准噶尔盆地莫索湾地区侏罗系超压预测技术研究

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2024.026

地球科学进展 ›› 2024, Vol. 39 ›› Issue (4): 429 -439. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2024.026

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准噶尔盆地莫索湾地区侏罗系超压预测技术研究

吴涛 ¹(

), 徐泽阳 ² ^, ³(

), 闫文琦 ¹, 费李莹 ¹, 刘荷冲 ¹, 赵靖舟 ² ^, ³, 李军 ² ^, ³, 杜治伟 ² ^, ³

^1.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依 834000
^2.西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065
^3.西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065

收稿日期:2023-07-11 修回日期:2024-02-25 出版日期:2024-04-10
通讯作者: 徐泽阳 E-mail:wutao33@petrochina.com.cn;xuzeyang@xsyu.edu.cn
基金资助:
中国石油天然气集团有限公司前瞻性基础性重大科技项目(2021DJ0405)

Research on Prediction Technologies for Overpressure in the Jurassic Strata of the Mosuowan Area, Junggar Basin

Tao WU ¹( ), Zeyang XU ² ^, ³( ), Wenqi YAN ¹, Liying FEI ¹, Hechong LIU ¹, Jingzhou ZHAO ² ^, ³, Jun LI ² ^, ³, Zhiwei DU ² ^, ³

^1.Exploration and Development Research Institute of PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay Xinjiang 834000, China
^2.Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China
^3.College of Earth Sciences ＆ Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China

Received:2023-07-11 Revised:2024-02-25 Online:2024-04-10 Published:2024-04-26
Contact: Zeyang XU E-mail:wutao33@petrochina.com.cn;xuzeyang@xsyu.edu.cn
About author:WU Tao, Professor of engineering, research areas include the reservoir sedimentology and the petrolume geology. E-mail: wutao33@petrochina.com.cn
Supported by:
the Prospective and Fundamental Project of Petro China(2021DJ0405)

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准噶尔盆地莫索湾地区侏罗系普遍发育超压，实现高精度压力预测不仅有助于提升该地区成藏认识，还能够确保钻井安全。目前常见的超压预测方法普遍直接或间接受到超压成因的影响，其适用范围各不相同。在地质分析的基础上，结合超压段测井响应特征，认为莫索湾地区侏罗系超压成因以深部压力传导为主、黏土矿物转化为辅，欠压实成因对超压的贡献极其有限。进一步根据相关模型的原理，筛选出3种适用于研究区的压力预测模型，分别为Fillippone模型、趋势回归模型和Bowers模型。结合实际应用效果对比，认为在早期无参考井时，适宜使用Fillippone模型进行随钻压力监测；在有少数参考井时，适宜使用Bowers模型；在勘探程度较高研究超压分布特征时，适宜使用趋势回归模型和Bowers模型。

关键词: 超压预测, 莫索湾, 准噶尔盆地, Fillippone模型, 趋势回归模型, Bowers模型

Overpressure is widespread in the Jurassic strata of the Mosuowan area in the Junggar Basin. Achieving precise pressure prediction with high accuracy is crucial for enhancing reservoir formation understanding and ensuring optimal drilling safety. However, existing pressure prediction methods are generally influenced, either directly or indirectly, by the causes of overpressure, leading to variations in their applicability. This study, based on the geological and logging response characteristics of the overpressured section, postulates that overpressure in the Jurassic strata of the Mosuowan area primarily originates from deep pressure transmission, with supplementary contributions from clay mineral transformation, while undercompaction plays a negligible role. Three pressure prediction models were selected: Fillippone, trend regression, and Bowers models. These models were compared for practical applications.

In conclusion， the Fillippone model is suitable for early-stage pressure monitoring while drilling without reference wells； the Bowers model is recommended when there are limited reference wells available. In the late exploration stage， both trend regression and Bowers models can be utilized to investigate overpressure distribution.

