CN107121699B - 一种地震相控制下的沉积微相识别方法 - Google Patents

一种地震相控制下的沉积微相识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种地震相控制下的沉积微相识别方法，包括1)对测井资料进行归一化处理；2)精细层位标定；3)确定模型框架；4)建立低频模型；5)求取地震数据阻抗值和地层反射系数；如合成道数据与实际地震数据道、钻井阻抗与地震数据阻抗达到最佳匹配，进入步骤6)；如果未达到最佳匹配，则返回步骤3)；6)井震约束反演，求得波阻抗反演数据体；7)对储层的顶底进行追踪解释，以储层的顶底反射层为控制面在反演数据体上提取层间属性；8)用地震属性约束沉积微相边界，描述沉积微相展布。该方法通过测井资料约束地震反演，提高了反演结果的分辨率，能有效刻画目的层段的沉积微相、预测薄砂层的平面展布，为井位部署提供依据。

Description

一种地震相控制下的沉积微相识别方法
技术领域
本发明属于地球物理勘探技术领域中特殊属性处理与储层预测技术领域，具体涉及一种地震相控制下的沉积微相识别方法。
背景技术
随着油气勘探开发工作深入，近年来在负向构造带的浊积砂体、席状砂、滩坝砂等地质体钻遇了油藏，因此深凹区及斜坡内带已经成为油气勘探重要目标。由于深凹区及斜坡内带为多个砂体交汇处、储层薄，薄砂层预测难度大，传统的储层预测技术不能有效刻画薄砂层的沉积微相展布。
沉积微相是指在亚相带范围内具有独特岩石结构、构造、厚度、韵律性等剖面上沉积特性及一定的平面配置规律的最小单元。现有技术中，CN104020509A公开了一种基于Bayes判别分析的砂质滩坝沉积微相测井识别方法，包括如下步骤：1.利用已知钻井岩心资料以及油田勘探开发数据完成对滩坝砂沉积微相的识别，建立井段深度-砂体厚度-沉积微相数据库；2.选取工区内资料齐全的测井系列，每口井的层段的测井数据进行标准化处理，利用极差正规化的方法使标准化后的数据分布在[0，1]区间内；3.选取步骤2中的测井响应最大异常幅度值(L)乘以砂体厚度值(H)作为判别滩坝沉积微相响应综合参数(S)；4.利用步骤3得到的滩坝沉积微相响应综合参数(S)对坝砂和滩砂进行判别分析，建立判别函数：利用Bayes判别分析的方法建立坝砂和滩砂的Bayes判别函数公式；5.通过步骤4的判别函数对未划分滩坝沉积微相井的微相划分进行预测。该方法解决了无钻井取心资料的井的滩坝微相预测识别问题，但是运用统计学，建立坝砂和滩砂的Bayes判别函数，使得该方法具有较大的局限性，仅适用于滩坝沉积微相识别。
目前，三维地震资料的应用范围较广，如何利用三维地震资料与测井资料刻画沉积微相是储层预测工作的重要研究课题。如何充分利用三维地震、钻井、测井信息，利用特殊属性处理、解释手段，描述沉积微相的空间分布，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种地震相控制下的沉积微相识别方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种地震相控制下的沉积微相识别方法，包括下列步骤：
1)对测井资料进行归一化处理；
2)层位标定：将深度域的地质分层数据转换为时间域的时间值，将地质分层的时间值刻度到过井地震剖面上；
3)确定模型框架：从过井地震剖面出发对地震资料进行解释，根据研究区地层的深度范围的解释层位，确定初始的模型框架；
4)建立低频模型：以解释的构造层位作为地层格架，在地层格架内钻井的声波曲线数据在每个精细解释的层位进行内插和外推，产生一个闭合低频模型；
5)求取地震数据阻抗值和地层反射系数；
如合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配，则进入步骤6)；如果未达到最佳匹配，则返回步骤3)对初始模型进行修改；
6)井震约束反演：依据地震资料的反射特征，在井的声波测井曲线与密度测井控制下，得到将地质沉积信息与地震波组特征融合在一起的反演结果，求得波阻抗反演数据体；
7)在反演数据体上对已钻井有显示的储层进行层位标定，以过井剖面标定的层位为基础，对储层的顶底进行追踪解释，以储层的顶底反射层为控制面在反演数据体上提取层间属性；
8)根据层间属性值的分布，对层间属性平面图进行解释，用地震属性约束沉积微相边界，描述沉积微相展布。
所述测井资料包括三维地震数据、井数据、研究区地层的钻井地质分层数据。测井资料的归一化处理，目的是消除不同年度、不同测井仪器型号、不同刻度对测井曲线造成的影响。
步骤1)中，对测井资料进行归一化处理具体包括下列步骤：
①在研究区范围内，选择测井资料齐全、地层岩性与测井曲线对应关系好(测井曲线特征与地层岩性特征具有一致性，能相互印证)的井作为标准井，将其它井的曲线值域以标准井为基础进行对比分析，以将曲线的幅度控制在统一范围内；
