异常地层压力分布是含油气沉积盆地普遍存在的一种现象，与油气的生成、运移和聚集有密切的关系，特别是局部异常高压直接关系到钻井的安全性，严重影响油气勘探开发进程(王振峰和罗晓容，2004；孙武亮和孙开峰，2007).澳大利亚西北大陆架卡拉汶盆地含有丰富的油气资源，多年的石油勘探实践表明该地区普遍存在异常地层压力分布，尤其是盆地北部地区，在中深层巨厚的Muderong页岩层内存在局部异常高压带，无明显地质相关性，目前还没有有效的预测方法，严重危及该区勘探钻井的安全性(Boote and Kirk R，1989；Bekele et al.，2001；Baillie and Jacobseon，1997).另外，作为盆地的区域盖层，Muderong页岩层局部高压分布是该 层封盖能力评价依据及识别油气藏存在的重要标志.

传统的石油勘探地层压力预测主要依据地震层速度分布，由于现有技术获得的地震速度场过于平滑，估计的地层压力分布精度太低(云美厚等，1996)，只能作为背景压力分量. 近年来，地震属性压力异常敏感分析及相关地层压力预测(Urosevic et al.，2002；Ciz et al.，2005；石万忠等，2006)引起国内外学者的注意，但是受地震数据保真性、数据处理过程信号畸变及预测多解性的影响，预测结果可靠性不高，随机性较强.目前，综合利用地质、地震、测井和钻井等资料联合反演地层压力分布能够在很大程度上改善地层压力预测精度(Fu，2001；Fu et al.，2001；苑闻京等，2010).因此，基于声波测井资料来分析异常地层压力的声波响应衰减特征，既可丰富特定沉积环境下异常地层压力千赫兹尺度声波响应机制研究，又为利用勘探地震资料进行异常地层压力的外推预测提供有效约束，具有极其重要的理论意义和实际价值.

根据岩石物理实验中不同有效压力条件下兆赫兹尺度超声实验观测数据的研究表明(Guo，2007；Guo et al.，2009)，岩样中异常孔隙高压将导致很强的声波衰减，异常高压对声波衰减的影响远高于对声波传播速度的影响.针对千赫兹尺度异常压力声波衰减响应机制的系统研究，国内外研究报道较少，基于澳大利亚西北大陆架卡拉汶盆地北部地区十多口井的声波测井资料，本文着重研究千赫兹尺度异常地层压力声波响应的衰减参数变化特征，及其与地层有效压力变化之间的关联计算模型.在此基础上，通过该区良好的井-震相关性分析，过渡到井旁地震数据衰减参数的异常地层压力敏感性研究，初步建立异常地层压力地震衰减响应关联计算模型，从而实现井震资料联合进行地层压力地震外推反 演.研究表明，卡拉汶盆地北部地区区域盖层-Muderong 页岩层的地层压力异常对千赫兹尺度声波衰减响应较为敏感，即品质因子参数与地层有效压力有良好的正向相关性.进一步的井旁地震数据衰减响应分析表明，这种有效压力与声衰减响应的正向相关性可延伸至主频较低的地震数据.据此，本文实施井震资料联合地层压力地震外推反演，取得较好的应用效果，为澳大利亚卡拉汶盆地中深部区域盖层局部异常压力预测提供有效手段. 2 区域地质概况

本文研究区块位于澳大利亚西北大陆架卡拉汶盆地北部，介于偏南的Barrow次级盆地和偏北的Dampier次级盆地之间的过渡地带.该区中深层白垩纪沉积的巨厚Muderong页岩层覆盖整个区块(如图 1)，且延至相邻的Barrow和Dampier次级盆地(Boote and Kirk，1989；Bekele et al.，2001).Muderong页岩层属泥岩/粉砂岩地层，具有相对稳定的矿物组分、纹理结构、孔隙度和流体相，其空间分布和结构相对简单.在盆地次一级沉积单元内其厚度和埋深的空间变化相对较小，密闭性良好，是该区主要砂岩储层的盖层.多年的石油勘探实践表明，该区Muderong页岩层内普遍存在异常地层压力分布，特别是局部异常高压带，无明显地质相关性，目前还没有有效的预测方法，严重危及石油钻探的安全性.针对该页岩层内异常地层压力问题，本文在区块内及附近选择了十余口钻井(井位分布如图 2所示)，利用声波测井数据开展异常地层压力千赫兹尺度声波响应衰减参数敏感分析，进而通过井-震相关性分析，过渡到井旁地震衰减参数的异常地层压力敏感分析，进行井-震数据联合的地震地层压力预测.

