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        基于測(cè)井曲線小波變換的煤系地層對(duì)比方法研究

        2021-11-05 10:48:42許鑒源龔齊寶
        現(xiàn)代鹽化工 2021年5期
        關(guān)鍵詞:伽馬砂體巖性

        許鑒源,龔齊寶,劉 芮

        (西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065)

        地層劃分與對(duì)比主要依據(jù)巖石礦物特征、化石特征及測(cè)井曲線特征等開(kāi)展。閆建平等[1]提出巖性突變、沉積韻律是影響測(cè)井曲線形態(tài)的重要因素。利用測(cè)井曲線直接進(jìn)行地層劃分對(duì)比是在視覺(jué)層面一次性完成的判識(shí)分析,難以充分利用測(cè)井曲線中隱含的不同頻率特征信息。小波變換具有良好的時(shí)間和尺度特性,為運(yùn)用測(cè)井信息實(shí)現(xiàn)高分辨率層序地層研究提供了技術(shù)保證。近年來(lái),小波變換成為地層劃分的一種新方法。李霞等[2]利用小波變換多尺度分析思想從測(cè)井資料中提取地層的時(shí)頻特征,獲得有關(guān)沉積層序的旋回性等地質(zhì)信息;陳鋼花等[3]和趙軍龍等[4]利用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)小波變換進(jìn)行了高分辨率層序地層研究;李雪梅等[5]將小波變換與希爾伯特-黃變換結(jié)合開(kāi)展層序地層劃分;楊建民等[6]將測(cè)井曲線與井旁地震勘探資料相結(jié)合,利用小波分析開(kāi)展高分辨率層序地層分析研究??梢钥闯?,前人將小波分析引入層序地層劃分,取得了一定的研究成果。

        煤系地層中的石油、煤層氣等研究都必須建立精準(zhǔn)的地層對(duì)比格架,本研究分析了如何將小波分析方法引入煤系地層劃分與對(duì)比,以提高地層劃分與對(duì)比精度。

        1 小波分析的基本原理和性質(zhì)

        1.1 小波分析的基本原理

        小波分析是基于傅氏變換的優(yōu)化,小波變換:

        式中:a為尺度因子,a>0;τ為位移,可正可負(fù)。在不同尺度下,小波的持續(xù)時(shí)間隨著a的增大而延長(zhǎng),幅度則與a成反比減小,但波的形狀保持不變[7]??傮w上,小波變換具有更好的時(shí)頻窗口特性。

        1.2 小波變換的性質(zhì)

        小波變換具有雙域性、靈活性、尺度轉(zhuǎn)換性。連續(xù)小波變換的性質(zhì)主要包括線性、平移不變性、伸縮不變性、自相似性、冗余性等[8]。

        2 小波分析用于煤系地層劃分與對(duì)比

        2.1 基于小波變換的地層劃分方法

        地層劃分對(duì)比是根據(jù)巖性組合、沉積旋回和地層接觸關(guān)系等特性,把儲(chǔ)層剖面細(xì)分成不同層次的層組,并建立全油田各井間、各層組的等式對(duì)比關(guān)系,最終建立精準(zhǔn)地層對(duì)比格架。小波用于地層劃分的關(guān)鍵是將測(cè)井曲線信號(hào)分解為近似信號(hào)和細(xì)節(jié)信號(hào)。近似信號(hào)即趨勢(shì)信號(hào),有利于區(qū)別地層大的旋回;細(xì)節(jié)信號(hào)用于指示地層界面。借助自然伽馬和聲波時(shí)差曲線雖然可以直接劃分巖性界面,但它們與小波變換后的細(xì)節(jié)信息相比,不如細(xì)節(jié)信息對(duì)巖性及界面反映靈敏。研究區(qū)JY區(qū)D7井為取心井,地質(zhì)資料、巖心資料和測(cè)井資料齊全,本研究以該井為關(guān)鍵井開(kāi)展常規(guī)測(cè)井曲線小波分析用于地層劃分研究,選用了Symlet小波開(kāi)展常規(guī)測(cè)井曲線小波變換,在D7井上開(kāi)展了自然伽馬、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率的小波分解與重構(gòu),相關(guān)重構(gòu)曲線如圖1所示。

        從圖1可以看出,自然伽馬、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率測(cè)井曲線小波各自重構(gòu)的第三層細(xì)節(jié)信息GR-d3及d4、AC-d3及d4、RILD-d3對(duì)地層界面反映較為靈敏,其中GR-d3、AC-d3對(duì)地層界面反映最為靈敏,而自然電位測(cè)井曲線小波重構(gòu)的第三層細(xì)節(jié)信息SP-d3對(duì)地層界面反映較為遲鈍,不適用于地層劃分。

