图1（Fig.1）引用本文
Zhang Zhaohui,Yao Jun,Su Mingjun.Logging and seismic fitting inversion pressure coefficient technology and its application[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(4):739-744.[张兆辉，姚军，苏明军.井—震拟合反演压力系数技术及应用[J].天然气地球科学，2016,27(4):739-744.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.04.0739
井—震拟合反演压力系数技术及应用
中图分类号:TE271 文献标志码:A 文章编号:1672-1926(2016)04-0739-06
Logging and seismic fitting inversion pressure coefficient technology and its application
Zhang Zhao-hui1
，Yao Jun2，Su Ming-jun2
Key words： Logging data; Impedance; Pressure coefficient; Fitting inversion;
引言
地层压力研究贯穿勘探、开发研究全过程，是油气藏研究的一项重要基础内容，对于钻井安全、油气藏保护、开发方式选择等都具有非常重要的意义，因此，其确定方法一直是国内外学者研究的热点和重点。 目前，地层压力计算方法大致可分为3类：地震法、测井法、经验公式和数值模拟法[1-13]，也有学者采用沉积相控制、测井资料约束等技术反演地层压力[14,15]。文献调研显示这些方法在不同程度上均取得了较好的应用效果，但随着勘探程度的不断提高，常用方法的应用受到很大挑战。从目前预测方法的原理来分析：地震法优势在于可以实现钻前、无井区及平面分布预测，但准确的地震层速度较难获取，况且多解性较强，因此预测精度较低；测井法优势在于井点处纵向压力可以连续精细计算、并且得到很好的校正效果，但无法预测井间的压力分布；经验公式法优势在于简单方便，但由于公式中涉及的参数较多，准确确定每个参数较为困难；数值模拟法利用实测压力数据点，精度较高，但只能钻后预测，而且需要大量的实测数据，主要适用于勘探比较成熟的盆地。因此，为了满足精细勘探需求，本文提出“井—震拟合反演”法，充分结合了测井法的纵向高分辨率研究优势与地震资料的平面数据密集连续研究优势，最后在实测数据点的全局校正下得到准确的纵、横向压力分布。
1 方法技术原理及流程
“井—震拟合反演”法的基本原理认为：①纵波在泥岩、页岩地层中的传播速度（声波曲线、地震纵波）随着深度的增加而有规律地变化，除非出现异常压力层；②测井波阻抗与反演波阻抗可以直接对比。 与前人方法不同的是，本文方法更加强调测井资料与地震资料高度协同研究这一过程，操作中选取声波时差曲线、密度曲线、三维波阻抗反演数据体作为主要研究数据，原因有2个：一是声波时差、密度曲线资料容易获得，波阻抗反演技术比较成熟；二是波阻抗反演数据体与测井波阻抗可以直接对比。具体实现过程包含以下3个研究步骤（图1）：
第一步：采用等效深度技术[11]，通过校正后的测井曲线得到高精度的井点纵向连续压力系数剖面，在此基础上获得压力系数与测井波阻抗的数学统计关系，为后续波阻抗数据体的应用提供基础。 第二步：利用校正后的声波时差曲线结合地震资料进行波阻抗岩性反演，剥离出泥岩波阻抗数据体。 第三步：利用第一步得到的数学映射关系将泥岩波阻抗数据体转换为压力系数数据体，进一步得到纵向压力系数剖面及压力系数平面分布图。
2 应用实例
本文以渤海湾盆地歧口凹陷歧北低斜坡研究区为例，详细说明上述方法的实现过程及应用效果。
2.1 位置及资料情况
歧北低斜坡北起港东断层与滨海1号构造带，南至歧东、南大港断层一线，研究区面积为600km2，全部为三维地震满覆盖区域，三维面元为25m×25m，地震资料频率分布在5~55Hz之间，目的层主频为20Hz；研究区内虽然钻井密度低，但测井系列比较齐全且完整，砂、泥岩在测井曲线上特征明显，波阻抗差异较大。详实的地震、测井、录井资料为石油地震—地质综合研究奠定基础，另外研究区内多口井的测压数据（表1）为地层压力研究提供基础。
Table 1 Test pressure statistics of some wells in Qibei area
| 序号 | 井号 | 深度/m | 测试压力 /MPa | 静水压力 /MPa | 压力系数 |
| 1 | X32x1 | 4 214.25 | 49.46 | 42.14 | 1.17 |
| 2 | Y6 | 4 504.85 | 52.7 | 45.05 | 1.17 |
| 3 | Z6 | 3 402.4 | 43.31 | 34.02 | 1.27 |
| 4 | Z9x1 | 4 041.85 | 38.9 | 40.42 | 0.96 |
| 5 | 4 109.55 | 49.97 | 41.10 | 1.22 | |
| … | … | … | … | … | … |
| 31 | W72 | 3 942.81 | 52.04 | 39.43 | 1.32 |
