CN1664616A - 等速砂泥岩地层的储层预测油气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用振幅加速度在等速砂泥岩地层区预测油气储层的方法。步骤为向计算机中加载三维地震保幅体和偏移体；用三维保幅资料计算三维地震数据体的振幅加速度体。用偏移三维地震体解释并逐线或逐道内插勘探目的层的各个反射层位；根据钻井标定，按照地震的最大纵向分辨率提取平均每半个周期对应地质层位的地震振幅、振幅加速度；统计计算各井、各砂组的砂岩发育指数、对应地震层位的产能，提取各井点对应地震层位的振幅加速度值。将振幅加速度与产能或砂岩发育指数进行二元拟合。具有快捷、有效、经济、实用、运算速度快，成本低特点，相关系数达0.82，广泛用于相应地质条件下的油气勘探，有很好的社会和经济效益。

Description

等速砂泥岩地层的储层预测油气的方法

技术领域

本发明涉及地层中石油勘探预测油气的方法，特别适用于用等速砂泥岩地层地区的储层预测，而对于这类地区其他地震储层预测方法效果很差或没有效果。

背景技术

现有技术中，当含油气层系的砂岩速度大于或小于泥岩速度时，沿层振幅平面图或反演波阻抗剖面图及平面图即可反映出沉积体系格架和砂岩储层的展布，但当砂岩与泥岩速度相等或接近时，这种方法并不奏效，因而它成为目前地震储层预测的难题之一。N.S.Neidel最早指出砂岩与泥岩的速度差异对地震储层预测效果的影响，并把砂岩速度小于泥岩速度归于第一类地层，此时适合于亮点和AVO等储层与油气层预测；把砂岩速度大于泥岩速度归于第三类地层，此时适合于简单的砂岩含量或岩性预测；把砂岩速度等于泥岩速度归于第二类地层，此时用振幅、速度、波阻抗、频率等属性均不能有效的识别和预测储层。砂岩与泥岩的速度差异取决于压实作用，刘震把砂泥岩速度相等的情况称为等速型压实模型。

储层预测的另一个难题是薄互层中砂岩的预测，提高地震采集主频和测井约束反演均可提高或改善对薄层的识别和预测能力，但前者在生产中并未广泛使用，后者则需均匀和密集的钻井分布(4)。

松辽盆地南部的白垩系青山口组储层和鄂尔多斯盆地北部的二叠系石盒子组储层属于具有以上特点的储层类型。储层的存在与否或砂岩含量的变化往往难以引起振幅或波阻抗差的变化，因而用一般地震属性提取和波阻抗反演方法等方法均不能有效地识别和预测油气储层。

发明内容

本发明的发明目的在于对于砂泥岩等速地层提供一种经济、实用、简便有效的薄互层中砂岩储层的识别和预测，提高探井和评价井的钻井成功率的等速砂泥岩地层的储层预测油气的方法。

实现发明目的的技术方案是这样解决的：包括一个计算软件程序，并按下述步骤进行：

a、向计算机中加载三维地震保幅体和偏移体；这里三维地震保幅体指相对振幅保持数据体，按16位或32位数据精度加载均可；偏移体指构造解释用的三维叠偏数据体，按8位数据精度加载即可满足需要；

b、用三维保幅资料计算三维地震数据体的振幅加速度体，设地震反射强度为S，振幅加速度为AA，则

    AA＝d²(LnS)/dS(t)²，即对反射强度A取对数，再求其二阶导数；

式中d为导数，Ln-为自然对数，t-为地震反射时间，S-为地震反射强度；

c、用偏移三维地震体解释并逐线或逐道内插勘探目的层的各个反射层位；

d、根据钻井标定，按照地震的最大纵向分辨率提取平均每半个周期对应地质层位的地震振幅、振幅加速度；采用均方根振幅或总振幅法(即半个周期内各采样点振幅算数值的和)效果较好；

e、对以上属性的数值归一化，彩色显示其平面图，对于等速型砂泥岩地区，振幅加速度异常高或低值的平面展布范围即为储层发育区。含油层可能为异常低值，含气砂层可能为异常高值；

