（石油与天然气工程专业论文）苏里格气田苏14井区地震储层预测研究.pdf

中文摘要 论文题目： 专 业： 硕士生： 指导教师： 苏里格气田苏“井区地震储层预测研究 石油与 李金付 王风琴 苏里格气田属于典型的岩性圈闭油气藏。其主力气层位于上古生界石盒子组盒s 和 山西组山1 层段。为准确划分优质储层分布区，提高钻探成功率，本文从储层横向预测 的基本原理入手，在认真分析苏里格气田的地质、地球物理特征的基础上，采用了以叠 前技术为主( 叠前反演、a v o 分析等) ，以叠后技术为辅( 地震属性分析、k - l 油气检 测等) 的储层预测技术思路，形成了主河道带、砂岩厚度、物性和含油气性预测的储层 预测流程，从不同角度、不同层次对苏里格气田苏1 4 井区盒s 、山。两套储层进行预测。 具体工作分为两步：第一步分析本工区的地质地球物理特征并对测井资料做环境校正和 归一化处理，在此基础上进行准确的层位标定和构造解释，为储层预测打下良好的基础； 第二步进行储层预测，首先利用频谱分解技术和叠前反演宏观划定主河道带空间展布和 砂岩厚度，然后利用a v o 属性处理、地震属性分析、k - l 油气检测做含气性预测；最后 做综合评价。本次工作共发现本工区内盒8 下发育7 1 0 条近南北向展布的主河道带，山 1 发育5 7 条近南北向分布的主河道带；评价出盒。有利区面积6 5 4 3 k r n z ，山有利区面 积2 6 9 6 k m 2 ，并形成了苏里格地区优质储层预测和井位优选技术流程，大幅度地提高了 钻探成功率。 关键词：苏里格气田岩性圈闭储层横向预测属性分析a v 0 分析 论文类型：应用研究 n 英文摘要 s u b j e c t ： s p e c i a l i t y ： n a m e ： i n s t r u c t o r a s t u d yo nr e s e r v o i rp r e d i c t i o ni ns u l 4w e l lz o n eo fs u l i g eg a sf i e l d s ul ig eg a sf i e l db e l o n g st ot y p i c a ll i t h o l o g i ct r a p t h em a i ng a ss a n db el o c a t e do nt h e h e 8f o r m a t i o n sa n ds h a h 一1f o r m a t i o n so ft h eu p p e rp a l e o z o i c i no r d e rt od i s c o v e r yt h e s u p e r i o rr e s e r v o i rd i s t r i b u t i o na n di n c r e a s ed r i l l i n gs u c c e s s r a t i o t h i st e x tr e p r e s e n tt h eb a s i c p r i n c i p l eo fr e s e r v o i rc r o s s w i s ep r e d i c t i o n , a n a l y s i st h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c o ft h ep h y s i c a l a n dt h eg e o l o g yo fs ul ig eg a sf i e l d a d o p t e dt op r e s t a c kt e c h n i q u e ( r e - s t a c ki n v e r s i o n , a v o a n a l y s i se t c ) c h i e f l y ，w i t hs t a c k e dt e c h n i q u ef o ra s s i s t ( e a r t h q u a k ea t t r i b u t ea n a l y s i s ， k lo i l e x a m i n a t i o ne l e ，) ，f o r m a tt e c h n i q u ew a yo fm a i ns t r e a mc h a n n e lp r e d i c t i o n , s a n d s t o n e t h i c k n e s sp r e d i c t i o na n dt h eg a ss a n dp r e d i c t i o n p r e d i c t e dt h eh e - 8f o r m a t i o n sa n ds h a h - 1 f o r m a t i o n sf r o mt o g e t h e ra n g l ea n dd i f f e r e n td i r e c ti ns u l 4w e l lz o n eo fs ul ig eg a s f i e l d t h ec o n c r e t ew o r ki sd i v i d e