CN108801538A - 一种计算压力衰减梯度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算压力衰减梯度的方法，其具体步骤为：S1、收集与整理研究区的地质资料、录井资料、测井资料以及试油资料。S2、利用Eaton法和等效深度法对研究区泥岩压力进行预测，并利用实测压力进行校正。S3、根据预测地层压力值，结合研究区地质构造、沉积相展布特征及断层发育情况，进行压力系数等值线绘制。S4、建立不同压力衰减梯度计算模型，根据不同压力衰减梯度计算模型计算压力衰减梯度。本发明对沉积相变化以及断层地质因素进行考虑，充分考虑压力在变化过程中的不均一性，通过建立不同的压力衰减梯度计算模型，对研究区压力衰减梯度进行分段计算，准确明确压力衰减梯度的分布及其变化规律，有利于指导超压含油气盆地的油气勘探。

Description

一种计算压力衰减梯度的方法

技术领域

本发明属于油气勘探技术领域，涉及含油气盆地超压计算技术，具体地说，涉及一种计算压力衰减梯度的方法。

背景技术

超压是含油气盆地中油气富集的主要动力来源。超压不仅是油气运移的重要动力条件，其作用产生的裂缝还能够改善油气运移的通道，从而影响着含油气盆地中油气的运移指向和空间分布。目前，超压作为动力表征的指标主要包括压力系数、剩余压力和压力梯度，其中，压力系数和剩余压力应用较多。压力系数、剩余压力和压力梯度在表述和实际意义上存在一定的差别。

“压力系数”是地层压力与静水压力的比值，是用来判别地层压力是否存在异常及其幅度的一个重要参数，也是目前应用最广的一个指标。根据压力系数的大小可以进行压力带的划分，常见的是将压力系数<0.98定义为负压，0.98≤压力系数<1.06定义为常压，压力系数1.06≤压力系数≤1.38为弱超压(即过渡压力)，压力系数>1.38为异常高压。压力系数可以直观地显示出某地区实际地层压力与静水压力的相对大小，但是不能体现出运移过程中实际的动力大小，在量化油气运移动力时意义不大。

“剩余压力”是实际地层流体压力高于该深度下静水压力的压力差值，常用于量化油气运移的动力条件。一般认为，剩余压力越大，油气运移的动力条件越强，随着油气运移距离的增加，剩余压力逐渐变小直至消失。在油气运移的过程中，油气运移动力需要突破的是周围的地质体，而剩余压力表征的是与静水压力的相对大小，无法量化与周围地质体的压力相对大小关系，因此，在分析油气运移方式和运移能力上有所不足。

“地层压力梯度”是指单位深度或者某一方向距离内地层流体压力的变化幅度，即把大尺度流体势、剩余压力研究微分化。压力衰减梯度可以反映地下流体的流动方向及运移过程中流速大小变化，并有利于对油气分布的最终规律进行定量的动力解释。但是，目前在超压表述方面，压力衰减梯度的研究较为薄弱。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种计算压力衰减梯度的方法，通过该方法明确计算压力衰减梯度，能够直接反映流体运移动力大小变化，从而用于分析油气在盆地内的运移方式，有利于指导超压含油气盆地的油气勘探。

为了达到上述目的，本发明提供了一种计算压力衰减梯度的方法，其具体步骤为：

S1、资料收集与整理

收集与整理研究区的地质资料、测井资料、录井资料以及试油资料。

S2、预测地层压力

利用Eaton法和等效深度法对研究区泥岩压力进行预测，并利用实测压力进行校正。

S3、绘制压力系数等值线

根据预测地层压力值，结合研究区地质构造、沉积相展布特征及断层发育情况，进行压力系数等值线绘制。

S4、建立压力衰减梯度计算模型，计算压力衰减梯度，其具体步骤为：

(1)计算压力均匀变化区压力衰减梯度

根据压力系数等值线平面分布特征，在压力均匀变化区的超压中心和边部选择井1、井2计算点，建立压力衰减梯度计算模型，通过压力衰减梯度计算模型计算沿着压力衰减方向的压力衰减梯度；所述压力衰减梯度计算模型表示为：

G＝(P₁-P₂)/L₁₂＝(P₁-P₂)/(X₁₂ ²+H₁₂ ²)^1/2 (1)

