（地球探测与信息技术专业论文）延长油田延长组主力油层沉积微相测井识别技术研究.pdf

摘要 储层沉积微相研究是油藏描述的重要环节，无论在勘探阶段还是在开发阶 段，都必须进行储层沉积相微相分析。由于取心资料有限，测井资料在沉积微相 研究中起着尤为重要的作用，传统的分析方法大多属于定性分析，其结果受人 为因素影响较大，随着测井学科及计算机技术不断发展，测井沉积相定量化识 别也逐渐发展起来，并成为现代沉积学研究的重要内容。 本文根据沉积微相研究的内容和要求，从油田实际资料出发，确定了合理 的沉积微相研究技术路线。采用小波分析技术进行小层划分，建立起精准合理 的地层格架；在此基础上，充分运用取心井的岩心资料、试油资料、地质资料 及测井综合曲线，对取心井开展沉积微相分析和测井相分析研究，建立起测井 相和沉积相关系模型；根据灰色系统理论优选了适合研究区的灰色系统沉积微 相分析的评价参数、评价标准和权系数，据此对非取心井开展了沉积微相分析， 分析效果和精度有了明显改善。最后遵循单井沉积微相分析一主干剖面沉积相分 析一沉积相平面展布特征分析思路，归纳总结了丰富川油田长2 期和姚店油田长 6 期两个研究区的沉积微相模式，研究了其沉积相演化特征。研究成果为油田 下步开发调整方案的制定奠定了坚实的基础。研究总结的技术路线对邻区具有 借鉴作用。 关键词：沉积微相；小波分析；灰色理论；测井相 a b s t r a c t m i c r o f a c i e ss t u d yi sa l li m p o r t a n tp a r to fr e s e r v o i rd e s c r i p t i o n ，b o t hi nt h e e x p l o r a t i o np h a s eo rs t a g ei nt h ed e v e l o p m e n tm u s tb ec a r r i e do u tr e s e r v o i r s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e sa n a l y s i s b e c a u s eo ft h el i m i t e dc o r i n gd a t a ，l o g g i n gd a t ai n t h es t u d yo fs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e sp l a y sai m p o r t a n tp a r t t r a d i t i o n a lm e t h o di s q u a l i t a t i v d ，t h er e s u l ti sl a r g ep e r s o n a li n f l u e n c e w i t ht h ed e v e l o p m e n to fl o gs u b j e c t a n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y , l o g g i n gf a c i e s q u a n t i t a t i v e a u t o m a t i ci d e n t i f i c a t i o n g r a d u a l l yp o p u l a r , a sn o w i sa ni m p o r t a n tc o n t e n ti nm o d e ms e d i m e n t r a ys t u d y i nt h i sp a p e r , b a s e do nm i c r o f a c i e sr e s e a r c hc o n t e n t sa n dr e q u i r e m e n t s ，s t a r t i n g f r o mt h ea c t u a ld a t ao ft h ef i e l dt od e t e r m i n ear e a s o n a b l et e c h n o l o g yr o u t e so nt h e m i c r o f a c i e sr e s e a r c h w a v e l e ta n a l y s i st e c h n i q u e su s e di nt h es t r a t i g r a p h i cd i v i s i o n a n de s t a b l i s hap r e c i s er e a s o n a b l es t r a t i g r a p h i cf r a m e w o r k t a k eu s eo fav a r i e t yo f s e d i m e n t a r yf a c i e si d e n t i f i c a t i o nt od i v i d et h es e d i m e n t a r yf a c i e si nt h