一种分析测井组合特征和地震相进行煤质预测的方法

摘要

本发明属于煤层气勘探与开发领域，综合应用测井、钻井、地震和地质资料进行煤质的横向分布预测。研究中，有效应用测井资料，根据研究目标层中主力煤层及其上部小煤层的纵向组合分布特征将其分类，结合煤层引起的地震反射特征的横向变化对煤质的横向展布进行预测。通过测井资料分析选择合适的时窗等参数，优选地震均方根振幅属性进行地震相带的有效刻画，预测的地震相带边界清晰。综合分析试验区沉积地质背景，有效应用测井资料及地震资料，进行试验区地震相、沉积相的描述，优选适合煤层生成、聚集、储藏的有利相带，实现不同煤质的平面展布刻画，预测结果与钻井吻合程度较高。

说明书

技术领域

本发明属于油气与煤层气地震勘探与开发领域，具体涉及依据测井特征表 现出的煤层纵向组合关系并结合地震属性反映的地震波形平面分布特征定性预 测煤层煤质平面分布。

背景技术

中国煤层气资源储集量大，在可持续发展的进程中，煤层气逐渐成为我国 重要的能源。但是，由于煤层气的研究起步比较晚，针对煤层气勘探与开发的 专有技术不够成熟与完善。

煤层气的生成、富集、储藏等受到多种因素的影响，其中不同煤质对煤层 气的生成具有最直接的关系，那么如何预测煤质的平面分布是开展煤层气研究 的难点。在目前具有的资料前提下，如何有效利用地震、地质、测井、钻井资 料是研究的关键。

针对煤层气研究的方法技术不断发展，但是目前还没有形成针对不同煤质 平面展布的刻画技术。

在常规油气资源的预测中，利用地震相分析方法进行岩性和沉积相的平面 展布刻画是一种较有效的方法，Sloss(1962)认为“相”是一定岩层生成时的 古地理环境及其物质表现的总和。1977年，Vail认为地震相分析是根据地震资 料来解释环境背景和岩相的分析方法。Sheriff(1982)认为地震相是由沉积环境 (如海相或陆相)所形成的地震特征，地震相也可以理解为沉积相在该地震剖 面上表现的总和。地震相也是指有一定分布范围的三维地震反射单元，代表产 生反射的沉积物的一定岩性组合、层理和沉积特征。对目标层段的地震道形状 进行分类，也就是划分地震相。

煤质的落实是进行煤层气有效预测的关键因素，目前煤质信息的获得只能 通过钻井岩心获得，对于勘探初期钻井比较少的情况下，获得煤质信息是非常 困难的。为了解决煤质信息获得的瓶颈问题本发明中有效利用能够真实反映煤 层的测井资料，利用测井资料中真实反映煤层纵向分布的特征进行客观分类， 结合地震属性能够反映地震波形的特点，实现了对于不同煤质引起的波形特征 的地震相带的平面刻画。综合分析本区的地质背景、测井特征和地震相特征进 行不同煤质的预测，实现了地质、地震和测井的有效结合，预测结果真实可靠。 这种综合应用测井组合特征与地震相分析进行煤质预测的方法使得在勘探早期 钻井比较少的情况下进行煤质预测成为可能，对选区的部署起到了关键性的指 导作用。该方法思路具有创新性，具有国际领先性，是针对煤层气田中对煤层 气预测起到关键作用的煤质因素提出的有效预测方法。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，研发了一种分析测井组合特 征和地震相进行煤质预测的方法，本发明通过综合应用测井资料和地震相分析 方法进行煤质的有效预测，根据煤层的纵向组合方式进行分类，结合不同煤层 引起的地震反射特征变化进行煤质的预测。

本发明的技术方案为一种综合应用煤层纵向测井组合特征和地震相分析方 法进行煤质预测的方法，其特征在于，根据煤层纵向分布的测井响应特征对该 类特征组合进行分类；后应用不同性质的煤层能够引起地震波反射特征的变化， 从而引起地震属性表现特征的不同对其进行特征分析，包括：不同厚度、密度、 孔隙度等性质的煤层会引起地震振幅属性强弱的变化，或者对应不同煤质的煤 层会引起地震波形反射特征的变化，从而表现出地震振幅属性强弱变化等；利 用具有不同性质的煤层引起地震反射特征变化的特征，采用地震振幅属性能够 进行地震相带刻画的手段，在地震勘探领域，将地震反射特征等的不同组合称 为不同的地震相，由于不同性质的地层会引起不同的地震反射特征，包括地震 波形的变化、频率的变化、振幅的变化等，那么具有相同反射特征的地层表现 出来的属性表示可以称为一种地震相。在煤层气勘探领域，由于不同的煤层或 者对应不同煤质的煤层均会引起地震反射波特征的变化，从而表现地震属性特 征的差异。在这里可以应用地震属性代表的不同地层的密度特征、厚度特征等 或者地层引起的反射波形组合进行地层性质的预测；通过上述过程得出了具有 不同特征的煤层平面展布，进行较有利煤质分布区预测。

