CN116027419B - 利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，包括以下步骤：步骤一，获取目标地点的地震剖面数据，从地震剖面数据中提取至少一个波形，计算波形各个相位的振幅强度，若任意两个相邻相位的振幅强度表现为极强振幅，则进入步骤二；步骤二，判断波形是否呈右下倾斜对称波形，若是，则进入步骤三；步骤三，从地震剖面数据中提取至少两个不同位置的波形，判断两个波形在同一相位是否存在极性反转，若是，则进入步骤四；步骤四，若其中一个波形的至少一个相位均存在时间滞后，则判定目标地点为含气砂岩储层。本发明的有益效果是：利用时间滞后判断波形特性可以准确识别亮点，从而提高对含气砂岩储层的定性识别，降低钻井失利的风险。

Description

利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法

技术领域

本发明涉及储层探测技术领域，尤其涉及一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法。

背景技术

自20th 30年代光点记录仪诞生以后，人们就发现可以利用不同岩性之间因其波阻抗差异所致而产生特殊形态的地震波波形来认识地层界面属性及其上下地层的岩石类型；20th 70年代，在子波零相位处理和褶积模型技术的大量应用以后，才真正有效地开始进行地震波波形分析的研究工作。Anstey(1980)在“Seismic Exploration for SandstoneReservoirs”一书中提到可以通过上下岩层之间由于其波阻抗差异而产生的不同地震子波形态来直接识别砂岩储集层的相关问题。随后，通过大量详实的钻井资料，并结合切实的地质模型，从以下多个方面对地震反射特征进行仔细地、长久地研究，即：地质界面能产生地震反射的实质(上下岩层波阻抗的不同)、砂泥(页)岩之间的声学特征、薄层与过渡层反射、砂体横向变化及尖灭问题等。许多成功的钻井范例证实，在特定的沉积环境下，这种利用地震资料直接识别砂岩体的方法是可行、可信的。

地震波形特征的原理为，当砂岩储层含气之后，会表现出极强的反射特征，经过真振幅恢复处理所得的记录剖面上出现的特别强的反射，在油气勘探上称为“亮点”。利用“亮点”技术是地震勘探中判定砂岩储层是否含气的一个重要标志和直接方法。但大量的失利钻井表明，优质砂岩储层(孔渗性好)含水或灰岩层夹泥岩或火山岩夹泥岩，也能表现出与砂岩储层含气之后较为相同的特征，被定义为“假亮点”。

通过研究发现，这些“假亮点”与真正的“亮点”之间，存在3个较为相似的特征，可以作为判别标识，即：1)极强振幅(由于上下层之间波阻抗差异较大而产生的)、2)偶极相位波形(两个相邻的强反射相位相反，此处新定义一个名称：右下倾斜对称波形)、3)极性反转(指横向上的波形变化，目的层周围地层由于波阻抗较大，与上下围岩表现出正极性特征，而目的层段由于波阻抗较小，与上下围岩表现出负极性特征)。但是，地震波形经过上述3个判别标识筛选后，仍然具有相当的不确定性，不能准确识别含气砂岩储层。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，主要解决背景技术的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，包括以下步骤：

步骤一，获取目标地点的地震剖面数据，从所述地震剖面数据中提取至少一个波形，计算所述波形各个相位的振幅强度，若任意两个相邻相位的振幅强度表现为极强振幅，则进入步骤二；

步骤二，判断所述波形是否呈右下倾斜对称波形，若是，则进入步骤三；

步骤三，从所述地震剖面数据中提取至少两个不同位置的波形，判断两个所述波形在同一相位是否存在极性反转，若是，则进入步骤四；

步骤四，若其中一个所述波形的至少一个相位均存在时间滞后，则判定所述目标地点为含气砂岩储层。

在一些实施方式中，在步骤一中，所述极强振幅的判断方法为：所述波形相邻两个相位的波阻抗定义为Z1和Z2，若Z1和Z2之间的差值超过所述波形的平均振幅的两倍，则认定所述波形表现为极强振幅，判定所述目标地点不存在粉砂岩、有孔虫砂岩和泥质砂岩，并进入步骤二。

