空隙压力预测方法

专利名称：空隙压力预测方法
技术领域：
本发明涉及一种在一给定位置钻井前、预测一钻井的一些已知深度的区间各处的空隙压力的方法。本发明特别涉及一种由一计划钻井位置，沿着一钻井的长度方向，到达一地下储层来估算地层的空隙压力的方法;此方法采用在上述钻井位置各处地表面所记录的地震数据，这数据如同根据类似记录的地震数据和在上述计划井位附近的一偏移位置处的一钻井及此钻井周围所记录的测井记录被校正过。
钻一个钻井的最经济的方法是以标准的钻井液成份采用通常的裸孔钻井技术来钻出一适当直径的孔。然而，在钻井期间，在所述钻井可能碰到的“异常”压力地层的地方，这些通常的方法常常不适用。这些情况常导致卡住钻井钻具组，或冒着在超压区域中高压气体或油造成井喷的危险。这种卡住可由于在所述高压区域的上面或下面的一低压区域的偶然裂缝而出现。所期望的沿着一钻井，特别是那些勘探井的长度方向的空隙压力的精确预测，一直是一个工业难题。那些已知存在异常压力的地方，或发现可能会遇到这些压力的地方，对该钻井作业的经济成功，可能是危险的地方。在这些情形中存在的特殊问题是一般必须从地面控制几个不同直径的同心钻井套管指向这样一些高压力区域的上方和下方。这使得有可能通过仅穿过那些潜在产油区的钻井液体来控制钻井压力。从地面到所要的钻井深度的那些单个井的套管成本，使得钻这口井冒很大的经济风险。若此钻井及套管太长，每英呎深度的钻井成本实质上就会更高。若该钻孔太小，结果可能是此钻井套管及钻孔的直径太小，以致不能容纳要控制该井所必需的钻井套管数。这可能导致钻一口井而不能达到所要的深度目标，这是由于不适当的套管直径不能容纳足够的同心套管钻具组的缘故。另一方面，那些非必需的钻井套管程序可能干扰通常的钻井试验的应用，或干扰采用一些测井方法，这些试验及方法是来估算沿着该钻井方向的潜在产油层。
本发明的一个特定目的就是要更精确地预测在钻所计划的井时可能会遇到那些空隙压力，特别是在未钻过的区域，包括盲目开掘的油井或那些失调井，对这些井，地下资料不全或不易得到。在一选定井位，在一要钻的井中的那些空隙压力的估计，通过利用收集和记录下的那些对各深度地震资料来得到，这些深度是从贯穿延伸到一计划井位下面的区域和所述计划井旁一被钻的井附近或下面的那些深度。在这两个区域，在许多对源和探测器中间具有一共中点(CMP)的时间-幅度地震“记录道”对于大量不同源-探测器距离或炮检距被记录下来，每个源和探测器对具有相同的公共中点。这些分立的记录道被有选择地校正和迭加或被组合以用于“时差”校正(在沿着所述中点的各深度反射后，对在每对源和探测器对之间的不同距离进行补偿)。这些记录道还要对于各反射界面的倾斜角及由于在所述各源和探测器对之间的几何及地理差别所产生的那些误差进行校正。这样组合的那些记录道产生所谓“迭加速度”，这些迭加速度是对于上述被钻的井附近及计划井两者的位置下面各地下地质区间各处而言的。上述被钻的井被选得尽可能靠近上述给定或计划钻探位置。然而，包含在上述被组合的那些地震记录道的唯一信息是时间和幅度;也就是说，从一个源到一地震突变点，一地震波传播所需时间，此突变点然后将该地震波反射回一探测器，以及所述反射波幅度。在这些记录道中的每个反射层的实际深度，必须被换为深度-幅度，这完全依赖于岩石层序的每一区间的速度的知识，上述地震波在其被所述地震记录道成象前，就已穿过该岩石层序传播过了。
这个地震时间及幅度记录，或“记录道”仅指示的所有地层的平均，地震能已穿过所有这些地层，从所述源到一反射层，然后返回一探测器。起反射层作用的上述那些地层深度处都是浅的，例如数千英呎，而且层面并不复杂，上述幅度的少数部分表示多次反射，而这些速度与这些地层的真实深度密切相关。然而，在更深处，比如5000到14000英呎，这些被记录的记录道速度会随深度变化，还会随各反射层的几何形状及许多依赖于物理或化学或这两者的构造的因素而变化。这样，根据对所有地层求和的那些层速度，这些地震反射层的深度，如上述幅度最大值所显示的那样，实际上在数十或甚至数百英呎深度范围可能变化。因此，仅从这些地震资料预测一探井下面那些给定深度处空隙压力的那些先前已知的方法中，一特殊的困难在于缺少关于地质柱状剖面的那些部分或区间的实际速度的详细资料，上述地震波是穿过该地质柱状剖面传播的。
人们已提出(通常用于野外作业)将由一相邻的被钻的井中一些测量结果导出的那些空隙压力校正为基于一间隔传播时间测井记录的那些空隙压力，此测井记录由基于一些地震记录道的测量结果导出，这些地震记录道是以同一个井附近的一些共中点，在地面上记录下来的。这些钻井空隙压力一般基于经验导出的，在那些间隔传播时间和那些所测空隙压力之间的数学关系，这些间隔传播时间作为声波测井记录被记录下来，直接产生或者由该井中电测井记录、电导率测井记录或密度测井综合而成，而上述那些所测空隙压力是在所述被钻的井中，以一些已知深度，由钻井液中所回收的那些岩心或碎屑所测得的。然后，将这些计算值直接与各地层的真实深度联系起来，以确定被一钻井所贯穿的各地层的层速度。这样，在那些选定深度的实际空隙压力可转换(由对某些波的间隔传播时间)为遍布具有与相邻地震数据记录道相同深度的那些空隙压力。