f、在测井基线校正和标准化的基础上，用砂岩的自然电位负异常幅度SP乘以厚度H作为砂岩的发育指数SI，统计计算各井、各砂组的砂岩发育指数SI；SI取值一般介于0～1000之间，其大小取决于自然电位SP基线校正和标准化后的取值，即从泥岩基线到砂岩负异常幅度，单位为毫伏，厚度H指每层砂岩的厚度，单位为米；

g、统计各井在对应地震层位的产能(单井产油或气量)，提取各井点对应地震层位的振幅加速度值AA；

h、将振幅加速度与产能或砂岩发育指数进行二元拟合，对于等速型砂泥岩地区，砂岩发育指数(或砂岩累加厚度或单井产量)与振幅加速度呈幂函数拟合关系，相关系数R在0.6以上；

i、振幅加速度平面图还可以与用测井相平面图、油层产能平面图等进行比较，高产井区或厚砂层发育区往往具有高或低的振幅加速度异常。或者说，在平面上通过振幅加速度的大小变化总是能把储层区和非储层区有效地识别和区分开，而其他地震属性和方法则不能区分开。

本发明与现有技术相比，具有快捷、有效、经济、实用、检测方法简便、运算速度快，成本低，预测效果好的特点。运算提取地震振幅加速度参数，并与测井、岩芯和沉积相分析相结合，很大程度上改善了识别和预测此类特殊储层的有效性。实验表明振幅加速度与砂岩发育指数和产能均呈正相关，相关系数达0.82。采用本发明，可以解决其他方法所不能解决的等速型砂泥岩地区的薄互层中的砂岩油气储层的预测问题。将该方法用于适合于此中地质条件的油气勘探和开发中，定有很好的社会和经济效益。据发明者所知，属于等速型砂泥岩地质条件的油气区在国内外占有一定的比例，至少在国内发明者就遇到了四个地区：分别是松辽盆地南部青山口组油层、鄂尔多斯盆地北部下石盒子组储层(其中包括中石油的苏里格庙气田和中石化的塔巴庙气田)、江苏油田的下第三系油层、秦潼洼陷的下第三系油层等。在未使用本发明之前，这些地区地震储层预测效果较差，钻井失利多，勘探开发成本很高，使用本技术会取得显著效果。国内外其他油气区的这种地质条件也一定存在。在一个油气区，只要用目的层的综合测井曲线就很容易判断这个地区是否属于等速型砂泥岩地层这个地质条件。

附图说明

附图1为本发明实施例中腰英台地区砂岩储层预测等值线图；

附图2为塔巴庙气田某三维地震区块盒2-3振幅加速度平面图；

附图3振幅加速度与钻井产能关系图。

具体实施方式

附图为本发明的实施例子。

下面结合附图对本发明的内容作进一步说明：

用振幅加速度与等速砂泥岩地层的储层预测油气的方法，包括一个计算软件程序，并按下述步骤进行：

a、向计算机中加载三维地震保幅体和偏移体

b、用三维保幅资料计算三维地震数据体的振幅加速度体，设地震反射强度

为S，振幅加速度为AA，则

    AA＝d²(LnS)/dS(t)²，即对反射强度A取对数，再求其二阶导数，

式中d为导数，Ln-为自然对数，t-为地震反射时间，S-为地震反射强度；

d、用偏移三维地震体解释并逐线或逐道内插勘探目的层的各个反射层位；

e、根据钻井标定，按照地震的最大纵向分辨率提取平均每半个周期对应地质层位的地震振幅、振幅加速度；采用均方根或总振幅法效果较好；

f、对以上属性的数值归一化，彩色显示其平面图，对于等速型砂泥岩地区，振幅加速度异常高或低值的平面展布范围即为储层发育区，含油层可能为异常低值，含气砂层可能为异常高值；

