一种海相地层碎屑岩岩性组合的预测方法

摘要

本发明提供了一种海相地层碎屑岩岩性组合的预测方法，属于地球物理领域。所述方法包括了：①通过沉积过程‑地震响应对比来获得井震对比结果或合成记录，建立岩性组合与地震响应的模板；②分析地震反射波在岩层中不同岩性的传播特征差异，对岩石波阻抗特征进行正演推算，建立海相碎屑岩与其地震响应之间的关系；③利用沉积过程‑地震响应技术和地震波波形及振幅分析技术建立的岩性量板组合，来预测海相砂岩和泥岩的厚度、岩性组合以及岩相特征等，本方法能在以地震资料为主和少井甚至无井资料的情况下对海相地层碎屑岩岩性组合进行高效的识别，且与常规方法相比大大提高了其预测精度。

说明书

技术领域

本发明属于地震物理领域烃源岩和储层预测识别领域，具体涉及一种结合地球物理与沉积地质的海相地层碎屑岩岩性组合的预测方法。

背景技术

我国深水区由于缺乏钻井资料，仅仅利用二维地震资料识别岩性组合显得极其困难，但高品质的二维地震资料仍然包含着重要的地质响应信息，确定基本的岩性组合是油气地质勘探的重要依据之一。地震响应是地下岩性识别研究的依据，泥岩和砂岩的识别方法和技术手段有很多，通过对钻井岩心进行直接编录、利用测井资料进行岩性识别、以及三维地震资料的属性提取和波阻抗反演进行横向识别等手段都具有很好的效果，同时地化资料以及相应的实验室测试也能精确的掌握岩石的各种物性参数。但是在低勘探程度地区，尤其是在没有井资料控制下，只有少量二维地震资料的研究区，如何利用地震资料对地层中泥岩和砂岩进行有效识别，一直都没有一套完善和精确的系统方法。前人提出了地层岩性和地震波速度之间的关系，并尝试利用速度来预测岩性，也有在低勘探程度下利用地震属性的方法对烃源岩厚度进行一个粗略的预测，同时近年来地震沉积学的方法对地层的沉积学研究取得了很好的效果，但目前现有技术普遍存在的一个问题在于，大多数技术方法缺乏对地下地质条件与地震反射特征的耦合分析，受研究人员个人的以往经验影响较大，岩性组合的识别精度大大降低。

发明内容

本发明的目的在于解决前人技术中没有解决或没有良好解决的难题，提供一种海相地层碎屑岩岩性组合的预测方法，主要是针对海相碎屑岩地层中缺少井或无井资料的情况下，利用地震资料对碎屑岩岩性组合进行预测和识别，利用建立的地震响应与岩性模板来预测地下碎屑岩不同岩性的空间展布，进而指导优选优势的生烃中心和良好的储集体，为油气开发提供可靠的依据。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种海相地层碎屑岩岩性组合的预测方法，所述方法包括以下步骤：

（1）依据沉积过程-地震响应对比原理，利用井震对比或合成记录的方法建立岩性组合与地震响应的模板；

（2）通过对地震反射波在岩层中不同岩性的传播特征差异进行分析，对岩石波阻抗特征进行正演推算，建立海相碎屑岩与其地震响应之间的关系；

（3）利用沉积过程-地震响应技术和地震波波形及振幅分析技术建立的岩性量板组合，来预测海相砂岩和泥岩的厚度以及它们的岩性组合等；

（4）根据所述方法，建立人工单井柱子；

（5）根据地震波形特征与振幅特征，在地震剖面上进行岩性识别；

（6）根据地震波形特征和振幅特征，结合统计学规律，寻找出良好的砂岩储层区域和泥岩储层区域。

利用步骤（1）得到的井震对比记录或合成记录，主要对比纯砂岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系、砂泥互层的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系、纯泥岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系；同时对比碎屑岩与非碎屑岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系，一方面用于区分碎屑岩与非碎屑岩的地震响应特征，另一方面提高后期碎屑岩岩性预测的精度。

