一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法

技术领域

本申请属于地质勘探技术领域，更具体地说，是涉及一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法。

背景技术

深海浅层超压预测对海底施工及天然气水合物成藏有重要意义。目前，通过建立泥质地层的相关测井参数(如孔隙度、自然伽马、电阻率、声波时差等)与埋深(H)在静水压力状态下的正常变化趋势线(压实模型)，将收集到的实测资料与压实模型相比较，可以达到预测井下各深度段的地层压力的目的。深海表层压力数据主要是在钻井过程中利用CPT(Cone Penetrometer Testing)或PCPT(Piezone Penetrometer Testing)工具准确获得。此外，深部地层超压的判别通常使用电阻率曲线负偏离和声波时差曲线的正偏离、并辅以DST(Drill-Stem Testing)实测数据验证，但受限于深海钻探的高成本、高风险，钻井稀，实测压力资料往往较少，传统方法不适合用于深海区浅部未固结地层的超压预测，因此建立压实模型是实现浅层超压识别的关键。此外，与固结地层相比，深海沉积非常疏松，测井设备采集到的测井参数误差较大，直接利用测井参数进行地层超压预测会导致预测结果不准确。

发明内容

本申请的目的在于提供一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法，以解决现有技术中的超压预测方法不适合用于深海区浅部未固结地层的超压预测以及预测结果不准确的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法，包括以下步骤：

对非超压发育区的钻井取芯，对泥质沉积物样品进行湿密度测量和矿物组分测试，根据所述湿密度测量结果计算出泥质沉积物样品的湿密度ρ

将所述湿密度ρ

根据孔隙度φ与所述平均骨架密度ρ

建立静水状态下孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型；

根据所述孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型对深海区浅部地层的超压进行识别和定量预测。

进一步地，所述孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型的建立包括以下步骤：

利用公式(2)求取静水状态下不同埋深Z下的有效应力σ

根据有效应力σ

σ

ν ＝ ν

1/(1 - φ) ＝ ν

其中，ν

进一步地，根据埋深Z的不同，所述孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型的建立采用分段拟合以获得至少两段不同埋深Z范围下的至少两个孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型。

进一步地，由埋深小于50m的数据点拟合得到孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型一为1/(1-φ)＝1.25398*[(ρ

进一步地，所述根据所述孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型对深海区浅部地层的超压进行识别包括以下步骤：若钻井确定的孔隙度φ值高于按所述孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型计算出的孔隙度φ值，则识别该处存在超压。

进一步地，所述定量预测包括以下步骤：

孔隙压力大小P

所述公式(5)、所述公式(6)、所述公式(7)分别为：

P

P

△P＝P

进一步地，所述校正密度测井曲线为：

ρ

其中，a，b为常量，密度单位是g/cm

进一步地，所述非超压发育区的钻井为背景参数井，其测井曲线随埋深Z稳定变化。

进一步地，所述湿密度ρ

进一步地，所述矿物组分测试为用XRD分析各个矿物组分的百分含量。

与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

本申请的一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法节可以识别深海表层未固结地层的超压情况并定量预测出超压大小，方法简单、直观，所建立的孔隙度φ和埋深Z之间的趋势模型预测精度高，进而能够准确识别超压发育层段。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法流程图；

图2A为本申请实施例提供的A井密度校正结果图(2A中左侧散点为密度测井值，右侧散点为校正后的密度)；图2B为A井孔隙度校正结果图(2B中左侧散点为孔隙度测井值，右侧散点为校正后的孔隙度值)；

图3A为本申请实施例提供的基于A井埋深小于50m的数据拟合的比体积和有效应力之间的相关性图，图3B为本申请实施例提供的基于A井埋深大于50m的数据拟合的比体积和有效应力之间的相关性图；