di n t ot w os t e p ：t h ef i r s ts t e pi si t a n a l y s i s i n gt h eb a s i c c h a r a c t e r i s t i co ft h ep h y s i c a la n dt h eg e o l o g y ，p r o c e s s i n gm e a s u r i n gw e l ld a t at oc o r r e c ti n e n v i r o n m e n ta n dn o r m a l i z i n gi t ，c a r r yo na c c u r a t ec a l i b r a t i o nb e t w c c uw e l lm a r ka n ds e i s m i c h o r s i o na n di n t e r p r e ts e i s m i ch o r s i o ne x a c t i tl a yg o o df o u n d a t i o nf o rr e s e r v o i rc r o s s w i s e p r e d i c t i o n ；t h es e c o n ds t e pi sp r o c e e d i n gr e s e r v o i rc r o s s w i s e ：f u s tp l a ya l n a c r ov i e wt om a i n s t r e a mc h a r m e la n ds a n d s t o n et h i c k n e s sb ym a k i n gt h ef r e q u e n c yd e c o m p o s i t i o na n dr e - s t a c k i n v e r s i o n ；t h e nm a k et h ea v o a t t r i b u t ep r o c e s s i n ge a r t h q u a k ea t t r i b u t ea n a l y s i n ga n dt h ek - l o i le x a m i n a t i n gf o rg a sa n do i lp r e d i c t ；f i n a l l yd oac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n d i s c o v e r7 - 10 m a i ns t r e a mc h a n n e la th e 8f o r m a t i o n si ns o u t hn o r t h sd i r e c f i o na n d5 - 7m a i ns t r e a m c h a n n e la ts h a n 1f o r m a t i o n si ns o u t hn o r t h sd i r e c t i o ni nt h ew o r ka r e a ；e v a l u a t eb e n e f i c i a la r e a i e a6 5 4 3 k i n 2a th e 8f o r m a t i o n sa n db e n c f i c i a la r e a2 6 9 6 k i n 2a ts h a h 一1f o r m a t i o n s f o r m a t as e r i s eo fo p t i m i z e dt e c h n o l o g yt op r e d i c ts u p e r i o rr e s e r v o i ra n dw e l l i ta d o p tt os ul ig e g a sf i e l d a n di n c r e a s ed r i l l i n gs u c c e s sr a t i o s u b j e c th e a d i n g s ：s ul ig eg a sf i e l dl i t h o l o g i et r a p l a t e r a lr e s e r v o i rp r e d i c t i o n s e i s m i ca t t r i b u t ea n a l y s i sa v oa n a l y s i s t h e s i s ：a p p l i c a t i o ns t u d 1 1 1 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果：也不包含为获得西安石油大学或其它教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名：日期：2 旦! z 二! ：! 