利用层速度资料定量预测砂泥岩含量方法研究

陈 刚 (成都理工大学地球物理学院，四川 成都 610059)

万海清 (中海油田服务股份有限公司，广东 湛江 524057)

利用层速度资料定量预测砂泥岩含量方法研究

陈 刚 (成都理工大学地球物理学院，四川 成都 610059)

万海清 (中海油田服务股份有限公司，广东 湛江 524057)

地震波速度和岩石的性质是密切相关的，不同的岩石具有不同的层速度。在地震勘探中，可以利用层速度资料来定量预测岩性。通过测井、钻井、录井等资料解释出相关地层的岩性、埋深数据，并从地震速度谱中提取出相应的层速度，对这些资料按照一定的方法进行综合分析,即可得到地震波速度与地层岩性、埋深之间的关系，编写程序即得到该区域的岩性量板。对没有实施钻井的区块，将这些区块经解释后的三维地震数据体使用该量板进行处理，便可得到目的层的含砂量，从而能够较为准确、快速地对砂泥岩进行岩性预测。实际应用表明，该方法在砂泥岩岩性预测方面切实可行。

砂泥岩模型；速度谱；岩性量板；砂泥岩含量

研究地层中的砂、泥岩含量和确定砂、泥岩地层分布及组合特征对寻找油气藏或油气藏远景区有十分重要的意义。确定砂泥岩含量的方法有很多，主要依据钻井取心或对测井、地震资料进行分析解释[1-2]。尽管在利用速度划分岩性方面已进行过许多研究，但由于地震波的传播速度与地层的岩性、孔隙度、埋藏深度等诸多因素密切相关，导致在岩性解释工作中产生多解性，使得实际应用效果不甚理想。用速度谱估算砂泥岩质量分数则取得了较好的效果，对划分砂泥岩相带来很大的帮助。为此，笔者对利用层速度资料定量预测砂泥岩含量的方法进行了研究。

1 理论基础

1.1基本原理

地震波速度和岩石的性质是密切相关的，不同的岩石其速度是不一样的。根据该特点，可以利用大量的地震速度谱资料分析地层的层速度，通过建立层速度和岩性之间的关系来求取地层中砂、泥的含量。利用平均速度场提取层速度估算砂泥岩质量分数就是基于该原理对地层中的砂、泥岩含量进行定量分析，最终得到的岩性量板可快速、较为准确的预测地层的砂岩含量。该方法不需要对地层资料做其他的处理，只需要获得地下某点的层速度和中心点埋深数据，便可以从量板上直接得到该地层的砂、泥岩含量。

1.2物理模型

实际岩层中砂、泥的分布是不均匀的(见图1)，但是为了定量计算出地层中砂、泥的含量，可以把实际地层抽象成如图2所示的物理模型[1]。

图1 假想砂泥岩互层模型

图2 经等效处理后的地层模型

利用图2可以得到实际岩层的厚度，即：

Z=Zs+Zh

(1)

式中，Z为岩层的总厚度；Zs为砂岩厚度；Zh为泥岩厚度。

若地震波以速度V通过岩层，则可认为地震波通过Z段的时间t等于通过等效砂泥岩段的时间，即：

t=ts+th

(2)

式中，ts为地震波通过等效砂岩段Zs的时间；th为地震波通过等效泥岩段Zh的时间。

经变换可得：

(3)

式中，V为地震波通过实际岩体的速度；Vs、Vh分别是地震波通过纯砂岩和纯泥岩的速度。

砂岩含量Ps=Zs/Z，泥岩含量Ph=Zh/Z=1-Ps。代入式(3)可得：

1/V=Ps/Vs+(1-Ps)/Vh

(4)

若Vs、Vh已知，则可以根据式(4)确定地层中砂岩的含量。

1.3计算方法

当地震波通过不同的岩层时，其层速度是不同的。在通常情况下，泥岩地层的密度较小，层速度较低；砂岩地层的密度较大，层速度较高，并且速度还随岩层的埋深不同而变化。根据这一原理，可以利用速度谱资料来定量预测地层中砂泥岩的质量分数。一般情况下,可用以下公式计算砂泥岩岩性指数[2]：