根据步骤（2）建立的标准岩性正演地震反射波量板，得出纯砂岩的地震波波形，纯泥岩的地震波波形，薄层砂岩地震反射波波形，纯薄层泥岩的地震波波形，砂泥互层的地震波波形以及逆序列的碎屑岩地震反射波波形；建立了不同厚度下的砂岩和泥岩地震波振幅特征样式、沙泥互层地震反射波振幅特征样式和不同含泥比的地震反射波振幅变化样式。

根据步骤（3）建立的标准岩性组合量板，主要有纯砂岩、砂包泥岩、砂夹泥岩、砂泥互层、泥夹砂、泥包砂和纯泥岩这七种岩性组合，根据建立的岩性组合量板所对应的地震反射波特征，可以在同一地区同一批地震资料的不同地震剖面上进行对比。

根据步骤（4）建立起一个人工单井柱子，建立在不同岩性组合真阻抗差和视阻抗差之间的关系，对地下岩性组合内部的具体展布进行预测。

根据步骤（5）波形和振幅分析得出的地震剖面上的不同岩性组合的展布关系，以及波形分析得出的岩性尖灭点，预测的不同碎屑岩在三维空间的具体展布。

根据步骤（6）地震波形特征和振幅特征，结合统计学规律，寻找出良好的砂岩储层区域和泥岩储层区域，它有两方面的作用，一是圈定重点的研究和勘探区块，二是指导该地层沉积相和沉积环境的预测和分析。

本发明根据海相地层碎屑岩岩性差异产生的波阻抗差异，建立的海相地层岩性-地震反射波响应的耦合关系，找到了一种新的海相碎屑岩岩性组合的预测方法，解决了深海勘探过程中由于缺少相关的地质资料所带来的地下岩性识别精度差的问题，可以消除因为认为因素产生的识别误差，高精度地利用沉积过程-地震响应方法和波形分析方法对海相泥岩进行综合识别。一方面为油公司勘探深海石油节约大量的资金，另一方面也为深海石油的高效勘探与开发提供了有利的依据。

附图说明

为了能更加清楚地说明本发明的技术方法和具体的实施方案，下面将具体的实施方法或技术图件进行简单的介绍，这些图件有的是发明中的一些实例，有的是发明中的一些具体原理。需要指出的是，这些图件只是本发明的部分实例或图件，套用本发明提供的技术方法，在不付出创造性劳动成果和提出创造性新方法的前提下，还可以根据这些图和本发明获得其他的附图和其他相关的成果。附图如下：

图1是本发明实施例中一个集体实施例的技术流程图；

图2是本发明实施例中井中岩性与井旁地震响应的耦合关系图；

图3是本发明实施例中主要碎屑岩岩性组合正演地震反射波波形响应特征；

图4是本发明实施例中主要碎屑岩不同岩性组合的地震反射波振幅响应特征图；

图5是本发明实施例中预测的某盆地碎屑岩人工单井岩性图；

图6是本发明实施例中预测的某盆地剖面碎屑岩岩相解释图；

图7是本发明实施例中依据沉积过程-地震响应关系和地震波形与振幅分析，建立的不用岩性组合的岩性量板；

图8是本发明实施例中依据不同的岩性量板并结合统计学规律得出的某盆地某一地层不同的优势岩相分布范围。

具体实施方法

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述，需要说明的是，本发明依据附图结合本发明说明的实施方法仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定：

海相地层碎屑岩岩性组合预测是根据我国深海勘探实际情况提出来的，是基于我国深海勘探钻井和测井资料少，资料品质差和勘探开发成本高的条件下，开创性地提出的利用地震资料少量井资料，通过正演和反演等各种技术手段来建立地震反射波与实际地质情况的耦合关系，进行岩性预测的发明方法。

本发明实施例的具体应用依据图1流程所示，通过建立沉积过程-岩性-地震响应对应关系，并结合地震波形分析和地震振幅分析，关键是得到地震响应-岩性的对应量板，以此来对具体剖面上的海相碎屑岩岩性组合和岩相剖面进行识别。

