一種分析測井組合特徵和地震相進行煤質預測的方法
2023-06-01 16:50:11 2
專利名稱：一種分析測井組合特徵和地震相進行煤質預測的方法
技術領域：
本發明屬於油氣與煤層氣地震勘探與開發領域，具體涉及依據測井特徵表現出的煤層縱向組合關係並結合地震屬性反映的地震波形平面分布特徵定性預測煤層煤質平面分布。
背景技術：
中國煤層氣資源儲集量大，在可持續發展的進程中，煤層氣逐漸成為我國重要的能源。但是，由於煤層氣的研究起步比較晚，針對煤層氣勘探與開發的專有技術不夠成熟與完菩。煤層氣的生成、富集、儲藏等受到多種因素的影響，其中不同煤質對煤層氣的生成具有最直接的關係，那麼如何預測煤質的平面分布是開展煤層氣研究的難點。在目前具有的資料前提下，如何有效利用地震、地質、測井、鑽井資料是研究的關鍵。針對煤層氣研究的方法技術不斷發展，但是目前還沒有形成針對不同煤質平面展布的刻畫技術。在常規油氣資源的預測中，利用地震相分析方法進行巖性和沉積相的平面展布刻畫是ー種較有效的方法，Sloss (1962)認為「相」是一定巖層生成時的古地理環境及其物質表現的總和。1977年，Vail認為地震相分析是根據地震資料來解釋環境背景和巖相的分析方法。Sheriff(1982)認為地震相是由沉積環境(如海相或陸相)所形成的地震特徵,地震相也可以理解為沉積相在該地震剖面上表現的總和。地震相也是指有一定分布範圍的三維地震反射単元，代表產生反射的沉積物的一定巖性組合、層理和沉積特徵。對目標層段的地震道形狀進行分類，也就是劃分地震相。煤質的落實是進行煤層氣有效預測的關鍵因素，目前煤質信息的獲得只能通過鑽井巖心獲得，對於勘探初期鑽井比較少的情況下，獲得煤質信息是非常困難的。為了解決煤質信息獲得的瓶頸問題本發明中有效利用能夠真實反映煤層的測井資料，利用測井資料中真實反映煤層縱向分布的特徵進行客觀分類，結合地震屬性能夠反映地震波形的特點，實現了對於不同煤質引起的波形特徵的地震相帶的平面刻畫。綜合分析本區的地質背景、測井特徵和地震相特徵進行不同煤質的預測，實現了地質、地震和測井的有效結合，預測結果真實可靠。這種綜合應用測井組合特徵與地震相分析進行煤質預測的方法使得在勘探早期鑽井比較少的情況下進行煤質預測成為可能，對選區的部署起到了關鍵性的指導作用。該方法思路具有創新性，具有國際領先性，是針對煤層氣田中對煤層氣預測起到關鍵作用的煤質因素提出的有效預測方法。
發明內容
本發明為了解決現有技術中存在的技術問題，研發了ー種分析測井組合特徵和地震相進行煤質預測的方法，本發明通過綜合應用測井資料和地震相分析方法進行煤質的有效預測，根據煤層的縱向組合方式進行分類，結合不同煤層引起的地震反射特徵變化進行煤質的預測。本發明的技術方案為ー種綜合應用煤層縱向測井組合特徵和地震相分析方法進行煤質預測的方法，其特徵在於，根據煤層縱向分布的測井響應特徵對該類特徵組合進行分類；後應用不同性質的煤層能夠引起地震波反射特徵的變化，從而引起地震屬性表現特徵的不同對其進行特徵分析，包括:不同厚度、密度、孔隙度等性質的煤層會引起地震振幅屬性強弱的變化，或者對應不同煤質的煤層會引起地震波形反射特徵的變化，從而表現出地震振幅屬性強弱變化等；利用具有不同性質的煤層引起地震反射特徵變化的特徵，採用地震振幅屬性能夠進行地震相帶刻畫的手段，在地震勘探領域，將地震反射特徵等的不同組合稱為不同的地震相，由於不同性質的地層會引起不同的地震反射特徵，包括地震波形的變化、頻率的變化、振幅的變化等，那麼具有相同反射特徵的地層表現出來的屬性表示可以稱為ー種地震相。在煤層氣勘探領域，由於不同的煤層或者對應不同煤質的煤層均會引起地震反射波特徵的變化，從而表現地震屬性特徵的差異。