②对标准井和其它井的曲线值域开展直方图分析，分析标准层段值域分布，以将曲线的幅度控制在统一范围内，消除测井曲线约束反演中出现值域突变的现象；
③统计所有参与分析井的测井曲线值域分布，以标准井的测井曲线值域分布的最大频率值PN标准进行归一化处理。
步骤③中，归一化处理的公式如下：
D＝PN-Po (1)
Cnew(h)＝C(h)-D (2)
式中，D为归一化因子，是研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值与标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值之差；
PN为标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Po为研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Cnew(h)为归一化后的测井曲线；C(h)为归一化前的测井曲线。
步骤2)中，利用地震测井速度或VSP速度，把深度域的地质分层数据转换到时间域。
步骤3)中，模型框架大于研究目的层的范围。
优选的，所述模型框架的范围是在研究目的层解释层位的顶部层位上扩50ms、底部层位下延50ms。
步骤5)中，地震数据阻抗值通过地震数据体求的，公式如下：
zt＝ρtv(t) (3)
式中，zt为第t时刻地层阻抗值；s(t)为地震道，t为地震反射双程旅行时；ρtv(t)为t时刻的波阻抗值；ρt为t时刻时的密度；v(t)为t时刻的层速度；
通过式(3)求得不同时刻的波阻抗值后，通过如下公式求取地层反射系数：
式中，ri为第i层地层反射系数，zi为第i层地层阻抗值。
步骤5)中，合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配是指合成道数据与实际地震数据道误差、钻井的阻抗与地震数据的阻抗误差的误差值小于10-4。
步骤6)中，井震约束反演的公式如下：
式中：ri为反射系数；l为地震道采样点数；m为脉冲控制因子；si为地震数据；n为数据匹配的权因子；ai为合成道数据；wi为井阻抗曲线的趋势：zi为地震数据的阻抗；i为地震道采样点序号；
按照式(6)的约束条件求得波阻抗反演数据体。
其中，地震波形特征约束条件为m值的大小反映了波阻抗值和合成地震道与实际地震道匹配程度的好坏。当m值较小时，残差∑(si-ai)较大、分辨率低；当m值大时，残差∑(si-ai)较小，反演结果信噪比降低、噪音增加。
地质约束条件是井点的波阻抗约束，目的是恢复地震数据中缺少的低频与高频信息、增加井曲线反映的沉积信息；对时窗内波阻抗的取值范围起约束作用。
步骤9)中，在储层顶底反射层解释完成后，以储层的顶底反射层位为控制面在反演数据体上提取层间属性。
步骤10)中，根据属性值(颜色)的分布，对层间属性平面图进行解释，分析砂体得展布特征，结合单井岩心分析，用地震属性约束沉积微相边界，描述沉积微相展布。
本发明的地震相控制下的沉积微相识别方法，是在对研究区块进行地层对比与三维地震资料层位标定的基础上，以地震解释层位为框架，以钻井的曲线特性与地震波形特征作为约束条件，在地震解释层位控制范围内，进行内插，建立初始模型；依据合成道数据和实际地震数据道的匹配关系，以及钻井声波阻抗与地震数据的阻抗的匹配关系，不断对初始模型进行修改、完善，使得合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配，得到一个把地质沉积信息与地震波组特征融合在一起的反演结果；在反演数据体上针对储层的顶底进行追踪解释，提取层间属性，通过对层间属性平面图进行解释，分析砂体的展布特征，分析沉积微相空间展布，指出优势相带，为井位部署提供依据。
本发明的地震相控制下的沉积微相识别方法，在地震解释层位框架下将地震、地质和测井的信息有效结合，根据井点测井曲线特征和地震波形相特征，对初始模型进行无偏最优估计，反演得到高分辨率的数据体，通过该技术有效刻画了沉积微相的平面展布。该方法通过测井资料约束地震反演，提高了反演结果的分辨率，能有效刻画目的层段得沉积微相、预测薄砂层的平面展布，为井位部署提供依据。
附图说明
图1为实施例1的地震相控制下的沉积微相识别方法的流程图；
图2为实施例1的测井曲线归一化前后值域直方图分布对比图，其中(a)为测井曲线归一化前值域直方图分布图，(b)为测井曲线归一化后值域直方图分布图；
图3为实施例1中B408-B402-B414井联井层位标定剖面；
图4为实施例1建立的反演框架模型；
图5为实施例1建立的反演低频模型；
图6为常规地震剖面与反演地震剖面对比图，其中(a)为常规地震剖面图，(b)为反演剖面对比图；
图7为实施例1中反演数据体层位标定图；
图8为实施例1中波阻抗反演剖面解释图；
图9为实施例1中目的层段波阻抗属性平面图；
图10为实施例1中目的层段属性解释平面图；
