CN104036119A - 划分沉积地层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于油气地质勘探领域，涉及一种划分沉积地层的方法。本发明运用地震地层学研究方法，利用测井曲线拟合地震反射系数曲线，进而通过沉积界面的反射系数特征划分沉积地层，并进行对比。本发明填补了因缺少区域标志层而无法划分与对比地层的科研现状，可以弥补地震划分垂向层序分辨率较低的不足，减少了人为划分与对比地层带来的误差。

Description

划分沉积地层的方法

技术领域

本发明属于油气地质勘探领域，特别涉及一种划分沉积地层的方法。

背景技术

钻测勘探作为油气地质的主要手段，日趋成熟。尤其是测井技术的快速发展，能够更加真实地反映地下沉积状况。而在构造活动活跃地区，由于隔夹层的频繁变化，加大了地层划分与对比的难度。

发明内容

本发明提供一种划分沉积地层的方法，运用地震地层学研究，将地震勘探原理中的反射系数计算方法应用于沉积地层的划分，进而进行地层的对比。

本发明通过如下技术方案实现：

一种划分沉积地层的方法，由测井曲线拟合地震反射系数曲线，根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层。

根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层的方法具体为界面法：

将反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度不小于平均值1/2处的地层确定为沉积层序的界面，相邻界面之间为一个层段，可将地层沿纵向划分成由多个界面相隔开的层段。

根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层的另一种方法具体为层段法：

将反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似，同时偏离变化连续且均匀的一段作为同一层段，该层段的顶、底作为沉积层序的界面。其中，反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似是指偏离幅度均不小于同侧层段反射系数平均值的1/2，且相邻反射系数之间的偏离幅度小于该段反射系数平均值的1/2。

进一步的，测井曲线包括沉积物密度测井曲线DEN和穿透沉积物的声波时差测井曲线DT。

进一步的，沉积物密度测井曲线DEN通过中子密度测井、岩性密度测井或声波变密度测井计算获得。穿透沉积物的声波时差测井曲线DT通过声波时差测井或声波测井计算获得。

进一步的，由测井曲线拟合地震反射系数曲线的方法，包括如下步骤：

(1)计算沉积界面的沉积物密度测井曲线DEN；

(2)计算沉积界面的声波时差测井曲线DT；

(3)计算沉积界面上下岩层的波阻抗曲线Z，其中

(4)拟合地震反射系数曲线Rw，所述其中Rw_1,2为沉积地层1和2之间界面的反射系数，Z₁、Z₂为沉积地层1和2的波阻抗,DEN₁、DEN₂分别为沉积地层1和2处的沉积物密度，DT₁、DT₂分别为沉积地层1和2处的声波时差测井值。

本发明运用地震地层学研究方法，利用测井曲线拟合地震反射系数曲线，进而通过沉积界面的反射系数特征划分沉积地层。

相比于传统的地层划分方案，本发明具有如下特点：

(1)地震反射系数反映了沉积界面处上下岩性的差异，较大的地震反射系数处代表了较大的不整合面，基于此来划分地层，体现了层序地层学划分地层的根本理论；

(2)由地震反射系数异常来划分地层，填补了因缺少区域标志层而无法划分与对比地层的科研现状；

(3)由于测井曲线纵向分辨率高，模拟出的地震反射系数异常可以很好的反映出沉积层岩性变化特征，可以弥补地震划分垂向层序分辨率较低的不足。

(4)地震反射系数为发育沉积地层本身的响应特征，减少了人为划分地层带来的误差。

附图说明

图1是采用本发明所述方法获得的测井曲线及拟合的地震反射系数曲线；

图2是不同井之间基于反射系数划分出沉积层段的横向对比成果图；

图3是通过计算机方法模拟反射系数曲线拟合过程的模拟效果图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明提供了一种划分沉积地层的方法。利用地震勘探原理中的反射系数计算方法，由测井曲线拟合地震反射系数曲线，根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层。地震反射系数为发育沉积地层本身的响应特征，以反射系数为划分地层的判断依据，相比人为划分更真实、更准确。同时，由于测井曲线纵向分辨率高，拟合出的地震反射系数曲线的异常特征可以直观地反映出沉积地层岩性的变化特征，可以弥补地震划分垂向层序分辨率较低的不足。

根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层的一种方法为界面法：

将反射系数偏离同层段系数平均值的幅度不小于平均值1/2处的地层确定为沉积层序的界面，相邻界面之间为一个层段，可将地层沿纵向划分成由多个界面相隔开的层段。在沉积层序界面处，由于上下岩性差异较大，由测井曲线计算形成的反射系数较为异常，根据反射系数的异常情况可将地层沿纵向划分成由多个界面相隔开的层段。