g、在测井基线校正和标准化的基础上，用自然电位幅度SP乘以厚度H作为砂岩的发育指数SI，统计计算各井、各砂组的砂岩发育指数SI即SI＝SP×H；

h、统计各井在对应地震层位的产能(单井产油或气量)，提取各井点对应地震层位的振幅加速度值；

i、将振幅加速度与产能或砂岩发育指数进行二元拟合，对于等速型砂泥岩地区，一般砂岩发育指数(或砂岩累加厚度或单井产量)与振幅加速度呈幂函数拟合关系，相关系数R多在0.6以上；

j、振幅加速度平面图还可以与用测井相平面图、油层产能平面图等进行比较，高产井区或厚砂层发育区往往具有高或低的振幅加速度异常。或者说，在平面上振幅加速度总是能把储层区和非储层区有效地识别和区分开，而其他地震属性和方法则不能区分开。

在实践中应用试错法试验发现，其核心是用三维地震体的沿层振幅加速度平面图识别和预测油气储层。在叠后地震数据体中，通过计算和特殊处理可以获取50多个与时间、振幅、频率、相位、波形等有关的属性。大多数地质条件下，简单的振幅、时间等属性即可识别和预测储层，但对于等速型砂泥岩地层，常用的这些属性均不能有效预测储层。试错法指在多个油气区针对多个等速型砂泥岩层计算提取了各层的各种地震属性，再根据已有钻井揭示的储层发育与分布状况，分别与每个属性平面图对比、拟合，寻找与钻井结果一致的能反映储层分布的有效属性。振幅加速度能识别和预测等速型砂泥岩储层就是这样试验出来的。

实施例1

参照图1所示，腰英台油田青二IV-V砂组振幅加速度与砂岩发育指数的关系图，指示工区西北角有一由南向北的朵状三角洲砂体。

对腰英台油田青二IV-V砂的计算例子

工区正北-东北许多钻井如DB15、DB16、DB17、DB22、DB25等只钻到了累加3-10m厚的油层，该区的振幅加速度介于10-20之间，砂岩发育指数200-400；根据振幅加速度和砂岩发育指数的关系，在工区西北角解释出一个振幅加速度低值异常(加速度小于5)所反映的三角洲朵状砂体，其砂岩发育指数大于600，后来据此所钻的DB33和DB34井均获得了累厚超过20m的含油砂层和高产油气流。

腰英台油田是在松辽盆地南部下白垩统青山口组发现的许多油田之一，由于泥岩普遍含碳酸钙，含钙泥岩及钙质泥岩与砂岩的自然伽玛、电阻率、声波等测井响应类似，所以只有自然电位测井对砂岩的响应较明显，它成为识别砂岩的最有效曲线。然而，自然电位的负异常幅度在平面上变化较大，总体上为工区西南部的砂岩自然电位负异常幅度较大，东北部井的砂岩负异常幅度较小，这一变化趋势与地震振幅、波形、加速度等属性变化在北东-南西方向上的分带特征是一致的，所以，它们应反映了岩性及沉积相的变化，而不是测井随机误差。但是，自然电位的负异常幅度可能只反映了砂岩的粒度信息，却并不能完整地反映砂岩的发育程度。因此用自然电位幅度乘以厚度作为砂岩的发育指数，并在基线校正和标准化的基础上，统计计算各井、各砂组的砂岩发育指数，用于与地震属性的拟合，以实现最终用地震属性识别和预测砂岩发育区。

为了获得能够有效反映砂岩反映程度地震属性，采用试错法分别提取9个同相轴对应层位的地震振幅、频率、波形分类、振幅加速度、振幅变化率、峰度、歪度、相干体等属性，并与测井相平面图、测井砂岩发育指数平面图等比较，发现除低的振幅加速度与砂岩发育指数高值分布的平面位置较吻合外，其他属性变化与砂岩的发育程度之间几乎没有关系。振幅加速度对砂岩反映效果最好，大多数情况下，低的加速度对应于厚、纯、粗的高砂岩指数分布区。在各层位的振幅加速度图上勾绘了砂岩发育指数(自然电位负异常幅度乘以厚度)等值线图成为腰英台地区砂岩储层预测重要手段之一。