式中，P₁、P₂为井1、井2计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₁₂为井1、井2计算点间的空间距离，单位：km；X₁₂为井1、井2计算点间的水平距离，单位：km；H₁₂为井1、井2计算点间的垂直距离，单位：km；

(2)计算沉积相边界压力非均匀变化区压力衰减梯度

在不同沉积相类型控制下，在沉积相、沉积亚相以及沉积微相的边界同一压力衰减方向压力系数等值线疏密程度不同，计算井4、井5计算点间的压力衰减梯度时，在沉积相、沉积亚相以及沉积微相的边界附近沿压力衰减方向补充井3计算点，分别计算同一沉积相内具有相同压力变化速率区域内井4和井3间的压力衰减梯度以及另一沉积相内具有相同压力变化速率区域内压力变化较小区域井3和井5间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井4、井3间的压力衰减梯度计算模型和井3、井5间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₄₃＝dP/dL＝(P₄-P₃)/L₃₄＝(P₄-P₃)/(X₃₄ ²+H₃₄ ²)^1/2 (2)

G₃₅＝dP/dL＝(P₃-P₅)/L₃₅＝(P₃-P₅)/(X₃₅ ²+H₃₅ ²)^1/2 (3)

式中，G₄₃、G₃₅为井4和井3、井3和井5计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₃、P₄、P₅为井3、井4、井5计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₃₄、L₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的空间距离，单位：km；X₃₄、X₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的水平距离，单位：km；H₃₄、H₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的垂直距离，单位：km；

(3)计算断层分割压力非均匀变化区压力衰减梯度

通过SGR判断断层侧向封堵性；当断层SGR小于封闭临界值时，断层开启，沿断层压力梯度忽略不计，断层上下盘会出现压力梯度变化，计算模型依据公式(2)、和(3)；当断层SGR大于封闭临界值时断层封闭，在断层控制下，计算井6、井8间的压力衰减梯度时，沿着压力衰减方向，在断层上盘补充选择井7计算点，在断层下盘补充选择井7’计算点，分别计算断层上盘井6和井7间的压力衰减梯度、断层下盘井7’和井8间的压力衰减梯度以及穿断层井7和井7’间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井6、井7间的压力衰减梯度计算模型和井7’、井8间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₆₇＝dP/dL＝(P₆-P₇)/L₇₆＝(P₆-P₇)/(X₇₆ ²+H₇₆ ²)^1/2 (4)

G_7’8＝dP/dL＝(P_7’-P₈)/L_7’8＝(P_7’-P₈)/(X_7’8 ²+H_7’8＝²)^1/2 (5)

式中，G₆₇、G_7’8为井6和井7、井7’和井8计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₆、P₇、P_7’、P₈为井6、井7、井7’、井8计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₇₆、L_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的空间距离，单位：km；X₇₆、X_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的水平距离，单位：km；H₇₆、H_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的垂直距离，单位：km；

断层中流体总压力梯度由重力梯度、静水压力梯度、毛细管力梯度和浮力梯度组成，即：

G_总＝G_重力+G_静水+G_毛细管-G_浮力 (6)

式中，G_总为断层中流体总压力梯度，G_重力为重力梯度，G_静水为静水压力梯度，G_毛细管为毛细管力梯度，G_浮力为浮力梯度。

针对均匀区和非均匀区选井，在沉积相边界及断层附近井点加密，根据不同压力衰减梯度计算模型对压力衰减梯度进行计算。

优选的，步骤S2中，Eaton法用于生烃区超压的计算，孔隙压力P_p通过下述公式得到：

P_p＝σ_v-(σ_v-P_h)(Δt_norm/Δt)^x (7)

式中，x为指数，σ_v为垂直压力，P_h为静水压力，Δt_norm为正常压实声波时差，Δt为声波测井所观察到的声波时差。

优选的，步骤S2中，等效深度法用于欠压实增压区域地层压力计算，其具体步骤为：

定义A点压力为σ_A＝P_obA-P_fA，B点压力为σ_B＝P_obB-P_fB，而σ_A＝σ_B；

则A点地层压力为：

P_fA＝P_fB+(P_obA-P_obB)＝1/10*ρ_w*H_B+1/10*ρ_bw*(H_A-H_B) (8)

式中，P_fA、P_fB分别为A、B点地层压力，单位：Mpa；P_obA、P_obB分别为A、B点静岩压力，单位：MPa；ρ_w、ρ_bw分别为地层水密度、岩石平均密度，单位：g/cm³；H_A、H_B分别为A、B点埋深，单位：km；

