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专利号: 2023103760439
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:

1.一种基于动态演化思路的构造挤压增压评价方法,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系数、随钻测试地层压力系数以及泥浆密度,所述测井数据包括不同埋藏深度泥岩的声波时差、密度以及电阻率;

步骤2:利用步骤1中整理的不同埋藏深度泥岩的声波时差、密度、电阻率及随钻测试地层压力系数、泥浆密度和实测地层压力系数随埋藏深度的变化关系数据,来综合判断正常压实段和超压段;

步骤3:重建构造挤压区正常压实段泥岩声波速度和密度在构造挤压作用前后的演化路径,确定构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩声波速度和密度;

步骤4:重建构造挤压区超压段泥岩声波速度和密度在构造挤压作用前后的演化路径,确定构造挤压区超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的声波速度和密度;

步骤5:利用步骤3和步骤4的结果,定量计算超压层段构造挤压增压的大小,具体包括以下步骤:

步骤5.1:建立构造挤压区构造挤压作用和无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段垂向有效应力的定量模型,如下式所示:其中,为垂向有效应力, 为垂向载荷应力,构造挤压作用情况下, 与上述的 相同,无构造挤压仅垂向应力作用下, 与上述的 相同, 为地层静水压力, 为地层水密度,为重力加速度,为埋藏深度;

步骤5.2:将步骤5.1得到的实际井无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩垂向有效应力与利用步骤3确定的该井无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩密度结合,建立构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩密度与垂向有效应力的关系模型,如下式所示:其中, 为无构造挤压仅垂向应力作用下泥岩的密度, 为无构造挤压仅垂向应力作用下垂向有效应力,k和m为用实际井无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩的密度与垂向有效应力的拟合系数;

步骤5.3:将步骤5.2已建立的实际井构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩密度与垂向有效应力的关系模型与步骤4获得的该实际井超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的密度结合,获得该井超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的垂向有效应力,对比该超压段在构造挤压和无构造挤压仅垂向应力作用两种情况下的垂向应力差异,获得该超压段在构造挤压压实后的垂向有效应力;

步骤5.4:利用实际井构造挤压下正常压实段泥岩的密度与垂向有效应力数据,建立两者的关系模型,如下式所示:其中, 为构造挤压作用下的泥岩密度, 为构造挤压作用下的垂向有效应力,n和q为用实际井构造挤压作用下正常压实段泥岩的密度与垂向有效应力的拟合系数;

将构造挤压区实际井超压段邻近泥岩的密度代入该公式,求得该超压段经历构造挤压增压后对应的垂向有效应力;当计算的该超压段经历构造挤压增压后对应的垂向有效应力大于或等于该超压段实测压力得到的垂向有效应力时,依据步骤5.3得到的同一超压段在构造挤压压实后的垂向有效应力与该步骤得到的同一层段经历构造挤压增压后的垂向有效应力相减,即得到该超压段构造挤压增压;当计算的该超压段经历构造挤压增压后对应的垂向有效应力小于该超压段实测压力得到的垂向有效应力时,将该超压段在构造挤压压实后的垂向有效应力与该超压段实测压力得到的垂向有效应力相减,即得到该超压段构造挤压增压。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态演化思路的构造挤压增压评价方法,其特征在于,所述步骤3具体为:利用步骤2确定的正常压实段,选取构造挤压区和无构造挤压区的典型井,利用测井密度资料分别建立构造挤压区构造挤压作用和无构造挤压仅垂向应力作用两种情况下正常压实段平均有效应力的定量模型,获得两种情况下正常压实段的平均有效应力;

利用测井密度资料分别建立构造挤压区和无构造挤压区正常压实段泥岩的密度孔隙度与密度的关系模型,获得正常压实段泥岩的密度孔隙度;

利用测井声波时差资料分别建立构造挤压区和无构造挤压区正常压实段泥岩的声波孔隙度与声波时差的关系模型,获得正常压实段泥岩的声波孔隙度;

建立构造挤压区正常压实段泥岩声波孔隙度与平均有效应力的关系模型,与构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段平均有效应力结合,求出无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的泥岩声波孔隙度,进一步与无构造挤压区正常压实段泥岩的声波孔隙度与声波时差的关系模型和密度孔隙度与密度的关系模型结合,分别求得构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩声波时差和泥岩密度大小,利用声速速度与声波时差的倒数关系,求取构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩的声波速度,建立构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的声波速度与密度的关系模型;

利用构造挤压区测井声波时差获得声波速度,建立构造挤压区构造挤压作用下正常压实段的声波速度与密度的关系模型;该关系模型与构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的声波速度与密度的关系模型结合,从而重建构造挤压区正常压实段泥岩声波速度和密度在构造挤压作用前后的演化路径,得到构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩声波速度和密度。

3.根据权利要求2所述的一种基于动态演化思路的构造挤压增压评价方法,其特征在于,所述步骤3具体包括以下步骤:步骤3.1:建立无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的平均有效应力模型,如下式所示:

其中, 为无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的平均有效应力, 为无构造挤压仅垂向应力作用下的垂向载荷应力,ν为应力比系数, 为地层水密度,g为重力加速度,h为埋藏深度;