尸 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校 攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、 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，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名 导师签名： 日期：业丫 日期：j 一7 ，2 j 7 注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出( 含解密年限等) 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 国内外储层预测研究现状 储层预测是8 0 年代初地球物理界兴起并迅速普及的储层和油藏研究的应用技术。目 前，国内外储层预测技术在各大油田均得到了广泛的应用，预测方法趋于成熟并向多样 化和综合性方向发展，应用成果显著，已成为提高钻井成功率和勘探效益的重要手段。 储层预测技术就是综合运用地震、测井、地质等资料以揭示地下目标层( 储层、油气层 等) 的空间几何形态( 包括储层厚度、储层顶底构造形态、延伸方向、延伸范围、尖灭 位置等) 和储层的微观储集性能参数( 包括孔隙度、渗透率、含油气饱和度、泥质含量 等) 的展布特征等。储层横向预测是将大面积的连续分布的地震资料与具有高分辨率的 井点测井资料匹配、转换和结合的过程，而地质知识及指导思想则贯穿于这个过程的始 终。因此，储层预测技术是一项综合应用技术，要求物探、测井和地质研究人员有机的 结合来完成各种储测预测的任务。 随着当前油气勘探开发的深入，勘探重点由原来的构造油气藏向岩性抽气藏、隐蔽 油气藏转移，赋予地震反演更为深远的含义和更加艰巨的任务。可以说，通过地面观测 到的地震资料结合测井、录井、钻井、地质分析化验等资料了解和认识地下介质的构造 形态、弹性特征、非均质性、各向异性、油气开采特性、流体状态等均属干地震反演的 范畴。地震反演不仅包括地震处理、解释的全部内容，而且己经渗透到储层预测、油藏 监测等油气勘探开发的各个领域，成为地质学家、地球物理学家和油藏工程师们共同关 注的前沿课题。 我国著名地球物理学家、中国工程院院士李庆忠先生曾经作过精辟论断：“波阻抗反 演是高分辨率地震资料处理的最终表达式，波阻抗剖面是高分辨率勘探的最终成果”，由 此可见地震反演技术在油气勘探开发中的特殊地位。 迄今为止，地震反演技术己经对世界各大油气田的增储稳产起到了积极的作用。美 国a m o c o 石油公司在墨西哥海湾上寻找非背斜油藏之所以不断取得成功，其中地震反演 技术是他们使用的三大成功技术之一。从国内渤海湾盆地其他凹陷情况看，通过精细地 震反演、储层预测近期也有较多的发现和进展，如胜利油田东营凹陷中央隆起带及周围 砂三段岩性油藏的勘探中，注重使用测井约束地震反演等储层预测技术，己取得较多的 石油地质储量，截止到1 9 9 7 年底，找到探明石油地质储量1 4 0 0 0 万吨，1 9 9 8 年又探明 石油地质储量1 7 0 6 万吨，取得了显著的经济效益。长庆油田利用该核心技术也在近几年 先后上交了较多的石油天然气探明地质储量，发现了苏里格大气田、榆林南气田和西峰 油田等油气田。 目前世界各大石油公司致力于把这些技术转化为生产力，已经研制出直接用于勘探 开发实际的反演及综合油气识别系统，并开拓了广阔的技术市场。如美国h g s 公司的 西安石油大学硕士学位论文 b c i 宽带约束反演、法国c g g 公司的i n t c r w e l l 3 d 并约束波阻抗反演系统、美国g e o q u e s t 公司的l u v i 油藏描述系统、l a n d m a r k 公司的r a v e 、加拿大t e k n i c a 公司的s e i s l o g 、 西方地球物理公司的s i g m a v i e w 、以色列p a r a d i a m 公司的p r o b o 、荷兰的j a s o n 高精度地 震反演系统，另外国内还有像北京展谱石油技术开发有限公司自行开发了测井约束非线 性反演纵波速度的c o n s i s 软件在实际应用中都取得了很好的效果。 利用观测数据恢复地下地质结构和岩石性质的方法的地球物理反演技术，经历了从 直接反演到模型反演，从线性反演到非线性反演，以及从叠后反演到叠前反演的发展过 程。弹性波阻抗反演的出现将成为反演进一步发展的方向之一，地震反演正走向声波波 阻抗与弹性波阻抗相结合的道路。 地震反演从方法原理上大致可分为基于波动理论的波动方程反演和基于褶积模型的 反演两大类，以波动方程为基础的地震反演由于算法结构复杂，对地震噪音敏感等因素， 要得到一个稳定的解是比较困难的，因此，这类方法还未得到广泛的实际应用。以褶积 模型为基础的地震反演，由于算法简单，对地震噪音敏感性小，一般情况下都能得到一 个稳定的解，在生产中得到了广泛地应用；按测井资料在其中所起的作用大小又可以分 为4 类：地震直接反演、测井约束地震反演、测井、地震联合反演和地震控制下的测井 内插外推；从方法实现来分，又可分为线性反演与非线性反演两大类；从地震反演的基 础上又分叠前反演和叠后反演两大类。