图 1

Fig. 1

图 1 盆地北部地区某测线地质剖面图(修改依据Baillie and Jacobson，1997)Fig. 1 Schematic cross section of a seismic survey line in the Northern Carnarvon Basin(adapted from Baillie and Jacobson，1997)

图 2

Fig. 2

图 2 卡拉汶盆地北部研究区块井位图(修改依据Fu LY，2001)Fig. 2 Well location map in the study area of Northern Carnarvon Basin(adapted from Fu LY，2001)

根据钻井压力数据的归类分析，该区Muderong 页岩层中的异常压力分布在空间上呈明显的分带特征(Fu，2001)，如图 2所示，主要分为三个大组：西南角的第一组包括Wtr1-3、Sul1、Ntr1等井.该区带内白垩纪沉积的Muderong页岩层沉积较薄，直接不整合覆盖在三叠纪Mungaroo组的流动砂岩地层上.由于不整合作用的破坏，地层压力相对其他组普遍较弱，以欠压实压力类型为主.位于东北角的第二 组包括Wd1、Dix1、Rak1等井，其白垩纪沉积Muderong 页岩层整合覆盖在提塘期砂岩沉积单元上，而这些砂岩沉积则不整合覆盖在地堑/地垒断块发育的早中侏罗世沉积地层上，形成较为复杂的局部沉积构造.该区Muderong页岩层较厚，其地层压力相对于第一组普遍较大，但异常高压很少，压力类型兼顾欠压实和局部流体聚集两种异常压力类型.位于东南角的第三组包括Wil1-2、Ven1-2、Wit1等井，其沉积序列为白垩纪，侏罗纪和三叠纪正常整合的地层层序.该区整体为裂谷盆地充填沉积，其中三叠纪的沉积抵达海平面以下6000 m深度，形成早中侏罗世沉积整合覆盖在三叠纪地槽上，其上为巨厚的晚侏罗世地层沉积.这种平坦而巨厚的沉积系统为局部流体聚集异常高压带的形成提供了条件，钻井证实该区白垩纪底部巨厚的Muderong页岩层及其以下地层普遍发育局部异常高压带.

作为卡拉汶盆地的区域盖层，中深部沉积的Muderong页岩层是早白垩世Barrow群主要地层组，是其下提塘期砂岩储层的主要盖层单元，其封盖能力评价依据与层内高压分布密切相关.因此，Muderong页岩层的局部异常高压态是识别其下提塘期砂岩储层油气藏存在的重要标志(Fu，2001).该区大量钻井证实Muderong页岩层沉积过程常处于不平衡的欠压实状态，普遍存在欠压实型的异常压力背景分布.同时，某些地段提塘期砂岩储层油气藏的存在，导致其上页岩层内局部流体聚集，形成局部异常高压带(Fu，2001).由于该地层岩性、物性、岩相较为稳定，构造简单，钻井观测资料丰富，是研究异常压力千赫兹尺度声波响应机制的理想地层.由于地层厚度和深度在研究区内变化较大，特别是跨次级沉积区带的变化很大，增加了声-压相关性研究的困难.另外，异常高压导致地层岩石物理性质发生改变，引起非压力因素的声弹性参数变化，形成异常压力声波响应的多解性问题. 3 分析方法及流程

地层压力是指作用于岩层孔隙空间内流体上的压力，由孔隙中全部流体本身所承担，又称为孔隙流体压力(P_p).地层压力异常是指相对于静水压力(P_h)而言，当某深度地层中的流体，因某种地质作用，其压力高于或低于该深度静水压力时便称为压力异常，可量化为剩余地层压力(ΔP_p).压力异常的形成机制非常复杂，跟据国内外大量的观测研究结果，主要影响因素为沉积过程的欠压实成岩作用、区域构造挤压与拉伸作用、深部热力作用以及烃源岩热演化形成的局部高浓度流体封堵等(王振峰等，2004).实际上，地层中任一点的上覆负荷都是由地层的岩石颗粒和孔隙中的流体共同承担，因此，在研究工作中常用的是地层有效压力(P)，即作用于地层岩石骨架颗粒上的应力，定义为: P=Pc-aPp，其中P_c为静岩压力或围压，a为Biot系数，与地层及岩石骨架弹性模量密切相关(Morrow et al.，1986).可见，有效压力和地层压力互为消长.

