8.第八章 地震孔隙度和地层压力

3、改进的菲利普恩模型
实际上，在中浅层，当异常压力幅度不太大时，地层压力与地 层速度可能为对数关系。
刘震（1993）提出了一个新的计算模型
ln(Vmax Vint ) pf pov ln(Vmax Vmin )
该模型计算精度明显提高
改进的菲利普恩模型计算精度明显提高
修正式所具有的误差 不超过5.07MPa，
实际地层是介于这两种极端条件之间，总是含有一定孔隙流体。
如果按菲利普恩公式，实际计算地层压力时，只是用地层实际速 度，在这两个极端点间进行直线内插。 则要求地层压力与层速度呈直线关系 ----隐含的假设条件 实际上，在中浅层，当异常压力幅度不太大时，地层压力与地 层速度可能为对数关系。
三、地震地层压力预测的主要方法
1、在纯净砂岩储层中
利用时间平均方程计算 地震孔隙度：
1 1 V Vf Vm
时间平均方程物理模型示意图
V f (V Vm ) V (V f Vm )
V是地震反演得到的砂岩绝对速度 ，
Vm=5486～5944m/s
V f (盐水） 1600m / s
V f (油） 1300m / s
泥质含量为 0%
砂岩速 度与孔 隙度的 关系受 到泥质 含量等 因素的 影响 ！
泥质含量 80 %
二、地震孔隙度分析原理
2、在含泥质砂岩储层中 利用扩展时间平均方程计算地震孔隙度：
（1）宏观尺度
该砂层视为由纯砂岩和纯泥质两部分组成
Ψ 泥质 1-Ψ 纯砂岩 Φ 孔隙
1 1 V Vs Vsh
POV上覆负荷与深度成正比： Pov=ρr gZ
故只要给定某点的埋深和地层速度，就可根据上式求出地层压力。
菲利普恩法存在的问题：
Vmax Vint pf pov Vmax Vmin
实际上，菲利普恩公式仅仅在两个极端条件下成立：
（1）当Vint=Vmax时，岩石为致密层，无孔隙和孔隙流体存在，自 然也不存在地层压力。按上式也同样得出pf=0，说明公式成立。 （2）当Vint=Vmin时，岩石为纯流体，无固体骨架存在，液体承担全 部上覆负荷。这时按上式也求出Pf=Pov，表明公式在这一点上也成立。
反演的速度剖面
1-86 1-12
1-22 1-25
1-24 DK32
1-33
1-47
1-55
DK241-ຫໍສະໝຸດ 9P1x3P1x2 P1x1
南 南北向剖面(3)
北
1-55
1-56
1-58
1-59
1-51
1-60
1-54
P1x3 P1x2 P1x1 西 东
反演成果显示中波阻抗色标的岩性标定技术
反演的速度剖面
（二）递推反演方法原理
地震记录为反射系数和子波的褶积，通过反褶积处理， 得到地层的反射系数。同时，由上式可以得到 ：
这样即可由递推的方法通过反射系数计算出地层各层 的波阻抗（或层速度）：
式中Z0为初始波阻抗，Zi
十 l
为第 i+1 层地层波阻抗。
低 频 速 度 分 量 补 偿
反演成果显示中波阻抗色标的岩性标定技术
砂体的纵横向展布特征清楚，井间小层关系清楚，可以 实现小层的横向追踪。 在井网较密的区域，反演剖面上能够清楚地反映各单砂 体在井间的变化，从而可以分析各单砂体在井间的连通 关系，为分层系开采或开发过程中的注采关系调整提供 依据。
新立三维区T2反射层构造图
第一节 地震孔隙度分析
三、地震孔隙度分析原理
沙四下段超压分布局 限于南部缓坡带，压 力系数总体上比沙四 上段小得多
沙三下段大部分地 区处于超压控制之 下，最大压力系数 达1.55之上。
沙三下段压力系数等值线图
Ψ 泥质 1-Ψ 纯砂岩 Φ 孔隙 Ψ 泥质 ma 骨架
扩展时间平均方程岩石模型示意图
1 1 V Vs Vsh 1 1 Kp Vma V V f Vsh
Kp为校正因子，可由实测资料求得
扩展时间平均方程计算的孔隙度与实测孔隙度交会图 1．45°对角线；2.多项式拟合曲线
式中Vs是纯砂岩的速度，Vsh是 纯泥质的速度，ψ是泥质含量。
扩展时间平均方程岩石模型示意图
Ψ 泥质 ma 骨架
（2）微观尺度
该砂层视为由岩石骨架颗粒、泥质 和孔隙流体三部分组成
1 1 V V f Vsh Vma
二、地震孔隙度分析原理 1、在含泥质砂岩储层中 利用扩展时间平均方程计算地震孔隙度：
三、地震地层压力预测的主要方法
2、菲利普恩法
Vmax Vint pf pov Vmax Vmin
pf是地层孔隙压力， POV为上覆静岩压力（上覆负荷压力）；
Vint是地层中的层速度；