从实现过程上，地震波阻抗反演方法可划分为两 大类，即递推反演和基于模型的约束反演：目前基于以上两种反演方法的地震反演软件 种类很多，但各种反演软件都有其适用性及特点，为了消除多解性以取得较高精度的储 层预测精度，必须根据研究区内地震资料的品质及钻井及地震测网密度、品质、储层地 质地球物理特征等选取适合的反演方法。 1 2 选题目的和意义 1 2 1 选题目的 寻求有效解决苏里格储层的思路和方法，形成一套适合苏里格地区的地震储层预测 技术：配合苏里格气田的开发，预测和评价盒8 、山i 砂岩的含气性分布状况，指出含气 富集区，实现富集区块的有效开发；提高相对高产并( i + i i 类并) 的比例，形成一套 成熟的定井技术，降低苏里格气田的开发成本。 1 2 2 选题意义 鄂尔多斯盆地构造稳定、地层平缓，地下气藏储集体多交，渗透率极低，主要为隐 蔽性油气圈闭。近几年来随着勘探技术的进步及研究工作的深入，已发现了大量的低孔、 低渗、有效储层薄、横向变化大的岩性圈闭和隐蔽性油气藏。苏里格地区即为其典型一 例，随着勘探程度地深入，发现并非勘探期所认为的整装气田，而是有效储层薄( 单层 有效厚度一般小于5 m ) 、变化大( 在垂向和横向上的分布均具有较大分散性) 、非均质性 极强，属于低孔、低渗、低丰度的岩性油气藏。对苏里格气田优质储层的攻关研究，可 2 第一章绪论 以优选出含气富集区，提高相对高产井( i + i i 类井) 的钻遇率，进而形成一套适合本 地区的储层预测技术；从而可以降低成本，对该气田进行经济有效开发；并对指导和推 动鄂尔多斯盆地天然气勘探工作的深入与发展具有重要意义。并对类似的低孔、低渗的 陆相油气田的勘探与开发起到借鉴和参考的作用。 1 3 研究内容、方法和技术路线 l 3 1 研究内容 a 定性刻划和描述盒。期河道发育状况，为气藏地质模型的建立提供可靠的依据。 b 定量预测盒。及山砂岩储层的厚度。研究盒。、山有效储层展布。 c 划分优质储层分布区，结合研究区内前期的成果，综合评价含气高产区，建议、 优选开发井位；配合产建任务的完成。 d 初步形成一套针对苏里格地区的优质储层预测技术。跟踪研究评价井、开发井钻 探结果并及时进行支撑服务。 1 3 2 方法和技术路线 针对本工区的地质地球物理特征，采用的储层预测思路是以主河道带预测为基础， 以储层物性、含气性预测为核心，以叠前技术为主，以叠后技术为辅，从不同层面、不 同角度对储层进行描述，作综合评价，提供建议井位。主要应用了以下几项关键技术： 测井曲线的环境校正和标准化处理，精细的层位标定与构造解释，地震资料频谱分析， 古地貌恢复，叠前弹性及弹性参数反演，属性分析，油气检测，属性优选等技术。具体 做法如下： & 对国内外隐蔽油气藏及勘探方法进行调研，对鄂尔多斯盆地苏里格地区气藏勘探 与研究现状进行分析。 b 收集研究区内地质、钻井、测井、录井资料及前人研究成果，进行分析认识；选 线选井，资料品质调研，根据资料品质及井的分布，选取不同的反演处理方法，进行储 层预测方法试验，以确定适合的方法，达到预期的效果。 c 层位综合标定，剖面对比追踪，建立苏里格地区上古生界储层构造解释模式。 d 合成地震记录与井旁地震道波形特征对比，与砂体厚度挂钩，建立上古生界储层 岩性解释模式。 e 综合运用反演、属性分析，a v o 技术、人工神经网络等技术手段研究苏里格地 区上古生界储层的孔隙度与含气性横向分布规律，建立苏里格地区上古生界储层物性和 含气性解释模式，预测盒。及山。砂岩储层物性和含气性。 f 综合评价，优选有利区块，提供钻探井位。 1 4 主要结论和创新点 本文系统的总结了苏里格地区地质、地球物理特征，研究分析了该工区储层预测思 路和技术，其主要结论和创新点如下： 西安石油大学硕士学位论文 乱将主河道带的概念引入苏里格储层预铡中，在以前的储层预测中是由反演直接得 到砂体厚度；本次是首先进行主河道带预测，在此基础上进行砂体厚度预测，尽量减少 地震多解性。 b 提出了保频处理的概念，以前的高保真处理是一个笼统的概念，主要是指振幅的 保真处理，为了提高分辨率，尽可能的提高频率；本次我们提出分别利用保幅地震资料 作a v o 预测；保频地震资料作吸收分析，分别要求在振幅域和频率域作到保真处理。 这样可以更全面、更真实的从不同角度反映含气性情况。 c 确定了苏里格有效储层预测的流程应是由租到细，层层递进：根据目前的完钻井 揭示8 0 的工业气流井位于主河道这一现象，提出了首先进行主河道预测，在主河道预 测的基础上，再进行物性、含气性预测；以尽量避免同一地震模式可以表示不同地质组 合的陷阱。 d 通过苏1 4 井区储层预测和井位优选技术攻关，研究、探索并形成了一套适合苏 里格气田的有效储层地震识别与描述技术系列和并位优选流程，在实际生产中被广泛应 用并获得良好效果：大幅度提高了苏1 4 井区开发井成功率；在苏1 4 、苏里格东区已建 成6 + 1 0 8 m 3 产能：在苏里格东区已落实天然气基本探明储量5 0 0 0 * 1 0 8 m 3 。 4 第二章苏1 4 井区工区概况 第二章苏1 4 井区工区概况 2 1 工区范围 苏里格气田苏1 4 井区位于长庆气田的西南部，行政区划分隶属于内蒙古乌审旗桃利 庙苏木和额尔哈图苏木，面积8 5 0 k i n 2 ( 图2 - 1 ，图中长庆油田分公司区块即为苏1 4 井区) 。 