图 3为 Wd1井各类压力随时间的变化趋势.可见，实测地层压力数据(星号表示)与孔隙压力曲线(虚线表示)对应良好，说明根据钻井泥浆压力计算的孔隙压力数据是准确的.地层孔隙压力略高于静水压力(点虚线表示)，属较低的高压状态.地层有效压力曲线(细实线表示)与孔隙压力曲线变化趋势相反，互为消长.

图 3

Fig. 3

图 3 Wd1井各类压力曲线随时间变化趋势图 静岩压曲线Pc(粗实线)、静水压曲线Ph(点虚线)、实测地层压力(星号)、 孔隙压力曲线Pp(虚线)和地层有效压力曲线P(细实线)Fig. 3 Pressure vs. time plot for well Wd1 Lithostatic pressure Pc(thick solid line)，hydrostatic pressure Ph(dotted and dash line)，measured formation pressure(asterisk)，pore pressure Pp(dash line) and effective pressure P(thin solid line)

不同有效压力条件下兆赫兹尺度声波岩石物理实验(Guo，2007；Guo et al.，2009)研究表明，岩样中异常孔隙高压导致很强的声波衰减，异常压力对声波衰减的影响远高于对声波传播速度的影响.与兆赫兹尺度岩石物理实验研究不同，本研究主要计算声波测井数据的衰减参数，据此分析千赫兹尺度声波响应的衰减参数与异常地层压力之间的敏感性.

声波的衰减参数(Toksöz et al.，1979; 高静怀和杨森林，2007；Toksöz and Johnston，1981)，即品质因子Q，又称为内摩擦或耗散因子，属于岩石的内在属性.

Hamilton(Hamilton，1972)根据品质因子与衰减系数、声波速度和频率关联性，提出一种品质因子计算公式：

利用研究区钻井压力数据、声波测井数据、地震数据和地震速度/阻抗反演数据，可开展异常压力声波衰减分析和井约束地震地层压力外推反演.图 4为异常地层压力千赫兹尺度声波衰减敏感分析及压力地震外推反演的具体流程及其关键技术.流程中各关键处理环节如下：(1)计算地层有效压力：利用公式P=Pc-aPp计算地层有效压力，a取值为0.9(Fu，2001)，此处需要利用实测地层压力数据对孔隙压力曲线进行校正，确保计算的地层有效压力数据是可靠的；(2)井声波速度/阻抗品质因子计算：根据公式(1)使用滑动时窗计算井声波速度/阻抗品质因子曲线，通过调整滑动时窗长度和滑动步长，能够在一定程度上使计算的品质因子曲线更加合理，与地层有效压力曲线呈现较好的相关性，得到一套可外推到井旁地震数据的合理的品质因子计算参数；(3)目的层段井声波速度/阻抗品质因子与地层有效压力交汇分析及地层压力反算：取各井目的层段的井声波速度/阻抗品质因子数值，与该层段的地层有效压力值进行交汇分析，利用多项式拟合交汇图数据分布，建立千赫兹尺度声波衰减响应与地层有效压力之间的关联计算经验模型，据此反算地层有效压力，通过与实测地层有效压力比较，评估井中经验模型的精度和误差分布；(4)井-震相关分析(Qin et al.，2013)：将井声波阻抗曲线与井旁相对地震阻抗道进行频率域互相关分析，分频段分层计算二者的相关系数，据此判断地震数据的井-震相关性，若相关系数高，说明井-震相关性良好，地震数据相对可靠，步骤(3)的井中异常压力声波衰减响应经验模型可以过渡到井旁地震数据，进而实现地层压力地震外推反演；(5)目的层段井旁地震品质因子与地层有效压力交汇分析及地层压力反算：取各井目的层段井旁地震阻抗品质因子，与地层有效压力进行交汇分析，多项式拟合交汇图数据分布，建立地震频率尺度声波衰减响应与地层有效压力之间的关联计算经验模型，据此反算地层有效压力，通过与井中实测地层有效压力比较，评估井旁经验模型的精度和误差分布；(6)利用井旁经验模型，对地震阻抗品质因子剖面进行地层压力地震外推反演.