Vmax接近于在岩石刚性基质中的速度； Vmin接近于岩石孔隙流体速度。 Vmax和Vmin与Vint相比，是两个常数
Z
A B
SB=ρr gZe pfB=ρw gZe
p fA S A SB p fB
ρr是岩石平均密度 ，
SA=ρr gZ
Ze是等效深度
ρw是孔隙水密度；g为重力加速度
1、等效深度法
pfA=ρr gZ+(ρw –ρr)gZe
B点等效深度Ze 为：
Ze
0 eCZe
φ为A点的页岩孔隙度，φ0为地 表页岩孔隙度，C为经验常数。
Z
t tm t f tm
A点的地层压力为
Δt为页岩声波时差，Δtm和Δtf分别是页岩 孔隙流体和页岩骨架的声波时差，均可 视为常数
p fA
ln 0 ln[( t tm ) ( t f tm )] r gZ e ( w r ) g C
递推反演方法是根据反射系数进行递推计算地层波阻抗或层 速度的方法。 其关键在于由原始地震记录估算反射系数和波阻抗， 测井资 料不直接参与反演， 只起到标定和质量 控制的作用 ， 因此 又称为直接反演。
地层的反射系数和波阻抗之间存在如下关系：
式中 ，Ri 为界面反射系数 ，ρi+1和ρ i为界面两侧介质的 密度，Ｖi+1和Ｖi为界面两侧介质的速度 ，Zi+1 和 Zi 为界 面两侧介质的波阻抗。
应用实例
辽西凹陷东下段DM1砂体 泥质含量等值线图
辽西凹陷东下段DM1砂体 孔隙度等值线图
第二节 地震地层压力分析
一、地震地层压力预测的意义
1、预测盆地压力场分布，确定油气运移方向和有利的油气聚 集场所；
2、钻前预测地下压力，估算油藏产能。
3、钻前预测地下压力，设计合理钻井程序，保障钻探安全；
第二节 地震地层压力分析
二、地震孔隙度分析原理 1、在纯净砂岩储层中
利用时间平均方程计算地震孔隙度：
1 1 V Vf Vm
注意：
V f (V Vm ) V (V f Vm )
时间平均方程只适用于纯净砂层，而不适用于含泥质砂岩。 一般情况下，在海相砂岩中应用此公式预测效果较好； 在陆相砂岩中，只有少数纯净砂层适用此公式。
二、地震波阻抗反演 （一）基本概念
1、地震反演
由地震信息得到地下地质信息的过程，称之为地震反演。
包括叠前反演和叠后反演。具体又分为（1）道积分反演、 （2）递推反演、（3）基于模型的反演、（4）波动方程反演 和（5）人工神经网络反演等。
2、波阻抗反演
由地震反射剖面得到地下波阻抗剖面的过程
（二）递推反演方法原理
Vf (气） 300 ~ 400m / s
Vf和Vm是孔隙流体和岩石骨架的速度， 均可视为常数 。
二、地震孔隙度分析原理 1、在纯净砂岩储层中
利用时间平均方程计算 地震孔隙度：
t tm t f tm
Δt是从合成声波测井剖面上拾取的砂岩时差值； Δtf和Δtm孔隙流体和岩石骨架的时差，均可视为常数 。
Ze
Z
Ze是等效深度
因此A点的有效应力就与B
点的有效应力相等
A B
泥岩孔隙度和流体压力与埋深关系示意图
1、等效深度法
根据特察模型，存在两个 等式，即
Ze
S A A p fA SB B p fB
此处SA和SB分别是A、B两点 的上覆负荷压力；σA和σB 分别是A、B两点的有效应 力；PfA和PfB分别是A、B两 点的孔隙（流体）压力。 因为
二、地层压力的确定手段
1、地层压力测试； 2、据声波测井等资料转换出的地层压力 ； 3、地震地层压力预测 。
第二节 地震地层压力分析 三、地震地层压力预测的主要方法
1、等效深度法
假设: 等孔隙度时有效应力相等
欠压实段中埋深为Z的A点 处页岩孔隙度值与其正上 方正常压实段投影点B处 页岩孔隙度值相等，
而原菲利普恩公式计 算的误差，最大可达 10.13MPa,平均也在 8.1MPa左右。
也就是说，修正式的 误差比原公式误差降 低了近一半。
辽东湾地区地层压力计算误差对比图 (a)Phillippon 公式压力计算误差；(b)Phillippon修正式压力计算误差
沙四上段除北部 陡坡带外其它地 区均在超压控制 之下，最大压力 系数在义17井区
第八章 地震孔隙度和地震地层压力分析
第一节 地震孔隙度分析
储层孔隙度确定方法
实验测定法（岩心）：精度最高 测井解释法：精度居中 地震解释法：精度最差
第一节 地震孔隙度分析
一、地震孔隙度预测应用的速度
层速度分辨率太低！
地震孔隙度预测时， 应用地震反演的
绝对速度
对地震资料作反演处理，利 用反演出的合成声波速度类 资料（如Seislog、Velog、 ISIS、Jason等）进行孔隙 度定量分析