腰英台地区各井点的重点产层青二IV-V和青一IV砂组的振幅加速度与砂岩发育指数之间略呈一定的幂函数相关性，相关系数在0.6左右。尽管相关系数较小，但与其它地震属性比较，仍算是在储层识别、预测和沉积相平面展布分析方面一个较为有效的方法。

各层位的振幅、波形、频率等的确存在着平面变化，但他们与砂岩含量关系不大。经正演模型和地震属性与钻井的对比分析发现这些地震属性的变化反映了低速纯泥岩含量的变化，在钻井剖面图上，这些纯泥岩的占地层总厚度不到20％，而其他80％的岩性为声波时差变化很小的砂岩、粉砂岩及含钙泥岩。所以地震强振幅平面展布范围多指示了纯泥岩的范围，但弱振幅却没有指示出砂岩的富集区。波形参数对砂岩反映的灵敏度介于振幅加速度和振幅之间，研究发现，具相同波形的部分区域指示了砂岩较发育的低加速度区，部分区域却指示了砂岩不发育的高加速度区。

在各层位的瞬时频率平面图上，频率的平面变化很小。各层位的频率总体上均有南高北低的趋势，似乎与南砂北泥的趋势吻合。正演模型也反映含砂较厚时，频率变高的特点。但就DB13～DB27井产油区来说，瞬时频率几乎无变化，因而对储层预测来讲没有意义。

属性试验结果均表明，除振幅加速度外，包括振幅变化率和波形在内的绝大部分属性对该区目的层砂岩储层的反映效果不好。

振幅加速度对储层预测较成功之处，就是识别出了砂体沉积相类型及展布的有利位置。特别是在工区西北角发现青二段下部的一个较大型三角洲朵体，而目前的油井如DB13、DB18、DB26等井仅仅钻在该三角洲的东侧缘，以浅滩相为主。朝西1～3km有更厚的三角洲前缘席状砂、水下分流河道和河口坝等朵体，规模3km×5km，可望形成一个中型规模的油田。后来在该位置所钻的DB33和DB34井验证了以上预测。

另一个重要发现就是在青一段上部振幅加速度平面图上，在目前发现油的位置圈定了沿湖岸线展布的三角洲前缘席状砂和浅滩砂分布有利异常区，并在DB16井和DB17井之间发现一个由南向北伸长的反映砂岩加厚的朵状低加速度区，由于位于深湖区，又具有蘑菇朵的平面形态，所以很可能是浊积扇体，或者为水下分流河道，宽1.5～2km，长3km。重要的是该砂体分布异常区与DB19井北部工区边界吉林油田在该层位发现高产油流的黑148井位连成了一片，似乎预示了在DB16井和DB17井之间南向北伸长的朵状范围内，也有可能找到类似的高产油气层。

实施例2

图2所示为振幅加速度预测的鄂尔多斯盆地北部塔巴庙气田下石盒子组气层砂岩展布图。振幅加速度平面图指示了沉积相、砂岩储层、含气量三种信息，它指示该区发育一个由北北流向南的一个曲流河道，在河道拐弯处发育了五个点坝砂体。气藏主要位于点坝之上，钻于点坝上的qc3、qc4、qc10、qc11、qc16、qc17、qc20等井每日产气量超过30000m³，钻于漫滩上qc2、qc13、qc21、qc22、qc23等井的日产气量小于10000m³，产气量与振幅加速度成幂函数递增关系，相关系数达0.82见图3所示。

鄂尔多斯盆地北部塔巴庙气田下石盒子组砂岩层速度一般为4300～4700m/s，含气后砂岩速度4000m/s左右，泥岩不纯，多由粉砂质泥岩和含钙泥岩组成，速度一般4300～4700m/s，因而与砂岩之间无明显的波阻抗差。地层中夹少量薄层的低速纯泥岩或碳质泥岩，他们的含量变化是造成波阻抗差和引起振幅变化的主要原因。因此根据波阻抗反演和与振幅有关的属性变化很难预测砂岩储层。在探井qc3井盒2-3段获得日产53000m³的天然气后，根据反演和其它地震属性在该井南部2km的范围内预测的qc21、qc22、qc23等井均只得到了日产数千方的气。在盒2-3段的振幅加速度平面图上，具较厚砂岩储层和较高产能的钻井均位于高振幅加速度区域内，这种黄红色的高振幅加速度平面形态指示了沿曲流河道分布的5个点坝砂体。高产井位于点坝砂体内，低产井及干井则位于决口扇或漫滩上。

