CN112034526A - 基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别方法。该方法选取灰质泥岩发育区作为研究区，通过识别层序单元界面，划分体系域、准层序组和细粒沉积的岩相类型，标定分界面深度，基于取芯井段对比分析结果构建岩相组合模型，结合过典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选敏感地震属性，提取各岩相组合的敏感地震属性特征值，绘制岩相组合类型和地震属性特征交会图，编制基于岩相组合的振幅和频率敏感属性与岩性关系模板，划分地震属性相类型，绘制均方根振幅‑瞬时频率敏感属性平面融合图，结合地震属性相关系模板，确定浊积砂体的分布。本发明实现了在灰质泥岩发育区利用地震识别浊积砂体，为勘探浊积砂体提供了技术指导。

Description

基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别 方法

技术领域

本发明涉及油气田勘探地质领域，具体涉及一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别方法。

背景技术

随着勘探的深入，半深湖及深湖环境中的薄层浊积砂体已成为岩性油气藏勘探的热点，半深湖及深湖环境相带发育大量的灰质泥岩，浊积砂体与灰质泥岩的地球物理响应特征相似，岩性油藏的勘探困难极大，如何在灰质泥岩发育环境中识别出浊积砂体成了岩性油藏勘探的关键。

半深湖-深湖相主要发育泥页岩为主的细粒沉积，是浊积砂体岩性油气藏勘探的重要领域，但由于发育大量的灰质泥岩，而灰质泥岩的地球物理响应特征与浊积砂体极为相似，造成了浊积岩砂体的勘探难度大、失利多。

目前，细粒沉积的分类方法包括多种类型，可以通过岩性、构造、生物组合、结构对页岩进行岩相划分，或者使用有机质丰度和矿物成分进行岩相划分。细粒沉积物具有极强的非均质性，泥岩在层或段的尺度，甚至在毫米级尺度下的纹层都有非均质性。

由于半深湖、深湖沉积背景下深水薄层浊积砂体的非均质性更强，并且通常伴生有大量的灰质泥岩，电阻率、声波时差等测井响应特征和地震反射特征与砂岩相似，使得砂体与灰质泥岩难以区分。

另外，地震振幅属性是目前预测砂岩发育的主要技术，对振幅属性的解释是振幅越强砂岩越发育，但勘探及研究发现，这种解释方法即缺少理论依据、又经常出现预测失利。

发明内容

本发明针对灰质泥岩发育环境中浊积砂体的识别问题，提出了一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区浊积砂体的地震识别方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选取灰质泥岩发育区作为研究区，利用地震剖面中发育的同向轴反射终止现象，结合界面上下的岩性、电性变化，识别层序界面，根据准层序组的叠加样式，划分准层序组和体系域；

步骤2，根据细粒沉积物在岩心、电子放大镜和薄片三个尺度下的观察结果，结合薄片及X衍射全岩矿物分析，对细粒沉积物进行岩相类型划分；

步骤3，基于岩心归位分析，通过观察岩心，标记大套砂岩段及典型砂泥岩分界面的深度，并与测井响应进行比对，使两者的深度统一；

步骤4：通过对取芯井段进行岩心对比分析和测井对比分析，根据对比分析结果，划分岩相组合类型，构建岩相组合模型；

步骤5，在研究区中选取典型井，基于岩相组合模型，结合典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选敏感地震属性，提取各岩相组合对应的地震属性特征值；

步骤6，基于各体系域中各岩相组合类型对应的地震属性特征值，针对各体系域，绘制岩相组合类型和地震属性特征交会图；

步骤7，根据各体系域的岩性组合类型与地震响应特征交会图，结合研究区优选的振幅和频率属性特征，编制基于岩性组合类型的地震属性特征与岩性关系模板，划分地震属性相类型；

步骤8，利用属性分析软件绘制优选的均方根振幅-瞬时频率属性融合图，分析各地震属性相的分布区域，结合基于岩性组合类型的地震属性特征与岩性关系模板，确定研究区内浊积砂体的分布。

优选地，所述步骤5中，具体包括以下子步骤：

步骤5.1：在研究区中选取典型井，根据测井响应识别岩性，基于岩相组合模型，确定典型井的岩相组合，绘制单井岩相组合分布图；

步骤5.2：结合典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选振幅和频率作为敏感地震属性，对比岩相组合、地震剖面和地震属性剖面，针对各体系域确定各岩相组合对应的地震属性特征，绘制单井岩相组合-地震属性对比图；