基于这些附近钻井中所测空隙压力，人们进一步提出用在一计划井位的一类似的迭加地震记录道，从一些间隔传播时间，计算类似的那些空隙压力，这些间隔传播时间是由从这样的地震记录道所构成的一综合声波测井记录测出的。然而，从所选间隔传播时间计算这些空隙压力，还需要知道同一深度的那些区间各处的那些空隙压力的“正常”走向。因为要绘出一正常走向线所需的这些详细资料常常不能从上述附近的井获得，所以一般任意画出一正常走向线，以适合所述地震记录道的一般外形。还因为这样一条正常走向线事实上依赖于上述地质柱状剖面的年代和岩性以及空隙压力，我已发现从一地震记录道及一设想的“正常”走向线导出的那些空隙压力的真实值，可以从数据呎到数百英呎的有效深度范围各处垂直移动。这由于在每一深度，需要采用由上述地震曲线及复盖层的那些“正常”值所得出的那些“测量”值，并要采用由在同一深度的走向线得出的地壳静压力，以计算该深度的一空隙压力。因此，被规定具有上述那些空隙压力的那些所述地震曲线，在一大的范围内，依赖于一任意选定的正常走向线的精度。因而，在一给定深度，这样导出的那些空隙压力并未精确到足以改进一可靠的钻井程序，该程序涉及一些套管直径、钻井液重量或密度，以在钻井期间，在一些临界点适当控制井压。
根据本发明，在一计划井中，一给定深度处的那些空隙压力的真实值，通过适当校正一组空隙压力而被改进，此组空隙压力由选定的正常走向线共中点(CMP)地震曲线算出，该共中点地震曲线代表被钻的井到被测量一些空隙压力的井的情况，是在所述被测量那些空隙压力的井的至少一些关键的深度各处，测量所述那些空隙压力的。我已发现通过正确调整或校正上述正常走向线到在上述计划钻井位置处所记录的上述地震CMP记录道，并使上述那组所计算的空隙压力适合在同样深度所测的上述那些空隙压力，作为由合成声波导出的那些空隙压力的曲线(这合成声波来自上述计划钻井位置处的所述地震记录道)可用来(在其被上述钻井贯穿之前)更精确地指示一异常压力地层的深度。
根据本发明，通过复盖层压力的正常走向，由一些间隔传播时间值计算所有的空隙压力值，而这复盖层压力的正常走向是通过反复比较这些间隔传播时间值与类似的一系列离散的空隙压力产生的，这一系列离散的空隙压力是分布在上述附近被钻的井所经过的各地层的、选定的一些区间。然后，可在通过上述计划井中的所述那些关键的各钻井深度处。采用所述那组空隙压力以及由上述被校正的正常压力走向线和上述综合声波测井记录算出的那些空隙压力，这声波测井记录由在上述选定钻井位置的被迭加的层速度地震记录道导出。上述迭代程序可包括选择许多正常走向线，这些正常走向线相对于一张间隔传播时间对深度的半对数图具有不同的斜率，这是为了利用下述步骤直接比较选定的一组连续的空隙压力，这组空隙压力是分布在一给定深度区间的，该给定深度区间延伸至上述被钻的井的所述那些关键深度的上面和下面，或延伸为所述井的全长，所述步骤为(a)由可比较的那些空隙压力所进一步确定的曲线调整的最小二乘方法;
(b)一些预计算值的表用于减少在用一些值连续替代时、在空隙压力的一些值中的那些差;
(c)通过试验及对上述地震ITT曲线的误差，在图上围绕那些走向线成匹配，以获得那些空隙压力值的一些类似的组;或者(d)对一组走向线迭代计算那些空隙压力，在那些空隙压力值的全组范围，以使那些差值趋于零。
由下述伴随有构成本发明的说明书的一部分的那些附图的本发明的详细说明，本发明的进一步目的和优点将变得更清楚。


图1是一幅一些地震速度的重对数标度图，这里是间隔传播时间(微秒/英呎)与共同地质年代的那些地层的深度的关系曲线，而且是基于一正常加压环境，此环境被向外推广，以复盖由地震勘探所正常记录的深度。
图2是一幅类似于图1的图，但是按半对数标度，此图表示间隔传播时间与深度关系曲线，但仅是对那些上新世纪年代的地层。
图3是一幅类似于图2的半对数标度的图，此图由那些迭加速度和那些地震幅度得出，此图为对一给定共同深度或中点，一些层速度与深度关系曲线图，此图为在一地震测线上的一些迭加记录道，这条曲线的术语叫作间隔传播时间或“ITT”曲线。
图4是一幅图3的ITT的改进图，外加一些光滑的“走向线”它代表沿着上述被记录的曲线的挤压走向，所述被记录的曲线代表沿着地面迭加点的向下伸出部分的地下地质构造。
