Bowers研究了流体膨胀对于异常高压的影响。生烃作用或黏土成岩作用中的温度升高都会导致地层流体膨胀,通过声波测井可以发现这种现象。对于某一给定的地区,一系列有效应力与声波速度的对应就可以显示出该地区压实的趋势,观察到的趋势显示了该地区为正常压实。Bowers称之为“原始曲线”。Bowers发现了很重要的一点,就是由于流体膨胀,所以欠压实并不会导致有效应力降低。如Bowers所言,欠压实的影响反映在声波测井上,通常是孔隙压力“冻结”。当有效应力降低时,就会发现声波速度读数上会出现一个反向现象。如果除了原始曲线之外,还发现存在有效应力与声波速度的趋势,这种趋势称作“卸载”。
Bowers提出,墨西哥湾的一些异常高压是由于流体膨胀造成的。根据Bowers的研究,Hottmann和Johnson在他们的研究中准确地预测了孔隙压力,虽然他们并不知道这一个压力的形成机制是流体膨胀。
对于流体膨胀造成的孔隙压力,如果利用原始曲线代替卸载曲线预测孔隙压力,可能会低估孔隙压力。一种用于欠压实地区,另一种用于声波速度出现反向的地区。第一种方法类似于Weakley方法。这个方法中,通过标定孔隙压力的值,来调整该地区的声波速度比值的指数幂。
如果同时发现声波速度反向和流体膨胀的迹象,则使用第二种方法。这种方法过程如下,原始曲线可用如下公式表示:
式中 V——声波速度(ft/s);
σ——有效应力(psi);
A、B——给定地区的曲线参数,A和B通常由该地区的探井获得。
卸载曲线可以用经验公式表示:
式中 A、B——给定地区的参数,由原始曲线获得。
U——卸载参数,它反映了沉积物的塑性变形。Bowers认为,U通常在3~8之间变化;U=1表示不存在任何永久性变形,U=∞表示沉积物处于最大变形的状态。
利用观测到的最大声波速度Vmax来计算σmax,且在这一点开始卸载:
所以,可以通过Eaton修正方程和Bowers卸载曲线来估算一个井的孔隙压力。对于一口预钻井,这两套孔隙压力数据可以给定一个大概的孔隙压力范围。Bowers分别利用声波速度和层速度来计算孔隙压力,计算方法如下:
1)Bowers法——声波法
dmaxv为“最大速度深度”,也就是卸载发生时的深度。depth为总垂深。
当dmaxv>depth时没有发生卸载,则
需要定义U。可以通过给定一个速度从而定义一个应力σvc,与原始曲线相交从而获得U:
可以通过下式获得U:
所以,可以通过Eaton修正方程和Bowers卸载曲线来估算一个井的孔隙压力。对于一口预钻井,这两套孔隙压力数据可以给定一个大概的孔隙压力范围。Bowers分别利用声波速度和层速度来计算孔隙压力,计算方法如下:
1)Bowers法——声波法
dmaxv为“最大速度深度”,也就是卸载发生时的深度。depth为总垂深。
当dmaxv>depth时没有发生卸载,则
当dmaxv≤depth时假设发生卸载,则孔隙压力为
当dmaxv≤depth时假设发生卸载,则孔隙压力为
式中 DTml——声波时差;
A、B、U——经验值。
2)Bowers法——层速度法
当dmaxv>depth时没有发生卸载,则
式中 DTml——声波时差;(www.daowen.com)
A、B、U——经验值。
2)Bowers法——层速度法
当dmaxv>depth时没有发生卸载,则
当dmaxv≤depth时假设发生卸载,则孔隙压力为
当dmaxv≤depth时假设发生卸载,则孔隙压力为
式中 Vml——声波层速度。
Bowers给出的主要规则就是,检测所有测井曲线的趋势,包括电阻率、密度和声波测井。如果电阻率测井和声波测井曲线出现了反向现象,而密度测井没有这种现象,这可能就是出现卸载现象的预兆。这是因为电阻率和声波测井反映了岩石的传播性质,而密度测井反映了岩石的体积性质。Bowers同时也利用了密度和有效应力数据对其公式进行了修正。他通过下式把声波速度和密度数据联系起来:
式中 Vml——声波层速度。
Bowers给出的主要规则就是,检测所有测井曲线的趋势,包括电阻率、密度和声波测井。如果电阻率测井和声波测井曲线出现了反向现象,而密度测井没有这种现象,这可能就是出现卸载现象的预兆。这是因为电阻率和声波测井反映了岩石的传播性质,而密度测井反映了岩石的体积性质。Bowers同时也利用了密度和有效应力数据对其公式进行了修正。他通过下式把声波速度和密度数据联系起来:
V0、ρ0、C和D由声波速度与密度测井关系曲线得到。密度数据可以用于下式:
V0、ρ0、C和D由声波速度与密度测井关系曲线得到。密度数据可以用于下式:
式中 ρ——当前密度;
ρ0——由式(3-43)获得;
ρmax——卸载曲线与加载曲线相交处的密度;
μ——弹性回跳系数,μ=1/U;
ρv——上覆岩层压力当量密度。
将式(3-44)进行变换,得到
式中 ρ——当前密度;
ρ0——由式(3-43)获得;
ρmax——卸载曲线与加载曲线相交处的密度;
μ——弹性回跳系数,μ=1/U;
ρv——上覆岩层压力当量密度。
将式(3-44)进行变换,得到
把ρmax代入式(3-43),就可得到Vmax。
Bowers方法既可以预测由于欠压实引起的异常压力,又可以预测由于其他原因引起的异常压力,只要符合卸载曲线,但只有在对地层的应力历史了解得比较清晰的情况下,才有可能准确地确定预测方程中的参数。
把ρmax代入式(3-43),就可得到Vmax。
Bowers方法既可以预测由于欠压实引起的异常压力,又可以预测由于其他原因引起的异常压力,只要符合卸载曲线,但只有在对地层的应力历史了解得比较清晰的情况下,才有可能准确地确定预测方程中的参数。
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