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1、孔隙流体压力预测页岩含气量与地层压力存在相关性，压力与埋深直接相关。富有机质页岩含气量总体随压力的增加而增加，其中，吸附气在低压条件下增加较快，当压力达到一定程度后，增加速度明显减缓，而游离气仍然在明显增加，并成为页岩气的主体。随着页岩油气勘探的深入,地震资料的应用不再仅仅局限于对构造问题的解释,而更迫切地需要利用地面地震资料来了解和认识地下孔隙介质的流体状态,即地下孔隙岩石中的含油气性和孔隙流体压力(简称孔隙压力)状况,对这些问题的客观认识有利于提高勘探成功率和减少钻井事故。1.1地震地层压力预测方法简介异常高压地层一般表现为高孔隙率、低密度、低速度、低电阻率等特点，因此，凡是可以反映这些特
2、点的各种地球物理方法均可用于检测地层压力。但是，由于各种测井方法均为“事后”技术，这就使得在初探区内利用地震方法进行钻前预测显得尤为重要。与此同时，地震地层压力预测还可以提供较测井方法更为丰富的空间压力分布信息。利用地震资料进行地层压力预测，主要是利用了超压层的低速特点，因为在正常情况下，速度随深度的增加而增加，当出现超压带时，将伴随出现层速度的降低。可见,取准层速度资料是预测地层压力的关键之一，而选择合适的地层压力预测方法同样是一个十分重要的环节。地震地层压力预测的方法很多，但就总体而言，可分为图解法和公式计算法两类。前者具有直观简便的特点，主要用于地层压力的定性预测。公式法则可以定量半定量
3、地预测出工区的压力空间分布特点。1.1.1图解法在所有地震地层压力预测方法中，最为直观简便的方法莫过于图解法了。按照判定超压层方式的不同，又可细分为等效深度图解法、比值法和量板法等三种。（1）等效深度图解法等效深度图解法（或可形象地称之为直接趋势线判别法）是以页岩压实概念为基础的一种传统预测方法。当依据页岩层段数据点建立了正常压实趋势线之后，利用实测速度值对正常趋势线的偏离便可直接测出高压异常的存在，以及异常高压地层的顶面埋深值。一般地，当地层为正常压实时，实测的层速度将等于理论层速度 （或称正常压实层速度），即；当地层为过压实时，有；当地层为欠压实时，有1（或0），地层为过压实页岩、碳酸盐岩
4、或浅层胶结地层；若R 1（或0），地层为高孔隙率的岩石（如砂岩）或异常压力地层，即超压层。（3）量板法量板法实质上是一种地质统计判别法。所谓量板实际上是根据大量已知数据建立的压力梯度（或当量泥浆比重）与声波时差差值（或比值）的交会图。当然也可以利用已知地层压力梯度值（或当量泥浆比重值）对声波时差进行标定来编制计算图板。量板法虽然可以实现地层压力的定量计算，但准确的量板的建立往往需要大量的已知钻井资料，这对于无井或少井的初探区是不适用的。然而，对于高成熟探区，由于井资料较多，建立相应的压力计算量板就容易得多，这对于我们进行储层压力预测或控制无疑是最为直接而有效的方法。1.1.2公式计算法从前面的
5、叙述中已经看到，图解法虽然直观简便，但主要用于地层压力的定性预测。量板法虽然可以实现地层压力的定量估算，但对于超压层预测来说则是一种“事后”技术。因此，在一定假设条件下利用所得到的各种经验公式来定量估算初探区的地层压力就显得尤为重要了。(1) 压实平衡方程法在地层封闭条件下，上覆地层压力是由组成岩石的颗粒质点和孔隙中的流体共同承担的，也就是说，当地层不被破坏时，上覆地层压力、地层孔隙流体压力及地层压力、以及岩石骨架应力三者之间始终保持着力的平衡，用公式表示为 （1-3）式中：为上覆地层压力，为孔隙流体压力；为岩石骨架应力。根据此方程只要求出其中任意两个量，便可确定第三个量。当按照压实平衡方程求
6、取地层压力时，需要事先确定上覆地层压力和岩石骨架应力。通常上覆地层压力的计算有多种方法，但困难的是岩石骨架应力一般较难确定，从而限制了这一方法的适用性。意大利通用石油公司的P. Bellotti和Giacca（1978）在意大利波河流域盆地进行地层压力预测方法的研究中，曾提出如下的两个计算岩石骨架应力的上覆地层压力的经验公式 （1-4） （1-5）式中：为泥岩速度； 为基质密度；为岩石基质速度； 为土壤最小速度；为层速度；为间隔厚度（M）；A、B为经验常数。式（1-4）对于页岩地层或一般的碎屑岩地层是适用的，但需先确定系数A、B。对于意大利波谷盆地，Bellotti等人给出的A=0.9223，
7、B=599。从理论上讲，如果能够准确确定和值，该方法应适用于任何压实成因的地层，而且能够给出较为准确的压力值。(2)等效深度公式计算法借助于等效压力原理和压实平衡方程，我们很容易地得到如下公式 （1-6）式中：为异常压力带深度；为相应于的等效深度；为上覆地层压力梯度；为静水压力梯度。该式由Reynold早在1974年就导出过。在实用中由于一般较难确定，所以需引入正常压实趋势线并假定按指数规律变化时，将式（1-6）变为 （1-7）式中：C为地层压缩因子，数值上等于正常压实趋势线的斜率；为初始地层间隔传播的时间，等于正常趋势线在时间轴上上截距；为异常压力带的间隔传播时间。该法对于压实成因的正常或异