图5是图4中的那些走向线的图，用图的方式比较一单独年代的岩石的、所计算出的那些正常层速度，例如图2所示的那些速度，此外还表示了有关各种岩石剖面的资料，并示出了互相比较这些曲线时的一些特征。
图6是一幅对于在一偏移位置先前所钻的井的、间隔传播时间(ITT)与深度关系曲线图，这里的光滑曲线表示一些地震共中点记录道的一个选排，这些记录道取自一些从极靠近所述偏移的井(先前钻的)的一点向下延伸的那些地震测线。第二个不规律得多的曲线是一来自同一偏移钻井的声学测井记录。
图7是图6的ITT图，附加了以等效钻井液(或泥浆)比重(磅/加仑)为单位的、一些实际空隙压力，这些空隙压力是由那些数值左边的虚线所示的那些深度处的空隙压力，这些空隙压力取自穿过上述偏移的井中的测井记录及钻井记录。
图8是一幅表示一些空隙压力的图，这些空隙压力由第一次试验算出，以从图上使那些所算出的空隙压力值(磅/加仑)适合如图7所示的那些实际空隙压力，所述那些计算出的空隙压力值来自一设想的复盖层正常速度走向线和上述地震ITT曲线。对于“复盖层”、“所观察的△t”、“基岩应力系数”或KE以及“空隙压力ITT”的那些值的表，各自沿深度刻度值排列。
图9是所得到的一些算出的空隙压力的图，类似于图8，但取自第二次试验，以从图上使一修正过的正常走向线适合于上述地震ITT曲线。
图10类似于图8和图9，显示了所得到的一些空隙压力的图，这些空隙压力由第三次试验算出，以从图上使上述正常走向线及那些地震ITT曲线的一个进一步修正适合上述钻井资料测井记录，为更好地适应上述测井记录导出的数据，图9的正常走向线已被旋转。
图11是一幅被校正的正常走向线及已知的那组空隙压力的图，此图是在第六次试验后由上述测井记录导出。如已注意到的那样，在深度调整后，那些算出的值也被显示出来，以证明良好的一致性。
图12是一幅由上述地震产生的ITT的深度调整所产生的图，以便相对于在上述被钻的井中所记录的声波测井记录调整所述被校正的正常走向线。此图表示了如从图11算出的曲线调整过程的图解。
图13比较了一对曲线，此对曲线分别代表(1)一组由ITT数据导出的空隙压力，该数据已对深度作了正确调整，(2)一组由一钻井电阻率测井记录导出空隙压力，这幅图显示了这两条曲线间极好的一致性。
图14是一幅对一计划钻井位置所产生的一ITT曲线的图，该计划钻井位置位于上述偏移钻井附近，此图还是一幅由如图6到图13所示资料导出的那些地震空隙压力的图。要注意基于上述被校正的正常走向的Eaton方程式的数值解是如柱状“对应深度”所示的校正过的深度。
图15是一幅类似于图13的、预测的那些空隙压力与深度关系曲线图，该深度来自图14的资料，此图是对于一个如从上述地震ITT数据所导出的计划钻井位置，该地震ITT数据用本发明的方法被校正，以校正上述正常走向曲线。
图16是一幅类似图7的图，但在图16中，正常间隔传播时间△tn从所观察的传播时间△to、空隙压力梯度Gp及复盖层梯度GO算出，这些在对应于已知的那些空隙压力的那些深度处被列出。画出被计算的那些值，相对于在上述偏移井处的ITT确定上述复盖层的正常走向梯度。
图17是本发明方法的一个例子，在此图中，从一适当校正过的正常走向线得出的那些被预测的空隙压力和一条地震ITT曲线被比较，以显示在上述井的实际钻井过程中所用的那些测量的空隙压力及泥浆比重与此密切相关。
如上面所讨论的那样，在一计划井位下面，那些给定深度的空隙压力，能从地震数据及有关贯穿那些地层的地质柱状剖面的那些地壳静压力的“正常”走向线的知识算出，所钻的井将穿过所述那些地层。地震资料通过本领域普通技术人员所熟知的通常方法被收集起来，该方法叫作在一计划位置及在一被钻的井附近的偏移位置、这两个位置的共中点(CMP)迭加。这样的地震资料本来就包含可被记录为“迭加速度”的速度资料。由这些迭加速度，上述地质柱状剖面的不同部分各处的层速度，可被用来产生一条间隔传播时间速度(以微秒/英呎为单位)对一地震测线上任一点下面的深度的曲线。这条曲线基本上是一综合声波测井记录，这一点将被了解。本领域普通技术人员还要参考一条叫作“慢度曲线”的曲线。图1显示了一系列这样的“慢度曲线”，这些“慢度曲线”代表了经过了五种不同类型的增加的地质时代或年代的岩石的间隔传播时间。那些层速度被从地面外推至30000英呎的埋藏深度。如所显示的那样，那些层速度或传播时间，当以对数标度图画出时，随深度均匀增加。这样，这些数据呈现为一些线性曲线。然后，这层速度与深度关系曲线的资料可按半对数标度重新画出，用垂直线性刻度代表深度并以英呎为单位，用横座标以对数标度代表那些间隔传播时间并以微秒/英呎为单位。一条如图2所示的代表性曲线(11)可被画出，以代表那些正常加压地层，这些地层是所有的相同地质年代的地层，这时，层速度随深度均匀增加。曲线(11)代表了对上新世地层在所有深度处，在这样一个半对数图上，间隔传播时间(ITT)与深度的关系曲线。