图 4

Fig. 4

图 4 异常地层压力声波衰减分析及地震数据外推反演流程图Fig. 4 Flow chart of acoustic attenuation analysis of the abnormal geo-pressure and seismic extrapolation inversion of the formation pressure

根据该流程，本文以澳大利亚卡拉汶盆地北部地区Muderong页岩层为目的层，分析声波响应的衰减参数与有效压力之间的相关性，进而开展地层压力地震外推反演.为了定量分析外推反演地层压力对井中实测地层压力的逼近程度，本文采用如下公式计算x(t)和y(t)两个信号的相关系数：

由公式(1)可知，品质因子Q主要依赖于峰值频率、声波速度和衰减系数.根据图 4及其描述，鉴于图 2所示研究区三个大组中各组异常压力分布有明显区别，本文在每个大组中分别取几口井来开展研究，采用滑动时窗法计算这些井的声波速度品质因子Q，计算方法如下：按照一定的滑动步长和滑动时窗对测井声波速度数据进行品质因子计算.每滑动一次，对时窗内声波速度数据进行时频变换，计算峰值频率和衰减系数等相关参数.下面以Sul1井、Wd1井、Ven1井和Ven2井为例来说明.

图 5为各井地层孔隙压力与声波速度曲线，可见声波速度随时间变化较大，背景变化趋势为速度随时间增大而逐步增加，局部低速异常主要与岩性有关，部分与孔隙压力相关.Muderong页岩层段速度呈整体减小趋势，特别是在该层底部有速度突变特征.Muderong页岩层主要由泥岩、细砂岩和页岩相间组成，岩石性质随深度变化较大，其底部逐渐演变为海绿石质，轻微沙粒化，并夹有薄砂岩.由此可见，该层段声波速度的变化原因兼顾孔隙压力和岩性变化两个方面.鉴于该地区Muderong页岩层岩性岩相较为稳定，可通过各井间的横向对比分析，滤除岩性对声波速度的影响，即通过拟合声波衰减与有效压力的交汇数据分布，来拾取因孔隙压力变化引起的声波速度变化量，可消除岩性变化引起的背景速度变化.根据公式(1)，利用滑动时窗方法计算了4口井声波速度品质因子曲线，如图 6所示.

图 5

Fig. 5

图 5 各井孔隙压力(虚线)与声波速度(实线)随时间变化趋势 (a)Sul1井；(b)Wd1井；(c)Ven1井；(d)Ven2井.Fig. 5 Pore pressure(dotted line)/acoustic velocity(solid line)vs. time plot for four wells (a)Well Sul1；(b)Well Wd1；(c)Well Ven1 ；(d)Well Ven2.

图 6

Fig. 6

图 6 各井有效压力(实线)与声波速度品质因子(虚线)曲线对比 (a)Sul1井；(b)Wd1井；(c)Ven1井；(d)Ven2井.Fig. 6 Comparisons of the effective pressure curve(solid line) and the acoustic velocity quality factor curve(dotted line)for four wells (a)Well Sul1；(b)Well Wd1；(c)Well Ven1；(d)Well Ven2.