泥岩声波时差与埋深的关系表示为：

H_B＝1/C*lnΔt₀/Δt (9)

P_fA＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H_A (10)

式中，C为压实系数，Δt₀为该深度正常压实趋势下声波时差值，Δt为该深度声波时差值；

对于任意深度，则有：

P_f＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H (11)

式中，P_f为任意一点地层压力，单位：Mpa；H为任意一点埋深，单位：km。

优选的，步骤S4中，若断层为未切断砂体时，油气通过断层运移压力衰减梯度忽略不计；若断层为切断连通砂体，当断层在油气运移期活动，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝(P₇-P_7’)/X (12)

式中，G_77’为计算沿断层压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₇、P_7’为计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；X为井7和井7’沿断面距离，单位：m；

当断层油气运移期不活动时，需要考虑岩断层能量损失，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝[ρ_o·π·r²·x·g·h·sinθ+ρ_o·g·h·sinθ+(2·σcosθ)/r-(ρ_w-ρ_o)·g·sinθ]/X (13)

式中，ρ_o为油的密度，单位：g/cm³；r为孔喉半径，单位：cm；g为重力加速度，取9.8m/s²；h为油气沿断层运移高度，单位：m；σ为油、水界面张力，单位：N/m；θ为断层倾角。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

由于压力衰减梯度能直接反应流体运移动力大小变化，从而用于分析油气在盆地内的运移方式。本发明选择压力衰减梯度这一参数，加入了地质思维，对沉积相变化以及断层地质因素进行考虑，充分考虑压力在变化过程中的不均一性，建立了符合地质特征的不同压力环境下的压力衰减梯度计算模型，通过压力衰减梯度模型对研究区压力衰减梯度进行分段计算，从而准确明确空间上压力衰减梯度的分布及其变化规律，有利于指导超压含油气盆地的油气勘探。本发明压力衰减梯度计算所用数据易获取，可实现操作性强。

附图说明

图1为本发明实施例计算压力衰减梯度的方法的流程图。

图2为本发明实施例压力均匀变化范围内平面压力衰减梯度计算方法示意图。

图3为本发明实施例沉积相边界附近平面压力衰减梯度计算方法示意图。

图4为本发明实施例断层附近平面压力衰减梯度计算方法示意图。

图5为本发明实施例典型剖面油气横向运移压力衰减梯度计算模式图。

图6为本发明实施例等效深度法原理示意图。

图7为本发明实施例渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷地区Es3段压力系数等值线图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

参见图1，本发明揭示了一种计算压力衰减梯度的方法，其具体步骤为：

S1、资料收集与整理

收集与整理研究区的地质资料、测井资料、录井资料以及试油资料，所述的地质资料包括地层分层资料、实测压力数据以及沉积构造特征。

S2、预测地层压力

利用Eaton法和等效深度法对研究区泥岩压力进行预测，并利用实测压力进行校正。

S3、绘制压力系数等值线

根据预测地层压力值，结合研究区地质构造、沉积相展布特征及断层发育情况，进行压力系数等值线绘制。

S4、建立压力衰减梯度计算模型，计算压力衰减梯度，其具体步骤为：

(1)计算均匀变化区压力衰减梯度

压力系数等值线分布的疏密可以表征压力衰减的快慢，等值线越密，说明压力衰减越快，即压力梯度越高；而等值线分布越疏，则反映压力衰减越慢，即压力梯度越低。因此根据等值线分布的特征，以超压中心为起始点，在压力均匀衰减区域，沿压力梯度衰减方向压力系数等值线存在均匀变化，压力梯度保持不变，计算点位置的选取对压力衰减梯度的计算结果没有影响。因此，对于压力均匀变化体系，参见图2，根据压力系数等值线平面分布特征，在压力均匀变化区的超压中心和边部选择井1、井2计算点，建立压力衰减梯度计算模型，通过压力衰减梯度计算模型计算沿着压力衰减方向的压力衰减梯度；所述压力衰减梯度计算模型表示为：

G＝(P₁-P₂)/L₁₂＝(P₁-P₂)/(X₁₂ ²+H₁₂ ²)^1/2 (1)

式中，P₁、P₂为井1、井2计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₁₂为井1、井2计算点间的空间距离，单位：km；X₁₂为井1、井2计算点间的水平距离，单位：km；H₁₂为井1、井2计算点间的垂直距离，单位：km；

