陳 剛 (成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川 成都 610059)

萬海清 (中海油田服務(wù)股份有限公司，廣東 湛江 524057)

利用層速度資料定量預(yù)測(cè)砂泥巖含量方法研究

陳 剛 (成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川 成都 610059)

萬海清 (中海油田服務(wù)股份有限公司，廣東 湛江 524057)

地震波速度和巖石的性質(zhì)是密切相關(guān)的，不同的巖石具有不同的層速度。在地震勘探中，可以利用層速度資料來定量預(yù)測(cè)巖性。通過測(cè)井、鉆井、錄井等資料解釋出相關(guān)地層的巖性、埋深數(shù)據(jù)，并從地震速度譜中提取出相應(yīng)的層速度，對(duì)這些資料按照一定的方法進(jìn)行綜合分析,即可得到地震波速度與地層巖性、埋深之間的關(guān)系，編寫程序即得到該區(qū)域的巖性量板。對(duì)沒有實(shí)施鉆井的區(qū)塊，將這些區(qū)塊經(jīng)解釋后的三維地震數(shù)據(jù)體使用該量板進(jìn)行處理，便可得到目的層的含砂量，從而能夠較為準(zhǔn)確、快速地對(duì)砂泥巖進(jìn)行巖性預(yù)測(cè)。實(shí)際應(yīng)用表明，該方法在砂泥巖巖性預(yù)測(cè)方面切實(shí)可行。

砂泥巖模型；速度譜；巖性量板；砂泥巖含量

研究地層中的砂、泥巖含量和確定砂、泥巖地層分布及組合特征對(duì)尋找油氣藏或油氣藏遠(yuǎn)景區(qū)有十分重要的意義。確定砂泥巖含量的方法有很多，主要依據(jù)鉆井取心或?qū)y(cè)井、地震資料進(jìn)行分析解釋[1-2]。盡管在利用速度劃分巖性方面已進(jìn)行過許多研究，但由于地震波的傳播速度與地層的巖性、孔隙度、埋藏深度等諸多因素密切相關(guān)，導(dǎo)致在巖性解釋工作中產(chǎn)生多解性，使得實(shí)際應(yīng)用效果不甚理想。用速度譜估算砂泥巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)則取得了較好的效果，對(duì)劃分砂泥巖相帶來很大的幫助。為此，筆者對(duì)利用層速度資料定量預(yù)測(cè)砂泥巖含量的方法進(jìn)行了研究。

1 理論基礎(chǔ)

1.1基本原理

地震波速度和巖石的性質(zhì)是密切相關(guān)的，不同的巖石其速度是不一樣的。根據(jù)該特點(diǎn)，可以利用大量的地震速度譜資料分析地層的層速度，通過建立層速度和巖性之間的關(guān)系來求取地層中砂、泥的含量。利用平均速度場(chǎng)提取層速度估算砂泥巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)就是基于該原理對(duì)地層中的砂、泥巖含量進(jìn)行定量分析，最終得到的巖性量板可快速、較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)地層的砂巖含量。該方法不需要對(duì)地層資料做其他的處理，只需要獲得地下某點(diǎn)的層速度和中心點(diǎn)埋深數(shù)據(jù)，便可以從量板上直接得到該地層的砂、泥巖含量。

1.2物理模型

實(shí)際巖層中砂、泥的分布是不均勻的(見圖1)，但是為了定量計(jì)算出地層中砂、泥的含量，可以把實(shí)際地層抽象成如圖2所示的物理模型[1]。

圖1 假想砂泥巖互層模型

圖2 經(jīng)等效處理后的地層模型

利用圖2可以得到實(shí)際巖層的厚度，即：

Z=Zs+Zh

(1)

式中，Z為巖層的總厚度；Zs為砂巖厚度；Zh為泥巖厚度。

若地震波以速度V通過巖層，則可認(rèn)為地震波通過Z段的時(shí)間t等于通過等效砂泥巖段的時(shí)間，即：

t=ts+th

(2)

式中，ts為地震波通過等效砂巖段Zs的時(shí)間；th為地震波通過等效泥巖段Zh的時(shí)間。

經(jīng)變換可得：

(3)

式中，V為地震波通過實(shí)際巖體的速度；Vs、Vh分別是地震波通過純砂巖和純泥巖的速度。

砂巖含量Ps=Zs/Z，泥巖含量Ph=Zh/Z=1-Ps。代入式(3)可得：

1/V=Ps/Vs+(1-Ps)/Vh

(4)

若Vs、Vh已知，則可以根據(jù)式(4)確定地層中砂巖的含量。

1.3計(jì)算方法

當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^不同的巖層時(shí)，其層速度是不同的。在通常情況下，泥巖地層的密度較小，層速度較低；砂巖地層的密度較大，層速度較高，并且速度還隨巖層的埋深不同而變化。根據(jù)這一原理，可以利用速度譜資料來定量預(yù)測(cè)地層中砂泥巖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。一般情況下,可用以下公式計(jì)算砂泥巖巖性指數(shù)[2]：

V=aHb

(5)

式中，a和b分別為砂巖和泥巖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；H為地層中心點(diǎn)埋深；V為對(duì)應(yīng)地層的層速度(V和H均為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù))。