步骤5.3：在准层序组尺度上，根据单井岩相组合-地震属性对比图，提取各岩相组合对应的地震属性特征值。

优选地，所述步骤7中，将地震属性相类型划分为低频低振相、低频中振相、低频高振相、中频低振相、中频中振相、中频高振相、高频低振相、高频中振相、高频高振相。

优选地，所述地震属性相类型划分标准为：根据频率分布范围划分低频、中频和高频，低频范围为0-20Hz，中频范围为20-25Hz，高频范围为25Hz以上，根据振幅分布范围划分低振、中振和高振，低振范围为0-2000，中振范围为2000-4000，高振范围为4000以上。

本发明具有如下有益效果：

本方法将地质研究与地球物理资料相结合，通过建立岩相组合类型，利用不同体系域中各岩相组合的地球物理特征差异，识别灰质泥岩发育区中的薄层浊积砂体，克服了地震分辨率低难以识别薄砂层以及因灰质泥岩与浊积砂体两者地球物理响应特征相似而难以区分的问题，实现了基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别，为勘探浊积岩砂体提供了技术指导。

附图说明

图1为研究区目的层系中主要岩相的测井响应特征，其中，A为纹层状中灰质泥岩，B为纹层状高灰质泥岩，C为砂质条带灰质泥岩，D为含砾砂质泥岩。

图2为高位域岩相组合与地震属性交会图。

图3为湖侵域岩相组合与地震属性交会图。

图4为低位域岩相组合与地震属性交会图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：

以东营凹陷为例，采用本发明提出的一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区浊积砂体的地震识别方法，具体包括以下步骤：

步骤1，选取灰质泥岩发育区作为研究区，利用地震剖面中发育的同向轴反射终止现象，结合界面上下的岩性、电性变化，识别层序界面，根据准层序组的叠加样式，划分准层序组和体系域。

本实施例以东营凹陷为例，东营凹陷属于渤海湾盆地济阳坳陷内的一个次一级构造单元，为一个北断南超的箕状断陷湖盆，北部陡坡带断裂发育，断裂呈东西向展布，受陈南、胜北等基底大断层影响，形成多台阶式构造形态，断裂带下降盘发育深湖、半深湖相沉积；

古近系沙河街组为东营凹陷主要目的层系，沙河街组又根据岩性特征细分为沙四段、沙三段、沙二段和沙一段，其中，以沙三下亚段为代表的半深湖-深湖相主要发育深灰色泥岩、灰质泥岩、油页岩等，夹有少量碳酸盐岩与薄层浊积砂岩。

利用地震剖面中发育的同向轴反射终止现象识别层序界面，包括顶超、上超、下超和削截等，发现沙河街组三段下亚段的顶界面和底界面均存在削截现象，为不整合面；同时，沙河街组三段下亚段的顶界面为一套灰色泥岩，界面以上发育灰质泥岩、泥质砂岩、泥岩，界面以下主要发育灰质泥岩、泥岩、泥质砂岩，界面以上的砂岩含量增多，砂地比增大，界面处的测井曲线值发生明显突变，界面以上，声波时差曲线值突然减小、自然伽马GR曲线值突然降低、自然电位SP曲线值为高值、密度曲线值变大、中子曲线值降低；沙三下亚段的底界面，界面以上为泥岩、油页岩、薄层灰质砂岩，粒度变细、砂岩厚度变薄，岩性与岩相发生突变，界面上下泥岩的声波时差曲线值、自然伽马GR曲线值、自然电位SP曲线值、电阻率曲线值等均发生突变；

因此，根据地震剖面中发育的同向轴反射终止现象，结合界面上下的岩性、电性变化，识别出层序界面。

根据准层序组的叠加样式，划分准层序组和体系域，以本实施例中东营凹陷沙三下亚段层序为例，自下而上将沙三下亚段划分为六个准层序组，各准层序组均以反旋回为主，其中PS1准层序组为正旋回，砂岩含量向上减小，粒度变细，声波时差值增大，电阻率值降低，自然伽马GR值增大；PS2准层序组下部为反旋回，上部为正旋回，整体向上粒度变细，砂岩含量减少，声波时差值增大，电阻率值降低，自然伽马GR值增大；PS3准层序组下部为正旋回，上部为一套反旋回；PS4准层序组为两套反旋回；PS5、PS6准层序组为反旋回，砂岩含量向上增多；PS6准层序组中的砂砾岩为高自然伽马GR，声波时差值减小，电阻率值增大；PS5准层序组底部发育油页岩，电阻率高，自然伽马GR值向上减小，声波时差向上减小；

