CN108459357A - 地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法 - Google Patents

地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种地层欠压实与流体膨胀增压的评价方法，通过超压、常压地层数据选择，地层电阻率和地层密度的提取，构建地层电阻率‑地层密度关系图版，可以简单有效地评价地层欠压实超压和流体膨胀超压，同时，可以计算地层欠压实超压和流体膨胀超压对于地层超压的贡献比例。

Description

地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法
技术领域
本发明涉及油气地质勘探领域，尤其涉及一种地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法。
背景技术
在沉积盆地的形成演化过程中，有很多物理、化学过程都可以产生超压。根据产生超压的过程，可以将超压的发育机理划分为三类：①与应力有关的生压过程，包括压实不均衡(垂向负载应力)和构造应力(侧向挤压)等；②孔隙流体体积增大引起的生压过程，包括水热增压、粘土矿物脱水、生烃作用和烃类裂解成气等；③流体流动和浮力的增压作用，包括重力水头、浮力等。在某一沉积盆地中，超压的形成往往是多种机制共同作用形成，在超压研究过程中，对超压形成机制的识别及定量评价尤为重要。
自Dickinson(1953)对墨西哥湾盆地超压研究以来，国内外学者对超压成因、识别等开展了较多的研究。目前普遍认为产生大规模超压的原因主要为欠压实和流体膨胀作用，据统计，这两种超压成因在我国沉积盆地中的比例高达86％左右。目前对这两种超压成因的评价方法主要包括：根据高沉积速率、低孔渗特征来识别欠压实超压；利用有机质成熟度来识别生烃膨胀增压；综合利用声波时差、孔隙度等测井资料对欠压实、生烃膨胀超压进行识别，并结合加载、卸载曲线对两种超压进行区分；关于不同成因超压的贡献率定量表征是超压成因研究的难点，目前研究主要依据不同成因超压的孔隙度、有效应力变化特征进行研究：如李小强等、王震亮等、石万忠等、Tingay等，依据等效深度法及有效应力法对欠压实超压、构造挤压超压及生烃膨胀超压进行评价。另外，郭小文等通过物理实验模拟建立了生烃膨胀增压模型来计算生烃增压量；刘华等在研究正常压实、欠压实及生烃演化的基础上，对不同成因超压进行了定量表征。总体上，目前关于沉积盆地不同成因超压判识及定量表征的研究仍相对薄弱，尤其是关于地层欠压实和流体膨胀超压，还缺乏系统有效的研究方法。
发明内容
针对现有技术中对于地层欠压实和流体膨胀超压计算方法的不足，本发明提出一种简单有效的地层欠压实和流体膨胀超压的评价方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，包括如下步骤：
S1、根据地质资料，区分超压和常压地层，并针对选择的超压和常压地层，提取各地层相应深度对应的地层电阻率和地层密度；
S2、以地层电阻率为横/纵坐标，以地层密度为纵/横坐标，建立地层电阻率-地层密度关系图版，并根据提取的常压地层的地层电阻率和地层密度，拟合出常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线；
S3、将提取的超压地层的地层电阻率和地层密度绘制到地层电阻率-地层密度关系图版中，并与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线作比较：
若与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相吻合，则超压为欠压实超压，其大小等于地层的剩余压力；
与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相比，若沿电阻率变小方向偏离常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线，则超压为流体膨胀超压，根据图版，确定与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线的偏离幅度，结合不同超压及常压地层的地层电阻率和垂向有效应力，分析电阻率变化量△R与垂向有效应力变化量△δ之间的关系，进而根据实际的电阻率变化量计算出对应的垂向有效应力变化量，从而得到流体膨胀超压△P1，由地层剩余压力△P减去流体膨胀超压△P1，以得到地层欠压实超压△P2。
优选的是，所述步骤S1进一步包括：
S11、区分超压和常压地层：整理、统计研究区单井实测地层压力数据，根据静水压力，计算地层压力系数和剩余压力，区分超压与常压地层，按照超压、常压地层分别选择数据。
优选的是，所述步骤S1进一步包括：
S12、地层电阻率和地层密度测井参数提取：针对选择的超压、常压地层，利用测井资料，提取与各数据点的深度相对应的地层电阻率R、地层密度ρ。
优选的是，还包括步骤S4：分别计算出流体膨胀超压△P1、地层欠压实超压△P2与地层剩余压力的比值，从而求得流体膨胀超压和地层欠压实超压的贡献比例。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
本发明提出了一种地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，通过构建地层电阻率-地层密度关系图版，可以简单有效地评价地层欠压实超压和流体膨胀超压，同时，可以计算地层欠压实超压和流体膨胀超压对于地层超压的贡献比例。
附图说明
图1为本发明所述地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法的流程图；
图2为东濮凹陷濮77井沙河街组地层电阻率-地层密度关系图版。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步说明。
以东濮凹陷濮77井沙河街组为例的地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，表1为东濮凹陷濮77井沙河街组的相关数据及计算结果，其包括如下步骤：
S1、根据地质资料，区分超压和常压地层，并针对选择的超压和常压地层，提取各地层相应深度对应的地层电阻率和地层密度，具体包括：
S11、区分超压和常压地层：整理、统计研究区单井实测地层压力数据，根据静水压力(P静＝ρwgH，其中ρw为地层水密度，kg/m3，g为重力加速度，m/s2，H为地层埋深，m)，计算地层压力系数和剩余压力，区分超压与常压地层，按照超压、常压地层分别选择数据；
S12、地层电阻率和地层密度测井参数提取：针对选择的超压、常压地层，利用测井资料，提取与各数据点的深度相对应的地层电阻率R、地层密度ρ参数。
S2、以地层电阻率为横/纵坐标，以地层密度为纵/横坐标，建立地层电阻率-地层密度关系图版，并根据提取的常压地层的地层电阻率和地层密度，拟合出常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线。
图2为东濮凹陷濮77井沙河街组的地层电阻率-地层密度关系图版，将表1中数据绘制到图版中，图中的常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线的拟合公式为：
R＝1.0735·(2.87-ρ)-1.4472 (1)
S3、将提取的超压地层的地层电阻率和地层密度绘制到地层电阻率-地层密度关系图版中，并与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线作比较：
若与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相吻合，则超压为欠压实超压，其大小等于地层的剩余压力；
与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相比，若沿电阻率变小方向偏离常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线，则超压为流体膨胀超压，根据图版，确定与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线的偏离幅度，结合不同超压及常压地层的地层电阻率和垂向有效应力，分析电阻率变化量△R与垂向有效应力变化量△δ之间的关系，进而根据实际的电阻率变化量计算出对应的垂向有效应力变化量，从而得到流体膨胀超压△P1，由地层剩余压力△P减去流体膨胀超压△P1，以得到地层欠压实超压△P2。
其中，电阻率变化量△R根据图版确定，在图2所示图版中，电阻率变化量△R的计算公式如下：
△R＝1.0735·(2.87-ρ)-1.4472-R实测 (2)
公式2中，R实测为超压地层的实测电阻率；
在图2所示图版中，结合不同超压及常压地层的地层电阻率和垂向有效应力，得出电阻率变化量△R和垂向有效应力变化量△δ之间的关系如下所示：
△δ＝0.6907·△R+3.0545 (3)
而流体膨胀超压△P1与垂向有效应力变化量△δ相等，即：
△P1＝△δ＝0.6907·△R+3.0545 (4)
地层欠压实超压△P2由地层剩余压力△P减去流体膨胀超压△P1求得，即：
△P2＝△P-△P1 (5)
S4：在此基础上，分别计算出流体膨胀超压△P1、欠压实超压△P2与地层剩余压力的比值，从而求得流体膨胀超压和欠压实超压的贡献比例。
流体膨胀超压贡献比例G1：
G1＝△P1/△P·100％ (6)
地层欠压实超压贡献比例G2：
G2＝△P2/△P·100％ (7)
本发明提出了一种地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，通过构建地层电阻率-地层密度关系图版，可以简单有效地评价地层欠压实超压和流体膨胀超压，同时，可以计算地层欠压实超压和流体膨胀超压对于地层超压的贡献比例。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
表1东濮凹陷濮77井沙河街组的相关数据及计算结果

