Description:

"Прогноз пластового давления по согласованным со скважинными данными сейсмическим скоростям Pore pressure prediction using well-conditioned seismic velocities Lennert D. den Boer,1 Colin M. Sayers,1 Zsolt R. Nagy,1 Patrick J. Hooyman,1 и Marta J. Woodward2" Введение Аномальные пластовые давления проявляются повсеместно, часто вызывая такие проблемы с бурением как неустойчивость ствола скважины, застревание бурильных труб, поглощение бурового раствора, резкие изменения давления бурового раствора и выбросы из скважины (Dutta, 1997). Для оптимизации выбора обсадной трубы и плотности бурового раствора при бурении формаций под аномально высоким давлением необходим прогноз пластового давления до бурения. Прогнозирование пластового давления до бурения скважины может быть сделано на основе сейсмических скоростей, используя преобразование скоростей в пластовые давления, калиброванные по данным соседней скважины. Однако, скорости, полученные после обработки данных сейсмической разведки методом отражённых волн, часто имеют низкое пространственное разрешение, необходимое для точного прогноза пластового давления, что обусловлено горизонтально слоистой моделью среды и гиперболическим приращением времени. Кроме того, точности скоростей часто не определяются количественно. В этом примере из Мексиканского залива сейсмические скорости, полученные с использованием томографии на отражённых волнах, комбинированы со скважинными данными, чтобы получить уточненное поле скоростей, которое согласуется с имеющимися скважинными данными. Уточненное скоростное поле затем используется для прогноза пластового давления. Сейсмический прогноз пластового давления Скорости упругих волн в горных породах с погрузкой растут благодаря снижению пористости и повышению контакта на границах зерен. Так как любое превышение пластового давления над нормальным гидростатическим градиентом снижает уплотнение, скорости упругих волн могут использоваться для прогноза пластового давления (Sayers и др., 2002). Рис. 1 Скважины в области, для которой имеются данные вместе с сейсмическими скоростями, наложенными на куб, вырезанный из располагаемого сейсмического куба. Масштабная шкала в футах (делить на 0.3048 для получения метров). Инвертированные данные сейсмического каротажа в красных скважинах использовались для получения тренда сейсмических скоростей. Желтая скважина (c57_F11) — скважина без выхода бурового раствора на поверхность, которая использовалась для проверки результатов прогноза порового давления. Рис. 2 Скважины, для которых в интересующей области наряду с глубинным срезом сейсмических скоростей, полученных с использованием томографии на отражённых волнах, имеются сведения о плотности бурового раствора. Масштабная шкала в футах (делить на 0.3048 для получения метров). Рис. 3 Гистограмма инвертированных скоростных разностей сейсмического каротажа (сейсмический каротаж минус сейсмика), отметки даны через 10, приведено после удаления постоянного сейсмического сдвига на 335 футах (102 метра). Среднеквадратичное отклонение ±620 футов (189 метров) соответствует средней сейсмической погрешности порядка ±9 _ на 10 000 футов (3 048 метров) под водой. Приблизительная гауссовая форма распределения позволяет использование метода кригинга для трехмерного картирования. Впервые это показали Hottman и Johnson (1965) с использованием звуковых скоростей, и Pennebaker (1968) с использованием сейсмических скоростей. В этой работе предполагается, что изменение скорости упругой волны с пластовым давлением и напряжением происходит согласно правилу действующего напряжения, впервые сформулированному Terzaghi (1943). Правило утверждает, что все измеримые изменения напряжения, такие как уплотнения и вариации скоростей упругих волн, являются функцией только тензора действующего напряжения ij, которая полагается равной разности между полным тензором напряжений Sij и пластовым давлением p: (1) где δij = 1, если i=j и 0, если иначе. Обозначая вертикальную составляющую тензора действующего напряжения ij через V и вертикальной компоненты полного тензора напряжений Sij через SV, вертикальная составляющая уравнения (1) может быть записана как: (2), используя уравнение (3) для вычисления полного вертикального напряжения. Примеры использования вертикального действующего напряжения для прогноза пластового давления включают методы Eaton (1975) и Bowers (1995). В этой статье используется метод Eaton. Этот метод широко используется в промышленности и позволяет оценить вертикальную составляющую действующего напряжения по сейсмической скорости v через соотношение: (4), где n показатель функция только вертикального действующего напряжения V. Полагается, что вертикальная составляющая полного напряжения SV в любой точке обеспечена суммарным весом скелета пород и жидкостей в поровом пространстве перекрывающих интересующий интервал слоев: (3) где n показатель степени, который показывает чувствительность скорости к действующему