根据准层序组的叠加样式，将沙三下亚段层序划分为低水位、湖侵和高水位体系域，其中，PS1、PS2准层序组对应高水位体系域，PS3、PS4准层序组对应湖侵体系域，PS5、PS6准层序组对应低水位体系域。

步骤2，根据细粒沉积物在岩心、电子放大镜和薄片三个尺度下的观察结果，分析沉积构造类型，结合薄片及X衍射全岩矿物分析，将细粒沉积物的岩相类型划分为块状泥岩、纹层状灰质泥岩、砂质条带灰质泥岩、油页岩、砂岩和碳酸盐岩，纹层状灰质泥岩可进一步细分为纹层状中低灰质泥岩和纹层状高灰质泥岩。

细粒沉积物各岩相类型特征如下：

块状泥岩为深灰色和灰色，块状构造，层理和纹层不发育，成分及结构较为均一，泥质含量可达90％以上，砂质和灰质等含量小于10％；

纹层状灰质泥岩为深色的粘土矿物条带与浅色的碳酸盐矿物富集条带互层，局部存在石英颗粒，纹层厚度、碳酸盐矿物富集程度变化大，见微晶方解石层状分布；其中，纹层状中低灰质泥岩为深灰色，纹层发育，碳酸盐含量介于10％-30％，一般情况下，有机质含量较高，偏光显微镜下观察，纹层明暗相间排列，亮色纹层一般是碳酸盐矿物，暗色纹层富有机质，见有方解石晶粒；纹层状高灰质泥岩为灰-深灰色，纹层发育，碳酸盐含量为30％-50％，陆源碎屑含量小于50％，偏光显微镜下观察，纹层呈明暗相间；

砂质条带灰质泥岩为灰-深灰色，砂质条带及纹层发育，砂质条带间隔分布，砂质条带中石英颗粒呈条带状定向排列，钙元素含量介于5％～15％之间，砂质呈纹层状、层状或透镜状分布，碳酸盐含量为10％-50％；

油页岩为深、灰黑色-深褐色，岩心上页理非常发育，成分以粘土矿物为主，有机质层页理状分布，有机质含量高，砂质和灰质组分较少，偏光显微镜下观察，发育有机质纹层、偶见碳酸盐岩纹层，局部见介形虫碎片顺纹层分布；

除了细粒沉积外，还发育有砂岩和碳酸盐岩两类岩相。

步骤3，基于岩心归位分析，通过观察岩心，标记大套砂岩段及典型砂泥岩分界面的深度，并与测井响应进行比对，使两者的深度统一。

图1所示为研究区目的层系中主要岩相的测井响应特征，通过分析，得到各岩相的测井响应特征如下：

块状泥岩测井响应中，自然伽马值相对中等，取值范围约为60～70API，声波时差值相对较大，取值范围约为90～110μs/m，中子孔隙度值相对中等，取值范围为30％～35％，密度值相对低到中等，取值为2.5g/cm³左右；

纹层状中低灰质泥岩测井响应中，自然伽马值中等到高值，取值范围为55～60API，声波时差值中等到高值，取值范围约为100～110μs/m，电阻率值低到中等；

纹层状高灰质泥岩测井响应中，自然伽马值相对较高，取值范围为60～65API，声波时差值相对较低，取值范围约为80～100μs/m，电阻率值中等；

砂质条带灰质泥岩测井响应中，自然伽马值相对较高，取值范围为60～65API，声波时差值相对中等到高，取值范围约为90～100μs/m，电阻率值中等到低值；

油页岩测井响应中，自然伽马值相对较高，取值范围约为55～60API，声波时差值相对较高，取值范围为100～110μs/m，中子孔隙度中等到高值，取值范围为35～40％，密度值相对中等，取值约为2.55g/cm³。

由图1可得，细粒沉积物中各岩相类型的常规测井响应特征相似，测井曲线重叠范围较大，利用单一的常规测井响应特征识别岩性较为困难。

步骤4：通过对取芯井段进行岩心对比分析和测井对比分析，根据对比分析结果，将岩相组合类型划分为灰质泥包砂型、泥包砂型、泥包灰质泥型、混合型、砂包泥型以及泥和灰质泥互层型，构建岩相组合模型，各岩相组合模型的特征如表1所示：