塔巴庙气田砂岩储层的自然电位负异常响应反映效果不明显，而含钙粉砂质泥岩和钙质泥岩与砂岩储层均具有较低的自然伽玛测井值和曲线形态，所以，采用自然电位和自然伽玛反演识别和预测储层也不十分理想。

图3所示为振幅加速度与钻井产能关系图，由关系图中的曲线可知，振幅加速度与产能呈正相关，相关系数达0.82。也就是说振幅加速度越大，则该地区产能就越大，等速型砂泥岩地层的泥岩往往含钙质，因而其自然伽玛、电阻率、声波时差等测井响应与砂岩类似，二者不宜区分，测井约束反演的波阻抗、自然伽玛的资料也无法识别和预测储层。当自然电位曲线反映砂岩效果较好时，测井约束反演的自然电位也可较好的指示储层。这时自然电位反演和振幅加速度可以互相印证，提高预测的可信度。例如图1的右下方有两个椭球形的低振幅加速度异常，其中左边的一个与自然电位反演指示的砂岩发育区吻合，可能为点砂坝砂体；右边异常则与自然电位反映的砂岩不吻合，可能为浅湖或漫湖泥沉积区。

振幅加速度和自然电位反演相比，前者不需要井的资料约束，运算速度快，成本低，预测效果好。自然电位反演首先要求砂岩有较明显的自然电位响应，其次，平面上要有较均匀的井的分布，再次，当反演前的测井基线校正或标准化存在问题时，反演结果也会出现多解性或错误。

总之，在等速型砂泥岩地层区振幅加速度不失为一个快捷、有效、实用的储层预测方法。

Claims (1)

1、一种等速砂泥岩地层区储层预测油气的方法，包括一个计算软件程序，其特征在于还包括按下述方法步骤进行：

a、向计算机中加载三维地震保幅体和偏移体；

b、用三维保幅资料计算三维地震数据体的振幅加速度体，设地震反射强度为S，振幅加速度为AA，则

AA＝d²(LnS)/dS(t)²，即对反射强度S(t)取对数，再求其二阶导数；

式中d为导数，Ln-代表自然对数，t-为地震反射时间，S-为地震反射强度；

c、用偏移三维地震体解释并逐线或逐道内插勘探目的层的各个反射层位；

d、根据钻井标定，按照地震的最大纵向分辨率提取平均每半个周期对应地质层位的地震振幅、振幅加速度；采用均方根或总振幅法效果较好；

e、对以上属性的数值归一化，彩色显示其平面图，对于等速型砂泥岩地区，振幅加速度异常高或低值的平面展布范围即为储层发育区，含油层为异常低值，含气砂层为异常高值；

f、在测井基线校正和标准化的基础上，用自然电位幅度(SP)乘以厚度(H)作为砂岩的发育指数(SI)，统计计算各井、各砂组的砂岩发育指数(SI)；SI取值一般介于0～1000之间，其大小取决于自然电位SP基线校正和标准化后的取值，即从泥岩基线到砂岩负异常幅度，单位为毫伏，厚度H指每层砂岩的厚度，单位为米；

g、统计各井在对应地震层位的产能(单井产油或气量)，提取各井点对应地震层位的振幅加速度值；

h、将振幅加速度与产能或砂岩发育指数进行二元拟合，对于等速型砂泥岩地区，一般砂岩发育指数或砂岩累加厚度或单井产量与振幅加速度拟合呈幂函数关系，相关系数R在0.6以上；

i、振幅加速度平面图与用测井相平面图、油层产能平面图进行比较，高产井区或厚砂层发育区往往具有高或低的振幅加速度异常，即在平面上振幅加速度总是能把储层区和非储层区有效地识别和区分。

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