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1、毕业论文测井资料识别层序的方法及问题讨论专业： 石油工程姓名： 指导老师： 目 录一 用测井曲线划分层序地层的依据2二 层序测井响应特征221 准层序组识别特征222 体系域识别特征223 体系域界面特征3三 层序界面的识别331 层序界面的一般识别特征332 声波时差测井资料的识别333 声波时差曲线和电阻率曲线叠合法4四 层序地层单元定量划分方法441 测井曲线活度法442 砂泥比曲线法543 深一频分析法544 最大熵谱分析法(MEM)545 小波分析法546 测井曲线分形特征研究6五 结论6答 谢7参 考 文 献8测井资料识别层序的方法及问题讨论 摘要：自Vai1等人提出层序地层学以来
2、，层序地层研究得到了很快的发展。当前，层序地层的划分主要采用地震、测并、钻井和露头等资料进行综合研究，还普遍使用人工“相面”式综合方法。测井资料反映了地下沉积地层旋回变化的丰富信息，可以用于层序地层划分的测井定量评价研究。用测井资料划分层序，不仅具有较高的纵向分辨率，而且可使地层的纵向划分和横向对比定量化。但是对测井资料的应用是有限制的，测井资料确定的层序具有多解性，划分层序的级别可能不一致，离开井筒范围具有推测性，这就要求在利用测井资料进行层序地层学研究时必须同其它资料相结合。关键词 ： 测井 层序划分 高分辨率 定量评价 多解性一 用测井曲线划分层序地层的依据由层序地层学原理可知，地层具有
3、旋回性，地层的旋回性是地层岩石组合规律的变化特点的反映，岩石组合规律的变化特点必然在测井曲线上有所反映，而这种旋回性在测井资料上表现为粒度和岩性的韵律性，所以层序内部砂泥岩的变化也可作为划分层序的依据。利用测井曲线进行旋回性研究主要是对测井曲线形态组合规律进行研究；而且测井曲线的突变往往反映了层序地层的更迭，以测井曲线为基础提取出的各种参数也是测井曲线某种特征的反映，即可以对应一定的地质和沉积特性。测井曲线具有较高的纵向分辨率，可以划分出大多数地层单元，如层序、准层序组、准层序、层组等 。二 层序测井响应特征21 准层序组识别特征准层序组是具有特征堆砌样式的一种地层序列由成因相关的一套准层序所
4、构成，在测井曲线及岩性剖面上准层序界面具有如下特点3：岩层厚度突变、岩性突变；测井曲线值突然改变 根据准层序的垂向组合关系(叠置样式)，可将准层序组划分为进积、加积和退积三种类型。进积式准层序组常响应与自然电位曲线的厚层高副复合箱形、漏斗特征；退积式准层序组在自然电位曲线上，每个准层序对应于箱形一漏斗特征或漏斗形，向上泥岩基线所占比重越来越大；加积式准层序组，相邻的准层序之间没有明显的沉积岩相侧向移动，准层序内部的砂泥岩、粒度等没明显变化，每个准层序的自然电位曲线有很好的相似性。22 体系域识别特征体系域是一个连续的同期沉积体系的组合。测井层序的划分基础是对准层序组的识别和体系域的分析。低水位
5、体系域：在自然伽马和自然电位测井曲线上，盆底扇呈光滑柱形显示，上、下界面处测井曲线发生突变；斜坡扇呈齿状双卵形显示，上部具有向上变细的钟形特征；前积复合体呈齿状漏斗形显示。在地层倾角测井矢量图上，一般以乱模式为特征，晚期可能出现绿模式或红模式，反映出快速堆积的沉积环境。其顶界是首次洪泛面，底界是层序的底界面L4j。水进体系域：准层序以退积型式叠加。在自然伽马和自然电位测井曲线上，呈齿状钟形显示。在地层倾角测井矢量图上，一般以红模式显示，反映向上变细的沉积环境，其顶界是最大洪泛面。高水位体系域：在自然伽马和自然电位测井曲线上，呈齿状柱形、齿状漏斗形显示。在地层倾角测井矢量图上，一般以绿、蓝模式显