在一些实施方式中，在步骤二中，所述右下倾斜对称波形的判断方法为：若所述波形相邻四个相位为斜十字对称，则认定所述波形呈右下倾斜对称波形，判定所述目标地点不存在泥岩夹灰岩、火山岩和灰砂泥岩互层，并进入步骤三。

在一些实施方式中，在步骤三中，所述极性反转的判断方法为：若两个所述波形在同一相位分别为正反射和负反射，则判断两个所述波形在同一相位存在极性反转，并进入步骤四。

在一些实施方式中，在步骤四中，所述时间滞后的判断方法为：在同一相位中，若其中一个所述波形的波峰滞后于另一个所述波形的波峰，判定所述目标地点不存在灰岩夹泥岩、火山岩夹泥岩、灰岩盖层砂岩和含水砂石，判定所述目标地点为含气砂岩储层。

本发明的有益效果为：通过在极强振幅、右下倾斜对称波形和极性反转3个判定条件的基础上增加时间滞后判定条件，利用时间滞后判断波形特性可以准确识别亮点，从而提高对含气砂岩储层的定性识别，降低钻井失利的风险。

附图说明

图1为本发明实施例公开的利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法的流程示意图；

图2为同一界面上下由于波阻抗的差异所造成的不同地震反射的示意图；

图3为右下倾斜对称波形的示意图；

图4为灰岩层夹泥岩地形的地震剖面以及取得的波形的示意图；

图5为图4取得的波形以时间为基准对齐后示意图；

图6为含气砂岩储层地形的地震剖面以及取得的波形的示意图；

图7为图6取得的波形以时间为基准对齐后示意图；

图8为本发明实施例公开的利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法的筛选流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

本实施例提出了一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，如图1所示，包括以下步骤一至四：

步骤一，获取目标地点的地震剖面数据，从地震剖面数据中提取至少一个波形，计算波形各个相位的振幅强度，若任意两个相邻相位的振幅强度表现为极强振幅，则进入步骤二；

具体的，在地质分界面上，之所以能产生地震反射，是由于界面上下的岩性之间存在不同的波阻抗，即：

Z＝βV (1)

其中，Z为波阻抗，β为界面上下岩性密度，V为界面上下岩性速度

不同的岩性之间由于波阻抗的差异在其分界面上将产生一个反射系数，即：

而

ρ(i)＝kv(i)^a (3)

其中，k为比例系数，a为一个常数，通常取0.23

通过式(1)、(2)和(3)拟合可得：

因此，界面上下岩性速度决定界面的反射系数，而不同的反射系数产生不同的地震波形，所以速度的不同将决定波形的各异。

如果从低速岩性到高速岩性，如泥(页)岩→灰岩，则Z1＜Z2产生正反射；如果从高速岩性到低速岩性，如灰岩→泥(页)岩，或泥(页)岩→高孔渗砂岩，则Z1＞Z2产生负反射。Z1和Z2之间的差异越大，则反射越强，表现在波形上则振幅越强，如图2。

在本实施例的步骤一中，极强振幅的判断方法为：波形相邻两个相位的波阻抗定义为Z1和Z2，若Z1和Z2之间的差值超过该波形平均振幅的两倍，则认定波形表现为极强振幅，判定目标地点不存在粉砂岩、有孔虫砂岩和泥质砂岩，并进入步骤二。显然，极强振幅的概念是相对的，仅用于定性判断。比如，在一个波形中，若某两个相邻的波峰明显比周遍波峰的振幅要大，均可以认为是存在极强振幅。因此，上述差值与两倍平均振幅进行比较，仅为其中的一种可选方案。

步骤二，判断波形是否呈右下倾斜对称波形，若是，则进入步骤三；

具体的，不同的波阻抗将产生不同的反射系数，从而产生不同的地震波形。一般地，常见的波阻抗结构可分为3种类型，即：单台阶状、箱状、多台阶状，与上述3种类型的波阻抗结构对应的，会产生零相位十字对称波形、斜十字对称波形(微分波形)、变异不对称波形(积分波形或低频波形)。