另一种方法为层段法：

将反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似，同时偏离变化连续且均匀的一段作为同一层段，该层段的顶、底作为沉积层序的界面。其中，反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似是指偏离幅度均不小于同侧层段反射系数平均值的1/2，且相邻反射系数之间的偏离幅度小于该段反射系数平均值的1/2。

上述两种方法可以单独划分沉积地层，亦可相互参照、配合使用。界面法是通过确定多个界面将整个地层纵向分割成多个层段；层段法是直接确定出异常层段，进而完成整个地层的分层。同一井下地层由于其复杂的岩性特征，通常需要同时参考上述两种方法进行地层的划分，有些层段适于采用层段法划分地层，有些地层需要采用界面法进行地层划分。实践中需要根据实际地质情况来选择。

上述用于拟合反射系数曲线的测井曲线包括沉积物密度测井曲线DEN和穿透沉积物的声波时差测井曲线DT。沉积物密度测井曲线DEN可通过中子密度测井、岩性密度测井或声波变密度测井计算获得。穿透沉积物的声波时差测井曲线DT可通过声波时差测井或声波测井计算获得。上述计算DEN和DT的方法是测井原理中的常规方法，本领域技术人员可以直接通过计算机计算获得。另外，DEN和DT也可通过相应的测井设备直接测量获取。

图1中的三条曲线分别是测井曲线及其拟合的地震反射系数曲线。如图1所示，自上而下分别为沉积物密度测井曲线DEN，声波波速曲线AC(AC＝1/DT),和反射系数曲线Rw。其中，三条曲线沿横向自右向左依次划分为六个层段，分别是Sq1、Sq2、Sq3、Sq4、Sq5、Sq6；各层段之间自右向左依次为5个界面，分别是sb1,sb2,sb3,sb4,sb5。从图中可明显看出，Sq1层段与Sq2层段之间存在较大的反射系数异常值，sb1处的反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度明显大于Sq1层段反射系数平均值的一半，根据界面法，故将反射系数异常值对应的地层，即sb1作为两沉积段的沉积界面。另外，图1中Sq3层段内的反射系数变化较大，呈现出偏离同侧层段反射系数平均值的幅度均大于平均值的一半，且该段相邻反射系数之间的偏离幅度均小于该段反射系数平均值的1/2，同时该段反射系数的偏离变化连续而均匀。根据层段法，将该段反射系数异常部分对应的地层划分为一个沉积层段，即Sq3。

基于上述两种方法划分出的沉积层段，具有横向可对比性，即在联井剖面中，相应的沉积层段或沉积界面处，由于其具有相同或相似的反射系数特征，从而可用于联井剖面地层对比。

图2为不同井之间基于反射系数划分出沉积层段的横向对比成果图。从图中可以看出，同一沉积层段在不同井位上呈现出相同的反射系数特征，可以进行较好的沉积地层连井对比。由于沉积体的横向变化性，同一沉积层段在不同井位上有呈现出略微的不同，但不会影响沉积层段的横向对比。

另外，可通过如下步骤利用测井曲线进行地震反射系数曲线的拟合：

(1)计算沉积界面的沉积物密度测井曲线DEN；

(2)计算沉积界面的声波时差测井曲线DT；

(3)计算沉积界面上下岩层的波阻抗曲线Z，其中

(4)拟合地震反射系数曲线Rw，所述其中Rw_1,2为沉积地层1和2之间界面的反射系数，Z₁、Z₂为沉积地层1和2的波阻抗,DEN₁、DEN₂分别为沉积地层1和2处的沉积物密度，DT₁、DT₂分别为沉积地层1和2处的声波时差测井值。

步骤(1)、(2)中的基础数据DEN和DT可由相关的测井仪器直接测量获得。选取常规测井数据中的沉积物密度测井曲线DEN与穿透沉积物的声波时差测井曲线DT为代表，以该两条测井曲线为基础数据。而声波时差DT的倒数为声波在介质中的传播速度AC，即AC＝1/DT。故也可直接采用波速曲线AC作为基础数据。

在此基础上，根据托布里兹方程

$Z=\frac{\mathrm{DEN}}{\mathrm{DT}},$

可计算出相邻两点之间的反射系数。

其中，Z为介质的波阻抗，Rw_1,2为地层1和2之间的反射系数。

表1即为拟合地震反射系数曲线Rw的方法，根据托布里兹方程其中a、b分别为沉积地层1和2处的沉积物密度，c、d分别为沉积界面1和2处的声波时差值。

表1.基础数据处理表

模拟计算过程

假设深度10-12米之间有五段沉积岩体，假设相同岩性层段对其测井响应值相同。结合测井原理，一米有8个测量点，所以得到的测井数据为18个离散数据(表2，DEN和DT列)。在实际研究过程中，这些值均由测井仪器获得。