对比图 6各井有效压力与声波速度品质因子曲线，可见在Muderong页岩层段，Sul1井在2.10～ 2.35 s，Wd1井在3.10～3.22 s和Ven2井在2.10～2.57 s 时段，品质因子与有效压力的曲线形态变化趋势趋于一致.Ven1井压力曲线分为两段，原因是首次钻井时，深度达到2949 m(时间2.076 s)时，泥浆压力不足而发生井喷，井位报废，因此在该井孔附近处 进行二次钻井.在Muderong页岩层段，时间约2.0 s 以下，品质因子与有效压力曲线形态的变化趋势基本一致.对该区其他井的研究表明，就大多数井而言，Muderong页岩层段品质因子曲线形态变化呈现出与有效压力曲线变化趋于一致的相关性，即声波速度品质因子与地层孔隙压力变化呈现或多或少的反相关关系.特别是对于在Muderong页岩段地层压力变化较大的井(例如异常高压井Ven1和Ven2)，品质因子与地层压力曲线变化具有很好的 反相关对应关系. 本文计算了上述4口井Muderong 页岩目的层段品质因子曲线与地层有效压力曲线的相关系数，Sul1井为0.71，Wd1井为0.73，Ven1为0.81和Ven2为0.80.由此可知，各井的地层有效压力曲线与声波速度品质因子曲线形态变化的相关性都较高，而且相似程度随地层压力变化幅度增大而增强，这为后续开展的地层有效压力与声波衰 减品质因子交汇分析及外推反演奠定了良好的基础.

图 7为各井目的层段声波速度品质因子与有效压力交汇图，其中Ven1井由于有效压力上下段差异较大，分两段进行交汇分析，图 7c为小于2.06 s时间段内声波速度品质因子与有效压力交汇图，图 7d为大于2.06s时间段内二者交汇图.利用多项式拟合交汇图数据分布，得到如下各井速度品质因子与有效压力相关性的经验公式：

图 7

Fig. 7

图 7 各井目的层段声波速度品质因子与有效压力交汇图 (a)Sul1井；(b)Wd1井；(c)Ven1井上段；(d)Ven1井下段；(e)Ven2井. Fig. 7 Crossplots of the acoustic velocity quality factor curve and effective pressure for the intended interval of four wells (a)Well Sul1；(b)Well Wd1；(c)Upper formation of Well Ven1；(d)Lower formation of Well Ven1；(e)Well Ven2.

这些经验公式基本符合岩石物理实验观测的超声衰减品质因子随有效压力变化呈现的指数变化特征(Guo，2007；Guo et al.，2009).根据上述P-QP拟合公式，可以反算得到各井逼近的有效压力.图 8为各井反算有效压力与实际有效压力曲线之间的对比图，可见反算效果良好，反算有效压力基本反映出实际有效压力曲线的变化特征，为下一步通过井-震过渡进行井旁地震道地震衰减的压力敏感分析和压力地震数据外推反演奠定基础.

图 8

Fig. 8

图 8 各井实测有效压力(实线)与声波速度品质因子反算有效压力(虚线)曲线对比 (a)Sul1井；(b)Wd1井；(c)Ven1井；(d)Ven2井. Fig. 8 Comparisons of the measured effective pressure curve(solid line) and the back-calculated effective pressure curve from the acoustic velocity quality factor(dotted line)for four wells (a)Well Sul1；(b)WellWd1；(c)Well Ven1；(d)Well Ven2.

通过上述十余口井声波速度品质因子与有效压力变化的相关分析表明，异常压力声波响应的衰减特征在三个大组之间存在一定的差异性.分析认为，该差异性主要受到地层压力分区特征及沉积构造作用的控制.第一组地区目的层段Muderong页岩层沉积均较薄，其内有效压力高于其他两组地区，即地层孔隙压力相对较弱，其声波响应的品质因子曲线形态变化幅度相对较小.第二组地区Muderong页岩层沉积略厚于第一组地区，其内孔隙压力高于第一组地区，但异常高压不明显，因此其声波衰减品质因子曲线变化幅度略高于第一组地区，但没有特别异常的起伏变化.第三组地区由于发育巨厚的Muderong页岩层沉积，异常地层高压普遍存在，有效压力明显低于其他两组地区，因此声波衰减品质因子曲线随异常地层压力变化相对剧烈，变化幅度较大.总之，该区Muderong页岩层的声波衰减响应对异常高压的存在较为敏感. 4.2 井中波阻抗品质因子与地层有效压力变化的相关分析

根据上述研究，井中声波速度品质因子与有效压力变化有良好的相关性.介于目前商业地震反演软件多为地震阻抗反演，从地震数据较容易获得地震阻抗反演数据(吴媚等，2008)，利用地震阻抗数据进行地层压力地震外推反演是行之有效的途径.因此，有必要开展井中波阻抗品质因子与有效压力变化之间的相关分析，为利用地震阻抗资料进行地层压力外推反演建立经验计算模型.