图2 1苏里格气田苏1 4 井区工i 基位置图 2 2 区域地质特征 2 2 1 沉积盆地演化 沉积盆地的演化过程，是在区域和局部的不同构造环境下的沉积响应和沉积盆地的 充填过程，鄂尔多斯地区属华北陆块西端的次级构造单元，它的演化过程，主要受北侧 的“古中亚洋盆”、南缘和西南缘的秦祁海槽及其派生的贺兰坳拉槽的扩张、俯冲、消减 作用的控制。 鄂尔多斯晚古生代沉积盆地就是在这样的区域构造背景下发生发展的( 图卜1 ) ，这 西安石油大学硕士学位论文 些区域构造格局的转变，以及南北构造在时间和空间上的差异，直接影响和控制了鄂尔 多斯晚古生代沉积盆地的整个演化过程，造成沉积体系丰富、旋回结构清晰、层序类型 多样的盆地充填与演化特征。 根据构造演化、沉积特征和充填层序特点，鄂尔多斯晚古生代沉积盆地的发展，可 以区分为两个大的演化阶段和四种沉积盆地类型。即晚石炭世本溪期至太原期的以海相 沉积为主的发展阶段，其中包括分布较广的陆表海盆地和西北缘的裂陷盆地。早二叠世 山西期至晚二叠世石千峰期，为盆地演化的第二阶段，即以陆相沉积为主的发展阶段， 包括早期的近海湖盆和石盒子期开始的内陆坳陷盆地。两个演化阶段之间，即以太原期 末盆地东西两侧边缘的抬升所形成的风化剥蚀作为盆地性质转化的关键性界面。 2 2 2 岩相古地理格局及其对砂体的控制 a 岩相古地理格局：晚加里东运动后，秦、祁海槽关闭，上升为陆，并与华北 地块联成片，使区内经历了长达1 3 1 5 亿年之久的风化剥蚀。至海西旋回中期，秦 岭、祁连海槽和中亚一蒙古海槽再度拉开，包括研究区在内的整个鄂尔多斯地块发生区 域沉降，进入海陆过渡发展阶段。西缘自石炭纪初期开始接受沉积，而东缘直至晚石炭 世早期，才开始接受沉积。在历经本溪期、太原期沉积之后，到海西旋回末期，南北海 槽的再次对挤、挟击，海水被迫退出该区，从而结束该区晚石炭世太原期海相沉积，进 入早二叠世山西期的陆相沉积。从整个演化过程上看，该区经历了由泻湖、障壁、潮坪 和三角洲的陆表海盆到河流一三角洲发育的内陆湖盆；碳酸盐、陆源碎屑和泥炭的间互 沉积到纯的陆源碎屑沉积的发展演变趋势。 鄂尔多斯地区晚古生代盆地的沉积可以区分为几个大阶段，晚石炭世本溪期开始至 太原期，海水分别从东西两个方向侵入本区，形成以障壁岛一潮坪一泻湖沉积体系为主 的陆表海环境；太原晚期开始，由于构造抬升在盆地东北及西北缘有部分冲积扇和河流 一三角洲沉积进入陆表海的潮坪环境中，形成海陆交错的沉积格局，并经历了短暂海水 退出、风化侵蚀间断，造成山西组与太原组之间为沉积间断接触，于是早二叠世山西期 开始至二叠纪末的石千峰期，为冲积扇一河流一三角洲一湖泊沉积阶段。由于晚古生代 鄂尔多斯盆地古地形主要为北高南低向南倾斜，使古水流流向由北向南为主，在鄂尔多 斯盆地的中北部地区，在进入陆相沉积期后，盆地内由北向南发育冲积扇一河流三角 洲一湖泊沉积，其中水道的分支、复合，对研究区的砂体形成与分布起着重要作用，它 们主要是来自北部的神木、中部杭锦旗一乌审旗、西北方向：同时南部地区也存在相对 独立的古水系。 b 古地理格局演化：本溪期沉积时鄂尔多斯盆地受中央古隆起的控制，分为东 西两个海域，中央古隆起沿新召苏木一鄂托克前旗西峰一线呈南北向展布。东部海域， 华北海由东向西、向北入侵，沉积作用向西向北超覆，形成总体上东厚西薄的楔状体。 随着本溪早期的充填沉积，沟谷纵横的奥陶系风化侵蚀基底基本上被填平补齐，到本溪 晚期，区域海平面下降，潮坪相向东迁移，局部地区沼泽化，沉积一套砂质泥岩，并发 第二章苏1 4 井区工区概况 育根土岩和泥炭层。此外，砂泥质中含铁质结核和钙质团块。继本溪期沉积之后，随着 盆地沉降，海水自东西两侧分别向中央古隆起和向北扩大，潮坪、泻湖和滨岸沉积逐渐 超覆于中央古隆起的奥陶系古侵蚀面之上，使中央古隆起沦于水下，东西两侧形成一个 统一的海域。但古隆起地形仍对沉积有一定程度的控制，东部地区以陆表海沉积为主， 并形成陆源碎屑与碳酸盐岩的混合沉积。主要发育潮坪。 太原期沉积后，区域构造环境和沉积格局发生了显著变化。因华北地台整体抬升， 海水从鄂尔多斯盆地东西两侧迅速退出，盆地性质由陆表海盆演变为近海湖盆，沉积环 境由海相转变为陆相，东西差异基本消失，而南北差异沉降和相带分异增强，总体沉积 面貌为以吴旗、富县、宜川、延长地区为盆地沉降中心，发育浅湖沉积，周缘滨湖区则 以三角洲沉积为特征。 山西期沉积特征主要表现为：河流和三角洲沉积体系取代了滨海潮坪沉积体系；沉 积相带呈南北相带分异，由北向南，由冲积平原、三角洲过渡到浅湖沉积。本区处在鄂 尔多斯盆地中北部属于河流相沉积，河流类型为曲流河；在古地貌特征上，以河道和洪泛 平原或平原沼泽( 河间洼地) 广泛发育为最为突出的古地理景观。河道侵蚀、冲刷，并 不整合于太原组的海相地层上。 进入下石盒子期，气候由温暖潮湿变为干旱炎热，植被大量减少，从而沉积一套灰 白一黄绿色的纯的陆源碎屑建造。初期，北部古陆进一步抬升，物源丰富，季节性水系 异常活跃，沉积物供给充分，相对湖平面下降，河流一三角洲体系向南推进，河流沉积 异常发育。随后，伴随着北部物源区抬升的再次减弱，沉积物补给通量减小，湖平面上 升，河流作用减弱，湖泊作用增强。 。 该期岩相古地理格局与山西期有一定的继承性，但在相带展布特征上发生了较大变 化，特点为伴随区域构造活动继续加强，北部物源区继续抬升，丰富的陆源碎屑导致相 对湖平面的迅速下降，河流体系快速向南推进，致使三角洲相带向南迁移，河流相区增 大，湖泊相区缩小。 