利用層速度資料定量預測砂泥巖含量方法研究

陳 剛 (成都理工大學地球物理學院，四川 成都 610059)

萬海清 (中海油田服務股份有限公司，廣東 湛江 524057)

利用層速度資料定量預測砂泥巖含量方法研究

陳 剛 (成都理工大學地球物理學院，四川 成都 610059)

萬海清 (中海油田服務股份有限公司，廣東 湛江 524057)

地震波速度和巖石的性質是密切相關的，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測巖性。通過測井、鉆井、錄井等資料解釋出相關地層的巖性、埋深數據，并從地震速度譜中提取出相應的層速度，對這些資料按照一定的方法進行綜合分析,即可得到地震波速度與地層巖性、埋深之間的關系，編寫程序即得到該區域的巖性量板。對沒有實施鉆井的區塊，將這些區塊經解釋后的三維地震數據體使用該量板進行處理，便可得到目的層的含砂量，從而能夠較為準確、快速地對砂泥巖進行巖性預測。實際應用表明，該方法在砂泥巖巖性預測方面切實可行。

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尋找油氣藏或油氣藏遠景區有十分重要的意義。確定砂泥巖含量的方法有很多，主要依據鉆井取心或對測井、地震資料進行分析解釋[1-2]。盡管在利用速度劃分巖性方面已進行過許多研究，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，導致在巖性解釋工作中產生多解性，使得實際應用效果不甚理想。用速度譜估算砂泥巖質量分數則取得了較好的效果，對劃分砂泥巖相帶來很大的幫助。為此，筆者對利用層速度資料定量預測砂泥巖含量的方法進行了研究。

1 理論基礎

1.1基本原理

地震波速度和巖石的性質是密切相關的，不同的巖石其速度是不一樣的。根據該特點，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系來求取地層中砂、泥的含量。利用平均速度場提取層速度估算砂泥巖質量分數就是基于該原理對地層中的砂、泥巖含量進行定量分析，最終得到的巖性量板可快速、較為準確的預測地層的砂巖含量。該方法不需要對地層資料做其他的處理，只需要獲得地下某點的層速度和中心點埋深數據，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

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

圖1 假想砂泥巖互層模型

圖2 經等效處理后的地層模型

利用圖2可以得到實際巖層的厚度，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，則可認為地震波通過Z段的時間t等于通過等效砂泥巖段的時間，即：

t=ts+th

(2)

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

經變換可得：

(3)

式中，V為地震波通過實際巖體的速度；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，則可以根據式(4)確定地層中砂巖的含量。

1.3計算方法

當地震波通過不同的巖層時，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。根據這一原理，可以利用速度譜資料來定量預測地層中砂泥巖的質量分數。一般情況下,可用以下公式計算砂泥巖巖性指數[2]：

V=aHb

(5)

式中，a和b分別為砂巖和泥巖的質量分數；H為地層中心點埋深；V為對應地層的層速度(V和H均為實測數據)。

對式(5)取對數，則有：

lnV=lna+blnH

(6)

利用最小二乘法便可求出a、b。具體計算公式如下：

(7)

(8)

式中，Vi、Hi分別為根據測井資料解釋出的地層層速度與地層中心點埋深，為實測數據；N為(Vi、Hi)數據對的數目[3]。根據式(7)和式(8)可以確定出砂泥巖指數，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應關系，因而可以將這些數據點投影在由疊加速度場中提取的巖性量板上，然后對該量板進行插值，保存與數據點重合的曲線值，就可以得到該數據點的砂、泥巖質量分數了。

2.2數據準備

根據上述原理制作巖性量板，需要準備大量的Vi、Hi數據對，可以通過綜合利用區域鉆井資料、測井資料，在對測井、鉆井資料進行解釋時應參考多條曲線及相關資料，如鉆井巖性剖面、聲波時差曲線、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應的巖性柱狀圖等進行綜合解釋，選出含砂量為0%(純泥巖)、25%、50%、75%和100%(純砂巖)的地層，并計算其層速度Vi和對應的深度值Hi。

由于我國油氣田大部分屬陸源碎屑巖相，因而在準備數據時資料來源較為廣泛。在一般情況下，某一區域內砂泥巖剖面中常會夾雜其他巖性的地層(如火成巖，碳酸鹽巖等)，這些巖性的地層會對其上下圍巖的速度產生較大影響，因而在處理這類地層時，需要對資料進行仔細分析。通常可以將這些夾層的圍巖數據舍去掉，以保證結果的正確性。此外，應選取厚度2m以上且聲波曲線在形態上無畸變的地層，以保證層速度的計算精度。另外，還應取足夠多的井(研究中選取30口井)，通過用井的數據來約束，以保證預測結果正確。

2.3程序實現

按照式(7)和式(8)，使用實測數據對Vi、Zi計算出純砂、泥巖和其他不同含量的巖性指數a、b，然后根據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++ 等計算機語言編寫量板程序，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。可以利用圖板輸出砂泥巖巖性數據，然后與區域實際鉆井資料進行對比，以驗證該方法在該研究區是否適用。若研究結果與實際情況存在一定的偏差，可以用VSP、聲波測井等資料進行校正，量板經過校正后便可運用在實際生產中。

3 結 語

圖4 砂泥巖巖性量板

利用平均速度場提取層速度估算砂泥巖質量分數及用C語言編寫的程序所得到的巖性量板具有自動拾取砂、泥巖數據的特性，從而能夠快速準確地得到地層含砂量。采用該方法不需要對地層資料進行其他處理，只需獲得地下某點的層速度和中心點埋深數據，便可以從量板上直接得到該地層的砂、泥巖含量，因而在巖性預測方面具有省時、省力、節約經費、可操作性強的特點，可以大大提高儲層預測的精度和工作效率。

[1]陸基孟.地震勘探原理[M].東營:石油大學出版社,1998.

[2]祝偉業，張天霞.利用速度分析定量預測巖性[J]. 石油地球物理勘探, 1996, 31(增2):47-52.

[3]朱廣生.勘探地震學教程[M].武漢：武漢大學出版社, 2005.

[4]劉永江，寧松華，馬亮.用C++編程實現砂泥巖質量分數自動預測[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年大學畢業，碩士生,現主要從事地震數據處理與解釋方面的研究工作。