鉴于地震反射是由于地下界面阻抗差异引起，而且地层高压态对介质密度可能具有一定的影响.因此，将公式(1)中的声波速度变量替换为波阻抗变量是合理可行的.本文以Sul1井、Ven1井以及Ven2井为例分析井中波阻抗品质因子与地层有效压力之间的相关性，进而对阻抗品质因子与地层有效压力进行交汇分析和多项式拟合，并利用拟合经验公式反算地层有效压力.图 9为各井有效压力与井中阻抗品质因子曲线变化对比图.图 10为各井目的层段井中阻抗品质因子与有效压力交汇图，同样对于Ven1井，由于有效压力上下段差异较大，分两段进行交汇图分析，图 10c为Ven1井小于2.06 s时间段内井中阻抗品质因子与有效压力交汇图，图 10d为Ven1井大于2.06 s时间段内二者交汇图.利用多项式对交汇图数据分布进行拟合，得到如下各井井中阻抗品质因子与有效压力相关性的经验公式：

图 9

Fig. 9

图 9 各井有效压力(实线)与井中阻抗品质因子(虚线)曲线对比 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井. Fig. 9 Comparisons of the effective pressure curve(solid line) and the acoustic impedance quality factor curve(dotted line)for three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2；(c)Well Ven1.

图 10

Fig. 10

图 10 各井目的层段井中阻抗品质因子与有效压力交汇图 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井上段；(d)Ven1井下段. Fig. 10 Crossplots of the acoustic impedance quality factor and effective pressure for the intended interval of three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2；(c)Upper formation of Well Ven1；(d)Lower formation of Well Ven1.

根据上述井中阻抗P-Q_P拟合公式，可以反算得到各井逼近的有效压力.图 11为各井依据经验公式反算的地层有效压力曲线与实际地层有效压力曲线对比图.可见反算效果良好，但存在一定误差.主要原因有两点，一是交汇图中数据点分布有时较为分散，原因比较复杂，拟合得到的曲线取数据点整体分布的中值，基本反映变化趋势，导致反算结果中局部异常剧烈的压力变化被平滑化，生成误差；二是非高压因素也会引起地层中声波能量的衰减(黄凯等，1997；邓继新和王尚旭，2008)，导致经验公式地层压力反算误差，但这种误差对反算效果影响较弱.总之，反算的地层有效压力基本反映出实际有效压力曲线的变化特征，为下一步通过井-震过渡进行井旁地震阻抗品质因子的异常压力敏感分析和地层压力地震外推反演奠定基础.

图 11

Fig. 11

图 11 各井实测有效压力(实线)与井中阻抗品质因子反算有效压力(虚线)对比 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井.Fig. 11 Comparisons of the measured effective pressure curve(solid line) and the back-calculated effective pressure curve from the acoustic impedance quality factor(dotted line)for three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2；(c)Well Ven1.

上述研究表明，井中阻抗品质因子与地层有效压力变化有良好的相关性，通过二者交汇数据多项式拟合，得到经验计算模型，再反算地层有效压力，能很好地逼近井中实测值.这种井中经验计算模型可以通过井-震相关分析过渡到井旁地震道上，通过 井旁地震阻抗品质因子与地层有效压力的相关性 分析，建立地震品质因子与地层有效压力相关性 的关联计算模型，实现地层压力的地震数据外推反演. 5.1 井-震相关性分析

本文以Sul1井和Ven1井为例，说明该区地震反射数据具有良好的井-震相关性.图 12和图 13分别为Sul1井和Ven1井井中声波阻抗尺度分解各频率分量曲线及其频谱.从频带宽度可见，其中的中尺度频率分量与地震相对阻抗基本相当.可以将各井的声波阻抗中尺度频率分量与相应的井旁相对波阻抗道进行互相关分析，以确定地震资料各频率分量的可靠性(Qin et al.，2013).图 14比较了两口井的声波阻抗中尺度频率分量与井旁地震数据相对阻抗道，可见二者曲线形态相似，频谱特征相当，计算的相关系数：Sul1井为0.761和Ven1为0.81，说明两口井的井旁地震数据的井-震相关性良好.