在這裡可以應用地震屬性代表的不同地層的密度特徵、厚度特徵等或者地層引起的反射波形組合進行地層性質的預測；通過上述過程得出了具有不同特徵的煤層平面展布，進行較有利煤質分布區預測。所述方法具體包括，第一歩，探測並得到試驗區測井資料，第二歩，研究主力煤層及其上部小煤層的縱向組合特徵；主力煤層ー般較厚，非主力煤層則相對較薄，由於煤層的厚薄差異引起的測井響應特徵則不同，厚度較大煤層引起的測井曲線(例如GR曲線)異常明顯，厚度較小煤層則引起的測井曲線(例如GR曲線)異常則不明顯；同時，不同的沉積環境下沉積的煤層分布不同，較有利於沉積煤層的環境下可以沉積多套煤層，包括主力煤層和多套小煤層，而有些不利的環境下則沉積煤層較少，例如有河道衝刷的地區可能煤層無沉積；同時，這種不同的環境下沉積的煤層則具有不同的性質，對應的煤質特徵則不盡相同；較有利於沉積煤層的環境下沉積多套煤層，包括主力煤層和小煤層，不利的環境下煤層的沉積則可能發生缺失的現象，因此，根據客觀條件，煤層的沉積表現出不同的組合特徵:有主力煤層沉積而無小煤層沉積、有主力煤層沉積並且有多套小煤層沉積、無主力煤層沉積而有多套小煤層沉積等，而這些組合特徵在測井響應方面則對應著不同的測井組合特徵，根據這些特徵則可以對煤層的沉積組合進行分析，同時也可以得出不同的組合代表了不同的沉積環境。第三步，根據組合特徵，定性地將其進行分類:根據研究エ區實例，不同的沉積環境下主力煤層和小煤層會有共同沉積或分別沉積的情況，因此主力煤層和小煤層的沉積可以分為不同的沉積組合特徵，或者稱為有沉積和無沉積組合特徵。根據選擇的試驗區，我們將主力煤層和小煤層的組合特徵分為了 4類，S卩:1.有主力煤層，上部無小煤層；2.有主力煤層，上部I套小煤層；3.有主力煤層，上部2套小煤層；4.無主力煤層，上部有小煤層；這裡我們採用的分類的方法就是主力煤層和小煤層沉積的組合關係特徵。本方法是我們研究過程中的創新，直接利用煤層引起的測井響應特徵對煤層組合、煤層沉積環境進行了分析，目前不存在分類的標準，利用「定性」較為合適。第四步，根據測井資料主力煤層及其上部小煤層的組合選取合適的時窗大小；這裡的時窗是指在進行屬性提取時選取的時間長度大小，根據實際研究エ區特點，由於主力煤層和小煤層屬於縱向沉積的關係，在地震數據中表現為不同時間範圍內的煤層頂底引起的地震反射同相軸。在提取屬性的過程中需要選取合適的時間長度將所研究的煤層包含在內。第五歩，利用地震均方根振幅屬性沿解釋目標層提取沿層屬性，地震均方根屬性表示時間長度內所有地震記錄值依次進行平方、求和、平均、開方後得到的記錄值，沿層屬性是指應用解釋的目標地震層位，應用合適的時窗大小，對時窗內的地震記錄值通過數學運算(均方根振幅的計算方法)計算得到的值。不同的屬性則是通過不同的數學運算計算得到的；均方根振幅可以表示為:MS竽』其中Akms表示均方根振幅值,X2 (n)表示時窗內地震記錄值，n表示時窗,並且n =1,2,..., M；沿層提取吋，首先選擇地震解釋的層位(表示了實際地層引起的地震反射界面)，後沿層上下選擇時窗大小為n，根據均方根計算公式計算時窗n內地震記錄的均方根振幅值；第六步，進行地震相的劃分，所謂地震相是指不同的地震反射特徵的總和，地震相的劃分則是指通過不同的地震反射特徵，包括地震波的波形、反射振幅強弱大小、反射同相軸的接觸關係等，進行不同特徵組合的分類。由於不同的沉積環境下，地層引起的地震反射特徵是不同的，在這裡我們進行煤層氣田目標層地震相的劃分則是依據地層(包括煤層)引起的地震反射波特徵不同進行的，一般情況下，地震反射波形一致、連續性強表示地層較連續、一致性強；地震反射波形雜亂或者反射強弱變化較明顯等，則表示地層連續性較差、地層巖性變化較大等，通過這種由於不同地層引起的地震反射特徵的變化進行地震相的劃分和描述；第七歩，結合試驗區沉積地質背景資料，根據上述步驟的結果，進行沉積相的描述。