es t u d y a r e a o nt h i sb a s i s ，t a k ef u l lu s eo ft h ec o r i n gd a t a , g e o l o g i c a ld a t a , t e s td a t aa n dl o g g i n g c u r v e ，c a r r i e do u tc o r i n gm i c r o f a c i e sa n a l y s i sa n de l e c t r o f a e i e sa n a l y s i sf o rt h e c o r i n gw e l l ，e s t a b l i s h e dt h er e l a t i o n a ld a t a b a s eb e t w e e nt h em i c r o f a c i e sa n dt h e e l e c t r o f a c i e s b a s e do nt h eg r e yt h e o r y , o p t i m i z a t e das u i t a b l es y s t e mo ft h eg r a y z o n eo fm i c r o f a c i e sa n a l y s i s ，s u c ha st h ee v a l u a t i o np a r a m e t e r s ，e v a l u a t i o nc r i t e r i a a n dw e i g h t s ，w h i c hf o rn o n c o r i n gw e l l sc a r r i e do u tm i c r o f a c i e sa n a l y s i s ，t h e a n a l y s i se f f e c t sa n dt h ea c c u r a c yh a si m p r o v e ds i g n i f i c a n t l y f o l l o w i n g t h e r e s e a r c hi d e aa sf o l l o w s ：s i n g l ew e l lym i c r o f a c i e sa n a l y s i s - t h es e d i m e n t a r yf a c i e s a n a l y s i so ft h et r u n ks e c t i o n p l a n ed i s t r i b u t i o nc h a r a c t e ro fs e d i m e n t a r yf a c i e s a n a l y s i s s u m m a r i z e dt w om i c r o f a c i e sm o d e l si nt h er e s e a r c ha r e ao ff e n g h u c h u a n a n dy a o d i a no i lf i e l d s ，s t u d i e dt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h es e d i m e n t a r yf a c i e se v o l u t i o n t h er e s e a r c hr e s u l t sl a i das o l i df o u n d a t i o nf o rt h eo i lf i e l dn e x td e v e l o p m e n t a d j u s t m e n ts c h e m et h er e s e a r c ht e c h n i c a lr o u t e sh a sac e r t a i nr e f e r e n c ef o rt h e a d j a c e n ta r e a 关键词：m i c r o f a c i e s ； w a v e l e ta n a l y s i s ；g r e yt h e o r y ；l o g g i n gf a c i e s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：才匆约咨加7 年6 月弓e t 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属 学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等 权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或 成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：币匆移吝 铷一a p 研年易月弓e t j v - 加。