(2)计算沉积相边界压力非均匀变化区压力衰减梯度

在压力非均匀衰减范围内，沿压力衰减方向压力系数等值线变化不均匀，压力衰减梯度随选取的计算方向不同而发生变化；沿着同一个压力衰减方向，压力系数等值线变化也不均匀，计算点位置的选取直接影响压力衰减梯度的计算结果。因此，对于压力非均匀变化体系，计算点位置和压力衰减方向的合理选取是平面压力衰减梯度计算的关键。

参见图3，在不同沉积相类型控制下，在沉积相、沉积亚相以及沉积微相的边界同一压力衰减方向压力系数等值线疏密程度不同，计算井4、井5计算点间的压力衰减梯度时，在压力衰减方向补充井3计算点，分别计算同一沉积相内具有相同压力变化速率区域内井4和井3间的压力衰减梯度以及另一沉积相内具有相同压力变化速率区域内井3和井5间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井4、井3间的压力衰减梯度计算模型和井3、井5间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₄₃＝dP/dL＝(P₄-P₃)/L₃₄＝(P₄-P₃)/(X₃₄ ²+H₃₄ ²)^1/2 (2)

G₃₅＝dP/dL＝(P₃-P₅)/L₃₅＝(P₃-P₅)/(X₃₅ ²+H₃₅ ²)^1/2 (3)

式中，G₄₃、G₃₅为井4和井3、井3和井5计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₃、P₄、P₅为井3、井4、井5计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₃₄、L₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的空间距离，单位：km；X₃₄、X₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的水平距离，单位：km；H₃₄、H₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的垂直距离，单位：km；

(3)计算断层分割压力非均匀变化区压力衰减梯度

断层两侧压力系数等值线存在明显差异，计算压力衰减梯度时，需要加密断层两侧压力预测井位，通过判断断层封堵性以及断层活动性沿着压力衰减方向，计算沿断层的压力衰减梯度。

通过SGR判断断层侧向封堵性。当断层SGR小于封闭临界值时，断层开启，沿断层压力梯度忽略不计，断层两侧会出现压力梯度变化，计算模型依据公式(2)、和(3)。当断层SGR大于封闭临界值时断层封闭，参见图4，在断层控制下，计算井6、井8间的压力衰减梯度时，沿着压力衰减方向，在断层上盘补充选择井7计算点，在断层下盘补充选择井7’计算点，分别计算断层上盘井6和井7间的压力衰减梯度、断层下盘井7和井7’间的压力衰减梯度以及穿断层井7’和井8间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井6、井7间的压力衰减梯度计算模型和井7’、井8间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₆₇＝dP/dL＝(P₆-P₇)/L₇₆＝(P₆-P₇)/(X₇₆ ²+H₇₆ ²)^1/2 (4)

G_7’8＝dP/dL＝(P_7’-P₈)/L_7’8＝(P_7’-P₈)/(X_7’8 ²+H_7’8＝²)^1/2 (5)

式中，G₆₇、G_7’8为井6和井7、井7’和井8计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₆、P₇、P_7’、P₈为井6、井7、井7’、井8计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₇₆、L_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的空间距离，单位：km；X₇₆、X_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的水平距离，单位：km；H₇₆、H_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的垂直距离，单位：km；

断层中流体总压力梯度由重力梯度、静水压力梯度、毛细管力梯度和浮力梯度组成，即：

G_总＝G_重力+G_静水+G_毛细管-G_浮力 (6)

式中，G_总为断层中流体总压力梯度，G_重力为重力梯度，G_静水为静水压力梯度，G_毛细管为毛细管力梯度，G_浮力为浮力梯度。

针对均匀区和非均匀区选井，在沉积相边界及断层附近井点加密，根据不同压力衰减梯度计算模型对压力衰减梯度进行计算。

上述方法的步骤S2中，Eaton法用于生烃区超压的计算，孔隙压力P_p通过下述公式得到：

P_p＝σ_v-(σ_v-P_h)(Δt_norm/Δt)^x (7)

