一种井震联合古地层压力预测方法

摘要

本发明涉及一种井震联合古地层压力预测方法，包括：利用精细储层波阻抗反演技术获取地层速度体、密度体和孔隙度体；利用速度体完成三维模型的时间域—深度域转换；利用现今地层厚度减去成藏期应剥蚀掉的地层厚度，获取成藏期地质时期的地质模型；根据成藏期地质模型纵向上每个网格的剥蚀压实恢复厚度以及孔隙度—深度关系获得古孔隙度体；利用密度与深度的线性关系，恢复地层的古密度；利用所述古孔隙度体获得古地层层速度体；利用测井资料获得岩石基质速度、孔隙流体速度分别随深度的关系；利用所述古密度体获得古上覆地层压力；利用所述古上覆地层压力、岩石基质速度、孔隙流体速度分别随深度的关系、古地层层速度获得古地质时期的地层压力体。

说明书

技术领域

本发明涉及油气成藏动力研究技术领域，特别涉及一种井震联合古地层压力预测方 法。

背景技术

沉积盆地的古地层压力是油气成藏研究的重要参数，古压力影响着油气的生、储、盖、 运、聚、保及分布等各个方面。

目前，恢复沉积盆地古地层压力的方法主要包括流体包裹体法、盆地模拟法和声波时 差法。流体包裹体方法是较早用来恢复古压力的有效手段，油气藏成藏时被捕获流体形成 的次生包裹体的捕获压力代表着油气藏形成的古压力，然而获取该压力具有较大的难度， 传统方法往往是应用盐水包裹体或二氧化碳包裹体，利用图表法或公式法求其捕获压力， 受岩心取样限制，研究区内样品数量有限，获取的古流体压力信息为离散点信息，很难反 映研究区地层古压力的整体非均质性特征；盆地模拟方法也是对古压力进行研究的有效方 法之一，在盆地的演化过程中，异常压力的产生主要是由于沉积物的埋藏压实作用、孔隙 介质受到变形、孔隙流体运动状态(主要是滞留作用)而引起的，异常高压区古地层压力 的恢复主要是用压实回剥的方法把某一地层现今的厚度和地层压力恢复到沉积时或埋藏 中途某一时刻的厚度和压力，它的基本假设是：在整个盆地的发育过程中，理想地认为岩 石颗粒体积保持不变(由于岩石的压缩系数较小)，这样在盆地演化过程中，由于上覆岩层 的增加，地层的孔隙度和厚度就减少，地层厚度的变化主要通过孔隙流体积及孔隙度的变 化来实现，该方法依靠地质数据建立地质模型，计算过程未用到地震数据，缺少地震数据 的横向信息，模型不完善造成模拟结果与实际地质情况误差较大，目前主要恢复单井(一 维)及剖面(二维)的古压力；声波时差法是以泥岩声波时差资料为基础，用泥岩压实不 可逆原理，建立单层组地层的孔隙度—深度，孔隙度—时间的正常压实趋势线，用反剥离 的方法也可以计算恢复地层古压力，该方法获取的古地层压力主要为某一层段井点处的地 层压力，同样未能充分利用地震资料的横向信息。

本发明充分利用测井、地震信息获取精确的地层层速度，获得较高精度的深度域地质 模型，在此基础上进一步计算古地层压力，既有效利用了测井资料的纵向信息，又充分应 用地震资料作为地层压力预测的横向约束，为古地层压力恢复技术增加了新的途径，形成 了一种新的方法。

发明内容

为解决现有技术的问题，本发明提出一种井震联合古地层压力预测方法，该技术方案 将地震资料的有效信息应用到地层古压力计算中，形成了三维地震地层古压力数据体，为 三维地层古压力计算提供了新的计算方法，进而指导油气运聚成藏研究。

