单一岩性地层，声波速度反映孔隙度和有效应对单一岩性地层，声波速度反映孔隙度和有效应 力的变化，速度可以近似地描述为：力的变化，速度可以近似地描述为： 此方程反映了砂泥质沉积物压实过程中此方程反映了砂泥质沉积物压实过程中速度速度随垂随垂 直直有效应力有效应力的变化，不受压实机制的限制。的变化，不受压实机制的限制。 0123( ) e kp pshe VAAAVA Pe 0.8(

19、425/3.2321.961.4) pbsh PtV 综合计算方法 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 实际资料处理： A A井井在在27902790米深度点地层孔隙压力的测试数据米深度点地层孔隙压力的测试数据 为为0.84/0.94(0.84/0.94(g/cmg/cm3 3) )，在此深度点附近地层，在此深度点附近地层， 测井计算结果为测井计算结果为0.91-1.010.91-1.01之间，见数据表及图。之间，见数据表及图。 根据上述公式，对根据上述公式，对3 3井的资料进行了处理井的资料进行了处理 。 B B井井284628

20、46米点测试结果为米点测试结果为0.740.74(g/cm(g/cm3 3) )，在此深在此深 度点附近地层，测井计算结果为度点附近地层，测井计算结果为0.71-0.780.71-0.78之间。之间。 C C井井28622862米深度点测试结果为米深度点测试结果为0.760.76(g/cm(g/cm3 3) )，在此在此 深度点附近地层，计算结果为深度点附近地层，计算结果为0.74-0.820.74-0.82之间。之间。 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A井：井： 2790 2790米测试数据为米测试数据为0.84/0.9

21、4(0.84/0.94(g/cm3)g/cm3) 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A井地层孔隙压力及有关参数井地层孔隙压力及有关参数 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 B B井：井：28462846米测试数据为米测试数据为0.74(0.74(g/cmg/cm3 3) ) 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 C C井：在井：在28622862米深度点测试数

22、据为米深度点测试数据为0.76(0.76(g/cmg/cm3 3) ) 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A井测试为井测试为 0.84/0.94( 0.84/0.94(g/cmg/cm3 3) )，计算为计算为 0.91-1.01 0.91-1.01； B B井测试为井测试为 0.74( 0.74(g/cmg/cm3 3) )，计算为计算为 0.71-0.78 0.71-0.78之间；之间； C C井测试为井测试为 0.76( 0.76(g/cmg/cm3 3) )，计算为计算为 0.74-0.82 0.74-0.82之间。之间。 从这从这3 3口井的处理结果看，虽

23、然数据不是绝对一致，口井的处理结果看，虽然数据不是绝对一致， 但真实地反映了地层孔隙压力的状态（欠压）。但真实地反映了地层孔隙压力的状态（欠压）。A A 井地层孔隙压力略高于井地层孔隙压力略高于B B井和井和C C井地层的孔隙压力。井地层的孔隙压力。 3 3口井资料所用公式及系数完全一致的。口井资料所用公式及系数完全一致的。 测井方法预测地层压力测井方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 根据测井资料与该地区实测地层破裂压力梯度数根据测井资料与该地区实测地层破裂压力梯度数 据，得到回归系数据，得到回归系数 K K、c c。 计算方法计算方法 : : 计算地层

24、破裂压力（Pf） 地层破裂压力是油气勘探开发中的一个主要参数，地层破裂压力是油气勘探开发中的一个主要参数， 也是地层主应力分析的一个关键参数也是地层主应力分析的一个关键参数 。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A井实际资料处理：井实际资料处理： A A井在井在27902790米深度点地层破裂压力的测试数据米深度点地层破裂压力的测试数据 为为1.78(1.78(g/cmg/cm3 3) )，在此深度点附近地层，测井计在此深度点附近地层，测井计 算结果为算结果为1.79-1.811.79-1.81之间。之间。 计算地层破裂压力（Pf） 南方技术交流会南方技术交流会南方

25、技术交流会南方技术交流会 A A井井在在27902790米地层破裂压力的测试数据为米地层破裂压力的测试数据为1.78(1.78(g/cmg/cm3 3) ) 计算地层破裂压力（Pf） 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 A A井地层破裂压力及有关参数井地层破裂压力及有关参数 计算地层破裂压力（Pf） 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 计算地层破裂压力（Pf） B B井在井在26502650米测试数据为米测试数据为1.98(1.98(g/cmg/cm3 3) ) 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 计算地层破裂压力（Pf） B