在本发明的一个最佳实施例中，一条如图3中的典型的ITT曲线(12)表示了那些被迭加地震幅度的一地震记录道与那些间隔传播时间的关系曲线。然后，可将被记录下来的ITT曲线(12)如图4那样被改进，这是通过产生曲线(12)附近的平滑或“走向”线(13)和(14)，以表示地震挤压走向。走向线(13)和(14)还起着使上述“正常”速度走向中的突然变化显著的作用，该“正常”速度走向是对于所遇到的、如断裂深度所指示的那些岩性变化。正是在该曲线的这些速度断裂或变化点上，可以观察到那些地层中的颗粒和颗粒的接触，而不是那些流体压力。然而，要注意，如图4中那样，在从走向线(14)到(13)的跃迁的下面，曲线(13)向下进展而在该曲线中没有附加的突然移位，这移位表明了那些附加的显著的岩性变化。
举例来说，如图5所示，另一条ITT地震曲线(15)取自某一位置处的CMP的地震数据，在这一位置(1)已知上述异常压力区域的顶部是相对深的，而(2)在该区域上部的那些地层是被正常加压的。将这综合声波测井记录沿着曲线(16)所示的那些速度的一正常走向的一条曲线画出。如果人们比较那些正常加压地层的一条ITT曲线的正常速度走向，如图2中那样，但是，该曲线就象对曲线(17)所作的那样被向左移，那么，上述两条曲线并不重迭，而且会更容易解释。可将关于地质环境的附加资料加到该图中。如图5所示，这些附加的资料对每一深度间隔，指明了岩性剖面，并对上述走向线关于所述层速度曲线的那些变化指明了那些潜在的深度。图5还示出，紧跟曲线(15)后面，走向线(16)对每一岩性剖面一般平行于一条地壳静压力曲线(17)。它还显示出，在这示例性的砂质页岩的地质环境中的一更浅深度，走向线(16)当遇到那些不同的岩性时，就突然右移或左移。还要特别注意，在那些深得多的深度，没有那些岩性变化(不同于异常压力)引起这样一个层速度的突然移动。
从这种类型的多次观察中，我已得出结论对于钻井工程师们确定空隙压力来说，上述间隔传播时间曲线的一般形状是最有意义的。通过使那些数据平滑及应用那些走向线，只会引起较少的一些误差。这样，可适当忽略它们。在所说明的一砂质页岩环境的例子中，那些显著的岩性变化趋于出现在上述正常挤压及正常加压部分上面足够远处，以使得可产生一简单得多的层速度曲线。例如，仅用那些迭加速度，并对上述那些数据采用平滑工作，就得到一条如曲线(17)的极光滑的ITT曲线。在比砂和页岩复杂得多的钻井环境中，对于在深度上的那些岩性变化的准确预测，上述数据的平滑不会对所述曲线提供足够的特征。因此，最好采用一条包括那些起始速度和幅度两者的曲线，以确立这样的一些走向线。然后，可横跨那些岩性“顶部”(那些地震速度的变化)及用作ITT曲线的，所得到的曲线，将走向线(16)连起来。然后，用如上所述方法产生的一条ITT曲线。可以更准确地确定在一计划钻井位置下面地质柱状剖面各处一些给定深度处的空隙压力。此后，由一些ITT地震数据改进本发明的用于校正上述正常走向线的方法，这些ITT地震数据是关于与测井记录一起的、在一已钻了一口井的附近位置的CMP的数据，如被地质及其它可靠的一些测量结果所进一步证实的那样。
从上述附近的井，间隔传播时间类似于上述地震ITT数据，可直接从一声波测井记录确定或从其它测井记录算出，比如象电阻率、电导率、密度或dc指数这样一些测井记录。那些空隙压力可从这些测井记录，通过Eaton改进的那些方程(“复盖层应力对从测井记录预测地壳静压力的影响”，石油技术杂志，1972年8月)来确定。具体说，对基于一间隔传播时间的那些空隙压力的Eaton方程如下(此间隔传播时间由一钻井声波测井记录导出)GP=Go-〔Go-Gn〕 ( (△tn)/(△to) )3这里GP＝空隙压力梯度，以Psi/ft为单位;
Go＝复盖层梯度，以Psi/ft为单位;
Gn＝正常梯度，以Psi/ft为单位;
△to＝所观察到的读数;
△tn＝正常走向读数。
这方程式涉及对一选定深度间隙的那些空隙压力，与在一参数(传播时间t)的一些观察值和那些正常值之间的关系联系起来，这些正常值是对于处于同一深度的一正常加压地层的值。
对于基于电阻率、电导率、密度及dc指数测井记录的空隙压力的、其它一些Eaton方程具体为电阻率GP=Go-〔Go-Gn〕( (Ro)/(Rn) )1.2电导率GP=Go-〔Go-Gn〕 ( (Cn)/(Co) )1.2密度，dc指数GP=Go-〔Go-Gn〕( (dco)/(dcn) )1.2这里Ro、Co、dco＝所观察到的电阻率R、电导率C及密度、dc各自的读数。
Rn、Cn、dcn＝正常走向读数。