图 12

Fig. 12

图 12 Sul1井(a)和Ven1井(b)声波阻抗频率尺度分解曲线(由上至下为全频尺度、大尺度、中尺度和小尺度频率分量)Fig. 12 Scale frequency resolution of acoustic impedance for Sul1 Wells(a) and Ven1 wells(b)(from top to bottom: the full-scale，large-scale，medium-scale and small-scale)

图 13

Fig. 13

图 13 Sul1井(a)和Ven1井(b)声波阻抗尺度分解各频率分量对应的频谱(由上至下分别为大尺度、中尺度和小尺度频率分量的频谱)Fig. 13 Cresponding spectra of scale frequency resolution of acoustic impedance for Sul1 Wells(a) and Ven1 wells(b)(from top to bottom: the full-scale，large-scale，medium-scale and small-scale)

图 14

Fig. 14

图 14 井旁地震相对阻抗道及其频谱(上)与井声波阻抗中尺度频率分量曲线及其频谱(下) (a)Sul1井；(b)Ven1井. Fig. 14 Comparisons of the borehole-side seismic relative impedance with their corresponding spectra(upper) and the medium-scale impedance logs with their corresponding spectra(lower) (a)Well Sul1；(b)Well Ven1.

上述研究表明，该区地震数据具有良好的井-震相关性，井中阻抗品质因子与有效压力的相关分析及经验模型可以过渡到井旁地震道上.下面以Sul1井、Ven1井和Ven2井为例进行井旁地震绝对阻抗品质因子与有效压力的相关分析及其经验模型建模.

图 15为三口井的井旁地震绝对阻抗道，对应的井旁地震品质因子及其与地层有效压力的对比如图 16所示.可见，井旁地震绝对阻抗品质因子与有效 压力曲线形态的变化趋于基本一致，二者相关性良好，其数据交汇分析如图 17所示.其中，图 17c为Ven1井小于2.06 s时间段内井旁地震绝对波阻抗品质因子与有效压力交汇图，图 17d为Ven1井大于2.06 s时间段内二者的交汇图.通过交汇数据的多项式拟合，得到如下的井旁地震绝对阻抗品质因子与有效压力的相关计算模型：

图 15

Fig. 15

图 15 三口井的井旁地震绝对阻抗曲线 (a)Sul1井；(b)Ven1井；(c)Ven2井. Fig. 15 Comparisons of the borehole-side seismic absolute impedance curve for three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven1；(c)Well Ven2.

图 16

Fig. 16

图 16 各井地层有效压力(实线)与井旁地震绝对阻抗品质因子(虚线)曲线对比 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井.Fig. 16 Comparisons of the effective pressure curve(solid line) and the borehole-side seismic absolute impedance quality factor curve(dotted line)for three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2；(c)Well Ven1.

图 17

Fig. 17

图 17 各井目的层段井旁地震绝对阻抗品质因子与有效压力交汇图 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井上段；(d)Ven1井下段. Fig. 17 Crossplots of the borehole-side seismic absolute impedance quality factor and effective pressure for the intended interval of three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2 ；(c)Upper formation of Well Ven1；(d)Lower formation of Well Ven1.

根据上述井旁地震阻抗品质因子的P-QP拟合公式，可以反算得到各井逼近的地震有效压力.图 18比较了各井实测地震有效压力与依据拟合公式反算的逼近有效压力，虽然反算结果有一定误差，但两条曲线变化趋势基本保持一致.因此利用地震绝 对阻抗品质因子外推反演地层压力的方法是可行的.

图 18

Fig. 18

图 18 各井实测有效压力(实线)与井旁地震绝对阻抗品质因子反算的有效压力(虚线)对比图 (a)Sul1井；(b)Ven2井；(c)Ven1井. Fig. 18 Comparisons of the measured effective pressure curve(solid line) and the back-calculated effective pressure curve from the borehole-side seismic absolute impedance quality factor(dotted line)for three wells (a)Well Sul1；(b)Well Ven2；(c)Well Ven1.