式中，x为指数，σ_v为垂直压力，P_h为静水压力，Δt_norm为正常压实声波时差，Δt为声波测井所观察到的声波时差。

上述方法的步骤S2中，等效深度法用于欠压实增压区域地层压力计算，参见图5，其具体步骤为：

定义A点压力为σ_A＝P_obA-P_fA，B点压力为σ_B＝P_obB-P_fB，而σ_A＝σ_B；

则A点地层压力为：

P_fA＝P_fB+(P_obA-P_obB)＝1/10*ρ_w*H_B+1/10*ρ_bw*(H_A-H_B) (8)

式中，P_fA、P_fB分别为A、B点地层压力，单位：Mpa；P_obA、P_obB分别为A、B点静岩压力，单位：MPa；ρ_w、ρ_bw分别为地层水密度、岩石平均密度，单位：g/cm³；H_A、H_B分别为A、B点埋深，单位：km；

泥岩声波时差与埋深的关系表示为：

H_B＝1/C*lnΔt₀/Δt (9)

P_fA＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H_A (10)

式中，C为压实系数，Δt₀为该深度正常压实趋势下声波时差值，Δt为该深度声波时差值；

对于任意深度，则有：

P_f＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H (11)

式中，P_f为任意一点地层压力，单位：Mpa；H为任意一点埋深，单位：km。

参见图5，断层对压力衰减的影响分为两种，一种是未切断砂体-断层1，一种是切断连通砂体-断层2。断层1情况比较简单，断层对于油气侧向运移影响不大，故油气通过断层运移衰减梯度可以忽略不计。在计算断层2的压力衰减梯度时，首先要考虑断层侧向封闭性，评价参数主要为断层泥比SGR，只有当SGR小于研究区封闭临界值时，断层侧向连通。因此，作为上述方法的优选方案，步骤S4中，若断层为未切断砂体时，油气通过断层运移压力衰减梯度忽略不计；若断层为切断连通砂体，当断层在油气运移期活动，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝(P₇-P_7’)/X (12)

式中，G_77’为计算沿断层压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₇、P_7’为计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；X为井7和井7’沿断面距离，单位：m；

当断层油气运移期不活动时，需要考虑沿断层能量损失，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝[ρ_o·π·r²·x·g·h·sinθ+ρ_o·g·h·sinθ+(2·σcosθ)/r-(ρ_w-ρ_o)·g·sinθ]/X (13)

式中，ρ_o为油的密度，单位：g/cm³；r为孔喉半径，单位：cm；g为重力加速度，取9.8m/s²；h为油气沿断层运移高度，单位：m；σ为油、水界面张力，单位：N/m；θ为断层倾角。

本发明上述方法在进行压力衰减梯度计算时，对沉积相变化以及断层地质因素进行了考虑，充分考虑压力在变化过程中的不均一性，从而对研究区进行压力衰减梯度的分段计算，准确明确了空间上压力衰减梯度的分布及其变化规律，有利于指导超压含油气盆地的油气勘探。

以下以在渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷地区采用本发明进行压力衰减梯度计算为例对本发明作出进一步说明。

渤南洼陷主要发育北部陡坡带、渤南深洼带、渤深4断阶带以及南部缓坡带，渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷地区内广泛发育超压，且Es4、Es3下以及Es1为主要烃源岩层系。在洼陷中心各套烃源岩生成油气在相应沉积层系内多发生侧向运移，仅在洼陷边缘各层系油气发生混相运移。选取渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷地区主要横向运移层系Es3段为研究区，其具体步骤为：

S1、资料收集与整理

收集与整理渤海湾盆地沾化凹陷渤南洼陷地区Es3段的地质资料，包括渤南洼陷地区Es3段地质资料、录井资料、测井资料以及试油资料，其中，地质资料包括地层分层资料、实测压力数据以及沉积构造特征。

S2、预测地层压力

利用上述公式(7)和公式(8)分别对渤南洼陷地区Es3目的层段108口井进行压力预测，在断层及沉积相边界进行井点加密，计算结果参见表1。

表1

S3、绘制压力系数等值线

根据预测地层压力值，结合研究区地质构造、沉积相展布特征及断层发育情况，进行压力系数等值线绘制，绘制后的压力系数等值线分布图参见图7。

S4、计算压力衰减梯度

参见图7，根据压力系数等值线平面分布图，根据上述方法建立的压力衰减梯度模型，选取压力系数等值线均匀处按照公式(1)进行压力衰减梯度计算；沉积相变引起的压力梯度变化，根据公式(2)和公式(3)进行计算，在断层附近根据公式(4)-(5)和(12)-(13)进行计算，计算结果参见表2。