表1岩相组合模型特征描述表

步骤5，在研究区中选取T718井作为典型井，基于岩相组合模型，结合典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选振幅和频率为敏感地震属性，提取各岩相组合对应的地震属性特征值，具体包括以下子步骤：

步骤5.1：在研究区中选取T718井作为典型井，根据测井响应识别岩性，基于岩相组合模型，确定典型井的岩相组合，绘制单井岩相组合分布图；

步骤5.2：结合T718井的地震剖面和地震属性剖面，优选振幅和频率作为地震属性，对比岩相组合、地震剖面和频率属性剖面，得到各体系域中各岩相组合的地震反射特征如下：

高位域中各岩相组合的地震属性特征为：以砂岩为主的岩相组合多为中-高振中频特征，纯的透镜状砂岩振幅稍低；灰质泥岩为主的岩相组合呈低-中振、中频，含有砂岩或灰质泥岩薄层的组合为中频，厚层较纯灰质泥岩为低频低振；泥岩夹灰质泥岩为中频低振；灰质泥岩与泥岩互层为低-中频低振，灰质泥岩与泥岩互层中含有少量的砂岩为高频。

湖侵域中各岩相组合的地震属性特征为：以砂岩为主的岩性组合为低-中频、低振，砂岩多为泥质砂岩，为低振幅的透镜状反射；灰质泥岩为主的岩性组合，纯灰质泥岩为低频低振，其他岩性组合的灰质泥岩往往以薄层形式出现，为中频低振；以泥岩为主的岩性组合中，发育少量薄层砂岩的为高频低振的响应特征，泥岩夹薄层灰质泥岩的类型为中频低振；若灰质泥岩夹泥岩中灰质泥岩与泥岩的厚度相差不大，为中频中振或中频低振。

低位域中各岩相组合的地震属性特征为：低位域发育大量的砂岩，总体呈中频，泥岩夹灰质泥岩为低振；灰质泥岩与砂岩互层、泥岩夹砂岩为中振；以砂岩为主的岩性组合中，不含灰质泥岩的为中频中-高振幅，含有灰质泥岩的为中振低-中振幅；以灰质泥岩为主的组合为中频中-高振；以泥岩为主的组合中，泥岩夹砂岩的中频中振，泥岩夹灰质泥岩的为中频低-高振；泥岩夹灰质泥岩的类型中，振幅主要与二者的砂质含量有关。

根据各岩相组合对应的地震振幅和频率，绘制单井岩相组合-地震属性对比图。

步骤5.3：在准层序组尺度上，根据T718井单井的岩相组合-地震属性对比图，提取各岩相组合对应的地震属性特征值，表2所示为高位域岩相组合的地震属性特征，表3所示为湖侵域岩相组合的地震属性特征，表4所示为低位域岩相组合的地震属性特征。

表2高位域岩性组合地震属性特征

表3湖侵域岩相组合地震属性特征

表4低位域岩相组合地震属性特征

步骤6，基于各体系域中各岩相组合类型对应的地震属性特征值，针对各体系域，绘制岩相组合类型和地震属性特征交会图，图2所示为高位域岩相组合与地震属性交会图，图3所示为湖侵域岩相组合与地震属性交会图，图4所示为低位域岩相组合与地震属性交会图。

步骤7，根据各体系域的岩性组合类型与地震响应特征交会图，结合研究区的振幅和频率特征，编制基于岩性组合类型的地震属性特征与岩性关系模板，划分地震属性相类型，包括低频低振相、低频中振相、低频高振相、中频低振相、中频中振相、中频高振相、高频低振相、高频中振相和高频高振相，其中低频低振相主要代表灰质泥岩夹泥岩与泥岩夹灰质泥岩岩相组合中含有厚层灰质泥岩的类型，即灰质泥岩主要发育的区域，低频中振相代表灰质泥岩与泥岩互层类型，中频低振相代表灰质泥岩夹泥岩或泥岩夹灰质泥岩的类型。