研究過程中根據不同的地層引起的地震反射特徵的不同進行地震相的分析研究，由於不同的地層分布對應著不同的沉積環境，那麼不同的地震相是和沉積相也是一一對應的，例如三角洲分流間灣沉積相對應的地震相特徵表現為地震同相軸橫向連續相對較差、地震反射局部雜亂等特徵、陸相沉積中的臺地相對應的地震相則表現為地震反射較連續等特徵、海相沉積中的陸棚相對應的地震相特徵表現為地震反射能量強、較連續特徵等，根據具有不同特徵的地震相分析可以進行沉積相的描述，預測適合於煤層沉積的沉積相帶，選擇適合煤層生成、聚集、儲藏的有利相帶，進行對應不同煤質的平面展布刻畫。本發明通過綜合應用測井資料和地震相分析方法進行煤質的有效預測，根據煤層縱向分布的測井組合方式進行分類，結合不同煤層引起的地震反射特徵變化進行煤質的預測。這種對煤質的預測方法克服了單一通過利用鑽井巖心獲取煤質信息的局限，能夠在勘探初期鑽井比較少的情況下，有效利用測井資料，同時進行測井與地震、地質的有效結合開展煤質的預測工作。本發明直接利用煤層縱向分布的測井響應上的組合分類信息，是最直接有效地進行煤質信息獲取的途徑。研究過程中同時利用不同煤層引起的地震波反射特徵的不同，對煤層的平面展布進行刻畫，預測結果與實際鑽井結果吻合程度較高。本發明創新性地將煤層在測井響應特徵的縱向組合信息與煤層引起的地震反射特徵的總體變化結合起來，結合本區地質特徵進行煤質的有效預測，該思維方法具有國際領先性。
圖1主力煤層及小煤層縱向分布特徵分類圖2地震屬性分析方法進行地震相預測結果圖3試驗區地震剖面，河道砂體特徵明顯，與地震相預測結果一致
具體實施例方式(I)煤層縱向分布的測井響應特徵分類本研究圍繞實際煤層勘探區開展，エ區內包含13 ロ鑽井，其中ー套主力煤層。測井資料分析主力煤層及上部小煤層組合可以分為四類:1.有主力煤層，上部無小煤層；
2.有主力煤層，上部I套小煤層；3.有主力煤層，上部2套小煤層；4.無主力煤層，上部有小煤層。煤層縱向4種組合分類表明研究區內成煤的4類環境。(2)地震相分析方法預測煤層的橫向分布煤層的分布受相帶的控制，相同性質的煤層在空間上分布具有連續性，不同性質的煤層空間上分布則是具有一定的區域差異的。本研究將測井資料表示的煤層縱向組合進行分類，對主力煤層及上部小煤層的縱向組合進行了不同的分類。結合測井資料開展地震屬性分析方法，優選地震屬性分析方法及選用的時窗大小等參數，最終確定了利用地震振幅屬性進行地震相帶的刻畫，較為精細地刻畫出不同煤層的平面分布，根據地震相反映代表不同煤質性質的煤層引起的地震波形特徵，可以將其分為4類地震相，其相帶邊界清晰，與煤層縱向分布的測井響應特徵分類完全一致。(3)有利煤質分布區預測通過煤層縱向分布的測井響應特徵分類以及不同性質煤層的地震相預測與分類，可以預測出不同性質煤層的平面展布。根據測井資料與表示地震波形信息的地震相預測結果預測較有利於煤層沉積的三角洲平原分流間灣沉積環境。本環境下沉積的煤層較厚、煤層滲透性、孔隙度較好，對應著具有較好的煤質分布。附圖1為試驗區測井資料分析對比圖，資料中主力煤層及其上部小煤層縱向分布特徵明顯，其中可以根據煤層的縱向分布特徵將其分為4類，S卩:1.有主力煤層，上部無小煤層；2.有主力煤層，上部I套小煤層；3.有主力煤層，上部2套小煤層；4.無主力煤層，上部有小煤層。附圖2應用地震均方根振幅屬性進行地震相的劃分，圖中地震相帶明顯，沉積相的邊界清晰，根據圖1應用測井資料對煤層縱向分布特徵進行分類，結合圖2對地震相的平面刻畫，得出屬於同一類煤層縱向分布特徵的井分布在同一個地震相帶內。同時，代表不同沉積相特徵的區帶非常明顯。附圖3為試驗區東西向地震剖面，與圖2反映的地震相特徵一致，地震剖面中橫向地震波形不同，圖中反映河道砂體特徵清晰，三角洲分流間灣沉積環境內沉積較厚煤層。第一歩，有效利用試驗區測井資料，研究主力煤層及其上部小煤層的縱向組合特徵，根據組合特徵，可以定性地將其進行分類，基本要求是試驗區必須包含多ロ鑽井並且具有相關的測井資料。第二步，根據測井資料主力煤層及其上部小煤層的組合選取合適的時窗大小，優選地震均方根振幅屬性沿解釋目標層提取沿層屬性，進行地震相的劃分。第三歩，結合試驗區沉積地質背景，根據第一歩、第二步的結果，進行沉積相的描述，選擇適合煤層生成、聚集、儲藏的有利相帶，進行對應不同煤質的平面展布刻畫。