表2

序号	构造带	井位1	井位2	压力1	压力2	距离	压力梯度
								1	深洼带	义115	渤深3	52.1	46.14	0.53	11.25
2	深洼带	渤深5	渤深3	62.57	56.60	0.62	9.63
								3	深洼带	义120	义121	54.61	50.59	0.48	8.37
4	断阶带	义100	义65	37.67	27.66	3.68	2.72
								5	断阶带	义47	义49	47.33	41.33	1.31	4.58
6	断阶带	义170	义72	35.2	31.22	1.01	3.94
								7	陡坡带	义284	义285	34.21	33.12	0.99	1.1
8	陡坡带	义284	渤古604	34.21	26.22	1.73	4.62
								9	缓坡带	罗2	罗3	31.3	25.30	2.52	2.38
10	缓坡带	罗4	罗354	34.5	28.50	1.21	4.96
								11	缓坡带	罗19	罗14	30.2	22.18	1.66	4.83

以上所举实施例仅用为方便举例说明本发明，并非对本发明保护范围的限制，在本发明所述技术方案范畴，所属技术领域的技术人员所作各种简单变形与修饰，均应包含在以上申请专利范围中。

Claims (4)

1.一种计算压力衰减梯度的方法，其特征在于，其具体步骤为：

S1、资料收集与整理

收集与整理研究区的地质资料、录井资料、测井资料以及试油资料；

S2、预测地层压力

利用Eaton法和等效深度法对研究区泥岩压力进行预测，并利用实测压力进行校正；

S3、绘制压力系数等值线

根据预测地层压力值，结合研究区地质构造、沉积相展布特征及断层发育情况，进行压力系数等值线绘制；

S4、建立压力衰减梯度计算模型，计算压力衰减梯度，其具体步骤为：

(1)计算压力均匀变化区压力衰减梯度

根据压力系数等值线平面分布特征，在压力均匀变化区的超压中心和边部选择井1、井2计算点，建立压力衰减梯度计算模型，通过压力衰减梯度计算模型计算沿着压力衰减方向的压力衰减梯度；所述压力衰减梯度计算模型表示为：

G＝(P₁-P₂)/L₁₂＝(P₁-P₂)/(X₁₂ ²+H₁₂ ²)^1/2 (1)

式中，P₁、P₂为井1、井2计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₁₂为井1、井2计算点间的空间距离，单位：km；X₁₂为井1、井2计算点间的水平距离，单位：km；H₁₂为井1、井2计算点间的垂直距离，单位：km；

(2)计算沉积相边界压力非均匀变化区压力衰减梯度

在不同沉积相类型控制下，在沉积相、沉积亚相以及沉积微相的边界同一压力衰减方向压力系数等值线疏密程度不同，计算井4、井5计算点间的压力衰减梯度时，在沉积相、沉积亚相以及沉积微相的边界附近沿压力衰减方向补充井3计算点，分别计算同一沉积相内具有相同压力变化速率区域内井4和井3间的压力衰减梯度以及另一沉积相内具有相同压力变化速率区域内井3和井5间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井4、井3间的压力衰减梯度计算模型和井3、井5间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₄₃＝dP/dL＝(P₄-P₃)/L₃₄＝(P₄-P₃)/(X₃₄ ²+H₃₄ ²)^1/2 (2)

G₃₅＝dP/dL＝(P₃-P₅)/L₃₅＝(P₃-P₅)/(X₃₅ ²+H₃₅ ²)^1/2 (3)

式中，G₄₃、G₃₅为井4和井3、井3和井5计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₃、P₄、P₅为井3、井4、井5计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₃₄、L₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的空间距离，单位：km；X₃₄、X₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的水平距离，单位：km；H₃₄、H₃₅为井3和井4、井3和井5计算点间的垂直距离，单位：km；

(3)计算断层分割压力非均匀变化区压力衰减梯度

通过SGR判断断层侧向封堵性；当断层SGR小于封闭临界值时，断层开启，沿断层压力梯度忽略不计，断层两侧会出现压力梯度变化，计算模型依据公式(2)和(3)；当断层SGR大于封闭临界值时断层封闭，在断层控制下，计算井6、井8间的压力衰减梯度时，沿着压力衰减方向，在断层上盘补充选择井7计算点，在断层下盘补充选择井7’计算点，分别计算断层上盘井6和井7间的压力衰减梯度、断层下盘井7’和井8间的压力衰减梯度以及穿断层井7和井7’间的压力衰减梯度，分段表征压力衰减梯度变化特征；井6、井7间的压力衰减梯度计算模型和井7’、井8间的压力衰减梯度计算模型表示为：