为实现上述目的，本发明提供了一种井震联合古地层压力预测方法，预测方法包括：

利用反演软件将目标区内的声波测井数据和井震结合提取的地震子波合成地震记录， 再根据目的层段地震解释层位建立时间域地质模型，然后开展稀疏脉冲波阻抗反演，获得 波阻抗数据体和密度数据体；

根据所述波阻抗数据体和密度数据体获得速度数据体；

利用测井数据及岩心分析数据，统计孔隙度与波阻抗之间的线性关系，根据所述波阻 抗数据体获得孔隙度数据体；

利用速度数据体将时间域地质模型转换成深度域地质模型，对应的密度数据体和孔隙 度数据体也由时间域变换到深度域；

利用地震数据解释的成藏期地震层位获得成藏期应剥蚀掉的地层厚度，所述深度域地 质模型的厚度作为现今地层厚度，用现今地层厚度减去成藏期应剥蚀掉的地层厚度，获取 成藏期地质模型；

利用测井数据得到孔隙度和深度的关系，在成藏期地质模型中，将深度域孔隙度体转 换到成藏期孔隙度体，获得古孔隙度体；

利用测井数据密度与深度的线性关系，在成藏期地质模型中，将深度域密度体转换到 成藏期密度体，获得古密度体；

利用测井数据料获得岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的关系；

利用所述古密度体获得古上覆地层压力；

结合古孔隙度体，利用时间平均方程获得古地层层速度体；

利用所述古上覆地层压力、岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的关系、 古地层层速度体获得古地质时期的三维地质模型的古地层压力体。

优选地，所述获得古地质时期的三维地质模型的古地层压力体的表达式是Phillippon 公式：

$p_f=p_{\mathrm{ov}}\frac{V_{\max }-V_i}{V_{\max }-V_{\min }}$

式中，P_ov表示上覆地层压力，单位是MPa，V_max表示岩石基质速度，单位是m/s； V_min表示孔隙流体速度，单位是m/s；V_i表示古地层层速度体,P_f表示古地层压力体。

优选地，所述获得古地层层速度体的表达式为：

$\frac{1}{V_i}=\frac{1-\phi }{V_{\max }}+\frac{\phi }{V_{\min }}$

式中，V_i是古地层层速度体，V_max为古地层中刚性颗粒的速度，单位是m/s；V_min为 古孔隙流体速度，单位是m/s；φ为地层古孔隙度，单位是％。

优选地，所述获得古上覆地层压力的表达式为：

$P_{\mathrm{ov}}={\int }_0^H\rho \left(h\right)\mathrm{gdh}$

式中，P_ov上覆地层压力，单位是MPa；g是重力加速度，单位是m/s²；h是地层的深 度，单位是m。

优选地，所述孔隙度数据体与波阻抗数据体的线性关系的表达式为：

φ＝A+B·P

式中，φ为目标区内地层孔隙度；A、B分别表示统计线性关系的相关系数；P表示 波阻抗。

优选地，所述获得速度数据体的表达式为：

v＝P/ρ

式中，P表示目标区内地层的波阻抗数据体，单位是g/cm³*m/s；ρ表示目标区内地层 的密度数据体，单位是g/cm³；v目标区内地层的速度数据体，单位是m/s。

上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案有效利用地震信息，创新性的利用测井、 地质、地震数据开展三维地震地层古压力预测，计算方法应用相对比较方便，特别对初探 区的油气运聚成藏研究非常实用，为利用地震资料进行油气运聚成藏研究提供重要的参 考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技 术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根 据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种井震联合古地层压力预测方法流程图；

