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測井高分辨率層序地層計算機自動劃分的方法和原理

根據測井曲線和巖心資料采用計算機自動劃分高分辨率層序時,首先劃分巖相,求泥砂比曲線,自然伽馬濾波曲線,然後綜合利用這些曲線計算地層短期基準面變化曲線,最後根據短期基準面變化曲線,綜合其他信息,劃分出不同級別的層序。

(壹)測井曲線自動劃分巖相方法

通常,人們主要根據鉆井取心、地質錄井,特別是三維露頭這些高分辨率信息來劃分地層基準面短期旋回。對於壹個油田,這些資料非常少,且連續性差。而利用多種反映地層巖性的測井曲線,在少量取心井的標定下,通過聚類分析,可建立起與測井曲線特征對應的巖相庫。在建立好的巖相庫基礎上,通過判別分析,可劃分出未取心井的巖相庫。由此,可獲得多口未取心井深度上連續的巖相資料,為地層基準面短期旋回的定量計算提供了可靠資料。

采用各種交會技術,可實現測井曲線的聚類和巖相庫的建立。不同巖性在測井曲線的二維交會圖上,可組成不同的橢圓,在三維交會圖上可組成不同的橢球體。利用交會技術剔除不屬同類巖相組中的散點,從而使不同的巖相組歸屬到各自橢圓體範圍內,由此實現測井巖相的聚類分析,並最終建立起測井巖相庫。

聚類分析主要依據樣品的多個變量,找出能夠度量樣品之間相似程度的標準,並以此作為分類的依據,把壹些相似程度大的樣品歸為壹類,把其他相似程度較大的聚合為另壹類。依此類推,直到把所有的樣品都聚合完畢為止,形成壹個由小到大的分類系統。

巖相判別分析是將壹個深度點上的各測井值在多維空間的坐標與巖相所處的位置進行對比,以便確定其巖相歸屬。具體采用了貝葉斯判別分析,其原理即先求出測井曲線所對應於每種巖相的概率分布,然後,判別給定的壹組曲線讀值最有可能歸屬哪壹組。

在每壹組巖相內,假定測井響應向量X具有幾個變量的高斯分布,其密度為ρ(XFi),其代表巖相庫中橢圓體中95%的點。根據這些分布可計算出給定巖相的測井讀值的概率,然而,我們需要求的是給定測井讀值的巖相的概率ρ(Fi/X),稱之為巖相Fi的後驗概率。該值可通過如下貝葉斯公式求得:

高分辨率層序地層學

式中,pi為選定任何測井數據之前巖相的先驗概率,所有的巖相給予相當的機會,因此,所有pi都相等。對於壹個給定的深度段最終選擇的巖相應具有最大的後驗概率。

(二)泥砂比曲線的地質含義及計算方法

1.泥砂比曲線的地質含義

高分辨率層序地層學理論的核心思想是:在基準面變化過程中,可容納空間與沈積物補給通量比值(A/S)決定了沈積物的保存程度、地層堆積樣式、相序、相類型以及巖石結構,即當A/S>1時,地層發生退積;當A/S=1時,地層發生加積;當A/S

壹般來說,可容納空間的大小和巖相並沒有特定的關系。關鍵是看某壹巖相在特定巖相組合中的位置及其與水深的關系。但對於河流—三角洲沈積體系以陸源碎屑為主的砂泥巖地層來說,富泥沈積多與較高可容納空間時期形成並保存下來的分流河道間灣或泛濫盆地的沈積作用有關。而富砂沈積多形成於相對較低可容納空間時沈積體的進積作用(如河口壩)或河道亞相、決口河道/決口扇復合體沈積作用(圖10-1)。因而,鉆井剖面上泥砂

圖10-1 河流-三角洲沈積體系短期旋回特征

比值及其旋回性變化能近似定量反映 A/S 的變化。在以陸源碎屑為主的沈積剖面上,自然伽馬曲線對砂泥比的旋回變化最為敏感。由此,在河流-三角洲體系中,可用自然伽馬曲線求取泥砂比曲線,並根據泥砂比曲線自動計算出由於可容納空間變化形成的多級次的地層旋回變化曲線。

2.泥砂比、泥砂比曲線計算方法

反映地層巖性變化的測井曲線有多種,對砂泥巖地層而言,自然伽馬曲線受井眼等影響較小,是計算泥砂比曲線的首選曲線。具體計算公式如下:

高分辨率層序地層學

式中,RSHSA為泥砂比曲線;RSASH為砂泥比曲線;GR為自然伽馬測井值;GRmin為純砂巖層的自然伽馬測井值;GRmax為純泥巖層的自然伽馬測井值。

由上式可看出,在純泥巖處,GR≈GRmax,RSHSA為極大值,可用於指示基準面上升最高位置;在純砂巖處,GR≈GRmin,RSASH為極大值,可用於指示基準面下降最低位置。

(三)測井高分辨率層序地層計算機自動劃分方法

高分辨率層序地層學認為,壹個完整的地層基準面旋回由基準面上升半旋回沈積和下降半旋回沈積組成。在河流-三角洲沈積體系中采用泥砂比和砂泥比曲線自動識別基準面旋回的主要方法是:當泥砂比(RSHSA)大於砂泥比(RSASH)時,求該段地層中自然伽馬曲線最大值對應的深度,將該點作為基準面上升的最高點,並賦給該點的短期基準面曲線值為0;當泥砂比(RSHSA)小於砂泥比(RSASH)時,求該段地層中自然伽馬曲線最小值對應的深度,將該點作為基準面下降的最低點,並賦給該點的短期基準面曲線值為1。對於煤層和灰巖地層,將根據測井巖相分析結果自動判斷出這類巖性,並在這類巖性的深度段求自然伽馬最小值對應的深度點作為基準面上升最高處的參考點,供最終交互分析短期基準面旋回曲線時參考使用。

具體實現過程中,首先使用上述方法自動計算出基準面變化曲線,然後采用人機交互方式分析和修改基準面變化曲線,最終獲得合理的短期基準面變化曲線。在短期基準面變化曲線基礎上,參考測井巖相剖面的三維空間組合特征以及濾波後的自然伽馬趨勢特征,通過交互修改短期基準面曲線來獲得中長期地層基準面變化曲線,由此,保證了中長期地層基準面的層序界面與短期基準面層序界面的壹致性。

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