用此法可计算一偏移井中任何选定深度处的那些压力，这里可利用电阻率、电导率、密度、声波或它们的组合这样一些测井记录。
上述那些方程式还需要对上述那个深度的复盖层应力梯度及对同一深度的岩架应力系数Frac Grad Gf＝(Go-Gp)(MSC)+GP这里MSC＝岩架应力系数，KE＝ (ν)/(1-ν) ，ν＝泊松比。
利用由上面那些Eaton方程式得知的那些空隙压力，下面说明采采用一些地震间隔传播时间曲线，预测一计划位置的那些空隙压力的一个方法。此方法是利用实例的数据及图6至15中所示的那些代表性的图来说明的，利用这些图的各个步骤达到上述正常走向所需要的校正。特别要注意，上述正常走向值的精确知识对上面每个公式的计算来说是关键。
应这样选择一偏移位置，使在此位置已贯穿那些感兴趣的类似深度钻出一口井，而且测井记录资料的质量是令人满意的。在这选定的偏移位置，利用所记录的地震资料产生一条ITT曲线，使得很多数量的源和探测器对的每个中点产生一记录道，该记录道的反射层点或中点是公共的，但每对具有不同的穿过地层的路线。
共中点或共反射点方法提供了许多波的传播路线，这些路线使得能直接确定伴随这些路线的那些速度。在适当收集的那些记录道的数组中间的、关于外形的、双曲线的研究构成了估算那些速度的基础。所测量的那些外形以一速度谱的显示方式给出。那些速度谱的显示帮助确定最佳迭加所需的速度函数。关于迭加速度及现代线性地震反射方法的进一步说明，由Kenneth H.Waters所著“反射地震学”第二版的5.2节(1981年，John Wiley & Sons)给出，并结合参考此处的说明。
图6的平滑曲线(18)是这样一条地震ITT曲线，此曲线代表由多次反射波的那些记录道所得到的那些资料及对一些地震测线上的那些从每一激发点到一检测器的距离差适当调整的时间，这些地震测线具有一在合理范围内尽可能靠近所述钻井的共中点。第二条不规律得多的曲线(19)代表了从同一钻井得到的一声波测井记录。从上述钻井声波测井记录导出的ITT曲线(19)，实际上测量出了沿着这偏移钻井长度方向的许多深度间隔各处的一些层速度。如所示的那样，地震ITT曲线(18)近似于曲线(19)，但因它是由地面地震数据导出，它必须被正确地校正为曲线(19)。为了这个校正，所有数据都被方便地显示在两周期半对数纸上，并以于英呎为单位作一线性垂直深度标度，以微秒/英呎为单位作一水平对数标度。下一步，根据本发明，从来自上述被钻的井的那些测井记录得出计算空隙压力，而且，实际空隙压力对尽可能多的间隔，由钻井数据(钻井的和地质的)被测量出来。所得到的那些离散的空隙压力值，被以磅/加仑为单位表达为等效泥浆比重，然后被画在地震ITT曲线(18)旁边，如图7所示的那样。每个这样的钻井导出的值的深度，由在数据表示的空隙压力附近的虚线指明。
下一步，一条术语叫做正常走向线的直线(21)被绘制在地震ITT曲线(18)上，并且用Eaton方程式算出来自这些曲线的那些空隙压力。为方便起见，这些可如图8所示那样，被显示出来。然后，将正常走向线(21)重新调整到必要的位置，使得由上述ITT导出的所述那些空隙压力更密切地与这些由上述那些测井记录导出那些空隙压力一致。这个调整程序改进了通过本发明方法的、空隙压力的最终预测的精度。此调整过程可用一试验及误差技术来完成，而且，在某些情况下，为获得一所要求的调整，会需要几次试验。这个调整还可通过一适当编好程序的数字计算机来完成所述试验及误差调整过程。可采用许多图上或统计调整曲线的最小二乘方程序，以完成和最佳化这个调整过程。
为说明本发明方法简单起见，上述试验及误差处理由几幅图显示说明，首先，在图8中，要注意当与“已知的空隙压力”的电阻率比较时，由Eaton方程算出的一些上述ITT空隙压力(右侧)太高。从这将一走向线画到图8的测井记录导出的数据上的、第一次试验，可观察到所述正常走向在13000英呎深度有87微秒/英呎的传播时间，而在2000英呎有170微秒/英呎的传播时间。此后，当与由在同一深度的电阻率测井记录导出的、上述已知的空隙压力比较时，Eaton方程预测的空隙压力太高，因而，必需调整走向线(21)。
图9显示了第二条走向线(23)，走向线(23)稍微右移但平行于图8的走向线(21)。再一次用Eaton方程计算由ITT走向线(23)所预测的那些空隙压力，并与由上述电阻率测井记录导出的、已知的那些空隙压力比较，因此，图9显示了一个稍微好一点的调整，但上述ITT和由测井记录导出的那些空隙压力更密切的匹配，可通过所述走向线的更好的调整来获得。当对上述两曲线的异常压力的顶部相重合，而且底部的上述那些地震ITT空隙压力被校正时，上述那些贯穿所述井的临界中间部分的ITT空隙压力还是太高。
