CN101315428B - 基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为地球物理勘探基于横波速度的高孔隙碎屑岩沉积地层的高分辨率勘探方法，步骤是将测井的纵波速度、横波速度和测井的自然伽玛曲线交会排列；确定高自然伽玛值段和低自然伽玛值段；在高自然伽玛值段和低自然伽玛值段交会点分布做直线，根据条直线的截距和斜率，直线与坐标轴的交点和倾角得到砂岩段的纵波速度和横波速度关系式和泥岩段的纵波速度和横波速度关系式；计算高、低自然伽玛值段横波速度建立地震工区的纵波速度初始模型和横波速度初始模型；用纵波速度初始模型和横波速度初始模型采用常规的方法对地震工区进行波阻抗反演，求取地震工区的纵横波速度比和划分岩性。
Description
技术领域
本发明涉及地球物理勘探技术，是一种在缺少全波列测井和垂直地震剖面测井法(VSP)资料的情况下基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法。
背景技术
三维三分量地震勘探涉及纵波、横波和转换波等类型的地震波。三维三分量地震勘探不但与地震数据有关，而且需要全波列测井或VSP测井资料的配合，以在纵向上获得更高的地层识别能力，并对主要的目标地层进行标定。由于三维三分量地震勘探所获得的地震数据具有三个或更多分量，因此在三维三分量地震资料的处理和解释过程中不但需要常规测井资料(以纵波速度测井曲线为主)，而且需要横波测井资料(以横波速度测井曲线为主)。
测井技术又称为地球物理测井技术，是一种井下油气勘探的重要手段，是在钻探井中使用反映热、声、电、光、磁和核放射性等物理性质的仪器测量地层的各种物理信息；通过对这些信息按各自的物理原理和它们之间相互联系进行数据处理和解释，辨别地下岩石的孔隙性、渗透性和流体性质及其分布，用于发现油气藏，评估油气储量及其产量。测井技术在油气田开发和钻井工程中也有广泛的用途。测井技术还是勘探煤、盐、硫、石膏、金属、地热、地下水、放射性等矿产资源的重要方法和有效手段，并扩展到工程地质、灾害地质、生态环境等领域的应用。在油气藏勘探开发中测井技术是地质家和油气藏开发工程师的“眼睛”，通过测井获得的测井资料是测井评价、地质研究和油气藏开发的科学依据。
目前常用的测井技术包括声波测井、电法测井、放射性测井、成像测井等。与地层速度有关的测井技术包括常规声波测井、声波全波列测井、垂直地震剖面测井(VSP)等。
由于声波全波列测井或VSP测井存在操作复杂、成本高、生产周期长等因素，横波速度资料不易获得，导致无法利用纵波测井资料对横波地震资料进行标定。因此，从常规的纵波测井资料中准确地估算出横波速度信息，对于缺少横波测井资料的三维三分量地震勘探工区来说是有意义的。
目前应用最广泛的横波速度估算方法是Castanga所提出的方法。该方法的核心是Castanga公式。该方法假设纵波速度不受流体和含烃饱和度影响，并在纵波速度和横波速度之间存在线性关系。但实际情况是纵波速度受地层中的孔隙流体影响很大，而横波速度几乎不受其影响，因此利用线性关系来描述纵波速度和横波速度的关系会造成很大的误差。Castanga公式仅适用于在低孔隙碎屑岩沉积地层中估算横波速度，当孔隙度增大时和在疏松砂岩储层中所求取的横波速度偏低。
因此，Castanga公式不能满足软地层、含流体地层和碳酸盐岩地层，仅用线性关系来描述纵波速度和横波速度之间的关系是不准确的。要尽可能准确地从常规声波测井资料中获得横波速度，需要根据地质条件和地层沉积类型对Castanga公式进行改进，然后利用新的改进算法估算出横波速度，并利用横波速度求取三维三分量地震工区的纵横波速度比，最后利用速度比进行岩性划分。
发明内容
本发明目的是提供一种针对软地层、含流体地层和碳酸盐岩地层岩性划分的基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法。
本发明提供以下技术方案：
本发明包括以下具体步骤：
(1)采用全波列测井或垂直地震剖面测井(VSP)记录一口井或多口井纵波速度与横波速度；
(2)将测井的纵波速度、横波速度和测井的自然伽玛曲线交会排列；
(3)根据交会点的聚集和分布确定砂岩和泥岩所对应的自然伽玛值分界点；
(4)确定高自然伽玛值段和低自然伽玛值段；
(5)根据高自然伽玛值段和低自然伽玛值段交会点分布做两直线，根据两条直线的截距和斜率得到砂岩段的纵波速度和横波速度关系式和泥岩段的纵波速度和横波速度关系式；