无构造挤压仅垂向应力作用下的垂向载荷应力σv1进一步表示为:

其中, 是随深度变化的密度函数,表示为:

其中,a和b为利用无构造挤压区井的测井密度与埋藏深度之间的幂函数关系得到的拟合系数,将 代入 之中,即无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段平均有效应力模型进一步表示为:步骤3.2:建立构造挤压作用下正常压实的平均有效应力模型,如下式所示:

其中, 为构造挤压作用下正常压实的平均有效应力, 为构造挤压作用下的垂向载荷应力,其表达式见步骤3.1,与之不同的是x和y系数需利用构造挤压区构造挤压作用下的测井密度与埋藏深度之间的幂函数关系拟合而得, 为构造挤压应力;

所述构造挤压应力 在浅部时为随埋藏深度的函数,其埋藏深度大于给定深度则为定值,表示为:

其中, 为最大构造应力,z为埋藏深度, 为给定深度,c为常数;

步骤3.3:建立构造挤压区和无构造挤压区正常压实段泥岩的密度孔隙度与密度的关系模型,如下式所示:其中, 为密度孔隙度,ρma为基质的密度,ρf为地层水的密度,ρb为测井获得的密度;

步骤3.4:建立构造挤压区和无构造挤压区正常压实段泥岩的声波孔隙度与声波时差的关系模型,如下式所示:其中,Φsonic为声波孔隙度,Δtf为地层水的声波时差,Δtma为基质的声波时差,Δt为测井获得的声波时差,Cp为声波孔隙度与密度孔隙度间的比例系数;

步骤3.5:利用步骤3.2获得的平均有效应力和步骤3.4获得的声波孔隙度,建立构造挤压区正常压实段泥岩声波孔隙度与其平均有效应力的关系模型,如下式所示:其中,Φsonic为声波孔隙度,为平均有效应力,d和f为利用步骤3.2和步骤3.4分别获得的实际井正常压实段的平均有效应力和声波孔隙度拟合得到的常数;

步骤3.6:将步骤3.1得到的实际井无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段平均有效应力代入步骤3.5的公式中,求出无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的泥岩声波孔隙度,进一步与步骤3.3的密度孔隙度与密度的关系模型和步骤3.4的声波孔隙度与声波时差的关系模型结合,分别求得构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下不同埋藏深度正常压实段泥岩的声波时差和密度大小,利用声速速度与声波时差的倒数关系,求取构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下不同埋藏深度正常压实段泥岩的声波速度,进一步建立构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的声波速度与密度的指数关系模型,如下式所示:其中,Vsonic为声波速度,ρb为测井获得的密度,w和i是利用实际井的无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段的声波速度与密度拟合而得到的常数,构造挤压区构造挤压作用下的正常压实段声波速度与密度的关系模型与构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段声波速度与密度的指数关系模型类似,仅将w和i常数替换为构造挤压区实际井测井资料获得的声波速度与密度拟合而得的常数;

对比同一埋藏深度正常压实段泥岩在无构造挤压仅垂向应力作用和构造挤压作用两种情况下的声波速度与密度,从而重建构造挤压区正常压实段泥岩在构造挤压作用下从起点到终点的演化路径。

4.根据权利要求3所述的一种基于动态演化思路的构造挤压增压评价方法,其特征在于,所述步骤4具体为:利用构造挤压作用下超压段对应的正常压实密度代入步骤3.6已建立的构造挤压作用下正常压实段声波速度与密度的指数关系模型,得到构造挤压作用下超压段对应的正常压实声波速度;

利用构造挤压作用下超压段测井获得的泥岩声波速度和密度与该段对应的正常压实段声波速度和密度,建立这两点的直线关系模型,求取该超压段直线关系模型与无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩的声波速度与密度指数关系模型的交点,获得构造挤压作用下超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的声波速度和密度;

对比同一埋藏深度超压段泥岩在无构造挤压仅垂向应力作用和构造挤压作用两种情况下的声波速度与密度,从而重建构造挤压区超压段泥岩声波速度和密度在构造挤压作用前后的演化路径,得到构造挤压区超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的声波速度和密度。

5.根据权利要求3所述的一种基于动态演化思路的构造挤压增压评价方法,其特征在于,所述步骤5具体为:利用测井密度资料,建立构造挤压区构造挤压作用和无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段垂向有效应力的定量模型,获得构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下的垂向有效应力,与利用步骤3确定的无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩密度结合,建立构造挤压区无构造挤压仅垂向应力作用下正常压实段泥岩密度与垂向有效应力的关系模型,与步骤4获得的构造挤压区超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的密度结合,获得构造挤压区超压段对应的无构造挤压仅垂向应力作用下的垂向有效应力,对比该超压段在构造挤压和无构造挤压仅垂向应力作用两种情况下的垂向应力差异,获得该超压段在构造挤压压实后的垂向有效应力;

利用构造挤压下正常压实段泥岩的密度与垂向有效应力数据,建立两者的关系模型,与构造挤压下超压段邻近泥岩的密度结合,求得该超压段经历构造挤压增压后对应的垂向有效应力;

将同一超压段在构造挤压压实后的垂向有效应力与经历构造挤压增压后对应的垂向有效应力相减,即得到该超压段构造挤压增压。