专利名称：一种基于数字地质露头模型正演的碳酸盐岩储层预测方法
技术领域：
本发明涉及地球物理和地质技术，属于地质勘探与油气勘探研究中的一种基于数字地质露头模型正演的碳酸盐岩储层预测方法。
背景技术：
碳酸盐岩油气储量丰富，但碳酸盐岩本身比较复杂，油气受储层控制明显，储层类型多样，非均质性强，储层预测难度大。以往油气勘探中的储层预测主要是在地震资料上确定地震地质层位后，用地震反演，通过地震子波提取、地震合成记录标定、地震与测井相结合建立波阻抗初始模型，并不断调试和修正模型，达到最佳，最后进行波阻抗反演，得到储层段的波阻抗数据，波阻抗的大小就能反映储层物性的变化，这样就可以波阻抗值的大小对储层进行预测。 地震反演过程中需要反复试验，才能达到最佳效果，需要大量的人力和设备资源；而且需要大量钻井资料和高精度的声波、密度等测井资料约束才能提高储层预测精度，对没有钻井和测井资料的地区，储层地震反演存在多解性，精度较低。

发明内容
本发明目的是提供一种不需要进行地震反演，简单实用，特别适用于钻井较少的勘探区，预测精度和效率高的基于数字地质露头模型正演的碳酸盐岩储层预测方法。本发明通过以下技术方案实现，包括以下步骤I)根据探区已知资料选择探区周边出露地层多、与探区地层及构造类似的地质露头;步骤I)所述的已知资料包括地质图、卫星照片、地表高程图、地质资料。2)利用三维激光扫描仪进行地质露头的采集，同时拍摄露头区各方向、位置的照片;步骤2)所述的采集采用不同的分辨率；所述的不同的分辨率为5_至10cm，或更大的采样间距；3)对露头区进行实测地质剖面；步骤3)所述的实测地质剖面是针对露头区，通过实地丈量、岩性观测描述、岩石取样，建立实测地质剖面、地层综合柱状图、沉积相剖面及地质体描述，完成岩性对比图、沉积相对比图、建立人工井；4)将岩石样品进行岩石密度、孔隙度、渗透率、速度等参数的实验室分析化验测定，形成岩石物性参数分析图表和地质露头数据；5)对地质露头数据进行拼接和处理，形成一个具有统一坐标的三维数据体；所述的拼接和处理利用三维激光扫描仪配套处理软件poloyworks完成。6)对地质露头三维数据体的地质层位、断裂和各种地质现象进行标注；步骤6)所述的标注是
(I)将露头数据体与广角照片融合显示地质现象；(2)将岩性界面、构造界面和不同地层显示为区别的颜色，显示出地质层位、断裂、溶洞、垮塌体、不整合面等地质现象；(3)获取地质露头相关地质参数；所述的地质露头相关地质参数是溶洞几何形状、周长、表面积、体积；地层的走向、倾向、厚度；裂缝发育密度，尺度、走向、倾向、厚度。7)利用步骤6)的标注与步骤3)的实测地质剖面，建立露头区的三维地质模型；步骤7)所述的地质模型通过Gocad构造建模软件建立，包括风化壳、溶洞、垮塌 体、裂缝、礁滩、断裂地质现象及其与围岩的接触关系。8)以三维地质模型为基础，根据步骤4)的岩石物性参数分析图表和地质露头数据，结合探区内钻井得到的碳酸盐岩地层速度，建立反映储层物性变化的速度模型，进行二维和三维地震正演，得到一系列正演结果；步骤8)所述的正演是依据探区碳酸盐岩段的地震子波，采用30Hz雷克子波进行波动方程正演，正演后得到一系列相应的二维和三维正演数据体。9)对步骤8)正演结果进行偏移归位处理，得到地震正演三维偏移数据或二维偏移剖面；10)根据地质露头模型正演结果预测碳酸盐岩储层。步骤10)所述的预测碳酸盐岩储层是依据步骤9)得到的三维地震正演偏移数据或二维地震正演偏移剖面，当碳酸盐岩储层厚度大于5米时进行储层预测；地震剖面上有以下响应特征的碳酸盐岩储层为好储层(I)当溶洞顶面距潜山面距离小于5米时，地震剖面上表现为碳酸盐岩潜山面极性反转，下伏强串珠反射；(2)当溶洞顶面距不整合面距离为5米-20米时，地震剖面上表现为“碳酸盐岩潜山面地震振幅弱、内幕为强串珠反射特征”，局部受波的干涉潜山面地震波出现上拱现象；(3)当溶洞顶面距不整合面距离大于20米时，地震剖面上碳酸盐岩潜山面以下表现为“两峰一谷”的强串珠反射；(4)步骤8)所述的碳酸盐岩速度低。通过本方法预测实验，已被钻井证实预测正确，可以不用钻井和高精度的声波、密度等测井工作，节约大量的人力和设备资源，有效地提高地震预测碳酸盐岩储层的可靠性和精度，减小勘探开发风险，提高效益，为勘探开发方案部署提供可靠的依据。


图I为溶洞顶在潜山面以下5米内不同物性储层的地震响应特征对比，a.地质模型地质模型溶洞顶距潜山面围岩速度6200m/s，b.地震正演剖面溶洞储层物性好，充填速度3800m/s，强串珠反射，c.地震正演剖面溶洞储层差，充填速度5500m/s，串珠不明显；图2为溶洞顶在潜山面以下5-20米内不同物性储层的地震响应特征对比，a.地质模型顶距潜山面10m，围岩速度6200m/s，