8、常地层均是适用的。由于在实际应用中建立准确的正常压实趋势线并不是一件容易的事，特别是当研究区内资料较少时，正常压实趋势线一般难以做出，这在一定程度上又极大地限制了这一方法的适用性。这种局限性不只是等效深度法所独有，而是所有依赖于正常压实趋势线的方法所共有的。这种方法的特点是可以计算异常地层压力的绝对值。其精度除与层速度的精度密切相关外，还与正确的正常压实趋势线的建立密切相关。因此,需要重视正常压实趋势线的建立，否则难以达到预期的效果。需要注意的是，由于岩性的不同以及不整合等原因，压实的情况有很大的差异。因此不能将压实趋势线任意地向下向上延伸，而应分段制作压实趋势线，否则会造成预测错误。(3)
9、Eaton法继Reynold之后，Eaton（1976）又提出一个与Reynold公式十分相似的经验公式，即 （1-8）式中：为地层正常压实时的时差值；为实测地层的时差值；为静水压力值。Eaton公式实际上是建立在岩石骨架应力与纵波速度三次方成比例的假设条件下的等效公式计算的一种特殊形式。因此除具有与等效深度公式计算共同的特点和不足外，其适用性还受相应假设条件的限制，适用范围远不如等效深度公式计算法广。(4) Fillippone法Fillippone法是由加利福尼亚联合石油公司的W. R. Fillppone提出的。他在1978年和1982年通过对墨西哥湾等地区的测井、钻井、地震等多方面资料
10、的综合研究，先后提出两套不依赖正常压实趋势线的简单而实用的计算公式、并在墨西哥湾等地的实际应用中取得了良好的效果，具体公式如下: （1-9） （1-10)式中：、分别为孔隙率接近于零和刚性接近于零时的地层速度，前者近似于基质速度，后者近似于孔隙流体速度；、分别为地层的最大和最小压实速度；为预测层段的层速度。这两类公式在形式上是一样的，只是、各自随深度变化的规律不同，即它们的数学表达式不同，即 （1-11） （1-12）式（1-11）中：，、分别表示T和时刻的均方根速度，T与分别为某一层底面和顶面的双程旅行时；。式（6-16）中：，；，为时刻的均方根速度，为计算点处的双程旅行时。对于式（6-9）
11、、（6-10）中的上覆地层压力均可采用如下经验公式: （1-13）式中：为平均密度；H为计算点埋深；系数0.465为单位换算系数，也有人称之为静水压力梯度值。进一步分析式（1-9）不难发现，该式实际上只在两上极点处是成立的，即=时，地层为致密岩石，无流体存在，故地层压力=0，当=时，岩石为纯流体块，无基质存在，故地层压力。当实际地层速度不满足这两个极限条件时，压力的估算主要是靠线性内插的办法来求得。也就是说，式（1-9）实际上包含了地层压力与速度之间呈线性变化这样的一个假设条件。然而实际的地层未必都满足这种变化规律。刘震（1990）通过对辽东湾辽西凹陷的压力的测试资料的分析发现，在异常压力幅度
12、不太大的中、浅层深度范围内，地层压力与速度呈对数关系，于是他将Fillippone公式修正为 （1-15）上式在辽西凹陷的压力预测中取得了较好的结果。(5) Stone法Stone等人（1983）在进行压力和预测研究中，也曾提出一个经验计算公式，即: （1-16）如果说前面各经验公式至少在量纲上还具有某种一致性，式（1-19）则是一个纯粹的经验公式，式中各量之间只存在统计的意义。只要工区内有足够的资料可以确定公式中的经验常数和正常压实趋势线，便可使用。据原文献资料，系数C要取为0.485。该式的计算精度取决于时差的估算精度和压实趋势线的制作精度。(6) Martinez法该法也称之为迭代模拟法
13、。其核心实际上是Fillippone公式，所不同的只是Martinez （1986）对其进行改写，并考虑了密度影响，经改写后的Fillippone公式为 （1-17）式中：为深度处的地层压力；为相应深度的上覆地层的压力，并且；为第I个网格的深度；为采样网格I的平均密度值，可由物体密度测井资料导出，采样网格i=1，2，3，N（N为采样网格总数）；和为施加于采样网格I上的两个约束条件，前者为孔隙率趋于零时的速度，后者为刚性趋于零时的速度，这两个约束条件及纵波速度均可由合成声波测井给出。此法的主要优点是考虑了密度的影响，预测精度相对提高了，而且可以实现地层压力的连续显示，有助于实际应用（如识别不同的压力系统和小断层等）。但此法的最大缺点是程序复杂，计算麻烦，故一直未能广泛应用。从上面的叙述不难看出，公式计算法