图2为本实施例扎2井地层压力计算测井解释成果示意图；

图3为本实施例扎哈泉地震反演波阻抗数据体剖面图；

图4为本实施例扎哈泉地震反演密度数据体剖面图；

图5为本实施例扎哈泉地震反演速度数据体剖面图；

图6为本实施例岩心分析孔隙度与波阻抗关系；

图7为本实施例现今时期到古地质时期地质模型转换三维网格图；

图8为本实施例孔隙度与深度的关系图；

图9为本实施例密度与深度的关系图；

图10为本实施例地层压力计算骨架速度与流体速度参数选取图；

图11为本实施例古地层压力三维数据体图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供井震联合古地层压力预测方法，利用精细储层波阻抗反演技术获取地层速 度体、密度体和孔隙度体，利用地震解释层位建立地质模型，结合速度体完成地质模型的 时间域—深度域转换，利用现今地层厚度减去成藏期应剥蚀掉的地层厚度，获取成藏期地 质时期的地质模型，进而完成古孔隙度恢复、古速度预测，最后利用Pillippone公式完成 地震地层古压力计算及预测。

井震联合预测古地层压力预测方法是针对成藏动力研究问题，充分利用地震-地质信 息，形成以现今压力预测为基础，古压力、古孔隙度预测为核心，进而开展古地层压力预 测的成藏动力预测配套技术。

具体内容是利用精细储层波阻抗反演技术获取地层速度体、密度体和孔隙度体；利用 速度体完成三维模型的时间域—深度域转换；利用现今地层厚度减去成藏期应剥蚀掉的地 层厚度，获取成藏期地质时期的地质模型；根据成藏期地质模型纵向上每个网格的剥蚀压 实恢复厚度以及孔隙度—深度关系获得古孔隙度体；利用密度与深度的线性关系，恢复地 层的古密度；利用所述古孔隙度体获得古地层层速度体；利用测井资料获得岩石基质速度 V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的关系；利用所述古密度体获得古上覆地层压力；利 用所述古上覆地层压力、岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的关系、古地 层层速度获得古地质时期的古地层压力体。

基于上述描述，本发明提出一种井震联合古地层压力预测方法，如图1所示。预测方 法包括：

步骤101)：利用反演软件将目标区内的声波测井数据和井震结合提取的地震子波合成 地震记录，再根据目的层段地震解释层位建立时间域地质模型，然后开展稀疏脉冲波阻抗 反演，获得波阻抗数据体和密度数据体；

步骤102)：根据所述波阻抗数据体和密度数据体获得速度数据体；

步骤103)：利用测井数据及岩心分析数据，统计孔隙度与波阻抗之间的线性关系，根 据所述波阻抗数据体获得孔隙度数据体；

步骤104)：利用速度数据体将时间域地质模型转换成深度域地质模型，对应的密度数 据体和孔隙度数据体也由时间域变换到深度域；

步骤105)：利用地震数据解释的成藏期地震层位获得成藏期应剥蚀掉的地层厚度，所 述深度域地质模型的厚度作为现今地层厚度，用现今地层厚度减去成藏期应剥蚀掉的地层 厚度，获取成藏期地质模型；

步骤106)：利用测井数据得到孔隙度和深度的关系，在成藏期地质模型中，将深度域 孔隙度体转换到成藏期孔隙度体，获得古孔隙度体；

步骤107)：利用测井数据密度与深度的线性关系，在成藏期地质模型中，将深度域密 度体转换到成藏期密度体，获得古密度体；

步骤108)：利用测井数据料获得岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度 的关系；

步骤109)：利用所述古密度体获得古上覆地层压力；

步骤110)：结合古孔隙度体，利用时间平均方程获得古地层层速度体；

步骤111)：利用所述古上覆地层压力、岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随 深度的关系、古地层层速度体获得古地质时期的三维地质模型的古地层压力体。

优选地，所述获得古地质时期的三维地质模型的古地层压力体的表达式为：

$p_f=p_{\mathrm{ov}}\frac{V_{\max }-V_i}{V_{\max }-V_{\min }}$

式中，P_ov表示上覆地层压力，单位是MPa，V_max表示岩石基质速度，单位是m/s； V_min表示孔隙流体速度，单位是m/s；V_i表示古地层层速度体,P_f表示古地层压力体。

