平衡深度法恢復(fù)古壓力

1、平衡深度法基本原理國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)沉積盆地異常高壓的成因進(jìn)行過(guò)大量研究。一般而言,沉積盆地中的異常高壓均形成于封閉或半封閉的地質(zhì)環(huán)境,厚層泥巖是形成異常高壓的主要場(chǎng)所。關(guān)于泥巖異常高壓的成因已提出多種機(jī)理,如欠壓實(shí)機(jī)理、水熱增壓機(jī)理、生烴增壓機(jī)理、黏土脫水機(jī)理以及構(gòu)造擠壓等。不論何種機(jī)理,泥巖異常高壓的表現(xiàn)形式都是異常高壓泥巖的孔隙度高于相同深度正常壓實(shí)泥巖的孔隙度。剩余孔隙度的存在使得異常高壓泥巖中的孔隙流體承受了一部分本應(yīng)由巖石骨架承擔(dān)的上覆地靜壓力,這一部分地靜壓力在數(shù)值上就等于異常高壓泥巖中的超壓值?；谶@一原理,可以利用平衡深度法計(jì)算出泥巖層中異常壓力的大小14。所謂平衡深度即在正常

2、壓實(shí)曲線上與欠壓實(shí)地層孔隙度相等的深度(圖3-1。根據(jù)有效應(yīng)力定律,孔隙度相同處的有效應(yīng)力相等,因此,欠壓實(shí)泥巖的孔隙壓力可以表示為:e w r r e z e z gZ gZ S S P P (-=-+= (3-1如果用聲波時(shí)差的變化表示正常壓實(shí)泥巖的壓實(shí)規(guī)律,則有:ln(t tC g gZ P w r r z -+= (3-2 式中:Z 欠壓實(shí)泥巖的埋藏深度,m ;e Z 欠壓實(shí)泥巖對(duì)應(yīng)的平衡深度,m ;z P 欠壓實(shí)泥巖的孔隙壓力或地層壓力,Pa ;e P 平衡深度處的靜水壓力,Pa ;z S 深度Z 處的地靜壓力,Pa ;e S 平衡深度處的地靜壓力,Pa ;g 重力加速度,m/s 2

3、;r 沉積巖平均密度,kg/m 3;w 地層孔隙水密度,kg/m 3;t 欠壓實(shí)泥巖的聲波時(shí)差值,s/m ;t 0原始地表聲波時(shí)差值,s/m ;C正常壓實(shí)泥巖的壓實(shí)系數(shù),m 1-15。圖3-1 平衡深度法原理示意圖(付廣等,2002161.參數(shù)0t 和 C 的求取根據(jù)平衡深度法的基本原理,計(jì)算單井地層壓力首先要根據(jù)泥巖正常壓實(shí)曲線計(jì)算兩個(gè)參數(shù):地表聲波時(shí)差值0t 與泥巖壓實(shí)校正系數(shù)C 。下面以酒參1井為例說(shuō)明利用聲波時(shí)差資料計(jì)算地層壓力的過(guò)程。圖3-2為酒參1井泥巖聲波時(shí)差曲線,由該圖可以看出深度在2600m 以上屬于正常壓實(shí)段,因此可以使用2600m 以上地層泥巖的聲波時(shí)差曲線來(lái)擬合求取地表

4、泥巖聲波時(shí)差值0t 與泥巖壓實(shí)校正系數(shù)C (圖3-3,在正常壓實(shí)曲線上應(yīng)有:CZ e t t -=0 (3-3 在圖3-3中,根據(jù)式(3-3擬合得到正常壓實(shí)段深度與聲波時(shí)差關(guān)系式:正常壓實(shí)曲線欠壓實(shí)曲線ZZeZ 圖3-2 酒參1井泥巖聲波時(shí)差 圖3-3 泥巖聲波時(shí)差擬合曲線將求得的酒參1井泥巖正常壓實(shí)趨勢(shì)線,疊加到該井的聲波時(shí)差圖上可以看出(圖3-4,該井 2600m以上聲波時(shí)差與正常泥巖壓實(shí)趨勢(shì)線重合,說(shuō)明這部分地層屬正常壓實(shí)。而2600m以下的聲波時(shí)差就明顯地偏離了正常壓實(shí)趨勢(shì)線,表明地層孔隙度超過(guò)了正常壓實(shí)的孔隙度,屬欠壓實(shí)層段。圖3-4 酒參1井泥巖聲波時(shí)差與正常壓實(shí)趨勢(shì)線關(guān)系2.計(jì)算

5、壓力與實(shí)測(cè)壓力的對(duì)比根據(jù)0t 和C ,由(3-2式可根據(jù)聲波時(shí)差值計(jì)算出酒參1井的孔隙流體壓力隨深度的變化(圖3-5。由圖3-5可以看出,聲波時(shí)差計(jì)算的壓力顯然與實(shí)測(cè)RFT 壓力有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖3-6是用平衡深度法計(jì)算的長(zhǎng)2井的地層壓力,也與實(shí)測(cè)壓力吻合較好。在一般情況下,RFT 測(cè)試壓力比鉆井測(cè)試壓力更能反映地下實(shí)際的地層壓力,因此,從酒參1井和長(zhǎng)2井的預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)看,聲波時(shí)差預(yù)測(cè)的地層壓力是比較準(zhǔn)確的。上述計(jì)算實(shí)例說(shuō)明用平衡深度法根據(jù)測(cè)井聲波時(shí)差資料可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算出營(yíng)爾凹陷欠壓實(shí)地層的孔隙壓力。因此,在本論文課題中,將該方法作為有鉆井地區(qū)地層壓力預(yù)測(cè)的主要方法,同時(shí)也作為標(biāo)定地震資料壓力預(yù)測(cè)精度的主要標(biāo)準(zhǔn)。