        圖1 研究區(qū)D7單井柱狀圖

        本研究認(rèn)為采用“常規(guī)測(cè)井曲線初步識(shí)別地層+GR-d3、AC-d3精準(zhǔn)識(shí)別地層界面”方法可以在確保地層劃分精度的前提下,提高地層劃分的效能。本研究對(duì)研究區(qū)的九口井分別采用上述方法開(kāi)展地層精細(xì)劃分。

        2.2 小波分析用于多井對(duì)比方法

        本研究在小波變換后劃分的地層的基礎(chǔ)上進(jìn)行連井地層對(duì)比,在單井上加載的測(cè)井曲線主要包括自然伽馬、自然電位、深感應(yīng)電阻率以及GR-d3、AC-d3。

        常規(guī)自然電位、自然伽馬、深感應(yīng)電阻率曲線可用來(lái)進(jìn)行巖性和地層的快速“定性”對(duì)比和追蹤;自然伽馬第三層細(xì)節(jié)信息、聲波時(shí)差第三層細(xì)節(jié)信息可用來(lái)進(jìn)行巖性和地層界面的精準(zhǔn)“定量”劃分與對(duì)比。將傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)井信息與常規(guī)測(cè)井曲線小波變換后的第三層細(xì)節(jié)信息相結(jié)合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),可提高巖性及地層劃分的精度和效率。

        本研究選擇了研究區(qū)過(guò)取心井的“西北-東南”方向、“東北-西南”方向兩條剖面為骨干剖面?!拔鞅?東南”方向骨干剖面如圖2所示,“東北-西南”方向骨干剖面如圖3所示,兩個(gè)方向的骨干剖面經(jīng)分析均表明,沿著該剖面方向,地層厚度較為穩(wěn)定,研究區(qū)中部的D7井附近延10頂部煤層及儲(chǔ)集層深度略有加大。在上述骨干剖面地層對(duì)比的基礎(chǔ)上,完成了研究區(qū)8條地層對(duì)比剖面,確保每口井至少有兩條剖面經(jīng)過(guò),剖面閉合。

        圖2 “西北-東南”方向骨干剖面地層對(duì)比

        圖3 “東北-西南”方向骨干剖面地層對(duì)比

        2.3 煤系地層中砂體厚度、煤層頂部微構(gòu)造平面特征

        基于上述地層劃分對(duì)比、連井剖面研究,構(gòu)建了研究區(qū)精準(zhǔn)地層對(duì)比格架。在此基礎(chǔ)上,統(tǒng)計(jì)了主要含油砂體的厚度、煤層頂部微構(gòu)造數(shù)據(jù),建立了小層數(shù)據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

        利用Surfer軟件繪制了研究區(qū)延101、延102砂體厚度平面等值線圖(如圖4所示)。從延101砂體厚度平面等值線圖4(a)和延102砂體厚度平面等值線圖4(b)可以看出,延101砂體厚度在東部和南部較薄、西部和北部較厚,整體呈現(xiàn)“東南薄、西北厚”的特點(diǎn)。延102砂體在平面上呈現(xiàn)西南部厚度大的特色,最厚達(dá)18 m,砂體厚度向東北呈“槽狀”減小。

        圖4 延101、延102砂體厚度平面等值線

        從延10頂部煤層微構(gòu)造平面等值線圖5可以看出,煤層頂部構(gòu)造整體呈現(xiàn)“東高西低”的特點(diǎn),在D7井局部微構(gòu)造降低明顯。

        圖5 延10頂部煤層微構(gòu)造平面等值線

        3 結(jié)論

        (1)研究區(qū)取心井的常規(guī)測(cè)井曲線小波分析用于地層劃分分析表明,自然伽馬、聲波時(shí)差、深感應(yīng)電阻率曲線小波重構(gòu)的第三層細(xì)節(jié)信息GR-d3及d4、AC-d3及d4、RILD-d3對(duì)地層界面反映較為靈敏,其中,GR-d3、AC-d3對(duì)地層界面反映最為靈敏。

        (2)常規(guī)測(cè)井曲線可用來(lái)進(jìn)行巖性和地層的快速“定性”對(duì)比和追蹤,自然伽馬、聲波時(shí)差測(cè)井曲線的GR-d3、AC-d3可用來(lái)進(jìn)行巖性和地層界面的精準(zhǔn)“定量”劃分與對(duì)比。將傳統(tǒng)的常規(guī)測(cè)井信息與常規(guī)測(cè)井曲線小波變換后的第三層細(xì)節(jié)信息相結(jié)合,發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),可提高巖性及地層劃分的精度和效率。基于小波分析的地層劃分對(duì)比為研究區(qū)砂體厚度及煤層頂部微構(gòu)造特征刻畫(huà)奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

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