在图10中，走向线(25)已经绕上述顶部的一点旋转，以给出上述整个中间部分的一个更好的调整，此中间部分更严密地适合一些空隙压力，这些空隙压力是由上述ITT走向线及上述电阻力测井记录的Eaton所得出的那些空隙压力的解所预测的。然而，如图10所示的走向线(25)的这样一个旋转并未获得最佳匹配。如具体指明的那样，上述那些所计算的、在ITT曲线(25)底部的那些空隙压力是太低了。
如上面所讨论的那样，因为由一些地震迭加速度所确定的上述层速度数据常常是不完全精确的，如是这种情况，ITT曲线(18)还要对深度进行调整。为达到在正确深度调整的目的，比较上述地震ITT与上述作为研究对象的井的声波测井记录，还是有用的。如图6先前所指出的那样，在约10200英呎处，声波测井曲线(19)向左偏移，而地震ITT曲线(18)向右偏移。不久下面这两条曲线立刻向相反方向偏移。在分析一适当的深度调整时，一张清楚的表是可能有用的，这个适当的深度调整，使得能对曲线(18)和(19)的一合适调整进行独立移动。图12显示出，通过将ITT曲线(18A)相对于声波测井记录(19)向上移动1700英呎，以得到一合适的匹配。通过这样一个移动，这两条曲线在同一深度、同一方向(向右)转折。而在绝大多数情况下，这样一个引人注目的调整并不是必需的，这个实际例子清楚地说明了正确校正上述正常走向及地震ITT曲线的步骤，对根据本发明的钻井测量空隙压力的重要性。
如所说明的那样，用上述例子中所作的一个适当的、1700英呎的深度调整，并用由上述被校正的正常走向及ITT曲线(18A)正确算出的那些空隙压力值，可如图11所示，画出一条被校正过的正常走向线(24)。
现在看出，由上述ITT算出的那些空隙压力与由测井记录导出的那些空隙压力极为一致。因此，对这特定钻井区域，对穿过这层状间隔的上述正常速度走向，已作过一次校正。要核实这个校正，空隙压力与深度的关系曲线及地震ITT曲线，如图13所示，各自被画为曲线(26)及(27)，所述深度由上述钻井测井记录数据以及基于上述被校正的或被调整的深度的那些计算，这两者导出。这图解表示法清楚地证实了一个紧密的匹配，以及上述正常速度走向线到沿着上述被钻的钻井的那些实际值的一个合理校正。
要计算在一计划钻井位置的空隙压力，对该计划位置，以同样方式改进一条ITT曲线，并将此ITT曲线画为图14中的曲线(28)。然后，对所述被钻的井，把被改进并被调整或被校正的正常速度走向线(29)用于那些同样的地层间隔。类似地采用对于间隔传播时间的那些Eaton方程，用那些可与正常间隔传播时间比较的所观察到的值，来计算空隙压力，并计算在对上述偏移位置进行了所要求的深度调正后的那些空隙压力。图15显示了上述计划钻井位置所预测的那些空隙压力对深度的、所得到的曲线(30)，曲线(30)是用上述被校正的正常走向线及空隙压力(以磅/加仑为单位，用等效泥浆比重表示)的上述那些地震ITT的计算值得到的。
根据本发明，上述被钻偏移井的正常速度走向线，可独立地由一组在一些已知深度测量的一组空隙压力及上述地震ITT算出。这些空隙压力正是想要的那些由地质或岩心分析数据测得的实际空隙压力。在该方法中，重新整理那些Eaton方程，以使相应的△tn而不是空隙压力梯度(GP)来完成如下GP=Go-〔Go-Gn〕( (△tn)/(△to) )x被转换为△tn=(△to)〔 (Gp-Go)/(Gn-Go) )1/x或△tn=(ITT速度)〔 (Gp-Go)/(488-Go) 〕1/3图16具体说明了，为相对于上述地震ITT曲线确定一被校正的正常速度(或压力)走向线的上述那些计算的应用。如那里所显示的那样，在所述两曲线的那些重要部分各处的那组△tn值，被以间隔传播时间(微秒/英呎)画出，而不是作为那些空隙压力(磅/加仑)被画出。已知的那些空隙压力沿着图16左边标出数值，而相应的△to或那些ITT速度，沿着地震曲线(18)被标出。在右边的那列中，指明了所计算的△tn的那组值、间隔传播时间的正常走向(对在那些相同深度，同种类型的正常加压或正常挤压的岩石)。然后，通过所画的那些点(30)，将一被适当校正过的正常走向线画为直线(31)。
上述作图一被校正的正常压力走向线的方法可被单独使用，或被用作确定使上述那些空隙压力曲线适合上述那组所测得的钻井空隙压力曲线时的精度，所述那些空隙压力是通过从图上调整一正常走向线，并通过上述地震ITT曲线算出的。可通过由一计算机程序产生的那些最小二乘方计算，以一种本领域中所熟知的方式，使得正常曲线(31)的位置适合于那些点(30)。
图17显示了本发明的方法对一口在计算预测那些空隙压力后所钻的井的应用。如所指出的那样，在6500英呎以下，期望空隙压力有一实质增加。因此，这口井用一泥浆比重9.5磅/加仑的钻井液，被钻到5000英呎。在大约6200英呎逐渐增加到10磅/加仑，而在6500英呎逐渐增加到10.5磅/加仑，如所显示的那样，上述那些空隙压力，包括预测的和实际的(由电阻率测出)，贯穿整个所述钻井的进程，都是严密对应的。
