江家店地区高频层序划分方法与对比特征研究

一、研究区概况

江家店地区位于惠民凹陷临南洼陷西部的江家店鼻状构造, 包括江家店油田和瓦屋油田, 主力含油层系为沙三下段、沙四段, 该区具有良好的勘探潜力。

沉积体系和沉积相分析表明, 江家店地区沙三下段属于三角洲前缘相, 含油主要为薄层, 砂体纵向叠置, 横向尖灭快, 井间对比困难, 给油气勘探带来很大的难度。对于江家店地区层序的划分还只停留在比较大的尺度上, 以井震手段对比为主, 还没有进行精细的层序划分。因此, 我们在沙三下亚段开展了高频层序划分与对比, 了解了储层分布规律, 进行构造岩性圈闭的预测与评价。

二、高分辨率层序地层划分与对比

不同级次层序界面的划分及其内部的旋回结构剖析是高分辨率层序地层分析的关键。小波分析作为数学的一个新分支在多个领域得到了广泛应用, 其特点是具有多分辨率, 能体现时域、频域的局部性特征[1]。

1.小波变换基本原理

小波变换是将信号按不同尺度 (频率) 、不同位置 (时间) 分解的数学工具。它可以通过伸缩、平移聚焦到信号的任一细节加以分析。测井信号经过小波变换处理后, 频率段的突变就显示的非常清晰, 由此可以进行地层层序的精细划分。测井曲线小波变换的基本思想是用一簇小波函数去逼近测井信号, 将测井信号从一维深度域转换为二维深度—尺度域。

小波变换的定义为

式中:Wψ———小波系数, a×b的矩阵;

a———尺度因子, 表示与频率相关的伸缩;

b———时间平移因子, 表示小波函数的平移;

(ft) ————测井信号序列, 自然伽马或声波时差;

ψ———小波函数, 选用Morlet小波函数;

小波变换将测井数据从一维深度域转换为二维深度—尺度域, 使信号能同时在深度位置b和尺度空间a上变换。小波变换系数值是位移因子与尺度因子的函数, 小波系数大小揭示了小波函数与测井信号的相似程度, 可理解为所分析的测井信号与小波的协方差[2]。

尺度a越大表示小波被伸展越长, 其对应长周期分量的信号, 表明该沉积地层旋回厚度大, 可用来划分层序界面;反之尺度a值小, 表明该沉积周期短, 对应地层旋回厚度小, 可用来划分体系域、准层序组和准层序[3]。

2.小波变换在江家店地区的运用

江家店地区夏510井沙三下段主要为三角洲前缘相, 主要根据小波局部能量, 按照从大到小的划分原则, 即先划分大的层序界面, 再在其内部识别准层序组, 对该段地层进行高频层序地层分析。根据小波变换谱系图中能量团的变化情况结合小波系数曲线分析, 在3030米, 3135米处分别可以识别出一个四级层序的界面, 其对应的是湖侵体系域, 高位域, 和低位域的分界面, 这与地质上的分层是对应关系是十分好的。在此基础上, 对这三个四级层序又进行了更进一步的划分, 识别出7个五级层序。在江家店地区夏66、夏510等井运用此方法进行高频层序的划分均收到了良好的效果。

根据各井划分的高频层序结合地质条件及测井曲线特征, 在横纵剖面上把各井划分的层序连起来, 可以看出其沉积特征是十分明显的。整体而言, 江家店地区共划分为3个四级层序, 分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号, 其对应低位域、高位域、湖侵域, 这3个四级层序又细分为9个五级层序。各个四级层序在江家店不同部位发育特征不同, 表现为 (1) (2) 号五级层序在夏66井、夏960井地区多而向东向西逐渐减少的特征; (3) (4) 号五级层序在夏510井附近出现层序中断现象, (8) 号五级层序在夏66井附近出现层序中断现象, (5) (6) (7) (9) 号五级层序东西向连续性较好。

形成这种现象的主要原因是砂体的多物源成因。在沙三下形成早期, 来自东南方向的瓦屋砂体向洼陷内部推进, 然后来自西南方向的江家店砂体和瓦屋砂体一同推进, 所以 (5) (6) (7) 号层序较连续;在沙三下发育晚期, 江家店砂体继续发育, 而瓦屋砂体则不再发育, 所以 (3) (4) 层序在夏960以东出现中断的现象。

结论与认识

通过以上综合分析, 得到以下三点结论:

1.以小波变换为技术手段, 将江家店地区沙三下段划分出3个四级层序, 8个五级层序, 构建了该区的高频层序等时格架。

2.通过高频层序的划分, 认为: (1) (2) (3) (4) 4个五级层序中断现象明显;结合成藏要素研究认为:构造岩性圈闭发育的有利位置为玉皇庙下降盘、夏96井区东部。

3.依据小波系数值的周期振荡性划分出地层不同级别的层序界面, 克服了地质学家手工划分的人为因素影响, 是对传统研究方法的有效补充。这些探索为地层层序的定量划分提供了一种新的思路和有效途径。小波变换只是一种数学研究方法, 只有与地质信息紧密结合, 才能在研究中发挥作用。

摘要：高频层序的划分对构造岩性油气藏勘探有很重要的意义, 测井资料的小波变换能够很好地识别地质作用中的隐蔽周期, 从而可利用其进行高频层序的划分。通过小波变换为主, 地震、测井响应为辅的技术手段, 对江家店地区沙三下亚段进行了高频层序的划分, 从而识别出3个四级层序, 9个五级层序, 实际结果应用表明小波多尺度变换划分层序地层的结果和传统方法 划分基本一致。由此建立了江家店地区沙三下亚段的高分辨率层序地层对比格架, 进一步指导油气勘探。

关键词：江家店地区,高分辨率,小波变换,构造岩性油藏

参考文献

[1] 王云专, 郑江峰, 孙立志, 等.基于小波变换的加权叠加[J].大庆石油学院学报, 2005, 29 (6) :9-11.

[2] 陈正星.小波分析算法与应用[M].西安:西安交通大学出版社, 1998.

[3] 李霞, 范宜仁, 杨立伟, 等.测井曲线小波变换特性在层序地层划分中的应用.大庆石油地质与开发, 2006, 25 (4) :112-115.

[4] 李世雄, 刘家琦.小波变换与反演数学基础[M].北京:地质出版社, 1994.

[5] 李凤杰, 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) :14-18.

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[7] 李江涛, 余继峰, 李增学.基于测井数据小波变换的层序划分[J].煤田地质与勘探, 2004, 3 (6) :48-50.