Key words: Overpressure prediction, Mosuowan, Junggar Basin, Fillippone model, Trend regression model, Bowers model

中图分类号:

P618.130.2

图1 准噶尔盆地莫索湾地区综合概况图
（a）准噶尔盆地构造纲要及研究区位置图；（b）莫索湾地区井位及构造等高图

Fig. 1 Overview of Mossowan area， Junggar Basin
（a） Structural outline of the Junggar Basin and location map of the study area；（b） Well location map and structural contour map of Mosuowan area

图2 莫深1井地层压力剖面及测井响应特征

Fig. 2 Formation pressure profile and log response characteristics of Well MS1

图3 莫索湾地区侏罗系超压段有效应力卸载特征图
（a）超压成因判识模板（据参考文献［ 13 ］改绘）；（b）莫索湾地区侏罗系超压段特征

Fig. 3 Effective stress unloading characteristics of Jurassic overpressure segment in the Mosuowan area
（a） Overpressure origin identification template （redrawn according to reference ［ 13 ］）；（b） Characteristics of Jurassic overpressure segment in the Mosuowan area

图4 莫索湾地区侏罗系砂岩镜下特征
（a）莫北2井，4 257.65 m，J ₁b ₃，砂岩泥质岩屑及千枚岩岩屑受压变形；（b）莫23井，4 625.85 m；J ₁b ₃，细砂岩中泥质杂基和岩屑等塑性颗粒受压变形；（c）莫北5井，4 371.52 m，J ₁b ₁，砂岩粒间孔发育大量丝片状伊利石；（d）莫23井，4 623.11 m，J ₁b ₃，砂岩粒间孔发育丝片状伊利石

Fig. 4 Microscopic features of Jurassic sandstone in the Mossowan area
（a） Well MB2， 4 257.65 m， J ₁b ₃， the deformation of argillaceous debris and kilomite debris in sandstone under pressure；（b） Well M23， 4 625.85 m； J ₁b ₃， the deformation of matrix and debris in fine sandstone under pressure；（c） Well MB5， 4 371.52 m， J ₁b ₁， a large amount of filiform illite developed in the intergranular pores of the sandstone；（d） Well M23， 4 623.11 m， J ₁b ₃， the filiform illite developed in the intergranular pores of the sandstone

图5 盆参2井 v_mxp 随深度变化图

Fig. 5 Variation of v_mxp with depth in Well PC2

表1 准噶尔盆地莫索湾地区盆参 2井压力预测模型参数

Table 1 Pressure prediction model parameters of Well PC2 in Mosuowan area， Junggar Basin

模型名称

模型

上覆地层压力

可变参数

不变参数

Fillippone模型

P f = v m x p - λ v v m x p - v m n p P o v

h = - 0.0332 P o v 2 + 45.166 P o v

（小范围内可相互参考）

v m x p = 9 × 10 - 8 h 2 + 0.0014 h

λ=0.67

趋势回归模型

P f = a v 2 + b h + c

—

a=0.300 41；b=0.032 65；c=-63.738 3

Bowers模型

$v = v 0 + A σ e B$

$v = v 0 + A σ m a x σ e σ m a x 1 U B$

A=0.010 996； B=1.400 300；v₀ =1.53； σ_max=56.73

U=5.135

表1 准噶尔盆地莫索湾地区盆参 2井压力预测模型参数

Table 1 Pressure prediction model parameters of Well PC2 in Mosuowan area， Junggar Basin

P f = v m x p - λ v v m x p - v m n p P o v

h = - 0.0332 P o v 2 + 45.166 P o v

（小范围内可相互参考）

v m x p = 9 × 10 - 8 h 2 + 0.0014 h

λ=0.67

趋势回归模型

P f = a v 2 + b h + c

—

a=0.300 41；b=0.032 65；c=-63.738 3

Bowers模型

$v = v 0 + A σ e B$

$v = v 0 + A σ m a x σ e σ m a x 1 U B$

A=0.010 996； B=1.400 300；v₀ =1.53； σ_max=56.73

U=5.135

图6 莫索湾地区典型井压力预测结果对比

Fig. 6 Comparison of pressure prediction results of typical wells in Mosuowan area