图11为实施例1中波阻抗属性与钻井岩心对比分析图；
图12为实施例1中沉积微相平面图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的地震相控制下的沉积微相识别方法(流程如图1所示)，包括下列步骤：
1)建立地震工区，输入三维地震数据、井数据和研究区地层(需要研究地层)的钻井地质分层数据；
2)对测井资料进行归一化处理，消除不同年度、不同测井仪器型号、不同刻度对测井曲线的影响；具体方法如下：
①在研究区范围内，选择一口测井资料齐全、地层岩性与测井曲线对应关系好的井作为标准井，如图2所示，选择W2井为标准井；
②对标准井和其它井的曲线值域开展直方图分析，分析标准层段值域分布，如图2所示；
③统计所有参与分析井的测井曲线值域分布，以W2井的测井曲线值域分布的最大频率值PN＝150；W1井P0值为120，W2井的P0值为180进行归一化处理，公式如下：
D＝PN-Po (1)
Cnew(h)＝C(h)-D (2)
式中，D为归一化因子，是研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值与标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值之差；
PN为标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Po为研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Cnew(h)为归一化后的测井曲线；C(h)为归一化前的测井曲线；
结果如图2所示，通过归一化处理保证井间一致性，确保分析结果更加准确合理；
3)目的层层位标定：利用本区地震测井速度或VSP速度，将深度域的地质分层数据转换为时间域的时间值，将地质分层的时间值刻度到过井地震剖面上(如图3所示)；
4)确定模型框架：在层位标定的基础上，从过井地震剖面出发对地震资料进行解释，根据研究区地层的深度范围的解释层位，确定初始的模型框架；模型框架适当大于研究目的层的范围，在研究目的层解释层位的顶部层位上扩50ms、底部层位下延50ms，确定模型框架(如图4所示)；
5)建立低频模型：以解释的构造层位作为地层格架，在地层格架内参入反演井的声波曲线数据在每个精细解释的层位进行内插和外推，产生一个闭合低频模型(如图5所示)；
6)地震数据阻抗值的求取：
本实施例的工作数据体时间范围取1000ms-2000ms，由地震资料处理过程中的速度谱资料得到在t＝1000ms的速度、由钻井的测井或分析化验资料得到对应深度的密度数据，进而按公式(3)求得地震数据阻抗值，按递推公式(4)求得地震数据阻抗值，公式如下：
zt＝ρtv(t) (3)
式中，zt为第t时刻地层阻抗值；s(t)为地震道，t为地震反射双程旅行时；ρtv(t)为t时刻的波阻抗值；ρt为t时刻时的密度；v(t)为t时刻的层速度；
地层反射系数的求取：
通过式(3)求得不同时刻的波阻抗值后，通过如下公式求取地层反射系数：
式中，ri为第i层地层反射系数，zi为第i层地层阻抗值；
计算合成记录与地震道的增幅差值，使之小于10-2，同时计算钻井的阻抗与地震数据的阻抗的差值，使之小于10-2，如合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配(合成道数据与实际地震数据道误差值小于10-4、钻井的阻抗与地震数据的阻抗误差值小于10-4)，则进入步骤7；如果未达到最佳匹配，则返回步骤4)对初始模型进行修改；
7)井震约束反演：依据地震资料的反射特征，在井的声波测井曲线与密度测井控制下，得到一个将地质沉积信息与地震波组特征融合在一起的反演结果(如图6所示)，其公式如下：
式中：ri为反射系数；l为地震道采样点数；m为脉冲控制因子；si为地震数据；n为数据匹配的权因子；ai为合成道数据；wi为井阻抗曲线的趋势：zi为地震数据的阻抗；i为地震道采样点序号；
地震波形特征约束条件为m值的大小反映了波阻抗值和合成地震道与实际地震道匹配程度的好坏；当m值较小时，残差∑(si-ai)较大、分辨率低；当m值大时，残差∑(si-ai)较小，反演结果信噪比降低、噪音增加；
地质约束条件是井点的波阻抗约束，目的是恢复地震数据中缺少的低频与高频信息、增加井曲线反映的沉积信息，对时窗内波阻抗的取值范围起约束作用；
按照式(6)的约束条件求得波阻抗反演数据体。
8)在反演数据体上针对已钻井有显示的储层进行层位标定，确定储层在反演剖面上的位置(如图7所示)；
以过井剖面标定的层位为基础，对储层的顶底进行追踪解释(如图8所示)；在储层顶底反射层解释完成后，以储层的顶底反射层为控制面在反演数据体上提取层间属性(如图9所示)；
9)根据层间属性值(颜色)的分布，对层段属性平面图进行解释，分析砂体的展布特征(如图10所示)；