优选地，所述获得古地层层速度体的表达式为：

$\frac{1}{V_i}=\frac{1-\phi }{V_{\max }}+\frac{\phi }{V_{\min }}$

式中，V_i是古地层层速度体，V_max为古地层中刚性颗粒的速度，单位是m/s；V_min为 古孔隙流体速度，单位是m/s；φ为地层古孔隙度，单位是％。

优选地，所述获得古上覆地层压力的表达式为：

$P_{\mathrm{ov}}={\int }_0^H\rho \left(h\right)\mathrm{gdh}$

式中，P_ov上覆地层压力，单位是MPa；g是重力加速度，单位是m/s²；h是地层的深 度，单位是m。

优选地，所述孔隙度数据体与波阻抗数据体的线性关系的表达式为：

φ＝A+B·P

式中，φ为目标区内地层孔隙度；A、B分别表示统计线性关系的相关系数；P表示 波阻抗。

优选地，所述获得速度数据体的表达式为：

v＝P/ρ

式中，P表示目标区内地层的波阻抗数据体，单位是g/cm³*m/s；ρ表示目标区内地层 的密度数据体，单位是g/cm³；v目标区内地层的速度数据体，单位是m/s。

针对柴达木盆地扎哈泉地区N1层段致密油成藏研究为例，对本发明专利作进一步详 细说明。

扎哈泉地区测井资料显示含油层段地层孔隙压力明显增高，异常压力与油气显示及致 密油层发育密切相关。如图2所示，为本实施例的扎哈泉地区测井地层压力计算机测井解 释成果示意图。单井地层压力研究表明，含油层段与异常高压层高孔隙、低密度、低速度、 低电阻率特征一致，地层压力与含油气性密切相关，对该区的井震结合古地层压力预测主 要采用以下步骤：

1、利用扎哈泉地区声波、密度测井数据和地震子波合成地震记录，完成精细井震标 定，根据目的层段地震解释层位建立时间域地质模型，开展稀疏脉冲波阻抗反演计算三维 波阻抗数据体(图3)和密度数据体(图4)；

2、利用波阻抗数据体和密度数据体获得速度数据体，该数据体作为速度模型进行时 深转换(图5)；

3、利用测井数据及岩心分析数据，统计孔隙度与波阻抗之间的线性关系(图6)，关 系式是φ＝-0.0022*pimp+36.64，其中φ是孔隙度，单位％，pimp是波阻抗，单位m/s*g/cm³, 根据所述波阻抗数据体获得孔隙度数据体；

4、利用速度数据体将时间域地质模型转换成深度域地质模型，对应的密度数据体和 孔隙度数据体也由时间域变换到深度域；

5、利用地震数据解释的成藏期地震层位建立地质模型作为成藏期应剥蚀掉的地层厚 度，上述波阻抗反演时建立的地质模型作为现今地层厚度，用现今地层厚度减去成藏期应 剥蚀掉的地层厚度，获取成藏期地质时期的地质模型(图7)；

6、利用孔隙度和深度之间的关系(图8)，在成藏期三维地质模型中，将现今孔隙度 体转换到成藏期孔隙度体，获得古孔隙度体；

7、利用密度与深度的关系(图9)，在成藏期三维地质模型中，将现今密度体转换到 成藏期密度体，获得古密度体；

8、结合古孔隙度体，利用时间平均方程获得古地层层速度体；

9、利用所述古密度体获得古上覆地层压力；

10、测井资料获得岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的关系(图10)；

11、利用所述古上覆地层压力、岩石基质速度V_max、孔隙流体速度V_min分别随深度的 关系、古地层层速度体获得古地质时期的三维地质模型的古地层压力体。如图11所示，为 本实施例古地层压力三维数据体图。

本技术方案主要实现了将地震资料的有效信息应用到地层古压力计算中，形成了三维 地震地层古压力数据体，为三维地层古压力计算提供了新的计算方法，进而指导油气运聚 成藏研究。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细 说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的 保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本发明的保护范围之内。