7 年6 月弓e t 长安大学硕士学位论文 1 1 选题目的和意义 第一章前言 储层沉积微相研究是油藏描述的重要环节，无论在勘探阶段还是在开发阶 段，沉积微相研究始终是石油地质学家的一项重要工作，特别是在寻找非构造隐 蔽油气藏( 鄂尔多斯盆地延长组低孔低渗储层大多属于该类油气藏) 时，沉积微 相及其沉积环境的研究就显得尤为重要。本文通过对丰富川和姚店井区进行综 合沉积微相研究，建立起一套实用的、精细的、可持续更新的、符合开发现状 的测井沉积微相解释方案。这一研究将完善沉积微相判别技术，提高了测井资 料的解释效果，为制定老油田的开发调整方案奠定必要的地质基础，对于指导 老油田提高油藏开发水平具有重要意义。 1 2 国内外研究现状 相的概念于十九世纪中期被引入沉积学，到了二十世纪中后期，人们对沉 积环境和沉积相认识逐渐趋于成熟。传统的沉积相研究方法是以地面露头和取 心资料为基础，从骨架沉积岩体展布的岩性组合、沉积构造、几何形态、古水 流状况和古生物标志等来确定沉积相。随着测井学科的飞速发展，丰富的测井 信息已成为研究地层的沉积相特征的强有力手段。将测井同地震、地质、现代 数学等学科结合，用计算机自动分析识别沉积相及沉积微相，已成为当前测井 资料地质应用的新领域。 最早利用测井曲线解释沉积相的是二十世纪5 0 年代美国的s j 皮尔逊，他 提出了用自然电位曲线解释地层碎屑沉积环境。0 s e r r a 于1 9 8 5 年把开拓测井 资料地质应用与油区沉积学研究很好地结合起来。1 9 8 2 年，中国地质大学的马 正对应用自然电位曲线解释沉积环境作了论述。到了9 0 年代，研究利用测井曲 线进行沉积相划分的人越来越多：李元元，1 9 9 1 年提出用自然伽马曲线进行沉 积相研究；王仁铎，在1 9 9 1 年发表的利用测井曲线形态特征定量判别沉积微相 一文中，阐述了利用测井曲线形态特征的定量指标，建立了逻辑判别函数模型 来识别沉积微相，为以后的研究奠定了基础。现在利用测井资料研究沉积相技 术，正逐步趋向成熟，从由单条曲线研究到多条曲线综合运用，研究方法相当 第一章前言 丰富，主要包括多元分析( 主成分分析和聚类分析) 、灰色理论系统分析以及神 经网络分析等。由于沉积微相划分的不确定性和其影响因素的复杂性，使其解 释精度的符合率不高，各地区的地质情况差异性，使得其普遍适用性不强，但 是用计算机实现自动识别沉积微相已成为势在必行的趋势。 1 3 主要研究内容和技术路线 ( 1 ) 主要研究内容 基于小波分析技术的小层划分方法研究。 确定沉积微相划分方案及测井相分析研究。 运用灰色系统理论评价沉积微相。 选择丰富川油田长2 期和姚店油田长6 期作为研究对象，采用上述技术方 法，建立研究区沉积微相测井识别模式以及沉积演化过程。 ( 2 ) 研究技术路线 基于前人研究，从研究区实际资料出发，运用小波分析技术开展小层划分， 采用灰色系统理论进行测井相微相识别，遵循单井相分析一剖面相分析一平面相 分析的技术路线，开展沉积微相综合研究。具体研究技术路线如图1 1 。 测井资料 小波分析建立地层格架t 叫 测井相分析 多种相标志划分取心井沉积微相卜叶 建立测井相与沉积相关系模式 建立灰色系统沉积微相分析的参数标准、权系数 开展非取心井沉积微相研究ii 前人研究成果 l 量三型堡塑坌塑卜- 叫兰塑塑坌塑l 图1 - 1 研究技术路线 1 4 完成的主要工作量 ( 1 ) 系统收集了丰富川、姚店油田区域地质、钻井地质、测井、生产动态资 2 长安大学硕士学位论文 料以及国内外测井沉积相研究等相关文献3 0 0 余篇，专著1 2 部，研究报告8 份。 ( 2 ) 统计分析了丰富川、姚店油田共1 0 1 ：3 取心井。对丰富川1 1 8 口、姚店9 2 口井资料进行了统计录取工作，建立了该区静态和动态资料数据库。 ( 3 ) 研究应用用小波分析技术进行小层划分的方法。 ( 4 ) 沉积微相划分和测井相分析研究。 ( 5 ) 研究运用灰色系统理论判别沉积微相的方法。 ( 6 ) 应用小波分析方法，对分层有困难的2 6 口井进行了小层划分，并在此基 础上，对研究区所有井进行精细地层划分与对比，制定了研究区内地层划分对比 方案，编制了纵横向地层对比剖面8 条。 ( 7 ) 应用沉积微相灰色理论识别方法实际处理了2 0 口井剖面的地层岩性解 释。再由点到线再到面逐步展开、进行沉积微相划分研究，完成小层沉积微相 平面分布图8 幅。进而建立研究区沉积微相测井识别模式以及沉积演化过程。 1 5 取得的主要成果及认识 ( 1 ) 基于小波分析理论，利用m a t l a b 7 0 平台，实现了运用小波分析进行地 层划分的技术方法。 ( 2 ) 对取心井开展沉积微相分析和测井相分析研究，建立了测井相和沉积相 关系数据库。 ( 3 ) 基于灰色系统理论，运用f o r t r a n 语言，编制了一套沉积微相识别软件 系统。 ( 4 ) 通过以上研究成果，建立了研究区长2 和长6 的地层对比格架。将丰富 川油田长2 1 含油层组划分为长2 1 、长2 m 、长2 1 3 、长2 1 4 四个小层，姚店油 田长6 含油层组划分为长6 1 、长6 2 、长6 3 、长6 4 四个小层。 ( 5 ) 研究认为，丰富川油田长2 1 沉积相为三角洲平原沉积，物源来自于研 究区东北部，主要可划分为水上分流河道、天然堤、河漫沼泽3 个微相；姚店 油田长6 沉积属于三角洲前缘沉积，物源来自东北方向，主要可划分为水下分 流河道、水下天然堤、分流间湾3 个微相。 3 第二章研究区概况 第二章研究区概况 本文选择鄂尔多斯搞地丰富川油田延长组蚝2 期和姚店油田长6 期作为研 究对象( 图2 1 ) ，根据两个井区的储层地质参特征及测井响应特征，开展沉积 微相测井识别研究，建立研究区沉积微相测井识别模式以及沉积演化过程。 2 1 鄂尔多斯盆地晚三叠世延长组沉积演化背景 相关研究表明吐鄂 尔多斯盆地延长组为一 套典型的内陆湖泊淡水 河流湖泊三角洲沉积 延长组由下至上依次分 为1 0 个油组，即长1 0 长1 。在延长期，盆地经 历了湖盆的形成、三角洲 的发育、全盛、退化和解 体、消亡的全过程。 长1 0 长7 期为湖 盆形成到发展的湖进期， 表现为纵向上的正旋副 沉积和平面上各期湖岸 线逐步向外扩张的特征。 图2 - 1 鄂尔多斯盆地构造及研究区位置 其中长1 0 为冲积平原形成期，长 ( 据延长油田2 0 0 6 年瓷料) 9 为湖侵初始期，长8 为湖盆缓慢凹陷期长7 期湖盆进入全盛时期，广阔的 水域形成浅湖一半深湖相的大型生油坳陷。 长6 长1 期为湖盆三角洲建设发育期湖水退缩逐渐消亡，表现为纵向 上呈反旋回沉积，平面卜各期湖岸线向湖心收敛的特征。其中长6 为湖盆相对 稳定期，( 图2 - 2 ) ，而长5 、长4 盆地再度沉降，湖侵面积扩大。随后的长3 期 沉积作用再次加强，长2 期湖盆收缩速度加剧( 图2 - 3 ) ，长1 期盆地则太面积 蛀宜大学顿i 学位论文 平原化、沼泽化。 本次主要研究的丰富川油田长2 沉积时期属于三角洲平原亚相沉积，姚店 油田长6 沉积时期属于三角洲前缘亚相沉积。 麟 辫 ；褰。 篓 圈2 - 2 长2 期岩相古地理圈( 据何自新，2 0 0 4 )圈2 - 3 长6 埘岩相古地理圈( 据何自新2 0 0 4 ) 22 研究区概况 22 1 地理概况 丰富川油田和姚店油田毗邻均位于陕西省延安市境内，距延安市约2 5 k i n 。 区内为黄土塬地貌，地形复杂，沟壑纵横，粱峁交错，山塬连绵，地面高差1 0 0 1 5 0 m 。地表多为第四系黄土覆盖，黄土层厚一般1 4 5 m 不等。2 1 0 国道纵贯其 间是区内石油勘探开发的有利条件。研究区属于陕北斜坡构造带东南部，断 层不发育：地表为高低不一的第四系黄土层，地表高差可达1 3 0 m 地面海拔在 9 0 0 米1 3 0 0 m ，西高东低，属于延河流域；本区气候干燥，干旱少雨，水源短 缺。 2 22 储屡地质概况 鄂尔多斯盆地是我国的大型沉积盆地之一，晚三叠世| 三【发育大型湖泊为特 征。晚三叠世的早一中期( t 。y 。) 沉积了巨厚且_ r 泛分布的泥页岩，成为盆地的 第二章研究区概况 主要生油岩，为油气藏的形成提供了充分的物质基础。晚三叠世晚期，湖盆不 断收缩，广泛发育河流三角洲沉积体系，沉积了巨厚的河道砂体，为上三叠统 延长组油藏的形成提供了必要的储集条件。 丰富川油田和姚店油田构造上位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡东部斜坡中南 段，构造形态总体上为一平缓的西倾单斜构造，地层倾角较小，一般小于1 。， 断层不发育，仅在局部发育了差异压实成因的小型鼻状隆起，隆起幅度在5 m 左 右。 长2 油层沉积时期，本区以三角洲水上冲积平原沉积为主，进一步细分为 分流河道微相、天然堤微相、决口扇微相及河漫沼泽微相。砂体发育受沉积相 带控制，在分流河道微相所处的部位，砂岩比较发育，单层厚度大、砂岩系数 高，成为油气聚集的主要场所。 储层岩性可分为6 种，其中以细砂岩为主。矿物成分成熟度较低，碎屑成 分以长石为主，属于长石砂岩。碎屑颗粒分选好，平均标准偏差0 7 2 。磨圆度 较差，次棱角状，孔隙式接触式胶结，胶结物成分主要为绿泥石和方解石。 长2 储层物性较差，属于中低孔、低渗特低渗储层，平均孔隙度1 3 4 ， 渗透率4 7 r o d 。储层的物性受沉积微相、岩石类型、岩石结构、碳酸盐含量、 泥质含量、微观孔隙结构等多种因素影响。储集空间类型为孔隙型，以粒间孔 为主，其次为溶蚀孔隙。 长2 油层埋深浅( 3 0 8 - - - 5 3 6 m ) 、含油井段比较集中，平均油层厚度7 2 m ， 单层厚度以2 - - - 5 m 为主。受储层微观孔隙结构的影响，油水分异性不明显，油 水界面变化大，油藏类型属于构造岩性油藏，油藏驱动类型属于弹性一溶解气驱 动。 长2 油层原油性质较好，2 0 。c 下平均原油密度0 8 5 0 9 c m 3 ，5 0 。c 脱气原油 粘度6 6 m p a s 。 长6 期储层岩性主要为三角洲沉积的长石细砂岩，次为粉细砂岩，具有成 分成熟度低、结构成熟度高的特点。长石含量较高，一般在4 3 0 - - , 4 5 o ，平 均4 8 4 。填隙物含量8 - - 1 8 ，平均1 2 3 ，并以自生胶结物为主，杂基含量 很低，平均仅2 5 。储集空间主要为残余粒间孔，次为溶蚀孔隙。