[发明专利]用于对钻井泥岩地层压力进行预测的方法

说明书

获取自然伽马、声波、密度和中子测井曲线；利用自然伽马测井曲线获得泥质含量；根据中子和密度测井曲线获得中子孔隙度与密度孔隙度之差；根据泥质含量和中子孔隙度与密度孔隙度之差确定泥岩段；根据声波和密度测井曲线获得声波时差‑密度曲线；根据声波时差‑密度曲线将泥岩段划分为机械、过渡和化学压实阶段；通过进行指数函数拟合建立机械压实阶段正常压实曲线；以实测地层压力约束的压实参数反演方法建立化学压实阶段正常压实曲线；通过利用机械和化学压实阶段正常压实曲线计算过渡阶段起点和终点处声波时差，建立过渡阶段正常压实曲线；和利用上述正常压实曲线对泥岩地层压力进行预测。本方法可以更精确地预测泥岩地层压力。

技术领域

本发明属于油气勘探技术领域，具体涉及一种用于对钻井泥岩地层压力进行预测的方法。

背景技术

在含油气盆地中，如果地下特定深度处地层压力超过该深度静水压力，则称之为超压。超压与油气成藏、储量评价密切相关，同时决定了安全钻井窗口，因而准确预测地层压力对油气运移研究和钻井工程实施都十分重要。目前常用的地层压力预测方法都是根据泥岩孔隙度变化特征进行的，并且所有的压力预测均需要建立描述孔隙度随深度的变化的趋势，即“正常压实曲线”。泥岩压实过程中，随着埋深增加，孔隙流体能够顺利排出，孔隙度随之不断减小，地层压力保持静水压力，该过程称之为正常压实。利用能够反映泥岩孔隙度变化的测井响应开展压实状态分析已经成为泥岩压实研究及地层压力预测的主要手段。“正常压实曲线”定义了正常压力条件下泥岩孔隙度或其测井响应与深度的关系，与之相对应的孔隙度/测井响应与垂直有效应力的关系称之为加载曲线。建立可靠的正常压实曲线和加载曲线是地层压力预测及超压成因判识等研究的基础。

研究人员对泥岩机械压实作用机理及岩石物理响应开展了大量研究，提出利用Athy公式来表征泥岩孔隙度随深度变化的定量关系，并且将这种关系应用于地层压力预测及超压成因机制判识。传统上对于泥岩压实的认识仅仅基于单一的机械压实作用。然而，这种基于单一的机械压实曲线进行地层压力预测的方法在应用于中深层地层压力预测及超压成因机制分析时存在严重的误差。随着埋深增大、地层温度升高，中深层泥岩岩石物理性质及其测井响应特征相对于浅层泥岩岩石物理性质及其测井响应特征存在显著的差异，进而导致中深层泥岩压实的孔隙度-有效应力关系与浅层泥岩的机械压实作用传统认识呈现较大差异。浅层泥岩机械压实作用获得的泥岩正常压实曲线不能外推到中深层泥岩。因此，忽略中深层泥岩压实对泥岩正常压实曲线的影响，必然导致中深层地层压力预测存在严重的错误，给油气勘探带来了巨大的困难。

随着研究的深入，已经认识到不同埋藏深度的泥岩具有不同的孔隙度演化趋势，因而泥岩的正常压实曲线不应该被认为是单一的趋势。前人尝试利用蒙脱石和伊利石的压实趋势作为机械压实阶段和化学压实阶段的正常压实曲线。然而实际盆地中泥岩矿物组分并非全是蒙脱石或伊利石，不同矿物组成导致的泥岩压实趋势线差异可以很明显。ZHANG JC，YIN S X.Real-time pore pressure detection：indicators and improved methods[J].Geofluids，2017，9：1-12通过假设蒙脱石-伊利石转化过程用线性关系来描述，建立了蒙脱石正常压实曲线、蒙-伊过渡阶段正常压实曲线和伊利石正常压实曲线并基于这些正常压实曲线进行压力预测的方法。尽管该方法将泥岩压实分为三个阶段，但其准确性却依赖于盆地内复杂的蒙-伊转化反应的经验认识，并且该方法仅将蒙-伊过渡阶段压实曲线认为是一种简单的线性关系。然而，实际盆地中，泥岩的黏土矿物组成不仅是单一的蒙脱石或伊利石，蒙-伊转化过程也并非简单的线性关系可以解决，不同矿物组分导致泥岩的正常压实趋势线差异很大，简单的用两个端元组分来预测孔隙压力很可能带来较大的误差。更重要的是，该方法提出伊利石正常压实曲线通过对正常压力段内声波时差-深度数据直接拟合而获得，但是实际上对于伊利石压实仍然保持正常压力的泥岩并不多，进而影响压力预测结果的准确性，并且伊利石正常压实曲线往往很难直接观测获得，因此该方法难以在实际工作中推广应用。

因此，迫切需要提出一种新的适用于泥岩不同压实阶段的地层压力预测方法。

发明内容