6、示。反映向上变粗的沉积环境，其顶界是层序界面。23 体系域界面特征低水位体系域与水进体系域之间的界面是首次洪泛面。一般来说，它在常规测井曲线上的特征不明显，但在自然伽马能谱曲线上却有比较明显的特征，即首次洪泛面具有低总计数率值，较低的K值、较低的Th值和较高的ThK比值。水进体系域与高水位体系域之间的界面是最大洪泛面，最显著的标志是存在密集段。用测井资料识别密集段的主要判别准则有：(1)密集段在常规测井曲线上的特征。主要表现为：高自然伽马；低自然电位、尖峰状高阻、高密度、高声波(为薄层钙质泥页岩或灰岩反映)；低自然电位、低电阻标志层(反映比较纯的海或湖相泥岩的存在)；位于向上变细的测井响应到向
7、上变粗的测井响应的拐点处(反映相对水平面上升至最大后转为下降的趋势。(2)密集段在自然伽马能谱曲线上的特征。主要表现为高总计数率值，高K 值、高U值、高值和高rhK 比值及低ThU比值。(3)密集段在地层倾角测井矢量图上的特征。密集段在地层倾角测井矢量图上表现为单位长度内计算出的倾角数量多，可信度高，倾角值小，方向一致，为一种小倾角的绿模式显示。(4)密集段的岩性特征和体系域的组合关系。在测井曲线和岩性剖面上，体系域的识别主要依据准层序的叠置方式和砂、泥岩比率变化等。水进体系域内准层序组以退积型为主，向上泥岩比率高；高水。位体系域早期准层序组以前积型为主，向上砂、泥比增高。密集段是水进体系域晚
8、期到高水位体系域早期沉积的地层，泥岩含量高，自生矿物(如海绿石、黄铁矿、菱铁矿)以及某些微量元素密集。三 层序界面的识别31 层序界面的一般识别特征层序界面特征在测井上有明显的反映，其反映的类型和样式概括起来主要有以下3种：(1)层序地层旋回性。这种旋回性在测井资料上表现为粒度和岩性的韵律性，所以层序内部砂泥岩的变化可作为划分层序的依据，而测井曲线的突变往往反映了层序地层的更迭。层序界面位于测井曲线基值发生明显转变的转折点上。(2)层序界面位于反映加积或退积的正旋回和反映进积的反旋回自然电位曲线之间，这是高位体系域发育进积型沉积型沉积体系的测井响应特征。(3)当层序界面位于河流下切作用而形成的
9、下切河道或低位扇体砂底部时，其在测井曲线上，则表现为层序界面位于加积的“箱状”或退积的正旋回“钟形”自然电位曲线底部。划分层序地层的关键在于不同级别层序界面的识别。反映到测井曲线上可表现为不同的幅度和频率(尺度)特征。利用测井资料识别层序界面的方法主要包括：声波时差法、地层倾角测井法、声波时差曲线和电阻率曲线叠合法和成像测井资料等，以下主要介绍我们常用的方法。32 声波时差测井资料的识别声波时差是对 沉积地层的岩性、物性、孔隙和裂缝中的流体性质等因素的综合响应。岩性对声波时差的影响明显，通常在一个层序内部有机碳含量变化是一个渐变过程，表现在声波时差曲线上也是呈渐变过程。CS段形成于最大湖泛面附
10、近，在盆地洼陷带为一套欠补偿条件下形成的泥岩和页岩，有机质含量高，因此，CS段沉积在声波时差曲线上存在明显的响应，常出现异常高值段，在同一层序内最大湖泛面位置达到最高，向上和向下均逐渐变小。33 声波时差曲线和电阻率曲线叠合法将声波时差曲线和电阻率曲线叠合，根据T0C来识别层序界面和密集段。该方法是利用测井曲线重叠法，把刻度合适的孔隙度测井曲线(一般为声波时差线)叠加在电阻率曲线上，对于富含有机质的细粒烃源岩来说，2条曲线存在幅度差，定义为AlgR。一般情况下，Algn与烃源岩中的有机碳含量成正比。在未成熟的烃源岩中，2条曲线分离是由孔隙度影响造成的；在成熟的烃源岩中，生成的烃类替代了岩石孔隙