可用一适当编好的程序的计算机，来完成上述方法及示例性说明中的任何数字的步骤。许多统计及作图软件程序也可被利用，而且，本领域普通技术人员可采用这些程序来完成本发明的方法。
总而言之，本发明直接用在计划钻井位置各处所记录的地震数据来预测一些深度在这些深度，将会在纵深遇到一些超压(或压力不足)。这些方法依赖于一些很少知道的值的两种测量结果的详细知识。这两种测量结果是(1)向下穿过同样深度的那些间隔的、那些流体静压力或地壳流体静压力的“正常”走向，以及(2)由上述地震幅度-时间记录道被表示为在纵深方向那些岩性变化的、能校正的地震波现象(能区分的地震反射)。
对组合地震记录道所指定的那些“深度”，依赖于所发射及所接收的那些地震波所经过的那些地层年代的详细知识。换句话说，就是每层岩石或地层的“层”速度，或者是从地面到一深度并返回一组探测器的地震波的“层”速度。
上述地壳压力的“正常”走向，能通过直接测量这样一些压力来确定，这些压力被上述所需要的井的大概附近处所钻的一口井遇到，但所述地壳压力的“正常”走向很少在这样一口井的一些深度的上方被测量，在这些深度处，期望有或遇到那些异常压力。因此，在一给定深度(小于10英呎范围内，甚至最好在一或二英呎范围内)的“正常”压力很少能利用。当没有这些详细资料时，仅估算一大概的“走向”。
因为这样一些估算经常表明在钻井中的一些关键间隔处的、一些并非可靠的空隙压力，所以本发明使得能从一计划钻井位置处的一地震记录道精确预测这样一些值，通过校正伸展经过上述计划井深度的那些地层的所述正常地壳压力走向，以至由那些地震ITT曲线及那些钻井测井记录算出的那些空隙压力，对应被一附近钻井所穿过的那些地层中所测出的那些空隙压力，来作出这种预测。
由上述详细说明，对本领域普通技术人员来说，本发明方法的各种修改及变化将是显而易见的。所有这些修改及变化都不背离下面的权利要求书的精神及范围，并打算包括在权利要求书中。
权利要求
1.一种预测一计划钻井中的一选定深度处空隙压力的方法，此钻井将在一地质盆地中的一给定位置被钻出，该方法包括下述步骤(a).在所述给定位置附近的一被钻出的钻井中，由一些被测量的参数，产生一组空隙压力值，这些被测量的参数在经过一深度间隔的所述钻井中被记录，这深度间隔穿过所述选定深度被钻出；(b).由一些地震记录道产生一地震间隔传播时间(ITT)曲线，这些地震记录道通过许多具有一些共反射点的源和探测器，在所述深度间隔范围内，产生并被记录，这些共反射点贴近所述被钻的钻井并穿过所述选定深度；(c).选择一条正常ITT曲线，此正常ITT曲线延伸穿过所述地震ITT曲线所述深度间隔。(d).调整所述正常ITT曲线与所述地震ITT曲线的斜率及交点，以减少在所述那组被测量的空隙压力值与一组类似的空隙压力之间的那些差别，这组类似的空隙压力由所述地震ITT曲线及所述延伸经过所述深度间隔的正常ITT曲线算出，以产生一被修正的正常ITT曲线。(e).然后，在穿过所述选定深度延伸的、所述给定位置，产生另一条地震ITT曲线，并且，(f).由所述另一条地震ITT曲线及所述被修正的正常ITT曲线，计算所述选定深度范围内的那些空隙压力。
2.一种确定一计划钻井位置下面某地层中的那些空隙压力的方法，是在所述位置钻一个钻井之前确定所述那些空隙压力的，这方法包括下述步骤(a).在所述计划钻井位置附近的一个位置，选定一偏移井;(b).产生一正常间隔传播时间测井记录，此测井记录由所述偏移位置附近各处的共深度点地面地震数据，及包括所述地层的一个深度间隔范围内的地面地震数据导出;(c).相互校正一组空隙压力到那些在所述偏移井中所测的空隙压力，所述这组空隙压力通过地震间隔传播时间测井记录来确定;(d).所述校正减少了在所述算出的和所述测量出的那些空隙压力之间的那些差别，使这些差别趋于最小，然后，(e).对在所述计划钻井位置处的那些共深度点，产生另外地震间隔传播时间测井记录;(f).在所述计划钻井位置下面的一类似深度间隔范围内，由所述另外的地震间隔传播时间，产生一组空隙压力，这里，在所述计划位置，被一钻孔所穿过的这些地层的那些空隙压力，通过所述密封在钻井中的钻井液重量及套管，可以被抵消。