所述方法具体包括，

第一步，探测并得到试验区测井资料，

第二步，研究主力煤层及其上部小煤层的纵向组合特征；主力煤层一般较厚， 非主力煤层则相对较薄，由于煤层的厚薄差异引起的测井响应特征则不同，厚 度较大煤层引起的测井曲线(例如GR曲线)异常明显，厚度较小煤层则引起的 测井曲线(例如GR曲线)异常则不明显；同时，不同的沉积环境下沉积的煤层 分布不同，较有利于沉积煤层的环境下可以沉积多套煤层，包括主力煤层和多 套小煤层，而有些不利的环境下则沉积煤层较少，例如有河道冲刷的地区可能 煤层无沉积；同时，这种不同的环境下沉积的煤层则具有不同的性质，对应的 煤质特征则不尽相同；较有利于沉积煤层的环境下沉积多套煤层，包括主力煤 层和小煤层，不利的环境下煤层的沉积则可能发生缺失的现象，因此，根据客 观条件，煤层的沉积表现出不同的组合特征：有主力煤层沉积而无小煤层沉积、 有主力煤层沉积并且有多套小煤层沉积、无主力煤层沉积而有多套小煤层沉积 等，而这些组合特征在测井响应方面则对应着不同的测井组合特征，根据这些 特征则可以对煤层的沉积组合进行分析，同时也可以得出不同的组合代表了不 同的沉积环境。

第三步，根据组合特征，定性地将其进行分类：根据研究工区实例，不同的沉 积环境下主力煤层和小煤层会有共同沉积或分别沉积的情况，因此主力煤层和 小煤层的沉积可以分为不同的沉积组合特征，或者称为有沉积和无沉积组合特 征。根据选择的试验区，我们将主力煤层和小煤层的组合特征分为了4类，即： 1.有主力煤层，上部无小煤层；2.有主力煤层，上部1套小煤层；3.有主力 煤层，上部2套小煤层；4.无主力煤层，上部有小煤层；

这里我们采用的分类的方法就是主力煤层和小煤层沉积的组合关系特征。 本方法是我们研究过程中的创新，直接利用煤层引起的测井响应特征对煤层组 合、煤层沉积环境进行了分析，目前不存在分类的标准，利用“定性”较为合 适。

第四步，根据测井资料主力煤层及其上部小煤层的组合选取合适的时窗大小； 这里的时窗是指在进行属性提取时选取的时间长度大小，根据实际研究工区特 点，由于主力煤层和小煤层属于纵向沉积的关系，在地震数据中表现为不同时 间范围内的煤层顶底引起的地震反射同相轴。在提取属性的过程中需要选取合 适的时间长度将所研究的煤层包含在内。

第五步，利用地震均方根振幅属性沿解释目标层提取沿层属性，地震均方 根属性表示时间长度内所有地震记录值依次进行平方、求和、平均、开方后得 到的记录值，沿层属性是指应用解释的目标地震层位，应用合适的时窗大小， 对时窗内的地震记录值通过数学运算(均方根振幅的计算方法)计算得到的值。 不同的属性则是通过不同的数学运算计算得到的；均方根振幅可以表示为：

$A_{\mathrm{RMS}}={\left[\underset{N=1}{\overset{M}{\Sigma }}\frac{x^2\left(n\right)}{M}\right]}^{1/2},$

其中A_RMS表示均方根振幅值，x²(n)表示时窗内地震记录值，n表示时窗，并 且n＝1，2，...，M；

沿层提取时，首先选择地震解释的层位(表示了实际地层引起的地震反射 界面)，后沿层上下选择时窗大小为n，根据均方根计算公式计算时窗n内地震 记录的均方根振幅值；

第六步，进行地震相的划分，所谓地震相是指不同的地震反射特征的总和，地 震相的划分则是指通过不同的地震反射特征，包括地震波的波形、反射振幅强 弱大小、反射同相轴的接触关系等，进行不同特征组合的分类。由于不同的沉 积环境下，地层引起的地震反射特征是不同的，在这里我们进行煤层气田目标 层地震相的划分则是依据地层(包括煤层)引起的地震反射波特征不同进行的， 一般情况下，地震反射波形一致、连续性强表示地层较连续、一致性强；地震 反射波形杂乱或者反射强弱变化较明显等，则表示地层连续性较差、地层岩性 变化较大等，通过这种由于不同地层引起的地震反射特征的变化进行地震相的 划分和描述；