储层孔隙 度最大值为2 2 o ，最小值为2 o ，平均值为8 6 ；渗透率最大值大于 6 长安大学硕士学位论文 1 7 5 x 1 0 。肛1 2 ，最小值为0 0 4 x 1 0 一l a m 2 ，平均值为0 9 1 x 1 0 3 肛1 2 。油层段有效孔 隙度主要分布在8 0 0 o , - , 1 2 9 之间，平均1 0 2 ；有效渗透率主要分布在 0 7 7 1 3 9 x 1 0 3 9 a n 2 之间，平均1 1 x 1 0 一g r n 2 ，属典型的特低渗超低渗油藏。 油藏埋深较浅，一般在3 4 7 0 - 8 3 8 5m 之间，油层中部平均埋深5 7 1 m ；地 层压力低，油井一般不具自然产能，均需对油层压裂改造后才可获得工业油流。 2 2 3 测井响应特征 丰富川油田延长组长2 油层段通常具有如下测井响应特征： 泥岩、砂质泥岩：主要表现为高自然伽玛、高声波时差、低电阻、微电极 曲线幅度差近于零等特点。自然伽玛相对值小于0 2 ，声波时差一般大于2 6 5 1 1s m ，在纯泥岩井段，常见到井径扩大的现象。 细粉砂岩、粉砂岩、泥质砂岩：表现为中高自然伽玛、自然电位低幅度负 异常、中低电阻率、微电极曲线低幅度差的特点。自然伽玛相对值一般介于0 2 o 5 之间，微电极相对幅度差一般小于0 4 。 细砂岩：主要表现为低自然伽玛、自然电位中高幅度负异常、微电极曲线 幅度差明显的特点。自然伽玛相对值一般大于0 5 ，微电极相对幅度差大于0 4 。 钙质砂岩：是储层中的主要夹层类型。在电测曲线上具有高电阻、低时差、 低微电极幅度差的特点，声波时差值一般小于2 3 8us m ，微电极相对幅度差一 般小于0 4 。 姚店油田延长组长6 油层段通常具有如下测井响应特征： 自然伽马一般为低值( 6 0 9 0 a p i ) ，亦有高伽马储层( 如1 2 0 a p i ) ，自然电 位呈显著负异常，声波时差大于2 2 0 1 上m s ，4 m 电阻率大于2 5 f 2 m ，6 m 电阻率大 于4 0 d a n 。 自然电位和自然伽马曲线为箱形、钟形、漏斗形或复合型，以钟形、复合 型为主。由于该区域泥浆侵入影响小，所以，除少数高渗层外，长6 储层的深 中浅电阻率曲线与伽马曲线无固定配置关系。高伽马储层在本区局部发育，通 过薄片分析对比，高伽马储层岩石成分的云母和绿泥石含量有陡然增加的趋势， 因此，推断为两者共同作用的结果，当然亦不能排除其它成分的作用。 7 第三章层组划分与对比方法研究 第三章测井曲线自动分层方法研究 测井沉积相分析的是测井曲线分层以后的储层参数特征，因此，对测井曲 线进行自动分层是本文首要解决的问题。 测井相能否有效地反映出某一沉积相特征，不仅取决于所用测井资料的类 型、质量、数量，而且也极大地依赖于所用的分层取值方法和模式判别准则。 自动分层是测井相自动识别的重要基础工作。 测井曲线分层的数学方法较多，但实际应效果好的方法主要有以下几种： 3 1 层内差异法 地层分层的目的是有效地把所有不同类型的厚和薄储集层划分出来，使划 分出的地层每各小层内具有相同的储层特征。采用层内差异法可对测井曲线进 行合理细致的分层，其方法原理如下。 层内差异分层法的依据是假设同一地层的测井值是相对稳定的，其值的变化 不超过某一允许误差( 即由非地层因素引起的测井值误差) ，并认为每一层内采 样值的均值代表该层的真实测井值。若某一相邻的采样点的值与该均值之差在允 许误差范围之内，则认为该采样点属于这一个地层，否则，便属于下一个层。 该方法在具体实现时，首先选择具有较强纵向分辨率的测井曲线( 称为主动 曲线) 进行初始细分层，然后再兼顾其它测井曲线( 称为被动曲线) 的特点，将 分层结果用到其它曲线上。现以一条测井曲线的分层来说明层内差异分层法。 设己确定相邻n 个采样点测井值( j f = 1 ，2 ，3 ，刀) 均属于第层，该层的允许 误差为e ( 薯) ，均值为，方差为砰，则即： i = 去喜吻 砰。击善( 嘞面2 确定随后第玎+ 1 个点采样值是否属于第f 层，可用以下准则判断： 如l + 。- t l _ e ( 动，则认为储层岩性变化大，+ 。不属于第f 层，该层到第 刀个点结束，并把前一个采样点的测井均值作为该层的测井值输出。 然后，从点+ 。开始进行下一个层的划分。 如此继续下去，逐点判断，直到处理完整个井剖面的全部采样点的数据为 止。 根据上述分析得到，层内差异分层法对储层分层的正确性与选取的层的允 许误差e ( ) 大小有直接关系。 3 2 活度函数法 众所周知，活度函数反映了窗长内曲线梯度绝对值的大小。利用活度函数局 部极大值划分地层界面比通常人们所用的半幅点法要准确，并且便于计算机自动 处理。 在实际应用中，由于要处理的测井曲线是离散的数字记录，因此，为了便于 处理，采用以下离散形式的线性化和规范化的活度函数表达式： a ( d ) = a r c t g 3 e ( d ) 1 0 0 删c k k ) r l e v s c a l e( + 0 ( 2 n + i ) ( k 峨一 式中：n 一半窗长所包含采样点数： x m a x 、) ( i l l i n 一分别为测井曲线的最大值和最小值； t r a c k 一绘图道宽( c m ) ； s c a l e 一绘图的深度比例( c m 1 0 0 m ) ； r l e v 一采样间距( m ) 。 