通过对比海相地层钻井岩性资料和井旁的二维地震反射资料，得到的井震对比记录或合成记录如图2：

一是对比纯砂岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系、砂泥互层的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系、纯泥岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系；

二是对比碎屑岩与非碎屑岩的地震响应与钻井或井岩性的耦合关系，用于区分碎屑岩与非碎屑岩的地震响应特征。

另外通过对标准碎屑岩岩性组合和常规碎屑岩岩性组合进行正演模拟，对地震波形特征进行分析，如图3所示，主要对中厚层砂岩、中厚层泥岩、薄层砂岩、薄层泥岩、砂泥互层和向上变粗的逆序列进行正演模拟，这里要说明的是选择这些岩性组合进行模拟主要为了说明本发明的具体操作思路，不作为对本发明的限制。

对标准碎屑岩岩性组合和常规碎屑岩岩性组合进行正演模拟，对地震波振幅特征进行分析，如图4所示，主要对不同厚度的单套砂岩、不同厚度的单套泥岩、不同厚度的砂泥互层组合以及相同厚度下的不同含泥率岩层的地震振幅特征进行正演模拟，要说明的是选择这些岩性组合进行模拟主要为了说明本发明的具体操作思路，不作为对本发明的限制。

根据之前沉积过程-地震响应关系以及正演模拟所取得的对应关系，对地震资料品质较好的地层进行岩性识别如图5所示，利用各岩性的真阻抗干涉形成的视阻抗差，结合地震反射波波形和振幅特征，预测地层碎屑岩的岩性组合。

根据之前沉积过程-地震响应关系以及正演模拟所取得的对应关系，结合实际需要，充分利用本发明的预测优势，对剖面上的地层岩性叠置关系进行识别如图6，分析地震波形特征和振幅特征，一方面找出不同岩性的尖灭点，另一方面对剖面上不同岩性组合进行识别。

根据之前沉积过程-地震响应关系以及正演模拟所取得的对应关系，还可以建立实例地区相应的岩性量板如图7，具体建立了纯砂岩、砂包泥岩、砂夹泥岩、砂泥互层、泥夹砂、泥包砂和纯泥岩这七种岩性量板组合。

根据之前沉积过程-地震响应关系以及正演模拟所取得的对应关系，并结合统计规律，对某一套地层的地震波形以及振幅特征进行统计，优选出该范围的优势岩性如图8所示，进而指导下一步良好储层和优势烃源岩的勘探与开发。

一个实例中，根据某盆地A井的岩性以及井旁地震响应的波形分析，在Ⅰ段地层显示，该段地层主要碎屑岩夹少量碳酸盐岩为主，碎屑岩主要以泥岩为主，碳酸盐岩与碎屑岩之间对应的是强振幅地震反射波形，碳酸盐岩主要以强振幅出现，连续性较高，与开阔台地稳定水动力条件等沉积环境相对应，同时泥岩内部的地震反射特征以弱反射为主，泥岩内部连续性较好，这对应于静水-弱水动力条件，沉积环境变化较小，沉积空间较大相对应；Ⅱ段地层主要是砂泥岩互层为主要特征，在砂岩与泥岩互层的地震响应特征上来看，对于碎屑岩来讲，岩石的粒径等因素同沉积环境的水动力条件息息相关，这里对应的是水动力条件的循环变化所对应的地震响应特征；Ⅲ段地层是大套泥岩层段中夹砂层的地震响应特征，振幅较低，连续性较好，与在浅海环境中中-弱水动力条件下的碎屑岩沉积环境具有很好的对应关系，泥岩内部波阻抗差很小，砂岩波阻抗差与泥岩波阻抗差相对较大，但与碳酸盐岩和碎屑岩之间波阻抗差相比还是很小。这里下部的地层岩性和井旁地震剖面的对应关系较差的主要原因在于后期成岩作用和构造运动对岩性的破坏较大，同时深层地层信噪比的降低也是影响地震反射波与实际岩层对应关系较差的干扰因素之一。