图4A为本申请实施例提供的电阻率测井曲线，图4B为本申请实施例提供的声波时差测井曲线，图4C为本申请实施例提供的压实趋势模型和孔隙度曲线交汇图；

图5A为本申请实施例提供的B井孔隙度异常结果图；图5B为本申请实施例提供的C井孔隙度异常结果图；

图6A为本申请实施例提供的B井超压预测结果图；图6B为本申请实施例提供的与C井超压预测结果图。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b，或c中的至少一项(个)”，或，“a，b，和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例提供了一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法，其流程图如图1所示，包括以下步骤：

(1)泥质沉积物样品的湿密度及矿物组分测试；

(2)校正密度测井曲线和孔隙度曲线；

(3)建立静水状态下孔隙度-埋深趋势模型；

(4)基于孔隙度-埋深趋势模型识别和预测超压。

上述步骤(1)中，以非超压发育区的钻井作为背景参数井，其声波、自然伽马、电阻率等测井曲线随深度稳定变化。

钻井取芯按不同埋深Z取样品，样品用石蜡外封后用量筒测量体积，用体积法(密度与体积之比)计算湿密度ρ

上述步骤(2)中，由于未固结样品的湿密度ρ

ρ

上述步骤(3)中，利用公式(2)求取静水状态下不同埋深Z下的有效应力σ

σ

ν＝ν

1/(1-φ)＝ν

上述步骤(4)中，公式(4)指示了在正常压实过程中某一深度的理论孔隙度值，当地层孔隙度值高于理论值即表明存在超压；结合公式(3)，孔隙压力大小P

P

P

△P＝P

本申请实施例以琼东南盆地深水区A、B和C井为研究对象，结合岩心样品和测井曲线进行超压识别和预测，包括以下步骤：

1)琼东南盆地深水区A井为该区的背景参数井，海底水深1820m，钻井深度260m，其钻穿地层不发育超压，该井钻获岩心即为静水状态下压实的沉积物。分别取不同深度的岩性样品进行湿密度、矿物组分测试。样品湿密度(ρ

表1沉积物样品湿密度测试分析表

表2沉积物矿物组分及地层骨架密度分析表

2)经对比7个样品湿密度(ρ

3)基于不同深度(Z

为去除海底界面深度附近孔隙度数据的异常影响，此次改进方法采用分段拟合获得两个拟合结果，即由埋深小于50m的数据点拟合结果①，由埋深大于50m的数据点拟合结果②(图3A、3B)。对于埋深小于50m的地层而言，ν

模型一(Z<50m时)：

1/(1-φ)＝1.25398*[(ρ

模型二(Z>50m时)：

1/(1-φ)＝2.05992*[(ρ

该分段压实模型可描述该地区沉积物在静水状态下压实过程中的孔隙度理论变化趋势。

4)从定性的角度来说，超压地层与围岩相比一般具有孔隙度偏大、声波时差增大、电阻率减小的特征。对于背景参数井A井而言，电阻率和声波时差曲线也并未出现任何异常偏离(图4A和4B)，并且，利用分段压实模型对A井进行分析发现，基于模型一和模型二的理论值与孔隙度值基本吻合(图4C)，综上表明A井不发育浅部地层超压段，可以用于代表该地区沉积物在静水状态下压实过程。而对于B井和C井而言(海底水深分别为1510m和1540m)，实测孔隙度与模型一和模型二的理论值发生偏离，可观察出B井11.4-58.9m和70.8-152.9m埋深处发育两个弱超压段，C井在21-38.5m、40.4-49.4m和62.6-134.2m埋深处发育三个弱超压段。

从定量的角度来说，压实模型也可被用于计算超压的大小。首先，孔隙压力大小P

其中，P

其次，超压值大小(△P)为孔隙压力(P

△P ＝ (ρ

其中，当Z<50m时，ν

最后，将校正孔隙度(φ)以及对应的比体积(ν)代入到上述公式(8)从而可以计算出地层不同埋深处的超压大小，如图6所示，B井两个超压段的平均超压值分别为0.128MPa和0.496MPa(图6A)，C井三个超压段的平均超压值分别为0.101MPa、0.182MPa和0.462MPa(图6B)。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。