由于活度函数大小反映的是活度函数值随井深的变化率，亦即反映窗长内曲 线梯度绝对值大小随井深的变化率。所以，在活度函数曲线变化较陡的地方，活 度函数在局部将有极大值，它对应着地层的层界面；而在储层特性相较稳定的地 层内，活度函数值较小，而且在具有非地层各种干扰信号的地方，活度函数仍然 保持较低值。 为此，根据测井曲线特征及质量选择合适的窗长及活度截止值，就会一定能 9 第三章层组划分与对比方法研究 排出非地层干扰信息，能有效地进行地层分层。实际应用中，计算测井曲线各采 样点的活度函数值，并找出其值大于活度截止值的局部相关点，确定其对应深度， 即为欲求的地层界面的深度。由此可见，活度函数法对储层分层的正确性与选取 的活度截止值大小有直接的关系。 3 3 极值方差法 极值方差分析分层的实质是找出层间方差最大、层内方差最小的点作为地层 分层的界点，亦即如果分层合理，则各层的组内方差和应最小，层间方差和最大。 设a ，b 分别代表层内方差与层间方差，则有： 么= 志喜喜c 删2 曰= 击喜( 五啕2 定义分层系数r 为： r ：堡丝：1 一兰 bb 则选取最大的r 值( 足嗽) 点所对应的深度即为层界面深度。 3 4 地层分层方法应用效果对比 地层分层质量检验标准是划分出的地质小层能将所有不同类型的储层予以 正确有效地划分。综上所述，根据地质研究目的不同，各种地质分层的数学方法 都可以实现将整个地层划分为许许多多地质小层的目的，但每种分层方法有其独 特的技术优势，但也有其明显的缺点或不足。 就上述三种地层分层方法而言，均可以有效地将井剖面进行地质小层划分， 但层内差异法其优点也是缺点就是划分的小层过细，所以，层内差异法适合划分 薄层，适合测井相一岩性解释的储层分层问题，适合于应用纵向分辨率极高的测 井曲线的地层分层，如微电极测井曲线、高分率电阻率测井曲线等；活度函数法 优点是可以有效地划分中、厚层，而对薄层的划分比较难，该方法适合于半幅点 分层的测井曲线，如自然伽马、自然电位、厚层感应测井曲线等；极值方差分析 法的优点也是可以有效地划分中、厚层，而对薄层的划分比较难，该方法比较适 1 0 长安大学硕士学位论文 合中等分辨率测井曲线，如声波测井、电阻率测井等。 由此可见，现有方法虽然可以进行小层划分，但难以模拟“由粗到细，逐级 分层”人工分层特征，往往在一个视觉层次上就完成了全部地层划分工作，使地层 的整体信息与局部信息混合在一起，难以分辨清楚，无法实现不同级别层序识别 与划分。 因此，我们引入了小波分析技术用于地层划分，小波变换具有良好时间和尺 度特性，对测井曲线进行小波变换后，曲线上不同频率( 周期) 信号在相应尺度上 清晰显现，可以实现由粗及细、不同级次层序地层界面划分和测井相研究，为运用 测井信息实现高分辨率层序地层研究提供了良好技术保证。 3 5 小波分析用于地层划分 3 5 1 小波变换的数学理论 设y ( f ) r ( r ) ( r 俾) 表示平方可积实数空间，即能量有限的信号空间) 其傅立叶变换为( 缈) 。当y ( 国) 满足条件 q = 上肾 慨1 ， 时，我们称y o ) 为一个基本小波或母小波( m o t h e rw a v e l e t ) 。将母函数y ( f ) 经 伸缩和平移后，就可以得到一个小波序列。 对于连续的情况，小波序列为 = 肾1 吵( 争 口 6 咄口0 其中，a 为伸缩因子，b 为平移因子。 对于离散的情况，小波序列为 y m o ) = 2 - j 2 y ( 2 一t k ) ，k z 对于任意的函数f ( t ) r 似) 的连续小波变换为 哆( 口，6 ) = ( 厂，。) = 7 2 工厂( r 渺( t - 口b ) d t ( 3 2 ) ( 3 3 ) ( 3 4 ) 小波变换的时频窗口特性与短时傅立叶的时频窗口不一样【1 9 】。其窗口形状 第三章层组划分与对比方法研究 为两个矩形 6 一a a w ，b + a a q - x ( + c o 。一a w ) a ，( + 甲) 引，窗口中心 ( 6 ，缈。引，时窗和频窗宽分别为必甲a 矗d l a 。其中6 仅仅影响窗口在相平 面时间轴上的位置，而a 不仅影响窗口在频率轴上的位置，也影响窗口的形状。 这样小波变换对不同的频率在时域上的取样步长是调节性的，即在低频时小波 变换的时间分辨率较差，而频率分辨率较高；在高频时小波变换的时间分辨率 较高，而频率分辨率较低，这正符合低频信号变化缓慢而高频信号变化迅速的 特点。 在实际应用中所用的数据多为离散形式，为了便于计算机实现，需要将连 续小波变换改写为其离散形式，现在比较通行的办法是对尺度按幂级数进行离 散化。即令尺度口2 0 ，口。1 ，口。2 ，a o ，j = l ，2 ，n 。当尺度扩大口：倍时，则频率 降低口：倍。 此时的口和b 被定义为： a = 口孑，b = n b o a o 咒，m z ( 3 5 ) 这时连续小波函数可以写成离散小波函数： 少( 拼，力( f ) = 啄刚2 y ( a o t 一刀6 0 ) ( 3 6 ) 若基小波少( f ) 仍然满足允许条件，同时有较强的衰减性，连续小波变换式 可以改写为离散小波变换形式： r v ( m ，z ) = a o m 2 亡x ( f ) 缈。