步骤8，利用属性分析软件绘制均方根振幅-瞬时频率属性融合图，分析各地震属性相的分布区域，结合岩相组合模型，确定研究区内浊积砂体的分布。

本实施例以沙三下高位域下部为例：

利用属性分析软件绘制均方根振幅-瞬时频率属性融合图，划分地震属性相分布区域，分析地震属性相分布区域得到：

强振幅地震属性相主要分布在扇体发育区，含有砂岩岩相主要分布在东西两个扇体发育区和T744井、T143井所处区域内，灰质泥岩主要发育在低频低振相处；

中频低振属性相主要代表灰质泥岩夹泥岩和泥岩夹灰质泥岩相，灰质泥岩的层厚相对于泥岩较厚，其本身厚度较薄，主要分布在西部和中部，呈连片状；

低频低振属性相，主要代表以灰质泥岩夹泥岩与泥岩夹灰质泥岩中含有厚层灰质泥岩的部分，即灰质泥岩的主要发育区域，在西部的扇体发育区以点状和条带状分布，东部的扇体发育区以点状分布为主，中部及东南部低频低振相呈连片状分布；

低频中振属性相，主要代表灰质泥岩与泥岩互层类型，在西部扇体发育区分布数量少，只在T719井呈较大片状分布，东部的砂体发育区数量较多，呈分散点状分布，中部有片状分布。

通过将岩相组合与地震属性相结合分析后，确定研究区内有利的浊积砂体发育区分布在断层边缘附近的非低频低振、低频中振、中频低振相区域以及中间低频高振相区域，低频低振发育区和中频低振发育区(即灰质泥岩、灰质泥岩夹泥岩或泥岩夹灰质泥岩类型的发育区)不是有利的浊积砂体勘探区域。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区浊积砂体的地震识别方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1，选取灰质泥岩发育区作为研究区，利用地震剖面中发育的同向轴反射终止现象，结合界面上下的岩性、电性变化，识别层序界面，根据准层序组的叠加样式，划分准层序组及体系域；

步骤2，根据细粒沉积物在岩心、电子放大镜和薄片三个尺度下的观察结果，结合薄片及X衍射全岩矿物分析，对细粒沉积物进行岩相类型划分；

步骤3，基于岩心归位分析，通过观察岩心，标记大套砂岩段及典型砂泥岩分界面的深度，并与测井响应进行比对，使两者的深度统一；

步骤4：通过对取芯井段进行岩心对比分析和测井对比分析，根据对比分析结果，划分岩相组合类型，构建岩相组合模型；

步骤5，在研究区中选取典型井，基于岩相组合模型，结合典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选地震属性，提取各岩相组合对应的地震属性特征值；

步骤6，基于各体系域中各岩相组合类型对应的地震属性特征值，针对各体系域，绘制岩相组合类型和地震属性特征交会图；

步骤7，根据各体系域的岩性组合类型与地震响应特征交会图，结合研究区的振幅和频率特征，编制岩相组合类型与地震属性的关系模板，划分地震属性相类型；

步骤8，利用属性分析软件绘制优选的均方根振幅-瞬时频率属性融合图，分析各地震属性相的分布区域，结合岩相组合模型与地震属性的关系模板，确定研究区内浊积砂体的分布。

2.如权利要求1所述的一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区浊积砂体的地震识别方法，其特征在于，所述步骤5中，具体包括以下子步骤：

步骤5.1：在研究区中选取典型井，根据测井响应识别岩性，基于岩相组合模型，确定典型井的岩相组合，绘制单井岩相组合分布图；

步骤5.2：结合典型井的地震剖面和地震属性剖面，优选振幅和频率作为地震敏感属性，对比岩相组合、地震剖面和属性剖面，针对各体系域确定各岩相组合对应的地震属性特征，绘制单井岩相组合-地震属性对比图；

步骤5.3：在准层序组尺度上，根据单井岩相组合-地震属性对比图，提取各岩相组合对应的地震属性特征值。

3.如权利要求1所述的一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区浊积砂体的地震识别方法，其特征在于，所述步骤7中，将地震属性相类型划分为低频低振相、低频中振相、低频高振相、中频低振相、中频中振相、中频高振相、高频低振相、高频中振相、高频高振相。

4.如权利要求3所述的一种基于岩相组合的灰质泥岩发育区薄层浊积砂体的地震识别方法，其特征在于，所述地震属性相类型划分标准为：根据频率分布范围划分低频、中频和高频，低频范围为0-20Hz，中频范围为20-25Hz，高频范围为25Hz以上，根据振幅分布范围划分低振、中振和高振，低振范围为0-2000，中振范围为2000-4000，高振范围为4000以上。

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