權利要求
1.一種綜合應用煤層縱向測井組合特徵和地震相分析方法進行煤質預測的方法，其特徵在於，根據煤層縱向分布的測井響應特徵對該類特徵組合進行分類；後應用不同性質的煤層能夠引起地震波反射特徵的變化，從而引起地震屬性表現特徵的不同對其進行特徵分析，包括:不同厚度、密度、孔隙度性質的煤層會引起地震振幅屬性強弱的變化，或者對應不同煤質的煤層會引起地震波形反射特徵的變化，從而表現出地震振幅屬性強弱變化；利用具有不同性質的煤層引起地震反射特徵變化的特徵，採用地震振幅屬性能夠進行地震相帶刻畫的手段；通過上述過程得出了具有不同特徵的煤層平面展布，進行較有利煤質分布區預測。
2.根據權利要求1所述的ー種分析煤層縱向分布的測井組合特徵和地震相分析方法進行煤質預測的方法，其特徵在於，所述方法具體包括 第一歩，探測並得到試驗區測井資料， 第二歩，研究主力煤層及其上部小煤層的縱向組合特徵；根據客觀條件，煤層的沉積表現出不同的組合特徵:有主力煤層沉積而無小套煤層沉積、有主力煤層沉積並且有多套小煤層沉積、無主力煤層沉積而有多套小煤層沉積，而這些組合特徵在測井響應方面則對應著不同的測井組合特徵，根據這些特徵則可以對煤層的沉積組合進行分析； 第三步，根據組合特徵進行分類:不同的沉積環境下主力煤層和小煤層會有共同沉積或分別沉積的情況，因此主力煤層和小煤層的沉積可以分為不同的沉積組合特徵，或者稱為有沉積和無沉積組合特徵；根據該組合特徵分類定性地將其進行分類； 第四步，根據測井資料主力煤層及其上部小煤層的組合選取的時窗大小；時窗是指在進行屬性提取時選取的時間長度大小； 第五歩，利用地震均方根振幅屬性沿解釋目標層提取沿層屬性，所述地震均方根屬性表示時間長度內所有地震記錄值依次進行平方、求和、平均、開方後得到的記錄值，而沿層屬性是指應用解釋的目標地震層位，應用合適的時窗大小，對時窗內的地震記錄值通過數學運算計算得到的值； 均方根振幅可以表示為
3.根據權利要求2所述的ー種分析測井組合特徵和地震相進行煤質預測的方法，其特徵在於，所述方法中的第三步中分為四類:分為四類:1.有主力煤層且上部無小煤層；2.有主力煤層且上部有I層小煤 層；3.有主力煤層且上部有2層小煤層；4.無主力煤層且上部有小層煤 層。
全文摘要
本發明屬於煤層氣勘探與開發領域，綜合應用測井、鑽井、地震和地質資料進行煤質的橫向分布預測。研究中，有效應用測井資料，根據研究目標層中主力煤層及其上部小煤層的縱向組合分布特徵將其分類，結合煤層引起的地震反射特徵的橫向變化對煤質的橫向展布進行預測。通過測井資料分析選擇合適的時窗等參數，優選地震均方根振幅屬性進行地震相帶的有效刻畫，預測的地震相帶邊界清晰。綜合分析試驗區沉積地質背景，有效應用測井資料及地震資料，進行試驗區地震相、沉積相的描述，優選適合煤層生成、聚集、儲藏的有利相帶，實現不同煤質的平面展布刻畫，預測結果與鑽井吻合程度較高。
文檔編號G01V1/30GK103091712SQ20111033799
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者陳勇, 關達, 羅延, 王汝珍, 蔡玉華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院