表2沉积层段模拟计算数值表

由于测井数据是将沉积层沿纵向每米划分为八个参考点，即相邻两个参考点间的距离为0.125米，计算出的反射系数为相邻两个参考点间的数值。为便于作图，特将其上提至参考点位置。这样就可以将反射系数形成的曲线与测井曲线投射在相同的坐标系内，如图1所示。以上操作均可由计算机单独完成。

步骤一，计算波阻抗。根据公式可以计算出每个沉积层段测量点的波阻抗值，得到表2中的Z列；

步骤二，计算反射系数。根据公式可以计算出两个测量点间的反射系数值。为不增加测井数据的深度值，特将反射系数值向上提高了0.125/2米。

同一沉积段内，反射系数为0，反射系数上提不会受影响；界面处的反射系数由于提高而使得测量的界面向上偏差了0.125/2米，在一定程度上可以忽略。

步骤三，划分沉积地层。可以看出，岩性均一的沉积段内反射系数为0，而界面处反射系数不为0，即下伏地层波阻抗较大时，界面处反射系数为正值；下伏地层波阻抗值较小时，界面处反射系数值为负值；界面上下岩性差异越大，反射系数的绝对值越大。反射系数不为0处为沉积界面，反射系数为0或接近0段为沉积层段。基于此划分出5个层段，如表2所示。

图3是上述模拟计算中反射系数曲线拟合过程的模拟效果图。从图3中可看出，层段一至层段三均可根据界面法进行划分，三个层段之间的界面其反射系数均明显偏离同侧层段反射系数平均值的一半。而层段四可根据层段法进行划分，该层段内的反射系数均偏离同侧层段反射系数平均值的一半，且相邻反射系数之间的偏离幅度也小于该段反射系数平均值的1/2，同时偏离变化连续且均匀。

本发明基于沉积界面的反射系数特征，对沉积层序进行划分，为地层的对比提供技术支撑，提高现场技术人员工作效率。

本实施例没有详细叙述的部件、结构及工艺和计算方法属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (7)

1.划分沉积地层的方法，其特征在于，由测井曲线拟合地震反射系数曲线，根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层。

2.根据权利要求1所述的划分沉积地层的方法，其特征在于，所述的根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层的方法具体为界面法：

将反射系数偏离同侧反射系数平均值的幅度不小于平均值1/2处的地层确定为沉积层序的界面，相邻界面之间为一个层段，将地层沿纵向划分成由多个界面相隔开的层段。

3.根据权利要求1所述的划分沉积地层的方法，其特征在于，所述的根据地震反射系数曲线中不同位置反射系数的特征划分沉积地层的方法具体为层段法：

将反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似，同时偏离变化连续且均匀的一段作为同一层段，该层段的顶、底作为沉积层序的界面。

4.根据权利要求3所述的划分沉积地层的方法，其特征在于，所述反射系数偏离同侧层段反射系数平均值的幅度相似是指偏离幅度均不小于同侧层段反射系数平均值的1/2，且相邻反射系数之间的偏离幅度小于该段反射系数平均值的1/2。

5.根据权利要求2或4所述的划分沉积地层的方法，其特征在于，所述测井曲线包括沉积物密度测井曲线DEN和穿透沉积物的声波时差测井曲线DT。

6.根据权利要求5所述的划分与对比沉积地层的方法，其特征在于，所述沉积物密度测井曲线DEN通过中子密度测井、岩性密度测井或声波变密度测井计算获得，所述穿透沉积物的声波时差测井曲线DT通过声波时差测井或声波测井计算获得。

7.根据权利要求1所述的划分沉积地层的方法，其特征在于，所述由测井曲线拟合地震反射系数曲线的方法，包括如下步骤：

(1)计算沉积界面的沉积物密度测井曲线DEN；

(2)计算沉积界面的声波时差测井曲线DT；

(3)计算沉积界面上下岩层的波阻抗曲线Z，其中

(4)拟合地震反射系数曲线Rw，所述其中Rw_1,2为沉积地层1和2之间界面的反射系数，Z₁、Z₂为沉积地层1和2的波阻抗,DEN₁、DEN₂分别为沉积地层1和2处的沉积物密度，DT₁、DT₂分别为沉积地层1和2处的声波时差测井值。