(6)在高自然伽玛值段和低自然伽玛值段分别采用以下公式进行横波速度计算：
高自然伽玛值段横波速度计算公式为：
Vs＝a1*Vp+a2+a3(γ-γ0)
公式中，Vp为纵波速度，Vs1为高自然伽玛值段的横波速度，γ为自然伽玛值，a1、a2、a3为常数，γ0为自然伽玛门槛值；
低自然伽玛值段横波速度计算公式为：
Vs＝b1*Vp+b2+b3(γ-γ0)
公式中，Vp为纵波速度，Vs2为低自然伽玛值段的横波速度，γ为自然伽玛值，b1、b2、b3为常数，γ0为自然伽玛门槛值；
(7)利用上述横波速度结合实测的纵波速度、密度测井资料建立地震工区的纵波速度初始模型和横波速度初始模型；
(8)用纵波速度初始模型和横波速度初始模型采用常规的方法对地震工区进行波阻抗反演，求取地震工区的纵横波速度比和划分岩性。
本发明还提供以下技术方案：
步骤(2)交会排列是将交会点用不同的符号代表自然伽玛曲线值，排列到横坐标轴表示纵波速度，纵坐标轴代表横波速度的坐标系中。
步骤(2)所述自然伽玛曲线的高值交会点是沉积地层的岩性为泥岩，自然伽玛曲线的低值交会点是沉积地层的岩性为砂岩。
步骤(3)所述的确定砂岩和泥岩自然伽玛值分界点是指沿纵波速度与横波速度聚集区域作直线，两直线间等分再作第三条直线，第三条直线经过的交会点的自然伽玛值。
本发明适用于碎屑岩地区，所获得的横波速度曲线与实测横波速度曲线吻合很好，与标准的castanga公式相比，更真实地反映了纵波速度与横波速度之间的关系，得出的纵横波速度比能准确识别地层岩性和含油气情况。
附图说明
图1是本发明中的高自然伽玛值层段的纵波速度(Vp)与横波速度(Vs)关系图。在图中，直线代表纵波速度与横波速度的回归曲线。
图2是本发明中的低自然伽玛值层段的纵波速度(Vp)与横波速度(Vs)关系图。在图中，直线代表纵波速度与横波速度的回归曲线。
图3是利用本发明所提供的公式所计算的横波速度与实测横波速度测井曲线的对比图。在图中，中间为实测曲线，左边为标准castanga公式，右边为本发明公式所计算的横波速度。
图4是利用所获得的横波速度所求出的纵横波速度比能够用来准确识别地层岩性和含油气分布情况。
具体实施方式
本发明的测井技术又称为地球物理测井技术，是一种井下油气勘探的重要手段，是在钻探井中使用反映热、声、电、光、磁和核放射性等物理性质的仪器测量地层的各种物理信息；通过对这些信息按各自的物理原理和它们之间相互联系进行数据处理和解释，辨别地下岩石的孔隙性、渗透性和流体性质及其分布，用于发现油气藏，评估油气储量及其产量。
本发明的全波列测井资料(包括VSP测井)是指利用长源距声波装置记录井内首波和后续流体波的速度、幅度、频率、波形包络等与地层性质密切相关的信息，从中提取的纵波、横波、斯通利波等信息。
本发明的Castanga公式是指由Castanga等人提出的，又称为ArcpMudrock曲线，描述的是纵波速度和横波速度之间的线性关系，如下式所示：Vs＝a1Vp+a2，式中，a1、a2为经验常数，不同地区其值是不一样的。
本发明的交会图是指将同一深度点或深度段的两种测井曲线值按照一定的比例关系显示在平面图形中，平面图形中的每一个点代表不同测井曲线在钻孔相同深度上测井值的交会点。交会图用于对测井曲线的特性进行统计。
本发明的基于横波速度估算技术的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法，具体实施方式为：
(1)对要需要的地区进行全波列测井或VSP测井，记录资料情况进行统计，从中选择出那些测井质量较高的井参与纵波速度与横波速度关系统计，可选择一口井或多口井。
(2)将选择的井的纵波速度、横波速度和自然伽玛曲线同时以交会图的形式显示出来。在交会图上，横坐标轴表示纵波速度，纵坐标轴代表横波速度，交会图上的交会点的颜色表示自然伽玛曲线值的高低。一般情况下，红色表示自然伽玛曲线的高值，一般代表沉积地层的岩性为泥岩，蓝色表示自然伽玛曲线的低值，一般代表沉积地层的岩性为砂岩。
(3)从交会图中根据交会点的聚集情况和颜色分布情况划定砂岩和泥岩所对应的自然伽玛值的分界点，即在两个大的聚集区主轴上画一条直线，在这两条直线的中间画出第三条直线，该直线所经过的交会点的自然伽玛值就是砂岩和泥岩的分界点。
(4)根据自然伽玛值的分界点确定出高自然伽玛值段和低自然伽玛值段。
(5)分别在高自然伽玛值段和低自然伽玛值段求出砂岩段的纵波速度和横波速度关系公式和泥岩段的纵波速度和横波速度关系公式。
(6)在高自然伽玛值段和低自然伽玛值段分别采用不同的公式进行横波速度计算。
