碳酸盐岩超压岩石物理模拟实验及超压预测理论模型

刘宇坤,何 生,何治亮,张殿伟,李天义,王晓龙,郭小文

[1.中国地质大学(武汉) 构造与油气资源教育部重点实验室,湖北 武汉 430074; 2.中国石化 石油勘探开发研究院,北京 100083;3.长江大学 地球物理与石油资源学院,湖北 荆州 434023]

碳酸盐岩地层超压预测是目前国内外尚未得到解决的研究难题。以往针对碎屑岩地层中的异常高压预测,应用广泛且效果较好的经验性的方法有：利用孔隙度和声波测井资料的等效深度法[1](Magara,1978),利用声波和电阻率测井资料的Eaton(1972)公式法[2-3],利用地震层速度的Fillippone(1979)公式法[4-5],通过建立声波速度-孔隙度-泥质含量-垂直有效应力等参数之间经验关系的Eberhart-Phillips模型[6](1989)和Bowers模型[7](1995)等。这些方法是依据Terzaghi有效应力理论，通过建立孔隙压力与不同响应参数之间的经验关系进而实现对碎屑岩地层超压的量化评价。然而,这些方法并不适用于碳酸盐岩地层中的超压预测。原因在于：① 碳酸盐岩成岩作用早期主要是化学压实作用或化学、机械和生物的混合作用,与碎屑岩普遍存在早期机械压实作用存在很大的差异; ② 寒武纪以来的白云岩主要为碳酸盐岩或灰岩沉积物的白云石化产物,在这种白云岩化、重结晶和溶蚀作用过程中地层流体参与和矿物颗粒体积的变化,可导致岩石中原始孔隙结构发生巨大的改变[8],使得碳酸盐岩孔渗、孔隙结构等极不均一。总之,现今碳酸盐岩地层的岩性和物性是地表和地下作用过程中多种类型的沉积、成岩作用和多重化学……