西湖凹陷超壓預(yù)測(cè)方法研究

陳軍軍

(西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,西安 710065)

西湖凹陷位于東海陸架盆地的東北部，呈NNE向展布.主要受東側(cè)的西湖-基隆大斷裂控制，凹陷中段受西部平湖主斷裂控制，具有一定的的雙斷結(jié)構(gòu)；后期受構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用影響，在凹陷中央發(fā)育一系列大型反轉(zhuǎn)背斜，凹陷總體上可以劃為西部斜坡帶、中央-洼陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶和東部斷階帶.根據(jù)已研究資料可以知道，西湖坳陷的異常高壓主要以生烴增壓為主[1].但就一個(gè)特定異常壓力體而言，其成因可能以某一種因素為主，其它因素為輔.其中，泥巖欠壓實(shí)和生烴增壓兩種成因最為常見.

1 Fillippone法

劉震(1990)通過對(duì)遼東灣遼西凹陷的壓力測(cè)試資料的分析發(fā)現(xiàn)，地層壓力與速度呈對(duì)數(shù)關(guān)系，于是他將Fillippone公式[2]修正為：

云美厚[3](1993)在二式中分別引入一個(gè)隨速度變化的校正系數(shù)，得到如下兩個(gè)預(yù)測(cè)方程：

式中，F(xiàn)C(V)、LC(V)分別為速度校正系數(shù).

由圖1可知，地層壓力與Ln(V)的相關(guān)性比V的相關(guān)性更好.

圖1 地層壓力與Ln(V)及V的相關(guān)性比較

從Fillippone法經(jīng)過云美厚的修改以后，預(yù)測(cè)精度得到了提高，而且可以看出云美厚法壓力預(yù)測(cè)精度高出許多，相對(duì)誤差達(dá)到4.08左右，由表1可見：在西次凹及中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶會(huì)出現(xiàn)云美厚法比Fillippone法預(yù)測(cè)誤差稍大的情況，這可能與在西次凹及中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶的數(shù)據(jù)太少，出現(xiàn)誤差過大的情況有關(guān).由表2可見，總體上從西斜坡來看，改進(jìn)Fillippone法(云美厚法)的壓力預(yù)測(cè)精度比Fillippone預(yù)測(cè)法高.

表1 西次凹及中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶Fillippone法與云美厚法壓力預(yù)測(cè)對(duì)比表(測(cè)線1)

表2 西斜坡Fillippone法與云美厚法壓力預(yù)測(cè)對(duì)比表(測(cè)線1)

2 Eaton法

伊頓法[4]預(yù)測(cè)壓力公式：

其中：Pp為預(yù)測(cè)地層壓力；S為上復(fù)地層壓力；Ph為靜水壓力Δtn為正常壓實(shí)情況下地震速度倒數(shù)，或旅行時(shí)；Δto為實(shí)測(cè)地震速度倒數(shù)，或?qū)崪y(cè)旅行時(shí)；N為伊頓指數(shù)，需根據(jù)工區(qū)情況，試驗(yàn)確定.

表3 西斜坡伊頓指數(shù)選取表(共5口井)

從表3得出：在西斜坡伊頓指數(shù)區(qū)N=5時(shí)，采用Eaton法預(yù)測(cè)誤差可以達(dá)到最小值，精度最高.

表4 西次凹伊頓指數(shù)選取表

從表4得出：在西次凹用Eaton法進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)時(shí)，當(dāng)伊頓指數(shù)選取N=4時(shí)，誤差最小，精度最高.

表5 中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶伊頓指數(shù)選取表

從表5的Eaton指數(shù)選取和誤差分析可以看出：在中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶當(dāng)Eaton指數(shù)N=5時(shí)，誤差最小，精度最高.

3 Bowers法

通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析發(fā)現(xiàn)，泥巖的原始?jí)簩?shí)曲線可以用下式描述[5]:

圖2 西斜坡聲波時(shí)差與深度關(guān)系圖

V=5 000+AσevB

式中：v是聲波速度，σev是垂直有效應(yīng)力；A和B為系數(shù)，由臨井(V,σev)數(shù)據(jù)(σ由實(shí)測(cè)地層壓力或正常壓實(shí)段數(shù)據(jù)獲得)回歸求得.

卸載曲線可用如下方程表示：

式中，σmax由下式確定:

據(jù)圖2、圖3井1其卸載點(diǎn)深度為3 450 m，Vmax為3 912.658 m/s.

據(jù)圖4可得Bowers法A、B系數(shù)分別為98.12、0.865，且泥巖彈塑性系數(shù)U取5最為合適.

圖3 西斜坡聲波時(shí)差均值與深度關(guān)系圖

圖4 有效應(yīng)力與層速度的關(guān)系

從表6數(shù)據(jù)可以看出：Bowers法預(yù)測(cè)方法在西湖凹陷預(yù)測(cè)中，西斜坡處預(yù)測(cè)誤差可以達(dá)到2.93%，達(dá)到了預(yù)測(cè)要求.因此，利用Bowers法在西湖坳陷進(jìn)行壓力預(yù)測(cè)是可行的，預(yù)測(cè)誤差較小，精度適合預(yù)測(cè).[6]

表7 井1壓力測(cè)試方法對(duì)比表

表8 西斜坡壓力測(cè)試方法對(duì)比表

由表7、表8綜合對(duì)比可以看到：

(1)Eaton法預(yù)測(cè)相比Fillippone法預(yù)測(cè)效果較好.究其原因，從方法原理即可看出，F(xiàn)illippone法完全是速度的運(yùn)算，骨架速度、流體速度分別以最大速度和最小速度代替；僅有一個(gè)校正系數(shù)也是與速度有關(guān)(C=C0*exp(a*Vp))，而且不便與測(cè)井資料相互校驗(yàn)，因此比較適用于無井或井資料較少地區(qū)應(yīng)用.而Eaton法所使用的正常壓實(shí)趨勢(shì)線、伊頓指數(shù)等都是通過井?dāng)?shù)據(jù)來確定的，地震速度資料與井資料結(jié)合，相互校驗(yàn)，可以得到比較高的預(yù)測(cè)精度，適合有較多井資料的地區(qū)使用.

(2)Bowers法預(yù)測(cè)相比Eaton法預(yù)測(cè)更加適合西湖凹陷的壓力預(yù)測(cè).因?yàn)橐阎骱枷葜饕且陨鸁N增壓為主，不同于壓實(shí)成因的其他的凹陷.系統(tǒng)考慮了泥巖欠壓實(shí)及欠壓實(shí)以外的所有影響異常壓力的因素.而Eaton法可以對(duì)欠壓實(shí)以外成因的流體膨脹高壓做出很好的預(yù)測(cè).