11、中的水，导致电阻率增大，使2条曲线产生更大的差异(或幅度差)。在单一层序地层剖面中，TOC的峰值与最大海(湖)泛面对应，且CS段多为TOC高值段，层序界面常对应于TOC的低谷。因此，声波时差曲线和电阻率曲线叠合图上的,lgn与层序界面和CS段间存在良好的对应关系。algR方法适用于沉积盆地内的正常沉积地层。一个层序内的沉积地层与水体深度关系密切，水深在垂向上存在明显的深浅变化，这种变化一般将影响沉积地层中的TOC值。而陆上沉积或干盐湖沉积与水体深度无关，沉积地层中的有机质含量很低，因此，AlgR方法在此类地层中基本不适用。四 层序地层单元定量划分方法在不同岩性的地层分界面上，特别是在层序地层单
12、元的分界面上，地层物理性质的变化最为明显，测井曲线往往表现为突变。利用该特性，通过研究层序地层单元界面在不同测井曲线上所表现出的不同幅度和频率特征，可以进行层序地层单元的定量划分。目前已提出许多方法，如研究测井曲线能量和幅度的活度法、砂泥比曲线法、研究测井曲线频率(尺度)和功率谱的深一频分析法、最大熵谱分析法、小波分析法、研究测井相似性的分形分析法等。41 测井曲线活度法测井曲线的动态性的变化可以用测井曲线的活度来表示。活度函数的定义为广H +(L2)E(Ho)一I IX(H)一x(H)。dH JHo-(L2)式中：E(H。)深度Ho处的测井曲线活度；L 计算活度时窗口长度；X(H) 测井曲线
13、值；(H) 测井曲线在H0上、下各L2范围内的平均值。活度法主要用于准层序单元的识别，其原理反映了测井曲线能量的变化，进而表现了准层序内部水深逐渐变浅的变化规律。准层序界面往往是以不整合面、海泛面或侵蚀面为主，表现为界面两侧岩性的突变。这在测井曲线上会有明显的响应，通过计算测井曲线的活度可以提高测井曲线识别准层序界面的分辨率。由于不同的测井曲线反映的物理性质有所不同，在实际的层序地层单元划分中，还可以综合多条测井曲线活度来进行加权分析，把测井曲线的不同表现性质通过测井的活度能量有机的结合起来。在选定了参与准层序划分的测井曲线后，分别计算各自的活度并按权系数相加，求出综合活度曲线。利用综合活度曲
14、线极大值作为层序地层单元划分的参考界面。综合活度曲线具有各种曲线的分层特点，使得划分的准层序更具有参考性。42 砂泥比曲线法用砂泥比曲线法进行层序地层单元划分的原理是在基准面变化过程中，可容空间与沉积物补给通量比值(AS)决定了沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型以及岩石结构。当AS1时，地层发生退积；当AS=1时，地层发生加积；当AS1时，地层发生前积。钻井剖面上砂泥比值及其旋回变化能近似地定量反映AS的变化，据砂泥岩比值曲线形态可划分准层序组界面及其类型。当曲线由下及上逐渐变大时则为进积，若自下及上逐渐变d,N为退积，保持基本稳定则为加积。一般利用自然伽马曲线求取砂泥比曲线，并根据
15、曲线自动识别基准面旋回，从而识别对应的层序地层单元(一般对应于准层序组单元)。砂泥比曲线具体计算公式l9 如下：D GR 一CaR ，0、一GR -GR式中：R 砂岩泥岩体积比；GR 自然伽马值；GR 纯泥岩自然伽马测井值；GR枷 纯砂岩自然伽马测井值。43 深一频分析法深一频分析是将测井数据从深度域转换为频率域，在频率域对测井数据由低频到高频进行滤波扫描产生系列带通滤波记录，然后反变换到深度域，根据不同频率谐波的深度域反映，划分不同级次的旋回及地层。目前深一频分析常用的方法是深度域分频扫描和滑动窗深度域主频分析口引。深度域分频扫描的方法是根据层厚与频率的对应关系，可把不同级次的旋回和地层与不