V=aHb

(5)

式中，a和b分别为砂岩和泥岩的质量分数；H为地层中心点埋深；V为对应地层的层速度(V和H均为实测数据)。

对式(5)取对数，则有：

lnV=lna+blnH

(6)

利用最小二乘法便可求出a、b。具体计算公式如下：

(7)

(8)

式中，Vi、Hi分别为根据测井资料解释出的地层层速度与地层中心点埋深，为实测数据；N为(Vi、Hi)数据对的数目[3]。根据式(7)和式(8)可以确定出砂泥岩指数，再将其代入到式(6)，便可以获得砂、泥岩含量曲线。

2 制作岩性量板

2.1基本原理

由于从速度谱提取的层速度与已解释好的层位存在着一一对应关系，因而可以将这些数据点投影在由叠加速度场中提取的岩性量板上，然后对该量板进行插值，保存与数据点重合的曲线值，就可以得到该数据点的砂、泥岩质量分数了。

2.2数据准备

根据上述原理制作岩性量板，需要准备大量的Vi、Hi数据对，可以通过综合利用区域钻井资料、测井资料，在对测井、钻井资料进行解释时应参考多条曲线及相关资料，如钻井岩性剖面、声波时差曲线、SP(自然电位)、井径、视电阻率、微电极等[4]。最后使用声波曲线及对应的岩性柱状图等进行综合解释，选出含砂量为0%(纯泥岩)、25%、50%、75%和100%(纯砂岩)的地层，并计算其层速度Vi和对应的深度值Hi。

由于我国油气田大部分属陆源碎屑岩相，因而在准备数据时资料来源较为广泛。在一般情况下，某一区域内砂泥岩剖面中常会夹杂其他岩性的地层(如火成岩，碳酸盐岩等)，这些岩性的地层会对其上下围岩的速度产生较大影响，因而在处理这类地层时，需要对资料进行仔细分析。通常可以将这些夹层的围岩数据舍去掉，以保证结果的正确性。此外，应选取厚度2m以上且声波曲线在形态上无畸变的地层，以保证层速度的计算精度。另外，还应取足够多的井(研究中选取30口井)，通过用井的数据来约束，以保证预测结果正确。

2.3程序实现

按照式(7)和式(8)，使用实测数据对Vi、Zi计算出纯砂、泥岩和其他不同含量的岩性指数a、b，然后根据a、b绘制V-H曲线，即得岩性量板。

图3 量板程序流程图

使用C、VB和C++ 等计算机语言编写量板程序，具体操作流程如图3所示，最终得到的岩性量板如图4所示。可以利用图板输出砂泥岩岩性数据，然后与区域实际钻井资料进行对比，以验证该方法在该研究区是否适用。若研究结果与实际情况存在一定的偏差，可以用VSP、声波测井等资料进行校正，量板经过校正后便可运用在实际生产中。

3 结 语

图4 砂泥岩岩性量板

利用平均速度场提取层速度估算砂泥岩质量分数及用C语言编写的程序所得到的岩性量板具有自动拾取砂、泥岩数据的特性，从而能够快速准确地得到地层含砂量。采用该方法不需要对地层资料进行其他处理，只需获得地下某点的层速度和中心点埋深数据，便可以从量板上直接得到该地层的砂、泥岩含量，因而在岩性预测方面具有省时、省力、节约经费、可操作性强的特点，可以大大提高储层预测的精度和工作效率。

[1]陆基孟.地震勘探原理[M].东营:石油大学出版社,1998.

[2]祝伟业，张天霞.利用速度分析定量预测岩性[J]. 石油地球物理勘探, 1996, 31(增2):47-52.

[3]朱广生.勘探地震学教程[M].武汉：武汉大学出版社, 2005.

[4]刘永江，宁松华，马亮.用C++编程实现砂泥岩质量分数自动预测[J].断块油气田, 2008, 16(6):46-49.

[编辑] 李启栋

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.016

P631.443

A

1673-1409(2012)04-N049-03

2012-02-17

陈刚(1987-)，男，2010年大学毕业，硕士生,现主要从事地震数据处理与解释方面的研究工作。