對(duì)式(5)取對(duì)數(shù)，則有：

lnV=lna+blnH

(6)

利用最小二乘法便可求出a、b。具體計(jì)算公式如下：

(7)

(8)

式中，Vi、Hi分別為根據(jù)測(cè)井資料解釋出的地層層速度與地層中心點(diǎn)埋深，為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；N為(Vi、Hi)數(shù)據(jù)對(duì)的數(shù)目[3]。根據(jù)式(7)和式(8)可以確定出砂泥巖指數(shù)，再將其代入到式(6)，便可以獲得砂、泥巖含量曲線。

2 制作巖性量板

2.1基本原理

由于從速度譜提取的層速度與已解釋好的層位存在著一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，因而可以將這些數(shù)據(jù)點(diǎn)投影在由疊加速度場(chǎng)中提取的巖性量板上，然后對(duì)該量板進(jìn)行插值，保存與數(shù)據(jù)點(diǎn)重合的曲線值，就可以得到該數(shù)據(jù)點(diǎn)的砂、泥巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)了。

2.2數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

根據(jù)上述原理制作巖性量板，需要準(zhǔn)備大量的Vi、Hi數(shù)據(jù)對(duì)，可以通過綜合利用區(qū)域鉆井資料、測(cè)井資料，在對(duì)測(cè)井、鉆井資料進(jìn)行解釋時(shí)應(yīng)參考多條曲線及相關(guān)資料，如鉆井巖性剖面、聲波時(shí)差曲線、SP(自然電位)、井徑、視電阻率、微電極等[4]。最后使用聲波曲線及對(duì)應(yīng)的巖性柱狀圖等進(jìn)行綜合解釋，選出含砂量為0%(純泥巖)、25%、50%、75%和100%(純砂巖)的地層，并計(jì)算其層速度Vi和對(duì)應(yīng)的深度值Hi。

由于我國(guó)油氣田大部分屬陸源碎屑巖相，因而在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)資料來源較為廣泛。在一般情況下，某一區(qū)域內(nèi)砂泥巖剖面中常會(huì)夾雜其他巖性的地層(如火成巖，碳酸鹽巖等)，這些巖性的地層會(huì)對(duì)其上下圍巖的速度產(chǎn)生較大影響，因而在處理這類地層時(shí)，需要對(duì)資料進(jìn)行仔細(xì)分析。通?？梢詫⑦@些夾層的圍巖數(shù)據(jù)舍去掉，以保證結(jié)果的正確性。此外，應(yīng)選取厚度2m以上且聲波曲線在形態(tài)上無畸變的地層，以保證層速度的計(jì)算精度。另外，還應(yīng)取足夠多的井(研究中選取30口井)，通過用井的數(shù)據(jù)來約束，以保證預(yù)測(cè)結(jié)果正確。

2.3程序?qū)崿F(xiàn)

按照式(7)和式(8)，使用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)Vi、Zi計(jì)算出純砂、泥巖和其他不同含量的巖性指數(shù)a、b，然后根據(jù)a、b繪制V-H曲線，即得巖性量板。

圖3 量板程序流程圖

使用C、VB和C++ 等計(jì)算機(jī)語言編寫量板程序，具體操作流程如圖3所示，最終得到的巖性量板如圖4所示?？梢岳脠D板輸出砂泥巖巖性數(shù)據(jù)，然后與區(qū)域?qū)嶋H鉆井資料進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證該方法在該研究區(qū)是否適用。若研究結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的偏差，可以用VSP、聲波測(cè)井等資料進(jìn)行校正，量板經(jīng)過校正后便可運(yùn)用在實(shí)際生產(chǎn)中。

3 結(jié) 語

圖4 砂泥巖巖性量板

利用平均速度場(chǎng)提取層速度估算砂泥巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)及用C語言編寫的程序所得到的巖性量板具有自動(dòng)拾取砂、泥巖數(shù)據(jù)的特性，從而能夠快速準(zhǔn)確地得到地層含砂量。采用該方法不需要對(duì)地層資料進(jìn)行其他處理，只需獲得地下某點(diǎn)的層速度和中心點(diǎn)埋深數(shù)據(jù)，便可以從量板上直接得到該地層的砂、泥巖含量，因而在巖性預(yù)測(cè)方面具有省時(shí)、省力、節(jié)約經(jīng)費(fèi)、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以大大提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度和工作效率。

[1]陸基孟.地震勘探原理[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,1998.

[2]祝偉業(yè)，張?zhí)煜?利用速度分析定量預(yù)測(cè)巖性[J]. 石油地球物理勘探, 1996, 31(增2):47-52.

[3]朱廣生.勘探地震學(xué)教程[M].武漢：武漢大學(xué)出版社, 2005.

[4]劉永江，寧松華，馬亮.用C++編程實(shí)現(xiàn)砂泥巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)自動(dòng)預(yù)測(cè)[J].斷塊油氣田, 2008, 16(6):46-49.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.016

P631.443

A

1673-1409(2012)04-N049-03

2012-02-17

陳剛(1987-)，男，2010年大學(xué)畢業(yè)，碩士生,現(xiàn)主要從事地震數(shù)據(jù)處理與解釋方面的研究工作。