Claims (4)

1.一种地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、根据地质资料，区分超压和常压地层，并针对选择的超压和常压地层，提取各地层相应深度对应的地层电阻率和地层密度；
S2、以地层电阻率为横/纵坐标，以地层密度为纵/横坐标，建立地层电阻率-地层密度关系图版，并根据提取的常压地层的地层电阻率和地层密度，拟合出常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线；
S3、将提取的超压地层的地层电阻率和地层密度绘制到地层电阻率-地层密度关系图版中，并与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线作比较：
若与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相吻合，则超压为欠压实超压，其大小等于地层的剩余压力；
与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线相比，若沿电阻率变小方向偏离常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线，则超压为流体膨胀超压，根据图版，确定与常压地层的地层电阻率-地层密度关系趋势线的偏离幅度，结合不同超压及常压地层的地层电阻率和垂向有效应力，分析电阻率变化量△R与垂向有效应力变化量△δ之间的关系，进而根据实际的电阻率变化量计算出对应的垂向有效应力变化量，从而得到流体膨胀超压△P1，由地层剩余压力△P减去流体膨胀超压△P1，以得到欠压实超压△P2。
2.根据权利要求1所述的地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，其特征在于：所述步骤S1进一步包括：
S11、区分超压和常压地层：整理、统计研究区单井实测地层压力数据，根据静水压力，计算地层压力系数和剩余压力，区分超压与常压地层，按照超压、常压地层分别选择数据。
3.根据权利要求2所述的地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，其特征在于：所述步骤S1还包括：
S12、地层电阻率和地层密度测井参数提取：针对选择的超压、常压地层，利用测井资料，提取与各数据点的深度相对应的地层电阻率R、地层密度ρ。
4.根据权利要求1所述的地层欠压实与流体膨胀超压的评价方法，其特征在于：还包括步骤S4：分别计算出流体膨胀超压△P1、地层欠压实超压△P2与地层剩余压力的比值，从而求得流体膨胀超压和地层欠压实超压的贡献比例。
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