本文依据上述方法，对地震绝对阻抗数据进行 地层压力外推反演.图 19a为澳大利亚卡拉汶盆地北部地区Sul1-Ven2-Ven1联井地震测线(见图 2)的地震剖面，根据联井地震剖面显示，该区无明显的大型断裂带，地质结构简单，波形特征较为明显，总体上，地震剖面的品质较好，信噪比高，局部层次较清晰.以Sul1和Ven2井作为地震阻抗反演约束井，通过井-震联合反演(Fu，2004; 吴媚等，2008)得到如图 19b所示的地震绝对波阻抗剖面，通过Ven1井交叉验证，阻抗反演效果较好.由地震绝对阻抗剖面图可见，Muderong页岩层从第一组跨入第三组，其厚度迅速增加，层内地层压力也由欠压实类型转向欠压实与局部流体聚集兼顾的异常高压类型.通过地震绝对阻抗剖面进行地层压力地震外推反演，得到如图 20a所示的地层有效压力剖面.可见，在Muderong页岩层内，地层有效压力随深度增加逐渐减小，即地层压力逐渐增大.沿测线从第一组跨入第三组，地层有效压力横向逐渐减小，而地层压力逐渐增大.至第三组Muderong页岩层底部出现极明显的异常高压带，这与钻井实测和该区实际地层压力分布特征基本相符.根据各井实测压力与反演压力对比图 20b可进一步验证，各井反演的地层有效压力与实测压力曲线的变化特征基本一致，因此，本研究反演的压力剖面能够很好地反映该地区实际地层压力的分布特征.

图 19

Fig. 19

图 19 Sul1-Ven2-Ven1联井地震测线地震剖面(a)和绝对波阻抗剖面(b)Fig. 19 Seismic section(a) and seismic absolute impedance section(b)of cross-well seismic line Sul1-Ven2-Ven1

图 20

Fig. 20

图 20a Sul1-Ven2-Ven1联井地震测线地层有效压力预测剖面Fig. 20a Predicted cross section of effective pressure for cross-well seismic line Sul1-Ven2-Ven1

图 20b

Fig. 20b

图 20b 各井实测压力(虚线)与反演压力(实线)对比图Fig. 20b Comparisons of the measured effective pressure curve(dotted line) and the back-calculated effective pressure(solid line)for three wells

在澳大利亚西北大陆架卡拉汶盆地北部地区，中深层巨厚区域盖层Muderong页岩层内普遍存在异常高压分布，本文针对该层，进行异常压力的声波衰减分析和地层压力的地震外推反演，主要结论如下：

(1)千赫兹尺度井声波速度/阻抗的衰减参数与实测地层有效压力具有良好的正向相关性，根据二者交汇多项式拟合经验公式反算得到的地层有效压力能够很好地逼近实测值，反映实测有效压力曲线的变化特征，丰富了特定沉积环境条件下异常压力千赫兹尺度声波响应机制的研究.

(2)通过井声波阻抗曲线与井旁相对地震波阻 抗道互相关分析结果表明，卡拉汶盆地北部地区地 震反射数据具有良好的井-震相关性，地震资料相对可靠，确保了井中异常压力千赫兹尺度声波衰减(阻抗品质因子)响应关联计算模型的井-震过渡.

(3)井旁地震绝对阻抗衰减参数与地层实测有效压力具有良好的相关性，根据二者交汇多项式拟合经验公式，反算得到的地层有效压力曲线与实测值的变化趋势基本保持一致.

(4)根据井旁地震品质因子与地层有效压力之间的关联计算模型，对研究区一条联井地震测线地震绝对阻抗数据进行地层压力外推反演，预测压力与钻井实测的分布特征基本相符.

研究结果表明，利用异常地层压力地震衰减响应特征进行地层压力地震数据外推反演是地层异常高压带地震预测的一条有效途径，具有重要的理论意义和实际应用价值.由于在该方法的研究过程中，所选研究区地层的岩石物理性质等具有差异性，会导致非压力因素对声波衰减特征的影响，从而使压力反演不可避免地存在一定的多解性.因此，在以后的研究与应用中，要尽量减少其他非高压因素的影响，进一步提高压力反演的可靠性.