根据反演体平面属性图解释结果，结合单井岩心分析(如图11所示)，用地震属性约束沉积微相边界，描述沉积微相展布(如图12所示)。

Claims (6)

1.一种地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：包括下列步骤：
1)对测井资料进行归一化处理；
2)层位标定：将深度域的地质分层数据转换为时间域的时间值，将地质分层的时间值刻度到过井地震剖面上；
3)确定模型框架：从过井地震剖面出发对地震资料进行解释，根据研究区地层的深度范围的解释层位，确定初始的模型框架；
4)建立低频模型：以解释的构造层位作为地层格架，在地层格架内钻井的声波曲线数据在每个精细解释的层位进行内插和外推，产生一个闭合低频模型；
5)求取地震数据阻抗值和地层反射系数；
如合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配，则进入步骤6)；如果未达到最佳匹配，则返回步骤3)对初始模型进行修改；
6)井震约束反演：依据地震资料的反射特征，在井的声波测井曲线与密度测井控制下，得到将地质沉积信息与地震波组特征融合在一起的反演结果，求得波阻抗反演数据体；
7)在反演数据体上对已钻井有显示的储层进行层位标定，以过井剖面标定的层位为基础，对储层的顶底进行追踪解释，以储层的顶底反射层为控制面在反演数据体上提取层间属性；
8)根据层间属性值的分布，对层间属性平面图进行解释，用地震属性约束沉积微相边界，描述沉积微相展布；
步骤1)中，对测井资料进行归一化处理具体包括下列步骤：
①在研究区范围内，选择测井资料齐全、地层岩性与测井曲线对应关系好的井作为标准井，将其它井的曲线值域以标准井为基础进行对比分析，以将曲线的幅度控制在统一范围内；
②对标准井和其它井的曲线值域开展直方图分析，分析标准层段值域分布，以将曲线的幅度控制在统一范围内，消除测井曲线约束反演中出现值域突变的现象；
③统计所有参与分析井的测井曲线值域分布，以标准井的测井曲线值域分布的最大频率值PN标准进行归一化处理；
步骤③中，归一化处理的公式如下：
D＝PN-Po (1)；
Cnew(h)＝C(h)-D (2)；
式中，D为归一化因子，是研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值与标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值之差；
PN为标准井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Po为研究区不同井测井曲线值域中分布最大频率对应的测井值；
Cnew(h)为归一化后的测井曲线；C(h)为归一化前的测井曲线；
步骤5)中，地震数据阻抗值通过地震数据体求的，公式如下：
zt＝ρtv(t) (3)；
式中，zt为第t时刻地层阻抗值；s(t)为地震道，t为地震反射双程旅行时；ρtv(t)为t时刻的波阻抗值；ρt为t时刻时的密度；v(t)为t时刻的层速度；
通过式(3)求得不同时刻的波阻抗值后，通过如下公式求取地层反射系数：
式中，ri为第i层地层反射系数，zi为第i层地层阻抗值；
步骤6)中，井震约束反演的公式如下：
式中：ri为反射系数；l为地震道采样点数；m为脉冲控制因子；si为地震数据；n为数据匹配的权因子；ai为合成道数据；wi为井阻抗曲线的趋势：zi为地震数据的阻抗；i为地震道采样点序号；
按照式(6)的约束条件求得波阻抗反演数据体。
2.根据权利要求1所述的地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：所述测井资料包括研究区地层的钻井地质分层数据。
3.根据权利要求1所述的地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：步骤2)中，利用地震测井速度或VSP速度，把深度域的地质分层数据转换到时间域。
4.根据权利要求1所述的地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：步骤3)中，模型框架大于研究目的层的范围。
5.根据权利要求4所述的地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：所述模型框架的范围是在研究目的层解释层位的顶部层位上扩50ms、底部层位下延50ms。
6.根据权利要求1所述的地震相控制下的沉积微相识别方法，其特征在于：步骤5)中，合成道数据与实际地震数据道、钻井的阻抗与地震数据的阻抗达到最佳匹配是指合成道数据与实际地震数据道误差、钻井的阻抗与地震数据的阻抗误差的误差值小于10-4。
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