箱状结构是指地层顶底反射界面的极性相反(低速或高速夹层)，其间厚度小于1λ/2时所表现出来的波阻抗结构。图3反映了一种大套泥岩层内的高孔渗含气砂岩低速夹层(厚度≤1λ/4)的情况，砂岩层顶底界面极性相反，产生一个具有微分波形特征的复合波，可用4个相关相位表示(A1为砂层顶面零相位反射子波的上旁瓣；A2为顶面子波主波瓣与砂层底面零相位反射子波上旁瓣的迭加响应；A3底面子波主波瓣和顶面子波下旁瓣的迭加响应；A4为底面子波下旁瓣)。该复合波的波谷与波峰分别对应砂岩层的顶底界面，呈右下倾斜对称波形，即：A1与A4、A2与A3均呈斜十字对称，从A2到A3振幅变化最大。

在本实施例的步骤二中，右下倾斜对称波形的判断方法为：若波形相邻四个相位为斜十字对称，则认定波形呈右下倾斜对称波形，判定目标地点不存在泥岩夹灰岩、火山岩和灰砂泥岩互层，并进入步骤三。

步骤三，从地震剖面数据中提取至少两个不同位置的波形，判断两个波形在同一相位是否存在极性反转，若是，则进入步骤四；

具体的，研究表明介质波阻抗受多种外界因素的共同控制，包括：埋深、温度与压力、岩石孔隙度、胶结程度、饱和溶液性质等，故虽然是同一界面，但由于上述因素的不同，其波阻抗差异可大可小，甚至可以相同，继续参阅图2，相应的便可以产生正反射、负反射或无反射。根据极性反转就可以解释为什么在同一条地震测线上，有些地段反射时强时弱，而有些地段本应存在反射但实际却无反射，这一经常遇到的现象，即：极性反转。这一点在地震资料解释过程中是非常重要的。

在本实施例的步骤三中，极性反转的判断方法为：若两个波形在同一相位分别为正反射和负反射，则判断两个波形在同一相位存在极性反转，并进入步骤四。

步骤四，若其中一个波形的至少一个相位均存在时间滞后，则判定目标地点为含气砂岩储层。

在本实施例的步骤四中，时间滞后的判断方法为：在同一相位中，若其中一个波形的波峰滞后于另一个波形的波峰，判定目标地点不存在灰岩夹泥岩、火山岩夹泥岩、灰岩盖层砂岩和含水砂石，判定目标地点为含气砂岩储层。显然，时间滞后的概念是相对的，仅用于定性判断。时间滞后的基础上是至少两个波形以时间为基准进行对齐，当两个波形对齐后，若其中一个波形的波峰滞后于另一个波形的波峰，则可以认为是存在时间滞后。

具体的，以下以两个钻井实例作为说明。

如图4所示，钻井1钻遇灰岩层夹泥岩，用于表示非含气砂岩储层。图4中，从地震剖面数据取①、②和③3个波形。并将①、②和③3个波形以时间为基准对齐，如图5所示。从图5中可见，由①处到③处，出现主要变化有：1)①处到②处，极性发生了反转，由①处的正极性，变为了②处的负极性(现象较不明显)；2)②和③处的B、C相位振幅明显增大，且②处增大异常，这种异常推测为在灰岩之下的一个低速层(泥岩或气层)所致，表明可能存在含气层；3)②和③处的地震波形表现出右下倾斜对称波形。但仔细观察发现，②和③处的B相位到C相位的时间厚度并没有出现明显增大，其C相位处于同一水平层位上。因此，可以判断钻井1钻遇的目标地点并非含气砂岩储层。

图6所示，钻井2钻遇含气砂岩储层。图6中，从地震剖面数据取④、⑤和⑥3个波形。并将④、⑤和⑥3个波形以时间为基准对齐，如图7所示。从图7中可见，由④处到⑥处，出现主要变化有：1)④处到⑤处，极性发生了反转，由④处的正极性，变为了⑤处的负极性(现象较不明显)；2)⑤处的B、C相位振幅明显增大，且增大异常，这种异常推测存在一套优质的砂岩储层，并可能存在含气层，而⑥处B、C相位振幅明显减小，推测储层在⑥处基本上尖灭；3)⑤处的地震波形表现出右下倾斜对称波形。仔细观察发现，图7与图5的不同之处在于，图7的⑤处的B相位到C相位的时间厚度出现明显增大，其C相位不处于同一水平层位上而略低于水平层，出现了时间滞后效应(砂岩储层含气之后，由于气层层速度较围岩层低，地震波传播时间长，将表现出砂岩层底界面与地震波波峰不对应，而是略低于波峰的底面时间滞后现象)。因此，可以判断钻井2钻遇的目标地点为含气砂岩储层。需要说明的是，图5和图7中的A、B、C三相均为水平辅助线，便于观察波形的滞后，无特殊含义。