表2 莫索湾地区不同模型压力预测精度对比表

Table 2 Comparison of pressure prediction accuracy of different models in Mosuowan area

井名	距参考井距离/km	深度或深度段/m	实测压力系数	趋势回归模型		Fillippone模型		Bowers模型
井名	距参考井距离/km	深度或深度段/m	实测压力系数	压力系数	相对误差/%	压力系数	相对误差/%	压力系数	相对误差/%
莫21	5.07	4 510	1.96	2.00	2.04	1.94	1.02	1.95	0.51
莫21	5.07	4 550~5 000	2.05	2.08	1.46	2.05	0.00	2.12	3.41
盆4	22.89	4 520~4 700	1.82	2.05	12.64	1.84	1.10	1.72	5.49
盆4	22.89	4 700~5 000	1.86	2.09	12.37	1.98	6.45	2.00	7.53
莫北5	42.06	4 400	1.78	2.00	12.36	1.98	11.24	1.77	0.56
石西1	61.48	4 220	1.33	1.88	41.35	1.89	42.11	1.36	2.26

表2 莫索湾地区不同模型压力预测精度对比表

Table 2 Comparison of pressure prediction accuracy of different models in Mosuowan area

井名	距参考井距离/km	深度或深度段/m	实测压力系数	趋势回归模型		Fillippone模型		Bowers模型
井名	距参考井距离/km	深度或深度段/m	实测压力系数	压力系数	相对误差/%	压力系数	相对误差/%	压力系数	相对误差/%
莫21	5.07	4 510	1.96	2.00	2.04	1.94	1.02	1.95	0.51
莫21	5.07	4 550~5 000	2.05	2.08	1.46	2.05	0.00	2.12	3.41
盆4	22.89	4 520~4 700	1.82	2.05	12.64	1.84	1.10	1.72	5.49
盆4	22.89	4 700~5 000	1.86	2.09	12.37	1.98	6.45	2.00	7.53
莫北5	42.06	4 400	1.78	2.00	12.36	1.98	11.24	1.77	0.56
石西1	61.48	4 220	1.33	1.88	41.35	1.89	42.11	1.36	2.26

表3 莫索湾地区常见超压预测模型综合评价表

Table 3 Comprehensive evaluation of common overpressure prediction models in Mosuowan area

评价指标	Fillippone模型	趋势回归模型	Bowers模型
是否需正常压实趋势	需要	不需要	需要
模型参数获取流程	较复杂	简单	复杂
是否需分段考虑	需要	不需要	需要
需调整模型特征参数	v_mxp	不需要	A和B
不存在剥蚀的精度	偏大	偏大	合理
存在剥蚀的精度	偏大	偏大	偏大，校正后合理
提高精度办法	调整模型参数λ	分层、分区域回归，缩小井控范围	调整模型参数U；考虑剥蚀
精度影响因素	超压成因	数据的累积程度	超压成因
井控范围	油藏范围	油藏范围	校正后构造带范围
推荐级别	Ⅱ类	Ⅲ类	Ⅰ类

表3 莫索湾地区常见超压预测模型综合评价表

Table 3 Comprehensive evaluation of common overpressure prediction models in Mosuowan area

评价指标	Fillippone模型	趋势回归模型	Bowers模型
是否需正常压实趋势	需要	不需要	需要
模型参数获取流程	较复杂	简单	复杂
是否需分段考虑	需要	不需要	需要
需调整模型特征参数	v_mxp	不需要	A和B
不存在剥蚀的精度	偏大	偏大	合理
存在剥蚀的精度	偏大	偏大	偏大，校正后合理
提高精度办法	调整模型参数λ	分层、分区域回归，缩小井控范围	调整模型参数U；考虑剥蚀
精度影响因素	超压成因	数据的累积程度	超压成因
井控范围	油藏范围	油藏范围	校正后构造带范围
推荐级别	Ⅱ类	Ⅲ类	Ⅰ类

图7 莫索湾地区J₁b₁ 顶地层压力平面预测图

Fig. 7 Pressure prediction at the top of J₁b₁ in the Mosuowan area

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