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专利号: 2021110511982
申请人: 西安石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多机制复合构成超压地层孔隙压力的评价方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:整理压力数据和测井数据,所述压力数据包括实测地层压力、随钻测试地层压力以及泥浆密度,所述测井数据包括不同埋深泥岩的声波时差、密度以及电阻率;

步骤2:利用步骤1中整理的不同埋深泥岩的声波时差、密度以及电阻率及随钻测试地层压力、泥浆密度和实测地层压力随埋深的变化关系数据,来综合判断正常压实层段和超压层段;利用泥岩段密度求取正常压实泥岩段和超压泥岩段的垂向有效应力,利用泥岩的声波时差求取泥岩的声波速度;利用泥岩段的密度和求取的泥岩段的垂向有效应力和声波速度,建立声波速度与垂向有效应力的关系图版、声波速度与密度的关系图版,综合确定实际井超压层段中欠压实超压段和多机制复合构成超压段;

步骤3:利用步骤2确定的正常压实层段及其测井密度和测井声波时差资料,建立正常压实下的泥岩声波时差评价模型、垂向载荷应力评价模型;利用地层中欠压实超压形成后会引起声波时差测井相对同深度静水压力地层异常高的特征,建立声波时差与地层欠压实超压的关系式,与正常压实下的泥岩声波时差评价模型、垂向载荷应力评价模型结合,建立欠压实超压地层孔隙压力评价模型;将欠压实超压地层孔隙压力评价模型进一步变换,构建多机制复合构成超压地层孔隙压力评价模型;

所述步骤3具体包括以下步骤:

步骤3.1:建立正常压实下的泥岩声波时差模型;如下式所示:

‑bz

Δtn=Δtma+a·e

其中,Δtn为正常压实下泥岩的声波时差,Δtma为泥岩基质的声波时差,z为埋深,a为利用测井声波时差和泥岩基质声波时差的差值与埋深之间的指数关系得到的拟合系数,b为利用测井声波时差和泥岩基质声波时差的差值与埋深之间的指数关系得到的泥岩压实系数;

步骤3.2:建立垂向载荷应力模型,如下式所示:

其中,σv为垂向载荷应力,g为重力加速度,ρ(z)为随深度变化的密度函数,表示为‑dzρ(z)=ρma‑c·e

其中,ρma为泥岩基质的密度,c为利用泥岩基质密度和测井密度的差值与埋深之间的指数关系得到的拟合系数,d为利用泥岩基质密度和测井密度的差值与埋深之间的指数关系得到的泥岩压实系数,将ρ(z)代入σv之中,即得到垂向载荷应力随深度的关系式为:步骤3.3:利用地层中欠压实超压形成后会引起声波时差测井相对同深度静水压力地层异常高的特征,建立声波时差与地层欠压实超压的关系式,与步骤3.1正常压实下的泥岩声波时差评价模型、步骤3.2垂向载荷应力评价模型结合,建立仅欠压实超压地层孔隙压力评价模型;

步骤3.4:将步骤3.3建立的仅欠压实超压地层孔隙压力评价模型中的声波时差进一步校正,建立多机制复合构成超压地层孔隙压力评价模型;

步骤4:选取步骤2确定的实际井多机制复合构成超压段,利用步骤3建立的多机制复合构成超压地层孔隙压力评价模型,评价实际井多机制复合构成超压层段孔隙压力的分布。

2.根据权利要求1所述的一种多机制复合构成超压地层孔隙压力的评价方法,其特征在于,步骤3.3中利用地层中欠压实超压形成后会引起声波时差测井相对同深度静水压力地层异常高的特征,建立声波时差与地层欠压实超压的关系式为:其中,ΔP为地层欠压实超压的大小,ΔP=P‑P静,P欠为仅欠压实超压地层孔隙压力,P静为静水压力,P静=ρ水·g·z,其中ρ水为地层中孔隙水的密度,σv为垂向载荷应力,Δt为测井获得的泥岩声波时差,Δtn为正常压实下泥岩的声波时差,Δt0为地表的泥岩声波时差,x为经验指数,取值范围在0~1之间,这时仅欠压实超压地层孔隙压力表示为:其中,Δtn为步骤3.1已建立的正常压实下的泥岩声波时差模型,σv为步骤3.2已建立的垂向载荷应力模型。

3.根据权利要求2所述的一种多机制复合构成超压地层孔隙压力的评价方法,其特征在于,当评价正常压实地层的孔隙压力时,取x为1,当评价欠压实超压地层的孔隙压力时,取x为1/3。

4.根据权利要求2所述的一种多机制复合构成超压地层孔隙压力的评价方法,其特征在于,步骤3.4中当地层中卸荷和欠压实共同作用产生超压时即为地层中超压为多机制复合构成,这时运用上述欠压实超压的地层孔隙压力公式来评价该地层压力时,其值往往会被低估,因此,利用步骤3.3的公式评价多机制复合构成超压地层孔隙压力时,需要对泥岩声波时差Δt进行校正,假定Δt校正后的泥岩声波时差为Δtul,这时多机制复合构成超压地层的孔隙压力P复合评价公式修正为:利用声波时差、密度和实测地层压力,获得校正后的泥岩声波时差Δtul与实测声波时差Δt之间的关系式:Δtul=e·Δt+f

其中,e和f为常数,这时,多机制复合构成超压地层的孔隙压力评价公式进一步变为:

5.根据权利要求2所述的一种多机制复合构成超压地层孔隙压力的评价方法,其特征在于,所述的步骤4具体过程为:根据实际井的平均密度测井和平均声波时差测井随埋深的变化关系,确定正常压实段,进而确定步骤3.1正常压实段泥岩平均声波时差随深度关系的常数a和b,和步骤3.2正常压实段泥岩密度随深度关系的常数c和d;依据步骤2确定实际井的多机制复合构成超压段,结合声波时差、密度和实测地层压力,求取步骤3.4多机制复合构成超压地层孔隙压力评价模型中的常数e和f,进而选定步骤3.4多机制复合构成超压地层孔隙压力评价模型,来评价实际井的多机制复合构成超压段地层孔隙压力的分布。