(7)利用计算得到的横波速度、已有的纵波速度和密度测井资料建立三维三分量地震工区的纵波速度初始模型和横波速度初始模型。
(8)利用三维三分量地震工区的纵波速度初始模型和横波速度初始模型对三维三分量地震资料进行波阻抗反演，并利用反演结果求取三维三分量地震工区的纵横波速度比，然后利用速度比进行岩性划分。
本发明利用额尔多斯盆地苏里格气田的全波列测井资料(su31-19井)制作交会图，确定该区的自然伽玛值分界点为90(单位为API)。
利用额尔多斯盆地苏里格气田的全波列测井资料确定该区的两个公式为：
(1)高自然伽玛值层段的纵波速度(Vp)与横波速度(Vs)关系公式(图1)，Vs1＝0.7478*Vp-882.46+1.1(γ-90)，式中，Vp为纵波速度，Vs1为高自然伽玛值层段的横波速度，γ为自然伽玛值，a1、a2、a3为常数，γ0为自然伽玛门槛值，需要注意的是，在不同的地质条件下b1、b2、b3和γ0为是不一样的，需根据全波列测井资料或VSP测井资料获得。
(2)低自然伽玛值层段的纵波速度(Vp)与横波速度(Vs)关系公式(图2)，Vs2＝0.7639*Vp+2540.6+1.1(γ-90)，式中，Vp为纵波速度，Vs2为低自然伽玛值层段的横波速度，γ为自然伽玛值，b1、b2、b3为常数，γ0为自然伽玛门槛值，需要注意的是，在不同的地质条件下b1、b2、b3和γ0为是不一样的，需根据全波列测井资料或VSP测井资料获得。
以上方法可从纵波测井资料中获得横波速度(图3)。在图3中，中间的曲线为横波测井速度(从全波列测井获得)，左边曲线为根据castanga公式所获得的横波速度，而右边曲线为利用本方法所获得的横波速度。从以上三条曲线的对比图中可以看到，利用本方法所获得的横波速度比根据castanga公式所获得的横波速度要准确得多，由此利用所获得的横波速度所求出的纵横波速度比能够用来准确识别地层岩性和含油气情况(图4)。
Claims (4)
1.一种基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法，其特征在于包括以下具体步骤：
(1)采用全波列测井或垂直地震剖面测井(VSP)记录一口井或多口井纵波速度与横波速度；
(2)将测井的纵波速度、横波速度和测井的自然伽玛曲线交会排列；
(3)根据交会点的聚集和分布确定砂岩和泥岩所对应的自然伽玛值分界点；
(4)确定高自然伽玛值段和低自然伽玛值段；
(5)根据高自然伽玛值段和低自然伽玛值段交会点分布做两直线，根据两条直线的截距和斜率得到砂岩段的纵波速度和横波速度关系式和泥岩段的纵波速度和横波速度关系式；
(6)在高自然伽玛值段和低自然伽玛值段分别采用以下公式进行横波速度计算：
高自然伽玛值段横波速度计算公式为：
Vs1＝a1*Vp+a2+a3(γ-γ0)
公式中，Vp为纵波速度，Vs1为高自然伽玛值段的横波速度，γ为自然伽玛值，a1、a2、a3为常数，γ0为自然伽玛门槛值；
低自然伽玛值段横波速度计算公式为：
Vs2＝b1*Vp+b2+b3(γ-γ0)
公式中，Vp为纵波速度，Vs2为低自然伽玛值段的横波速度，γ为自然伽玛值，b1、b2、b3为常数，γ0为自然伽玛门槛值；
(7)利用上述横波速度结合实测的纵波速度、密度测井资料建立地震工区的纵波速度初始模型和横波速度初始模型；
(8)用纵波速度初始模型和横波速度初始模型采用常规的方法对地震工区进行波阻抗反演，求取地震工区的纵横波速度比和划分岩性。
2.根据权利要求1所述的基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法，其特征在于：步骤(2)交会排列是将交会点用不同的符号代表自然伽玛曲线值，排列到横坐标轴表示纵波速度、纵坐标轴代表横波速度的坐标系中。
3.根据权利要求1或2所述的基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法，其特征在于：步骤(2)所述自然伽玛曲线的高值交会点表示沉积地层的岩性为泥岩，自然伽玛曲线的低值交会点表示沉积地层的岩性为砂岩。
4.根据权利要求1所述的基于横波速度的高孔隙碎屑岩的高分辨率勘探方法，其特征在于：步骤(3)确定的砂岩和泥岩自然伽玛值分界点是指沿纵波速度与横波速度聚集区域作直线，两直线间等分再作第三条直线，第三条直线经过的交会点的自然伽玛值。
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