16、同频率相对应。基于这种假设，首先将测井曲线的全井段进行深一频转换，再将得出的频谱按一定的频段从低频到高频进行滤波，产生一系列带通滤波记录，然后将不同频段的记录分别进行反变换，得到多条对应不同频段的深度域记录。最后选取特定频率对应的曲线，划分相应级别的地层。滑动窗深度域主频分析的方法是首先确定1个窗长，从一定深度开始，将窗长范围的深度域数据变换到频率域，然后检测其主频，并作为这个深度段中点的主频。再按步长移动窗口，进行下一段处理，依次类推就得到一个深度域上的主频变化曲线，然后依据主频变化趋势划分准层序。由于准层序是划分的基本单元，窗长选择应以能识别出要划分的最小准层序为标准。44 最大熵谱分析法
17、(MEM)最大熵谱分析是按信息熵最大准则外推得到自相关函数。与其它谱分析方法比较具有不受数据剖面长度限制、频率分辨率高等优点，是提取测井曲线所隐藏的周期性特征的有力手段，从而能够有效地识别地层的层序界面。测井曲线最大熵谱分析的步骤是先对测井数据进行预处理；然后是主成份分析，在保证信息损失不大的前提下，将多条测井曲线压缩成几个主要的描述轴，选择第1主成份，产生1条综合变量曲线(必要时同时选择第2主成份，产生的第2条曲线作为参考)；最后选择合适的窗长和步长，利用最大熵谱估计算法对综合变量进行谱分析。根据频率分布图上功率谱峰值在纵向上突变点可以识别不同级次的层序界面和亚微相的界面，而且还可以根据功率
18、谱曲线在横向上的分布特征分析沉积序列内部的沉积物岩性、结构特征。45 小波分析法近十几年来，小波分析作为数学的一个新分支在众多领域得到了广泛的应用，其特点是具有多分辨率特陛，实现了信号分析的时频局部化。测井曲线小波变换的基本思想是用一簇小波函数Nb(x)去逼近测井信号厂( z)，将测井信号从一维深度域转换为二维深度一尺度域。测井信号经过小波变换处理后使其中的频率结构暴露无疑，并可探测到各个频率段之间的突变点或突变区域，反映在地质问题上就是其形成环境的突变由多个不同周期(尺度)沉积旋回叠加的测井曲线，通过小波变换，被分解为各自周期独立的沉积旋回，以不同尺度的形式展示出来。对测井数据进行连续小波变
19、换，通过考察多种伸缩尺度下小波系数曲线所表现出的明显的周期性振荡特征，可与各级层序界面建立一定的对应关系，作为测井层序地层划分的依据。利用小波变换能够从复杂多变的原始测井信号中识别提取出信号的时频特征，并且在多种尺度下对测井信号中的周期成份进行探测，用它来划分层序地层是一种有效可行的方法。在层序地层研究中，该技术的应用起到了辅助层序地层划分的作用，同时也推进了层序地层研究的定量化发展。46 测井曲线分形特征研究分形分析技术在测井数据应用研究中已得到了长足进展，主要表现在应用分形分析技术帮助实现测井资料的重建，提高测井资料的分辨率，进行沉积相分析和裂缝研究等方面。地层沉积过程包含了不同级次的沉积
20、旋回和韵律，最终形成多层次的嵌套结构，这些特征反映在测井曲线上，表现为测井曲线的自相似性。利用分形理论可以定量描述测井曲线的自相似性特征，进而研究地层的沉积过程及特征。简单的说，分形的特点是无特征尺度，但有自相似性。分数维是分形特征的度量。根据测度关系的计算法，改变观测的范围(一维尺度r)，测得某个量如M随r变化的关系M(r)，若能满足M(r)OC，J)，则认为M分布的维数是D。测度分维可以用来分析沉积序列。根据准层序的概念，在由湖泛面所划定的一套层序地层内，进积准层序由下向上沉积环境变浅，这可与测度分维向上变大周期相比，而对于退积准层序则正好相反。因此，对测井曲线连续滑动窗口计算的分维进行分