G₆₇＝dP/dL＝(P₆-P₇)/L₇₆＝(P₆-P₇)/(X₇₆ ²+H₇₆ ²)^1/2 (4)

G_7’8＝dP/dL＝(P_7’-P₈)/L_7’8＝(P_7’-P₈)/(X_7’8 ²+H_7’8 ²)^1/2 (5)

式中，G₆₇、G_7’8为井6和井7、井7’和井8计算点间压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₆、P₇、P_7’、P₈为井6、井7、井7’、井8计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；L₇₆、L_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的空间距离，单位：km；X₇₆、X_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的水平距离，单位：km；H₇₆、H_7’8为井7和井6、井7’和井8计算点间的垂直距离，单位：km；

断层中流体总压力梯度由重力梯度、静水压力梯度、毛细管力梯度和浮力梯度组成，即：

G_总＝G_重力+G_静水+G_毛细管-G_浮力 (6)

式中，G_总为断层中流体总压力梯度，G_重力为重力梯度，G_静水为静水压力梯度，G_毛细管为毛细管力梯度，G_浮力为浮力梯度；

针对均匀区和非均匀区选井，在沉积相边界及断层附近井点加密，根据不同压力衰减梯度计算模型对压力衰减梯度进行计算。

2.如权利要求1所述的计算压力衰减梯度的方法，其特征在于，步骤S2中，Eaton法用于生烃区超压的计算，孔隙压力P_p通过下述公式得到：

P_p＝σ_v-(σ_v-P_h)(Δt_norm/Δt)^x (7)

式中，x为指数，σ_v为垂直压力，P_h为静水压力，Δt_norm为正常压实声波时差，Δt为声波测井所观察到的声波时差。

3.如权利要求1或2所述的计算压力衰减梯度的方法，其特征在于，步骤S2中，等效深度法用于欠压实增压区域地层压力计算，其具体步骤为：

定义A点压力为σ_A＝P_obA-P_fA，B点压力为σ_B＝P_obB-P_fB，而σ_A＝σ_B；

则A点地层压力为：

P_fA＝P_fB+(P_obA-P_obB)＝1/10*ρ_w*H_B+1/10*ρ_bw*(H_A-H_B) (8)

式中，P_fA、P_fB分别为A、B点地层压力，单位：Mpa；P_obA、P_obB分别为A、B点静岩压力，单位：MPa；ρ_w、ρ_bw分别为地层水密度、岩石平均密度，单位：g/cm³；H_A、H_B分别为A、B点埋深，单位：km；

泥岩声波时差与埋深的关系表示为：

H_B＝1/C*lnΔt₀/Δt (9)

P_fA＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H_A (10)

式中，C为压实系数，Δt₀为该深度正常压实趋势下声波时差值，Δt为该深度声波时差值；对于任意深度，则有：

P_f＝1/10*(ρ_w-ρ_bw)/C*lnΔt₀/Δt+1/10*ρ_bw*H (11)

式中，P_f为任意一点地层压力，单位：Mpa；H为任意一点埋深，单位：km。

4.如权利要求3所述的计算压力衰减梯度的方法，其特征在于，步骤S4中，若断层为未切断砂体时，油气通过断层运移压力衰减梯度忽略不计；若断层为切断连通砂体，当断层在油气运移期活动，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝(P₇-P_7’)/X (12)

式中，G_77’为计算沿断层压力衰减梯度，单位：MPa/km；P₇、P_7’为计算深度处孔隙流体压力，单位：MPa；X为井7和井7’沿断面距离，单位：m；

当断层油气运移期不活动时，需要考虑岩断层能量损失，则断层压力衰减梯度计算模型为：

G_77’＝[ρ_o·π·r²·x·g·h·sinθ+ρ_o·g·h·sinθ+(2·σcosθ)/r-(ρ_w-ρ_o)·g·sinθ]/X (13)

式中，ρ_o为油的密度，单位：g/cm³；r为孔喉半径，单位：cm；g为重力加速度，取9.8m/s²；h为油气沿断层运移高度，单位：m；σ为油、水界面张力，单位：N/m；θ为断层倾角。