第七步，结合试验区沉积地质背景资料，根据上述步骤的结果，进行沉积相的 描述。研究过程中根据不同的地层引起的地震反射特征的不同进行地震相的分 析研究，由于不同的地层分布对应着不同的沉积环境，那么不同的地震相是和 沉积相也是一一对应的，例如三角洲分流间湾沉积相对应的地震相特征表现为 地震同相轴横向连续相对较差、地震反射局部杂乱等特征、陆相沉积中的台地 相对应的地震相则表现为地震反射较连续等特征、海相沉积中的陆棚相对应的 地震相特征表现为地震反射能量强、较连续特征等，根据具有不同特征的地震 相分析可以进行沉积相的描述，预测适合于煤层沉积的沉积相带，选择适合煤 层生成、聚集、储藏的有利相带，进行对应不同煤质的平面展布刻画。

本发明通过综合应用测井资料和地震相分析方法进行煤质的有效预测，根 据煤层纵向分布的测井组合方式进行分类，结合不同煤层引起的地震反射特征 变化进行煤质的预测。这种对煤质的预测方法克服了单一通过利用钻井岩心获 取煤质信息的局限，能够在勘探初期钻井比较少的情况下，有效利用测井资料， 同时进行测井与地震、地质的有效结合开展煤质的预测工作。本发明直接利用 煤层纵向分布的测井响应上的组合分类信息，是最直接有效地进行煤质信息获 取的途径。

研究过程中同时利用不同煤层引起的地震波反射特征的不同，对煤层的平 面展布进行刻画，预测结果与实际钻井结果吻合程度较高。

本发明创新性地将煤层在测井响应特征的纵向组合信息与煤层引起的地震 反射特征的总体变化结合起来，结合本区地质特征进行煤质的有效预测，该思 维方法具有国际领先性。

附图说明

图1主力煤层及小煤层纵向分布特征分类

图2地震属性分析方法进行地震相预测结果

图3试验区地震剖面，河道砂体特征明显，与地震相预测结果一致

具体实施方式

(1)煤层纵向分布的测井响应特征分类

本研究围绕实际煤层勘探区开展，工区内包含13口钻井，其中一套主力煤层。 测井资料分析主力煤层及上部小煤层组合可以分为四类：1.有主力煤层，上部 无小煤层；2.有主力煤层，上部1套小煤层；3.有主力煤层，上部2套小煤 层；4.无主力煤层，上部有小煤层。煤层纵向4种组合分类表明研究区内成煤 的4类环境。

(2)地震相分析方法预测煤层的横向分布

煤层的分布受相带的控制，相同性质的煤层在空间上分布具有连续性，不同性 质的煤层空间上分布则是具有一定的区域差异的。本研究将测井资料表示的煤 层纵向组合进行分类，对主力煤层及上部小煤层的纵向组合进行了不同的分类。 结合测井资料开展地震属性分析方法，优选地震属性分析方法及选用的时窗大 小等参数，最终确定了利用地震振幅属性进行地震相带的刻画，较为精细地刻 画出不同煤层的平面分布，根据地震相反映代表不同煤质性质的煤层引起的地 震波形特征，可以将其分为4类地震相，其相带边界清晰，与煤层纵向分布的 测井响应特征分类完全一致。

(3)有利煤质分布区预测

通过煤层纵向分布的测井响应特征分类以及不同性质煤层的地震相预测与分 类，可以预测出不同性质煤层的平面展布。根据测井资料与表示地震波形信息 的地震相预测结果预测较有利于煤层沉积的三角洲平原分流间湾沉积环境。本 环境下沉积的煤层较厚、煤层渗透性、孔隙度较好，对应着具有较好的煤质分 布。

附图1为试验区测井资料分析对比图，资料中主力煤层及其上部小煤层纵 向分布特征明显，其中可以根据煤层的纵向分布特征将其分为4类，即：1.有 主力煤层，上部无小煤层；2.有主力煤层，上部1套小煤层；3.有主力煤层， 上部2套小煤层；4.无主力煤层，上部有小煤层。

附图2应用地震均方根振幅属性进行地震相的划分，图中地震相带明显， 沉积相的边界清晰，根据图1应用测井资料对煤层纵向分布特征进行分类，结 合图2对地震相的平面刻画，得出属于同一类煤层纵向分布特征的井分布在同 一个地震相带内。同时，代表不同沉积相特征的区带非常明显。

附图3为试验区东西向地震剖面，与图2反映的地震相特征一致，地震剖 面中横向地震波形不同，图中反映河道砂体特征清晰，三角洲分流间湾沉积环 境内沉积较厚煤层。

第一步，有效利用试验区测井资料，研究主力煤层及其上部小煤层的纵向组合 特征，根据组合特征，可以定性地将其进行分类，基本要求是试验区必须包含 多口钻井并且具有相关的测井资料。

第二步，根据测井资料主力煤层及其上部小煤层的组合选取合适的时窗大小， 优选地震均方根振幅属性沿解释目标层提取沿层属性，进行地震相的划分。

第三步，结合试验区沉积地质背景，根据第一步、第二步的结果，进行沉积相 的描述，选择适合煤层生成、聚集、储藏的有利相带，进行对应不同煤质的平 面展布刻画。