21、析对比，可以进行沉积间断及准层序界面识别。在对测井曲线分形特征进行研究时应注意测井数据中普遍存在的1f现象的成因问题，地层层序具有分形和多重分形的特征，符合1f的规律。五 结论测井资料具有很高的纵向分辨率，是进行层序地层单元划分的重要手段，所介绍的层序划分的测井评价方法主要是基于Vail的经典层序地层学理论。测井曲线活度法、砂泥比曲线法、深频分析法、最大熵谱分析法在应用于层序地层单发元界面的定量划分时具有一定的局限性，它们仅对某一级别(如准层序或准层序组)层序地层单元的划分有适用性，不能从整体上划分出不同级别的层序界面，与实际应用尚有差距，其主要原因是难以模拟“由粗到细逐级分层”的人工解释方法
22、，而且由于地层沉积过程本身受多种复杂因素的相互影响，通常需要综合多种划分方法来确定层序地层单元界面的位置。小波分析方法具有多尺度的特点，能够在不同尺度上对地层进行划分，避免了从一个视觉层次上完成全部的地层划分工作，是测井数据时频分析与地质解释的数学工具。由于沉积地层本身具有很好的自相似性和多重分形特征，对测井曲线分形特征进行研究并用于不同级别地层旋回界面的划分具有很大的优势。其次，利用测井资料识别层序地层界面是层序地层研究中的一种辅助研究方法和手段，在研究区初期使用时，仍需结合地震、岩芯等资料进行综合分析。在掌握了研究区内层序地层界面在测井资料上的基本响应特征后，才可单独使用，只有这样，利用测
23、井资料进行层序地层单元及其界面划分和识别才能得到正确结果，才能建立起合理的层序地层格架。参 考 文 献1 王贵文，邓清平，唐为清测井曲线谱分析方法及在沉积旋回研究中的应用口石油勘探与开发，2002，29(1)：93952 李风杰，王多云，郑希民，等测井曲线频谱分析在含煤地层沉积旋回研究中的应用J煤田地质与勘探，2003，31(6)：14-18E3 汪彦，彭军，游李伟，等中国高分辨率层序地层学的研究现状J天然气地球科学，2005，16(3)：3523584 威尔格斯层序地层学原理(海平面变化综合分析)M徐怀大，魏魁生，洪卫东，等译北京：石油工业出版社，19945 张占松测井资料识别层序的方法及问
24、题探讨口石油勘探与开发，2000，27(5)：119-1216 李霞，范宜仁，等利用测井资料研究层序的方法述评J测井技术，2006，30(5)7 张占松测井资料识别层序的方法及问题讨论J石油勘探与开发，2000，27(5)：1191208 操应长，姜在兴，夏斌，等利用测井资料识别层序地层界面的几种方法EJ石油大学学报：自然科学版，2003，27(2)：23-269 蔡希源，宋国奇，等陆相盆地高精度层序地层学一隐蔽油气藏勘探基础、方法与实践M北京：地质出版社，20041o 陈茂山测井资料的两种深度域频谱分析方法及在层序地层学研究中的应用J石油地球物理勘探，1999，34(1)：576411 李庆谋，刘少华地球物理测井序列的小波波谱方法O3地球物理学进展，2002，17(1)：788212 余继峰，李增学测井数据小波变换及其地质意义J中国矿业大学学报，2003，32(3)：33633813 朱剑兵，纪友亮，等小波变换在层序地层单元自动划分中的应用石油勘探与开发，2005，32(1)：84-8514 王贵文，郭荣坤测井地质学M北京：石油工业出版社，2000：7