在古地理面貌上，以盆地北部发育有两个规模较大的冲积扇为显著特征，冲积平原 上有多条主水系河道分布，由北向南延伸。由于卒区靠近北部界于近物源区的冲积扇和 进入盆地的三角洲之间的冲积平原沉积相区，区域上以发育河流相沉积为主，河流类型 山。段和盒8t 段以曲流河为，盒8t 段以瓣状河为主，两类河道砂体都曾发生过强烈的 进积作用，形成多个正粒序，构成总体上向上变粗的进积砂体。此外，由于河道常常发 生快速的侧向迁移和频繁的废弃与复活，因而砂体间的冲刷、切割和垂向叠置加积现象 十分普遍，从而导致砂体规模大，单个砂层可厚达十几米。到下石盒子后期，北部物源 区抬升相对减弱，河流进积作用也相应减弱，卒区河流类型由辫状河转变为曲流河。河 道砂体规模变小，泥质含量增加。随着河流作用的逐渐减弱，盆地中南部网状水系大部 被废弃而沼泽化。 作为该期另一大古地理景观的洪泛平原或平原沼泽，实为水系间的洼地，在潮湿气 7 西安石油大学硕士学位论文 候下普遍沼泽化，主要是一套纯泥质沉积或泥质与砂质互层沉积。其间的次级水系( 分支 河道) ，在洪泛期常决口，在洪泛平原或平原沼泽中形成透镜状的决口河道或决口扇，但 规模较小，垂向上表现为一种泥包砂的特征。 由于这两大古地理景观的存在以及自身的特点，导致该区砂体分布的集中性较强， 即发育砂体的地方，砂体规模大，单砂层厚度大。而在泥质出现地方，砂体不发育，规 模小，单层厚度较薄，在自然伽玛曲线有时很难反映出来。因此，该区砂体两极分化的 特征比较显着，这对储集砂体的发育极为有利。 b 古地理格局对砂体区域分布的控制：盆地内古地理格局对砂体区域分布的 控制和砂体展布规律具有以下主要特点： 垂向上晚石炭世太原期本区主要处于潮坪沉积环境，发育障壁砂坝和潮间砂坪及潮 道砂体为主，早中二叠世山西期一下石盒子期，则主要为持续的河流相砂体发育期。平 面上，太原期障壁和潮坪砂体受中央古隆起控制于区内呈北北东向延伸，砂体之间连续 性较好，主要呈片状分布；早二叠世山西期至下石盒子期，从盆缘到盆内，具有冲积扇 一河流一三角洲一湖泊沉积环境的分带性，本区处于河流沉积环境，砂体呈宽窄变化较 大的带状展布，局部呈透镜状。 山西期和下石盒子期总体上以辫状河，曲流河砂体为主，尤以辫状河砂体最为发育， 垂向上河道砂体重复叠置，厚度较大。 受物源供给和沉积作用控制，盆地中北部地区砂体分布主体呈南北向带状延伸，连 续性好，而东西向砂体连续性则相对较差。 2 3 工区构造特征 苏里格气田苏1 4 井区今构造位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的西部，区域构造为东高西 低的大单斜，倾角不足l 。，构造运动微弱，断裂和局部构造均不发育，仅在西倾斜坡 的背景上发育数排宽缓的鼻状隆起带或数个低于2 0 m 的小幅度向斜或背斜构造( 图2 - 2 ) 。 2 4 储层地质特征 苏里格气田苏1 4 井区天然气勘探的主要目的层是上古生界下石盒子组盒8 段和山 西组山l 段，主力气层是盒8 t 亚段岩性为石英砂岩，属辫状河沉积。( 1 52 - 3 ) 。 砂体类型主要有河道充填砂体、河床蚀余堆积、辫状河砂坝，以及废弃河道充填等 砂体微相类型。分流河道呈东西横向迁移，交叉复合现象较为频繁，纵向上砂体发育以 多层式叠置为主。单砂体规模小且分散，多呈透镜状，厚度一般为5 一l o 抛，最厚达1 5 m 左右；复合砂体规模大，横向连片，纵向多层叠置，厚度一般均在2 0 m 以上，最厚可达 4 0 余米。( 图2 4 ) 。 客 第二章苏1 4 井区工区概况 图2 - 2 苏里格地区地震t p 8 反射层构造图 有效储层为辫状河砂岩中的粗岩相。主要分布在一0 滩的主体和河道充填的下部。有 效储层横向非均质性极强，单层厚度小，一般为2 5 m ，大于5 m 的仅占2 5 左右，即基 本均为2 - - 3 m 的薄层叠置成有效的砂层组( 图2 5 ) 。 图2 3 苏里格气田沉积相图 2 5 储层地球物理特征 通过对苏里格气田苏1 4 井区完钻井的钻井堋9 井资料统计所制作的各类交会图进行 分析，可以得出以下规律： 2 5 1自然伽玛与纵波阻抗交会 由自然伽玛与波阻抗交会可知，自然伽玛对砂岩与泥岩具有明显的二分性，即自然 9 两安石油大学硕十学位论文 伽玛高于1 0 0 a p i 时，岩性为砂质泥岩或炭质泥岩，而自然伽玛值低于1 0 0 a p i 时，岩性 则为砂岩。盒s 一山l 段陆相碎屑岩沉积地层中砂岩速度为4 5 5 5 4 8 9 5 m s ，密度为2 5 5 - - - 2 6 6 c m 3 ，纵波阻抗值为1 1 7 1 2 - - 1 2 7 5 6 m s g c m ；砂质泥岩速度为4 1 3 0 - - 4 7 8 0 m s ， 密度为2 5 4 2 7 9 c m ，纵波阻抗为1 0 7 9 4 - - 1 2 7 i 5m s g c m 3 ；炭质泥岩速度为3 8 9 卜 4 3 3 0 m s ，密度为2 3 2 5 5 昏，c m 3 ，纵波阻抗为9 3 5 6 - - 1 0 8 3 6 r i d s g c m 3 ( 表2 1 ) 。