一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法

本申请属于地质勘探，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：

1、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。

技术实现思路

1、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。

2、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：

3、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ρ0，并根据所述矿物组分测试结果计算出泥质沉积物样品的平均骨架密度ρ骨架；

4、将所述湿密度ρ0与对应埋深的密度测井值ρ1间建立校正密度测井曲线，根据所述校正密度测井曲线对钻井各埋深处的密度测井值ρ1进行校正得到校正后的湿密度ρ0；

5、根据孔隙度φ与所述平均骨架密度ρ骨架、所述校正后的湿密度ρ0之间的计算公式(1)，得到校正后的钻井各埋深处的孔隙度曲线；所述计算公式(1)为：ρ0 ＝ ρ骨架*(1 - φ)+ρ水*φ (1)；

6、建立静水状态下孔隙度φ和埋深z之间的趋势模型；

7、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。

8、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：

9、利用公式(2)求取静水状态下不同埋深z下的有效应力σν’；

10、根据有效应力σν’与比体积ν之间的公式(3)建立出孔隙度φ和埋深z之间的模型公式(4)；所述公式(2)、所述公式(3)、所述公式(4)分别为：

11、σν’＝(ρ骨架-ρ水)*(1-φ)*g*z/1000 (2)

12、ν ＝ ν0* (σν’)c ， ν＝1/(1-φ) (3)

13、1/(1 - φ) ＝ ν0*[(ρ骨架 - ρ水)*(1 - φ)* g*z/1000]c (4)，

14、其中，ν0和c为常数。

15、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。

16、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骨架-ρ水)*(1-φ)*z/100]-0.33774；由埋深大于50m的数据点拟合得到孔隙度φ和埋深z之间的趋势模型二为1/(1-φ)＝2.05992*[(ρ骨架-ρ水)*(1-φ)*z/100]-0.08257。

17、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。

18、进一步地，所述定量预测包括以下步骤：

19、孔隙压力大小p孔隙为上覆应力p上覆与有效应力σν’之差，可通过公式(5)和公式(6)计算，超压值大小△p为孔隙压力p孔隙与静水压力p静之差，可通过公式(7)计算；

20、所述公式(5)、所述公式(6)、所述公式(7)分别为：

21、p上覆＝[ρ骨架*(1-φ)+ρ水*φ]*g*z+ρ水*g*h水深 (5)

22、p孔隙＝p上覆-(ν/ν0)1/c (6)

23、△p＝p孔隙-p静，p静＝ρ水*g*(z+h水深) (7)。

24、进一步地，所述校正密度测井曲线为：

25、ρ0＝a*ρ1+b，

26、其中，a，b为常量，密度单位是g/cm3。

27、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。

28、进一步地，所述湿密度ρ0的计算包括以下步骤：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，用体积法计算出样品的湿密度ρ0。

29、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。

30、与现有技术相比，本申请具有以下的技术效果：

31、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。

技术特征：

1.一种利用测井曲线定量判断深海区浅部地层超压的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述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，其特征在于，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：

3.如权利要求2所述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，其特征在于，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。

4.如权利要求3所述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，其特征在于，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骨架-ρ水)*(1-φ)*z/100]-0.33774；由埋深大于50m的数据点拟合得到孔隙度φ和埋深z之间的趋势模型二为1/(1-φ)＝2.05992*[(ρ骨架-ρ水)*(1-φ)*z/100]-0.08257。

5.如权利要求1所述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，其特征在于，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。

6.如权利要求5所述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，其特征在于，所述定量预测包括以下步骤：

7.如权利要求1所述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，其特征在于，所述校正密度测井曲线为：

8.如权利要求1所述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，其特征在于，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。

9.如权利要求1所述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，其特征在于，所述湿密度ρ0的计算包括以下步骤：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，用体积法计算出样品的湿密度ρ0。

10.如权利要求1所述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，其特征在于，所述矿物组分测试为用xrd分析各个矿物组分的百分含量。

技术总结
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：对非超压发育区的泥质沉积物样品进行湿密度测量和矿物组分测试；将湿密度与对应埋深的密度测井值间建立校正密度测井曲线，根据校正密度测井曲线对钻井各埋深处的密度测井值进行校正得到校正后的湿密度；根据孔隙度与平均骨架密度、校正后的湿密度之间的计算公式得到校正后的钻井各埋深处的孔隙度曲线；建立静水状态下孔隙度和埋深之间的趋势模型；根据孔隙度和埋深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。本申请的预测模型识别精度高，可有效识别整个井段的地层超压段及超压程度，弥补深海钻井稀，实测压力资料少的问题。

技术研发人员：王任,徐立涛,石万忠,何玉林,杜浩
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15