напряжению. По Eaton, n, вообще полагается равной 3 в Мексиканском заливе. Затем пластовое давление вычисляется по уравнениям (2) и (4) по формуле: (5), где p(z) — плотность на глубине z ниже поверхности и g — ускорение силы тяжести. Если соотношение между скоростью упругой волны и вертикальным действующим напряжением известно, то пластовое давление p может быть вычислено по (6). Рис. 4 Трехмерная скоростная модель, полученная трендовым кригингом инвертированных скоростных разностей сейсмического каротажа, используя сейсмический скоростной куб как трехмерный тренд. Масштабная шкала в футах (делить на 0.3048 для получения метров). Рис. 5 Трехмерная скоростная модель неопределенности, полученная трендовым кригингом инвертированных скоростных разностей сейсмического каротажа, используя сейсмический скоростной куб как трехмерный тренд. Масштабная шкала в футах (делить на 0.3048 для получения метров). Для применения метода Eaton отклонение измеренной скорости от скорости в отложениях под нормальным давлением (vNormal) с глубиной вычисляется по формуле: (6), где z вычислено от морского дна и v0 — скорость в донных отложениях. Типичные значения вертикального градиента скорости k лежат в диапазоне 0.6 - 1.0 c-1 (Xu и др., 1993). Для определения пластового давления по сейсмическим скоростям преобразование скорости в пластовое давление должно быть калибровано с использованием имеющихся измерений давления, и плотностной каротаж должен быть интегрирован для определения изменения вертикального напряжения с глубиной. В следующем примере используются сведения о плотности бурового раствора, полученные в соседних скважинах, для преобразования скоростей в пластовые давления, как описано ниже. Рис. 2 Сейсмические скорости, полученные с использованием томографии на отражённых волнах (Woodward и др., 1998), приведены на рисунке вместе со скважинами, для которых имеются сведения о плотности бурового раствора. Для прогноза пластового давления во всех точках интересующей области была построена многослойная трехмерная структурная модель до глубины 16 000 футов (4 877 м) ниже морской поверхности, выполнена интерполяция сплайнами между донной поверхностью и другими горизонтами на других глубинах, полученными после интерпретации 3D сейсмики. Каждая ячейка модели примерно имеет размеры 850 фут 900 фут (259 м x 274 м) по площади и примерно до 30 футов (9.1 м) по мощности. Вся трехмерная сетка включает более пяти миллионов отдельных ячеек. Трехмерная модель глубинной объемной плотности (p) была построена на основе эмпирического соотношения между плотностью и глубиной ниже профиля дна, которое было специально приспособлено к характерным данным о плотности в районе Мексиканского залива (Traugott, 1997): (7). Пример Мексиканского залива Набор данных, описанный ниже, получен для области где z глубина ниже профиля дна и a, b и c были определены специальным образом для Мексиканского залива с аномально высоким пластовым давлением. На рисунке 1 показаны скважины для области, где имеются данные вместе с сейсмическими скоростями, определены используя располагаемые для области данные о плотности. Вертикальное (перекрывающие породы) давление было затем получено интегрированием этой плотностной функции от профиля дна до морского дна." Ключевые слова: геологический, пластовый давление, использоваться, иметься, буровой раствор, давление, выполнимый комбинация, break, упругий волна, оценка, пластовый, преобразование, неопределённость, eaton, плотность, интересовать, разность, oil, break май, pore, май, отклонение, дать, прогноз пластовый, составлять, сейсмический скорость, сейсмический каротаж, фунтгаллон делить, соответствовать, вычислить, геологический процесс, eage, куб вырезанный, velocity, hooyman, terzaghi, область, ствол, бурение, бурение скважина, фут, делить, действовать, вертикальный, процесс, meeting, каротаж, формула, spe, высокий, использование, соседний скважина, действовать напряжение, согласоваться, неблагоприятный геологический, напряжение, мексиканский залив, оценка пластовый, приведенный, скважинный, data, pennebaker, hottman, томография, geophysics, отражённый, дно, погрешность, pressure, поверхность, масштабный шкало, скорость, куб, нормальный, уравнение, инвертировать, скважина, трёхмерный, раствор, получение, пластовой давление, предполагать лежать, май неблагоприятный, плотность буровой, использование томография, тройка, рисунок, дать сейсмический, ячейка, распределение, использовать, sayers, ячейка модель, низкий, хороший, полагаться, буровой, mexico, масштабный, средний, футс делить, deepwater gulf, значение, кригинга, глубина фут, метод, упругий, приблизительный, предполагаться, пластовой, показать, сейсмический, неблагоприятный, волна, скорость получить, шкало, seismic, соотношение, модель, скоростной, ствол скважина, залив, den boer, делить получение, прогноз, полученный, получить, prediction, вычисленный, глубина, johnson, мексиканский, скорость упругий, отложение