由此 可见，砂岩与炭质泥岩波阻抗具有明显的二分性，但与砂质泥岩波阻抗值不易区分。砂 岩含气以后其速度、密度及波阻抗值明显降低，尤其物性好的储层，呈现出类似炭质泥 岩特征( 图2 - 6 1 。 图2 - 4 苏3 8 1 4 井苏3 8 1 4 - 8 井山一、盒砂体对比图 围2 - 5 苏里格气田苏一1 4 苏3 8 - 1 6 - 8 井盒气被剖面图 2 5 2 纵波阻抗与孔隙度交会 含气砂岩的波阻抗与孔隙度交会结果呈负向关系，即波阻抗随孔隙度的增加而降低， 并且含气砂岩孔隙度低于干砂岩( 图2 - 7 ) 。 2 5 j 纵横波阻抗交汇 由纵横波阻抗交汇图( 图2 - 8 ) 可以看出，气砂岩能够明显的与其它岩性区分开来， 也就是说，通过叠前弹性阻抗反演得到纵横波阻抗体，可以用于预测有效砂体厚度。 1 0 第二章苏1 4 井区工区概况 苏里格气田盎t 亚段自然伽玛、波阻抗与岩性交会圈 9 * 0 0 1 0 4 0 0l 1 1 4 0 0l i 1 2 4 0 01 2 9 0 0 乙一一。 。一烹警巍_ m 矗1 一一 j 图2 - 8 苏里格气田盒“山，亚段自然伽玛、波阻抗与岩性交会图 表2 - 1 盒一山一段不同岩性地理特征统计表 吉气砂岩干砂岩砂质泥岩泥岩煤层灰岩 密度( g ，c m 2 3 5 2 5 62 5 5 2 6 62 5 4 2 72 3 2 5 51 82 6 5 2 8 纵波速度( m s ) 3 9 0 0 - 4 6 3 04 5 5 5 - 4 8 9 54 1 2 0 - 4 7 8 03 9 8 0 - 4 3 3 02 8 0 0 3 0 0 0 5 8 0 0 - 6 5 0 0 纵波阻抗 9 3 7 7 - 1 1 8 5 31 1 7 1 2 1 2 7 5 6j 0 7 9 4 1 2 7 1 59 3 5 6 1 0 8 3 65 0 4 0 _ 5 2 0 01 5 3 7 0 - 1 6 8 0 0 ( m s g e r a x ) 纵横波速度比1 5 6 9 1 6 31 6 2 2 1 7 0 81 7 0 5 1 9 0 81 8 5 7 - 2 1 92 3 5 - 2 4 11 8 6 1 8 8 泊松比 0 1 5 8 - o 1 9 8 o 1 9 4 - 0 2 3 90 2 3 8 0 - 3 lj 0 2 9 5 - o 3 6 80 3 9 2 - 0 4 0 2 9 6 0 _ 3 自然伽玛( a p i ) 3 0 - 6 55 5 1 0 01 0 0 1 6 01 5 2 1 7 56 5 9 03 0 - 6 0 2 5 4 泊松比分析 砂岩的泊松比为0 1 5 8 - 0 2 3 9 ，砂质泥岩与泥岩的泊松比为o 2 3 8 - 0 3 6 8 。有效储层与 围岩有明显的泊松比差异，当其具有一定厚度时，有明显的a v o 响应。 肿帅帅舯柚舶m帅帅阳船加m o -岔罩餐 西安石油大学硕士学位论文 图2 - 8 横渡阻抗、纵波阻抗与岩性交会图 第三章储层横向预测的基本理论 第三章储层横向预测的基本理论 3 1 地震谱分解技术 地震谱分解就是对地震道进行连续时频分析，地震道每个时间样点都对应输出一个 频谱。将地震数据中时间域的地震数据信息转换到频率域，由于不同频率的地震信号分 量对应着不同的调谐厚度，因而对不同厚度的地质体的反射特征就不同。越接近于调谐 厚度，相应频率分量的反射波强度就越强。因此，可以利用振幅谱描述地层的厚度变化， 利用相位谱反映特定地质体( 如河道、扇体等等) 的外观轮廓。分频解释技术为地震解 释提供了一种非传统的解释方法，可以从振幅和相位两个方面进行分析，先确定适合目 标地质体的频率，再分析该频率的振幅和相位的平面变化规律，从而研究地质体的存在 和分布范围。该技术在地质体厚度变化研究以及断裂系统分析方面，已被证明为非常有 效的方法。地震谱分解的方法很多，归纳起来主要包括：离散傅立叶变换( d f t ) 、最大 熵法( 姬m ) ，连续小波变换( c w i ) ，s 一变换( s t ) 和匹配追踪法( m p d ) 等。从理论方法 来说，这些方法各具特色和优点，但又都存在一定的局限或缺陷。同一地震道所用的谱 分解方法不同，其分析结果也会出现一定差异，即，地震谱分解是一种非唯一过程。目 前，常用的谱分解方法是离散傅立叶变换和最大熵法。 3 1 1 方法原理 a 离散傅立叶变换( ( d f t ) ：离散傅立叶( d f t ) 变换是将时间函数颤t ) ( 地震时间记 录) 变换为频率表示g ( d ：g ( ) = 厂g ( ，弦2 驸西其数学表达式如下： d f t = 爿( t ) = 口( - ) p 2 “7 2 式中i 为= i ；a ( j ) 为地震时间道在样点j 处的振幅值： a ( k ) 是经过傅立叶变换后数据道在频率k 处的振幅值；n 是时窗内的样点数； 把欧拉等式e ”= c o s ( o ) + i s i n ( o ) 代入上式得到如下计算公式： d 刀= 一( k ) = 口( ，) lc o s ( 2 毋熹“s j n ( 2 皿专) l ( 3 - 0 其输出结果为复谱，实部为余弦变换，虚部为正弦变换，该复谱也可表为 一( t ) = 实 g h ( t ) 2 + 虚部( t ) 2 桃籼馘博：n 一t a n l 嬲i 时窗的长短对振幅谱的频率响应非常重要，在通常情况下，地震波s 被看作是子波 w 与反射系数序列r t 的褶积再加上噪音n ，即s = w * r t + n 。