( a o 删- n b o ) d t ，m , n z ( 3 7 ) 在实际应用中，最常用离散化的方法是a 。= 2 ，6 0 = 1 ，此时的小波函数称为 二进小波。以幂级数进行离散化是一个高效的离散方法，因为幂指数，的小变 化，就会引起尺度非常大的变化，动态范围大。 尺度越大，意味着小波函数在时间上越长，亦即被分析的信号区间也就越 长，因此，尺度越大意味着频率的分辨率就越低，主要获取的是信号的低频特 性。反之，尺度越小，意味着只与信号的非常小的局部进行比较，因此主要获 取的是信号的高频特性。尺度和频率的关系可归纳如下： 小尺度a 专压缩的小波_ 快速变换的细节专高频部分 1 2 长安大学硕士学位论文 大尺度a 专拉伸的小波专缓慢变换的粗部专低频部分 3 5 2 小波变换划分地层的步骤 研究表明，实m o r l c t 小波函数在用连续小波变换将测井资料转换为小波系 数，不同小波尺度对测井信号进行多分辨率处理方面比其它小波函数要好。由 于小波系数与储层有很好的相关性：大尺度系数对应厚层响应，小尺度系数对 应薄层响应，在实际应用中小波尺度以从大n d , 的方式进行取值，这样用小波 系数对储层进行识别和划分，能够取得很好的效果。该方法在储层划分，特别 是在薄层和薄互层识别与划分方面具有迅速、准确的优点。 该方法主要步骤包括： 将待分析的测井数据按采样点的个数，顺序地将它们排列在坐标轴上； 选取实m o f l c t 小波作为母小波，构造小波函数，生成小波基； 对测井数据进行离散小波变换； 根据变换后得到的不同尺度( 不同频率) 的测井数据，寻找变换后测井 曲线的突变点划分地层。尺度值大，表明该沉积周期长，对应地层厚度大， 适用于大套地层的划分；反之尺度值小，表明该沉积周期短，对应地层厚 度就小，适用于薄层的划分。 3 5 3 测井曲线小波分析用于地层划分 本次研究工作中，对于小层划分困难的井，运用了小波分析技术来提高地 层划分的可靠性，以实现对研究区地层精细划分与对比。 以丰富川油田丰1 0 0 9 井长2 期4 6 0 一- - 5 7 0 m 地层为例。由前人划分地层结 果可知这l l o m 井段内存在长2 1 、长2 2 两个亚层，长2 1 一、长2 m 、长2 1 3 、长 2 、长2 2 、长2 2 - 2 六个小层，但仅靠人工划分尚不能准确标定其位置，需要 借助小波分析来确定层序界面的准确位置。自然伽马曲线与其它测井曲线相比， 能敏感地反映地层泥质含量的变化，用它进行小波变换研究比较有效。 图3 - 1 ( a ) 为原始自然伽马测井曲线，横坐标表示地层深度值，自左向右 深度增加；纵坐标为自然伽马( g r ) 测井值。 图3 1 ( b ) 代表在尺度a = 6 4 时的小波变换系数曲线，根据前人划分结果所 标定的层序界面的大体位置再结合该图中小波系数曲线的振荡趋势特征，可确 定出层序界面的位置在横轴4 8 0 m 和5 6 0 m 处。并根据小波系数振荡幅度和频率 1 3 第三章层组划分与对比方法研究 的不同可在其内部划分出2 个亚层，其界面位于横轴5 2 0 m 处。 图3 - 1 ( c ) 代表在尺度a = 2 的小波变换系数曲线，由图可看出在2 亚层组内 部小波系数振荡趋势也不相同，共存在4 个界面，即在横轴为4 9 0 m 、5 0 2 m 、5 1 3 m 、 5 4 0 m ，对应于小层界面。 研究中，在运用测井曲线进行微相级层序界面划分时候，当曲线界面不清 晰，尤其是对应于界面的曲线突变不明显时候，小波分析技术都能发挥积极而 重要的作用。 2 0 0 1 6 0 ；儿也八肌m 儿j 儿 n 冬1 2 。 o j 8 0 0 4 0一 u 4704 8 0 4 9 05 0 05 105 2 05 3 0 6 4 05 5 0 5 6 0 5 7 0 ( a ) 原始测井信号 2 0 0 1 0 0 一 趴八八八；厂一一， 1 0 匕5 v 3 0v 5 4 05 v5 6 05704 ? 3b 铲。v 。v 。b 一10 0 2 0 0 ( b ) a = 6 4 时小波变缺i 系数曲线 2 1 0 l 山“虹1 i j i 扯一1 i j l 。a k j 山l j山。l - 血。i“- i _ i l j i l j 。山i j 。 一dl l i i 止 4 r o 嗍阿1 r ”7 璎蛋 r h 一”。 3 r r ”匹”w r 甲翟翌li f 。r 1 磊西 巨曙l l _ i _ ”：叼嵯器 5 7 0 d5 ( 一1 2 ( c ) a = 2 时小波变换系数曲线 图3 - 1 不同尺度不同级别层序界面划分示意图 从图3 - 2 中可看出不同尺度下g r 曲线小波变换系数曲线的振荡趋势是不同 的。从图中可划分出2 个亚层，并在其内部分别划分出4 个和2 个小层。该方法 1 4 长安大学硕士学位论文 所划分的层序地层单元界面与传统方法所划分的界面位置基本吻合，如图2 所 不。 