图5和7为砂泥(页)岩声波阻抗随深度变化的函数关系图，其表明：低孔隙度砂岩的波阻抗比泥(页)岩高许多，而高孔隙度砂岩的波阻抗低于泥(页)岩，但相差不大。前已述及，砂-泥(页)岩界面上的地震波的反射强度决定于其之间波阻抗差值。从图可知，低孔隙度砂岩与泥(页)岩之间波阻抗差异巨大，足以产生显著的正极性反射；高孔隙度砂岩与泥(页)岩之间的波阻抗仅在浅层弯曲段内(r.c＝-0.7)存在一定的差异，产生较为明显的负反射，而在深层两者的波阻抗十分相近，反射实际上为零，基本上无法被识别出来。因此可以解释在砂泥(页)岩层系的地震剖面上为什么出现一些让人费解的现象，即：浅层处显示出一连串在地震剖面上可识别的微弱反射，而在深部却是无法识别的。再者，在砂泥(页)岩层系中许多具有很好物性的储层通常在地震剖面上难以识别，相反那些物性较差的储层却具有较强的地震反射现象。因此为了能够提高优质砂岩储层在地震剖面上的可见性，一方面可以使泥(页)岩曲线向右移动(增强压实程度，但仅发生在局部地区)；另一方面则使高孔隙度砂岩曲线向左移动(当储层含油，尤其是含气时，如出现亮点)。

因此，砂岩储层含气之后会表现出特有的相关特征，利用这些特征来识别含气砂岩储层的方法是可行的。

实际上，本发明方案为一个筛选的过程，具体的筛选过程如图8所示。

在本实施例中，通过在极强振幅、右下倾斜对称波形和极性反转3个判定条件的基础上增加时间滞后判定条件，利用时间滞后判断波形特性可以准确识别亮点，从而提高对含气砂岩储层的定性识别，降低钻井失利的风险。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，获取目标地点的地震剖面数据，从所述地震剖面数据中提取至少一个波形，计算所述波形各个相位的振幅强度，若任意两个相邻相位的振幅强度表现为极强振幅，判定目标地点不存在粉砂岩、有孔虫砂岩和泥质砂岩，则进入步骤二；

步骤二，判断所述波形是否呈右下倾斜对称波形，若是，判定目标地点不存在泥岩夹灰岩、火山岩和灰砂泥岩互层，则进入步骤三；

步骤三，从所述地震剖面数据中提取至少两个不同位置的波形，判断两个所述波形在同一相位是否存在极性反转，若是，则进入步骤四；

步骤四，若其中一个所述波形的至少一个相位均存在时间滞后，则判定所述目标地点为含气砂岩储层，在步骤四中，所述时间滞后的判断方法为：在同一相位中，若其中一个所述波形的波峰滞后于另一个所述波形的波峰，判定所述目标地点不存在灰岩夹泥岩、火山岩夹泥岩、灰岩盖层砂岩和含水砂石，判定所述目标地点为含气砂岩储层。

2.如权利要求1所述的利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，其特征在于，在步骤一中，所述极强振幅的判断方法为：

所述波形相邻两个相位的波阻抗定义为Z1和Z2，若Z1和Z2之间的差值超过所述波形的平均振幅的两倍，则认定所述波形表现为极强振幅，判定所述目标地点不存在粉砂岩、有孔虫砂岩和泥质砂岩，并进入步骤二。

3.如权利要求1所述的利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，其特征在于，在步骤二中，所述右下倾斜对称波形的判断方法为：

若所述波形相邻四个相位为斜十字对称，则认定所述波形呈右下倾斜对称波形，判定所述目标地点不存在泥岩夹灰岩、火山岩和灰砂泥岩互层，并进入步骤三。

4.如权利要求1所述的利用地震波形特征识别与判定含气砂岩储层的方法，其特征在于，在步骤三中，所述极性反转的判断方法为：

若两个所述波形在同一相位分别为正反射和负反射，则判断两个所述波形在同一相位存在极性反转，并进入步骤四。