一个实例中，中厚层的砂岩和泥岩层段，地震同向轴能与岩性的分界面很好的对应起来，砂岩和泥岩的阻抗差明显，地震同向轴波峰和波谷对应着岩层的分界面。正极性的波峰对应着地震波由低波阻抗值的岩层进入高波阻抗值的岩层（Zn>Zn-1），反射系数为正（R>0），反射波与入射波的相位相同都为正极性；负极性的波谷对应着地震波由高波阻抗值的岩层进入到低波阻抗值的岩层（Zn<Zn-1），反射系数为负（R<0），表明它与入射波的相位相反，相差180°，即“半波损失”。这样的反射特征在研究区主要由两种沉积过程产生，一类是在沉积过程中由于沉积条件的显著变化，导致水动力条件等参数的变化导致的岩性的显著变化，不同岩性的分解面是良好的反射界面，可产生这种较强的反射波；另一类则是由沉积间断或沉积剥蚀形成的不整合面，它经常是一个明显的波阻抗分界面，也具有类似的良好的反射特征。

一个实例中，薄层砂岩和泥岩夹层的地震同向轴并不一定对应于严格意义上的地层岩性的分界面，它实际上是薄层上层界面的反射波和下层界面的反射波干涉之后的地震响应，这个反射波波形与低阻抗差的厚层砂泥岩具有相同的地震反射特征。

一个实例中，在具有正序列砂体地震反射波形上，它对应两个较强反射的同向轴，它分别对应着两个明显的岩性分界面，在地震变密度剖面上它呈“黑橙黑红”地震同向轴反射样式，频率一般较低。

一个实例中，在泥岩厚度大于四分之一个波长的情况下，地震同向轴能同岩性分界面较好的对应起来，低于四分之一个波长之后，地震同向轴就不能代表真实的岩性分界面。在变密度剖面上显示为“橙黑红”的反射特征。除此以外，低饱和度的含气砂岩在泥岩围岩中也具有类似的地震反射特征。

一个实例中，砂岩透镜体的地震反射波形特征与泥岩薄层在变密度剖面上极性相反，当厚度足够厚时，地震剖面上的振幅能反映真实的岩性波阻抗差，同向轴与实际的岩层界面相对应，在厚度低于四分之一个波长之后，砂岩厚度发生变化不是包含在波形变化之中，而是包含在振幅变化之中，它的波形样式很与厚层的粉砂岩和泥岩组合的波形相同，地震振幅峰值在四分之一个波长处达到最大，低于这个厚度之后，地震振幅大幅降低，在变密度剖面上显示为“灰红黑”的反射特征。

一个实例中，沙泥互层的叠置关系使得在地震解释中人们所见到的视阻抗差并不代表地层的真实阻抗差，而是多套互层砂泥岩的综合阻抗差。这样的地层反射波振幅在厚度于四分之一波长时达到峰值，同时在厚度从四分之一波长逐渐减小的过程中，会产生狭小的空白振幅。

一个实例中，基于沙泥互层中纯泥岩与岩层总厚度的比值不同，地层的视阻抗差也不同，从而地震反射波振幅也不一样。在泥岩围岩中夹砂泥互层时，地震振幅随着含泥率的增加，振幅逐渐减小。在含泥率为0和1时振幅与单一纯砂岩和纯泥岩的情况相同。

本说明书的描述中，术语“实例”、“技术”“方法”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实例或示例中，同时在本说明书中，相同的上述术语不一定指的是同一个实例或者范例，同时，藐视的具体步骤、原理、方法和特征等可以在任何的一个或多个实例或者示例中以合适的方式相结合。

同时还要说明的是，对以上所有所述的具体实例和附图等，都是对本发明的原理、实施步骤等的详细说明，以上所述仅为本发明的具体实例和附图而已，对本发明不做任何限制，凡是在本发明的精神和原则以内，在没有其他创造性的改进或发明中，所做的任何修改、替换和改进等等，均应该包含在本发明的保护范围之内。