自然伽马小波系数曲线小波系数曲线 层 亚，j 、 深度 ( a p i )a = 6 4a = 2 层层 ( m ) 2 0 2 0 02 0 02 0 0 2 - - - - - - - - - - - - - 一2 o v 毒j ) 习p | p 芦 卜 ! ， 长 4 8 i 囊广 1 二 。i r 2 1 1 4 9 d 莲( - ， 1 长 l 一垂飞宝坠峙，j一 净型矿, - 专- - 图3 - 5 姚店油田长6 地层对比图( 姚2 5 一姚1 1 2 ) 1 8 长安大学硕士学位论文 脚fj舢ttm _ _- 享针删。 妻 了。：贡手： 确菱洲确 事p 。 差妻： 摹喜：驱主董熟 霉i s著 霞7 套土一 图3 - 6 姚店油田长6 地层对比图( 姚2 2 7 一姚6 2 ) 1 9 第四章测井相与沉积相的关系 第四章测井相与沉积相的关系 测井曲线的幅度及其形态特征等是地下岩性特征及其组合特征的综合反 映，不同沉积环境常常具有不同的测井曲线形态特征及其组合。因而测井相和 沉积微相之间有着必然的联系，可以利用测井曲线这种电性特征进行沉积微相 划分。 4 1 基本概念 ( 1 ) 沉积环境和沉积相 沉积环境和沉积相研究是一项重要的基础地质工作。通过重塑沉积环境， 可以了解地质时期的古地理面貌和盆地的发展史，查明沉积物形成的条件和分 布规律，从而指导找油找气。 沉积环境是“在物理上、化学上和生物学上均有别于相邻地区的一块地球 表面”。通常，人们把沉积环境与发生沉积作用的一定地貌单元，如冲积扇、河 流、湖泊、三角洲等相联系，并把沉积环境理解为在这样一个地貌单元中形成 具有特征沉积的一系列物理条件、生物条件和化学条件的总和。 沉积相是沉积环境及其在该环境中形成的沉积物的特征的总和。 ( 2 ) 测井相 “测井相或“电相 ( e l e c t r o f a c i e s ) 是在1 9 7 0 年提出来的，它是指能反 映某一沉积物特征，并能使这个沉积物与其他沉积物区别开来的一组测井( 参 数) 响应。测井沉积相研究就是应用各种测井信息来研究沉积环境和沉积物的 岩石特征。沉积相由特定的相标志表示，而测井相由特定测井响应来代表。不 同沉积相因其成分、结构、构造等不同而造成测井响应不同，故可以利用测井 曲线这种电性响应特征进行沉积相分析，即测井相分析。由于测井曲线的多解 性，沉积相和测井相两者之间并不是一一对应关系，因此，必须用己知沉积相 对测井相进行标定。 测井相分析的基本方法是：首先建立岩心相与测井相之间的对应关系，建 立测井相库；然后，依据测井相库资料对各井层段划分沉积相；最后归纳建立 全区和整个沉积过程的沉积相模式。 长安大学硕士学位论文 4 2 测井曲线的要素分析 测井相分析的相标志主要反映在曲线的幅度、形态、顶底接触关系、光滑 程度、包络线形态等要素方面。这些要素可以定性地反映岩层的岩性、粒度及 泥质含量的变化及垂向演化序列。常用的测井划相曲线主要有自然电位曲线、 自然伽马曲线、电阻率曲线等，其中自然电位曲线最常用。这里归纳总结其幅 度、形态、顶底接触关系和曲线光滑度与沉积环境、沉积微相的一般关系。 ( 1 ) 幅度：曲线幅度是指某地层单位中稳定的自然电位( s p ) 值与纯泥岩 基线的差值，即自然电位相对值。一般来说，河流的s p 测井曲线以中幅为主， 滩砂或砂坝以高幅为主，漫滩相以低幅为主。 ( 2 ) 形态：曲线形态( 这里指单层曲线形态) 是测井划相的主要要素，常 见类型及揭示相应沉积环境关系( 以自然电位曲线为例) 见图4 1 、表4 1 。 齿形 平复合形 直钟形漏斗形箱形 对称齿死反向齿7 l j正向齿死指形 形 漏斗形一箱死箱形t 中形 形态 ( 7 5钟形或箱形底部突变或渐变大 天然堤 8 1 65 0 7 0 小型钟形、箱形 底部突变或渐变小 河漫沼泽泥岩为主 2 0微小锯齿状、平直顶部突变呈锯齿状 分流河道：又称分支河道，是三角洲平原亚相沉积的骨架，以砂质沉积为 主，垂向上具下粗上细的间断性正韵律，发育有波状、板状和槽状交错层理， 自然伽玛曲线一般为钟形、箱形或钟形箱形组合，电阻率幅度、形态随含流 体不同而异。电性给合特征见图4 6 a 。 天然堤：发育于分流河道两侧，以细、粉砂沉积为主，见波状层理及爬升 纹层，可见植物根、茎及植物碎片。自然电位呈小型箱形，自然伽马呈钟型或 指形。电性组合特征见图4 6 b 。 自然电位电阻率曲线 ( 毫伏)( 欧姆米) 0 一1 0 0 2 - - - - - - 一2 0 0 小 深度 ( ) 层 _ - 长 3 8 0 2 1 l _ _ 自然电位电阻率曲线 ( 孰)( 欧姆米) 5 0 一1 0 00 一1 0 0 小 溅 ( 皿) 献时差 层 ( 微秒米) 3 5 0 1 5 0 3 9 0 长 2 l ： u ” 自然电位电阻率曲线 ( 毫伏) ( 欧姆米) 0 1 0 02 2 0 0 小 深度 ( _ ) 层 ( 5 1 0 长 ：2 1 3 6 5幅度差大 形或渐变 小型钟形、幅度差较 角 水下天然堤 5 ，1 44 0 5 0 底部渐变 箱形小 洲 微小锯齿顶部突变 刖 分流间湾泥岩为主 1 5 呈锯齿状 缘 状、平直 或渐变 且然啦磁幄