对地震数据的分析过程，传 统频谱分析方法与分频解释技术的主要差别之一是数据分析时窗的长短。长时窗与短时 窗产生的振幅谱频率响应的差别是相当大的。传统方法由于傅立叶变换要求信号在( + - ) 西安石油大学硕士学位论文 上取值，因此，对长时窗数据分析而言( 一般大于l o o 个样点) ，傅立时变换所带来的误 差很小，可以获得较为理想的效果；但用长时窗作频谱分析，r t 和n 都是随机的，它们的 频谱是白噪的，两者都为常数，即地震反射波与噪音的频谱形态一致，频谱的形态则由 子波的形态决定，为梯形，故而长时窗频谱分解无法得到薄层的反射信息：若采用短时窗 ( 小于6 0 m s ) 对数据进行分析，由于时窗短，可供分析的数据量小，无法满足傅立叶变换 条件要求，频谱分析会产生较大的误差，导致分析结果失真。由于短时窗内反射系数只 包括几个薄层反射界面，这时的反射系数序列r t 不再是随机的、白噪的，这些代表薄层 顶底反射界面的反射系数的干涉结果在振幅谱中出现了频陷，这种特征在与子波的振幅 谱褶积之后仍保持不变。在分频处理中，为了增加短时窗内d f t 算法的稳定性，在短时 窗频谱分解计算过程中采用加时窗镶边斜坡的方法，一来可压制由于时窗截断而产生的 假高频成分，这对振幅谱计算效果影响很明显；同时这种方法还可起到提高计算时窗精 度的作用。 b ，最大熵谱法( m e m ) ：最大熵谱法是取一组时间序列，使自相关函数与一组己 知数据的自相关函数相同，同时使已知自相关函数以外的部分随机性晟强，以所取时间 序列的谱作为己知数据的谱估值。最大熵法功率谱估值的表达式为： ( 乃= _ - 卫址 ( 3 2 ) l + z r t e 一2 聊“1 2 工 t = i 式中：p ，。是一个常数；f 。是尼奎特斯频率；r t 是由已知数据确定的一组预测误差 系数。 最大熵谱分析要求在计算时窗内信号为一个平稳的时间序列，对时窗之外数据仅假 设它是随机的。它利用已有的自相关函数，在保证最大熵的前提下，逐步加大阶数迭代 递推未知部分的相关函数，直至模型的预测误差功率降至期望值。 3 1 2 方法实现 对地震数据体中的目的层进行解释，对解释好的数据进行内插处理，沿层来选择一 个时窗，生成一个以目标区为中心的小数据体。针对子体中的各道分别求谱函数，构成 以频率为纵轴的频谱数据体。这种结果称为调谐数据体。谱分解的结果，将每一输入地 震道分解成多个结果地震道，各结果地震道对应于定的频带范围。此时变频谱分解过 程可以用不同的频带来映射地质体的地下特征，因此地层的厚度和能量衰减区可以更容 易地被识别出来。对频率切片进行分析。通过分析感兴趣的频率切片，在平面上观察谐 振特性，识别地质体沉积过程中的结构和模式，从而预测地质体横向变化。 3 1 3 应用与局限性 实际应用中，储层对地震波频率的影响是以总体的特征表现的。储层厚度的不同和 物性的差异以及含流体性质和含流体饱和度的多少部可以影响地震的频率特征。储层厚 度的不同涉及到在针对该储层解释拾取的地震时窗内储层地震相应所占的比例，这种比 1 4 第三章储层横向预测的基本理论 例相当于储层对地震频率总体影响程度的一种贡献大小。一般的解释是，当储层厚度减 小时，各种特征频率降低的程度减小。但值得注意的是，由于地层厚度的减小，薄层的 调谐作用也在一定程度上提高了地震波频率成分。同时由于多次波的存在，还会是这种 关系复杂化。因此对于地震波频率信息的应用提要体现在定性预测相对厚薄关系，而定 量解释只有依靠模式识别来进行才是可靠的。 3 2 地震反演技术 地震反演就是利用地震波在地下介质中的传播规律，通过数据采集、处理与解释等 流程，来推测地下岩层结构和物性参数的空间分布，从而为勘探开发提供重要依据。地 震反演的目标就是根据已经获得的地震反射波形，以己知地质规律和钻井、测井资料为 约束，对地下岩层空间结构和物理性质所进行的成像( 求解) ，广义的地震反演包含了地 震资料处理解释的整个内容。 波阻抗反演是利用地震资料反演地层波阻抗( 或) 速度的地震特殊处理解释技术， 其本质是将地震道变换成“伪测井”记录，从而预测岩性、孔隙和流体成份。与地震模 式识别预测油气、神经网络预测地层参数、振幅拟合预测储层厚度等统计性方法相比， 波阻抗反演具有明确的物理意义，是储层岩性预测、油藏特征描述的确定性方法，在实 际应用中取得了明显的地质效果，因此地震反演通常特指波阻抗反演。李庆忠院士指出： “波阻抗反演是高分辨率地震资料处理的最终表达方式”，说明了波阻抗反演在地震技术 中的特殊地位。目前国内外地震反演的方法根据利用地震资料的特点可以归纳为叠前反 演与叠后反演两大类。较完善的反演方法是叠前反演，可分为振幅反演( 如a v o 分析， 叠前波动方程波形反演等) 和旅行时反演( 常称层析法) 。然而，由于叠前反演对地震资 料品质要求高，并且其稳定性差，正演模拟困难以及计算量大等原因，目前实际应用并 不广泛。所以，叠后反演仍然是当前最常用的方法，叠后反演可以