3.在一地质区域中的一给定位置处的一计划钻井中的一选定深度，预测空隙压力的一种方法，这里，在一附近位置，已钻了另一个井，并且，所述另一个井所钻过的这些地层的那些空隙压力已被测量，而且，由一组对于所述另一个井附近的那些共中点地震记录道，记录了一地震间隔传播时间曲线，在这方法中的改进包括由一类似的地震间隔传播时间曲线，产生一正常间隔传播时间曲线，用于在所述计划钻井中的所述选定深度范围内、计算一些空隙压力，所述该类似的地震间隔传播时间曲线，从对于所述计划钻井附近的一些共中点的那些地震记录道记录下来;所述正常间隔传播时间曲线是用一组可比较的、在所述另一个井中所测量的那些空隙压力校正一组空隙压力被导出，这组空隙压力由所述被记录下来的地震间隔传播时间曲线及在所述另一个井一假想的正常传播时间曲线算出，所述被记录下来的地震间隔传播时间曲线是在所述另一个井附近产生;相对于所述地震ITT曲线，适量调整所述假想的正常间隔传播时间曲线到这样一个范围，使得在所述被比较的这些组空隙压力之间的那些差的总和，在所述选定深度范围内，趋于一最小值。
4.如权利要求3所述的一种方法，其特征在于，所述正常和所述地震间隔传播时间曲线被画出，而且，所述这些曲线彼此之间的间隔逐渐被改变，并且对每一个这样的变化，分开一组算出的空隙压力，此组算出的空隙压力对照所述一钻井测量出的那些空隙压力被画出。
5.一种预测一地下地层中一选定深度处空隙压力的方法，此地下地层被由一计划位置要钻的一个井所经过，这方法包括下述步骤(a)由在一偏移位置钻井所测量出的那些钻井资料产生一组所述地下地层中的空隙压力，所述偏移位置钻井经过所述要钻的钻井附近的地层;(b)由一组共中点记录道，产生一地震间隔传播时间曲线，所述记录道是对于这样一个位置被记录下来的，这个位置向下延伸贯穿所述偏移钻井位置附近的所述地层;(c)产生一综合正常间隔传播时间曲线，以使由所述钻井资料产生的一组空隙压力，与在所述偏移钻井位置的、所述地震间隔传播时间曲线相关;所述这些间隔传播时间曲线，基本上使由所述那些曲线算出的那组空隙压力，和所述那组测量出的空隙压力一致;(d)由地震地面资料的许多共中点，产生另一条地震间隔传播时间曲线，所述这些地震地面资料具有一从所述要钻的钻井的上述计划位置贯穿所述地层向下延伸的共中点;(e)根据所述在上述计划位置的另一条间隔传播时间曲线，以及在上述偏移位置产生的，所述正常间隔传播时间，计算从上述计划位置贯穿所述地层的一组空隙压力。
6.一种用于确定一些地层中的一些空隙压力的方法，这些地层将被在一钻井位置的一计划钻井所通过，该方法是在所述位置钻一个钻井之前确定所述那些空隙压力的，该方法包括下述步骤(a).在所述计划钻井位置附近，选定在一偏移位置所钻的一个井;(b).画出一条地震间隔传播时间曲线，该曲线由对一些共深度点的一些地面地震资料导出，这些共深度点位于所述偏移位置附近并在一包括那些地层的深度间隔范围内;(c).将一正常间隔传播时间曲线及所述地震间隔传播时间曲线校正到一组空隙压力，这组空隙压力是在所述偏移位置，在所述那些地层的一些类似深度间隔范围内记录下来的，所述校正包括由所述间隔传播时间曲线计算一组空隙压力，这组空隙压力对应于基本上相等数值的，而且是对所述地层的一些深度的，一组空隙压力，所述地层被所述偏移钻井所经过;(d).对所述计划钻井位置，产生一条类似的地震间隔传播时间曲线;(e).用步骤c得到的上述被校正的正常间隔传播时间曲线，在所述计划钻井位置，贯穿所述地层的那些相应部分的计算出一组空隙压力，以预测贯穿所述这些地层的上述那些空隙压力。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过顺序地计算所述那组空隙压力，校正所述正常间隔传播时间曲线，所述计算是通过相对于所述地震间隔传播时间曲线，连续修正所述曲线的低利率进行的，以使在上述算出的这组空隙压力与所述那组测量出的空隙压力之间的那些差数最小。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，通过计算相应的一组正常传播时间值，校正所述正常间隔传播时间曲线，所述这组正常传播时间值是从所述那组由钻井测量出的间隔传播时间，钻井压力梯度及覆盖层空隙压力梯度算出的，并且，相对于所述地震间隔传播时间曲线，画出所述正常间隔传播时间曲线。
全文摘要
一种预测在一计划钻井位置处的那些空隙压力的方法，采用了由地震资料导出的间隔传播时间及由一被校正的正常地壳压力走向得出的间隔传播时间。地震间隔传播时间导出的那些空隙压力及从在一偏移位置所钻的一个钻井中的一些测井记录导出的实际空隙压力被用来从图上或解析地使上述地震间隔传播时间与正常地壳压力间隔传播时间相关，此正常地壳压力间隔传播时间来自一计划钻井位置，这计划钻井位置将被用来预测上述计划位置处的那些空隙压力。
文档编号E21B47/06GK1052530SQ9010884
公开日1991年6月26日 申请日期1990年9月20日 优先权日1989年9月20日
发明者罗伯特·R·威克利 申请人:切夫里昂研究和技术公司