[发明专利]一种基于岩石物理理论的三维地震反演地层压力的方法

说明书

一种基于岩石物理理论的三维地震反演地层压力的方法，以考虑压力的Hertz‑Mindlin（H‑M）岩石物理模型并结合Gassmann流体替换方程为理论基础，计算变有效压力和变含水饱和度情况下的纵波、横波速度等弹性参数，与实测岩石物理数据一致性较高，采用改进的H‑M模型进行横波速度预测，其结果与实测横波速度的平均误差为2.35%，以H‑M模型反演的单井地层压力曲线与实测孔隙压力值的平均误差为4.5%，建立了单井的幂函数关系来预测地层压力，其结果与上述H‑M模型反演的单井地层压力平均误差为3.79%，与实测孔隙压力值的平均误差为3.57%，单井建立的预测地层压力的方法可进一步应用于实际三维叠前地震资料，实现三维叠前地震反演地层压力的目的，为油气田勘探和开发提供了数据基础。

技术领域

本发明属于地震岩石物理和地震反演领域，具体涉及一种基于岩石物理理论的三维地震反演地层压力的方法。

背景技术

油气储层的压力一直以来都是勘探家们所关注的问题，其反映了储层的能量，是油气在储层中运移的动力。在油气田勘探开发过程中，压力的预测不仅能保证钻井的安全性、减少钻井的成本，进而缩短勘探开发的周期(云美厚，1996；彭真明等，2000；张卫华等，2005；孙武亮等，2007；管红，2008；钱丽萍等，2018)，还对研究地下流体的运移成藏有重要作用，针对流体势、盆地流体动力学等的研究同样需要一套较为准确的压力计算结果(王震亮，2002；赵靖舟等，2017)。

地层超压(孔隙压力过高)现象对钻井安全、井眼设计、油藏规划、原油生产、甜点确定等石油勘探开发过程均产生显著的影响。其形成原因包括沉积作用的欠压实、构造挤压、断裂及储层划分、底辟作用、成岩作用的相变、孔隙流体的化学变化等(Ferti andChilingarian,1976；Chilingar et al.,2002)。对于碎屑岩，欠压实和生烃作用是超压的主要原因。不同压实状态的岩石密度和孔隙度差异较大，这些差异会导致岩石物理参数发生变化，例如声波速度、电阻率等，这是预测欠压实作用孔隙压力异常的基础(Chopra andHuffman,2006)。

自上世纪六十年代起，学者们就开始考虑如何有效预测地层压力，从而更好地认识油气层(Harold H et al.,1966)。人们使用测井资料和地震资料针对地层压力进行了大量的研究，直到近年来随着岩石物理理论和地震采集处理技术的快速发展，才使得较为准确地使用地球物理方法预测压力成为了现实。期间主要产生了Eaton公式(Eaton B A,1975；1976)，Dutta方法(Dutta N C et al.,1983,2002)，Fillippone公式(Fillippone etal.,1982)等方法。虽然这些预测方法在实践中得到了广泛的应用，但他们很大程度上依赖于经验关系(Dutta,2002)，缺乏岩石物理理论的验证。

此外，在研究早期主要采用地震层速度预测地层压力，此时较为准确的地震速度的获取就显得尤为重要。随着井震联合技术的进一步发展，学者们发现使用测井资料约束地震资料进行反演得到的速度体，既克服了地震资料纵向分辨率不足的问题，又解决了测井资料在三维空间上的局限性(王兴岭等，2002；管红，2008；Khazanehdari J et al.,2006)。综上，近年来的地震压力预测方法，主要集中在针对地震速度的预测(包括如何获取反演速度以及叠加速度)。但是由于使用速度谱计算叠加速度时存在较多的影响因素，使得Dix公式的运算结果不理想，进而影响压力预测的准确性。而井震联合反演预测方法也存在一定局限性，由于构造背景等的不同，不同的油气藏可能存在不同的压力系统，则不能采用统一的方法进行压力的预测，且在勘探阶段，过少的钻井难以对全区进行良好的约束(张卫华等，2005；李玉凤等，2019)。

随着钻井、测井、地震处理解释等技术的进步，孔隙压力预测的最终目标是通过地震数据预测更大范围的孔隙压力(Sayer et al.,2002)，因此，从岩石物理角度分析压力与弹性参数的本质联系，从而建立岩石物理-测井-地震反演的三维预测体系，才是未来较为准确预测地层压力的途径。