| 32 | 3 971.56 | 51.8 | 39.72 | 1.30 | |
| 33 | W78 | 4 226.6 | 62.4 | 42.27 | 1.48 |
| 34 | 3 916.45 | 61.22 | 39.16 | 1.56 | |
| 35 | W9 | 3 562.9 | 43.31 | 35.63 | 1.22 |
2.2 单井压力系数剖面获取
测井环境、测井时间跨度及测井系列等因素对测井数据有重要影响，因此在计算压力系数前必须对声波时差曲线、密度曲线进行经验校正，否则会带来很大误差，曲线校正的方法很多[16-18]，不是本文讨论的重点，这里不再赘述。 正常压实趋势线的构建是等效深度法计算压力系数的关键，目前多采用正常压实井段厚泥质层（一般大于5m）的测井值回归计算与经验调整相结合的方法。本文仅以Y6井为例说明。 首先提取全井各厚层泥岩段的声波时差值及其对应的中部深度[19]，避免异常点；然后绘制声波时差随深度变化的散点图[图2（a）]，清晰可见Y6井东三段至东一段底部泥岩的声波时差曲线明显偏离正常压实线，呈现异常高压特征，沙一段存在不同程度压力异常，图2（a）中绿色实心圆点为正常压实，而蓝色实心三角形点为异常压实点；最后利用正常压实井段泥岩的测井值拟合正常趋势方程，图2（a）中红色实线为利用Y6井正常压实声波时差曲线建立的正常压实趋势线，其方程为： Ln(AC)=6.133 3-0.000 2×Depth(R2=0.962)（1） 式中：AC为正常压实趋势线上的声波时差值，μs/m；Depth为正常压实趋势线上的深度，m。 依据此正常压实方程，根据等效深度法计算原理[11]，得到Y6井地层压力剖面[图2（b）]，在此基础上进一步求得该井的压力系数剖面[图2（c）]，通过与实测压力点（图2中红色三角形所示）对比可见，反演压力系数绝对误差仅为±0.06。
2.3 高压异常段泥岩压力系数与测井波阻抗相关性分析
从图2（a）分析可知，Y6井沙一下亚段至东一段底部均存在不同程度的高压异常，而东一段以上地层是正常压实，通过计算发现，高压异常井段泥岩的计算压力系数与测井波阻抗具有很好的相关性，而正常压实井段泥岩的计算压力系数与测井波阻抗相关性不明显（图3）。这一数学映射关系的发现，不仅弥补了测井法研究地层压力平面分布的不足，
图2 Y6井压力计算成果（红色实心三角形为实测点）
Fig.2 Calculation results about pressure of Well Y6（Red solid triangle for the measured point）
图3 Y6井计算压力系数与测井波阻抗关系
Fig.3 Relationship between pressure coefficient and logging wave impedance in Well Y6
2.4 异常高压层压力系数反演
沙一下亚段为歧北低斜坡主要勘探层位，岩性以砂、泥岩为主，局部夹薄白云岩层，据多口井资料统计，砂、泥岩在波阻抗上可以很好区分，为波阻抗岩性反演奠定基础，本文研究采用成熟的基于模型反演[20,21]，使反演数据体达到与测井资料相同的分辨率，便于相互对比。与以往不同的是，为了满足地层压力研究需求，反演目的是得到泥岩波阻抗分布，而滤掉砂岩，图4为研究区内一条东西向沙一下泥岩波阻抗反演剖面（图中空白区域岩性以砂岩为主），可见，与实际录井岩性、测井曲线吻合较好，基本反映出砂泥岩分布特征，此泥岩波阻抗数据体为下步地层压力系数反演奠定了资料基础。 上文业已叙及异常高压地层的压力系数与测井波阻抗之间有很好的相关性，而基于模型反演得到的泥岩波阻抗数据体在井眼处与测井波阻抗相差无几[22,23]，可以认为异常高压地层的压力系数与泥岩波阻抗数据体同样具有很好相关性，因此利用上文得到的统计关系可以实现波阻抗数据体到压力系数数据体的转化，如图5是图4所示波阻抗剖面对应
图4 歧北低斜坡过Z1、X90、Y6井的波阻抗反演剖面
Fig.4 Wave impedance inversion profile of Z1,X90 and Wells Y6 in the Qibei Slope
图5 歧北低斜坡过Z1、X90、Y6井的压力系数反演剖面
Fig.5 Pressure coefficient inversion profile of Z1,X90 and Wells Y6 in the Qibei Slope
2.5 压力系数反演结果误差分析
笔者将表1列举的实际测压得到的压力系数与本文反演得到的压力系数进行对比（图6），结果表明：统计数据点均集中在45°线附近，平均绝对误差为0.03、平均相对误差为2.3%，相关系数高达0.95。可见，本文所采用的“井—震拟合反演”法可以用来准确预测异常高压层的地层压力。
3 结论
（1）充分利用测井法纵向高分辨率与地震法平面数据密集的研究优势，直接将波阻抗数据体转换为压力系数数据体，由此提出“井—震拟合反演”预测异常高压层压力系数的方法，从而大大提高了以往方法的预测精度。
图6 反演压力系数与实测压力系数交会
Fig.6 Inversion pressure coefficient-test pressure coefficient crossplot
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