26、B井地层破裂压力及有关参数井地层破裂压力及有关参数 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层破裂压力综合分析：地层破裂压力综合分析： A A井测试井测试1.78 (1.78 (g/cmg/cm3 3) )，计算计算1.79-1.811.79-1.81之间；之间； B B井测试为井测试为1.98(1.98(g/cmg/cm3 3) )，计算结果为计算结果为1.85-1.931.85-1.93； C C井测试数据为井测试数据为1.841.84，计算结果为计算结果为1.88-1.931.88-1.93之间。之间。 这这3 3口井资料所用公式及其中的系数完全一致。口井资料所用公式

27、及其中的系数完全一致。 计算地层破裂压力（Pf） 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力预测地层压力预测 地层压力的可预测性 预测地层压力的地震方法 预测地层压力的测井方法 预测地层压力的综合方法 压力预测的影响因素 结论与建议 综合方法预测地层压力综合方法预测地层压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 测井、地震联合预测地层压力测井、地震联合预测地层压力 测井与地震联合进行地层压力预测测井与地震联合进行地层压力预测 测井技术预测地层压力测井技术预测地层压力有精度高、可信度高等有精度高、可信度高等 特点，缺点是一孔之见，并且要钻井之后；特点，

28、缺点是一孔之见，并且要钻井之后；地地 震技术预测地层压力震技术预测地层压力可以大面积进行，并且是可以大面积进行，并且是 钻前预测唯一可行的技术，但是其预测结果的钻前预测唯一可行的技术，但是其预测结果的 精度差一些，主要是速度资料精度不够高。精度差一些，主要是速度资料精度不够高。 测井与地震测井与地震联合进行地层压力预测成为尝试的联合进行地层压力预测成为尝试的 方法。方法。 此技术的此技术的核心是核心是测井资料结合测井资料结合VSPVSP资料、地震资料、地震 资料资料拟合、重构、外推拟合、重构、外推远离井的远离井的速度场速度场及未钻及未钻 遇地层的遇地层的速度速度参数。参数。 南方技术交流会南方

29、技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 通过通过测井与地震联合测井与地震联合得到的速度参数完全可以得到的速度参数完全可以 满足对连续及不连续沉积地层的压力预测、评满足对连续及不连续沉积地层的压力预测、评 价，价，预测深度可以达到预测深度可以达到300300米米。此技术预测的速。此技术预测的速 度（时差）结果见下图。度（时差）结果见下图。 测井与地震联合进行地层压力预测测井与地震联合进行地层压力预测 多口井预测结果，最大相对误差不超过12%，预测成功 率达90%以上。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地震剖面（灰色）、高流体因子（红色）和孔隙压力 的协同可视化。 气砂岩

30、在构造高上，为断层所包围。 通过本实例的分析可以看出，在构造复杂区，综合应用地球物理、 地质和岩石物理学等技术，能够解决： 研究区的压力分布；地质构造对孔隙压力的影响； 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力随钻预测步骤如下： （1）钻前确定初步层速度，建立初步地层压力预测模型。 （2）钻井过程中建立已钻井段的监测地层压力模型。 （3）根括随钻监测的地层压力结果对地震勘探预测模型 进行修正。 （4）根据修正后的模型，对未钻地层进行压力预测。 （5）钻进一段深度后，再进行步骤（3）和（4）。 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 用VSP和地震资料

31、实时标定、修正和预测高频速度流程图。这些速度可用于修 正实时压力模型（即在钻井的钻机上及下套管停顿期间） VSP反射系数高频速度 密度 地震速度分析标定低频趋势 高分辨率速度 地震压力的实时预测 越南一口井由钻头SWD 资料实时预测孔隙压力 （图例中依次为泥浆比 重、破碎压力、上覆地 层压力、穿透速度得到 的DXC孔隙压力、重复 地层测试/DST压力、声 波孔隙压力、泄漏测试 （LOT）压力、随钻地 震孔隙压力） 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 用标定井确定的 参数估计的压力 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 两井之间预测的压力的梯度 由于岩性的原因，用开始选择的趋势参数并不能得到可信的孔隙压力。预 测出高压力梯度可以指示出断块内的划分，有助于确定封堵的完整性。 上白垩底 上白垩顶 30/3a-1井井 30/1c-2A井井 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 地层压力预测地层压力预测 地层压力的可预测性 预测地层压力的地震方法 预测地层压力的测井方法 预测地层压力的综合方法 压力预测的影响因素 结论与建议 南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会南方技术交流会 压力预测中的速度谱受到的影响 一、地质因素的影响 （一）地层年代因素 （二）构造因素 （三）上覆岩层压力梯度 二、资料及