b.地震正演剖面溶洞储层物性好，充填速度3800m/s，c.地震正演剖面溶洞储层物性差，充填速度5500m/s ；图3为溶洞顶在潜山面20米以下不同物性储层的地震响应特征对比，a.地质模型溶洞顶距潜山面距离为25米和30米，围岩速度6200m/s，b.正演剖面溶洞储层物性好，充填速度3800m/s，c.正演剖面溶洞储层物性差，充填速度5500m/s ；图4为实例I地区溶洞顶在潜山面以下5米内碳酸盐岩好储层地震响应特征，图5为实例2地区溶洞顶在潜山面以下5-20米内碳酸盐岩好储层地震响应特征，
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图6为实例3地区溶洞顶在潜山面20米以下碳酸盐岩好储层地震响应特征。
具体实施例方式本发明主要是通过野外碳酸盐岩地质露头采集和处理，建立数字地质露头模型，并进行模型正演，建立不同地震反射特征与碳酸盐岩储层之间的关系，从而实现通过地震反射特征来预测储层的目的。本发明具体实施方式
如下I)探区的地质图、卫星照片、地表高程图、地质资料，选取岩溶相对发育的西克尔碳酸盐岩地质露头区为研究对象；2)利用三维激光扫描仪，采用IOmm分辨率进行地质露头的采集，同时拍摄露头区各方向、位置的照片；3)对露头区进行实测地质剖面；选取露头区的多个典型位置，通过实地丈量、岩性观测描述、岩石取样，建立一系列实测地质剖面、地层综合柱状图、沉积相剖面及地质体描述，继而完成岩性对比图、沉积相对比图、建立人工井；4)将岩石样品进行岩石密度、孔隙度、渗透率、速度等参数的实验室分析化验测定，形成岩石物性参数分析图表和地质露头数据；5)利用三维激光扫描仪配套处理软件Poloyworks的Imalign模块,对采集到的地质露头数据进行拼接和处理，形成一个具有统一坐标的三维数据体；6)利用Poloyworks的Iminspect模块对地质露头三维数据体地质层位、断裂和地质现象进行刻画和描述，主要包括(I)将露头数据体与广角照片融合显示地质现象，辅助提高地质层位、断裂和各种地质现象刻画和描述的合理性；(2)将岩性界面、构造界面和不同地层显示为可区别的颜色，显示出地质层位、断裂、溶洞、垮塌体、不整合面等地质现象；(3)在数据体上可以获取刻画和描述地质体的相关参数，主要有溶洞的几何形状、周长、表面积、体积；地层的走向、倾向、厚度；裂缝发育密度，尺度、走向、倾向、厚度。7)利用步骤6)刻画出来的地质层位、断裂和溶洞等地质现象与步骤3)的实测地质剖面，通过Gocad构造建模软件,建立露头区的三维地质模型；8)以三维地质模型为基础，根据步骤4)岩心分析的碳酸盐岩地层速度，结合探区内大量钻井的碳酸盐岩地层速度，求取不同类型储层的速度平均值，好储层的地层速度为3800m/s，差储层的地层速度为5500m/s，围岩速度为6200m/s，据此建立反映不同储层物性的多个速度模型，开展二维和三维地震正演，依据盆地内油气勘探区碳酸盐岩段的地震子波，采用30Hz雷克子波进行波动方程正演，得到一系列相应的二维和三维正演数据体；9)对步骤8)正演结果进行偏移归位处理，得到地震正演三维偏移数据或二维偏移剖面；10)根据地质露头模型正演结果建立碳酸盐岩储层预测方法。步骤10)所述的预测碳酸盐岩储层是依据步骤9)得到的三维地震正演偏移数据或二维地震正演偏移剖面，根据剖面上的地震响应特征来预测碳酸盐岩储层(I)当溶洞顶面距潜山面距离小于5米时，地震剖面上表现为“碳酸盐岩潜山面极性反转，下伏强串珠反射特征”的为好储层；如图l，a.地质模型溶洞顶距潜山面距离小于5米，围岩速度6200m/s ；b.溶洞充填速度为3800m/s的地震正演剖面，溶洞为强串珠反射，代表储层物性好；c.溶洞充填速度为5500m/s的地震正演剖面，串珠反射不明显，代表储层 物性差。(2)当溶洞顶面距不整合面距离为5米-20米时，地震剖面上表现为“碳酸盐岩潜山面地震振幅弱、内幕为强串珠反射特征”的为好储层，局部受波的干涉潜山面地震波出现上拱现象；如图2，a.地质模型溶洞顶距潜山面10m，围岩速度6200m/s ；b.溶洞充填速度为3800m/s的地震正演剖面，潜山面以下为强串珠反射，代表储层物性好；c.溶洞充填速度为5500m/s的地震正演剖面，内幕无串珠反射，代表储层物性差。(3)当溶洞顶面距不整合面距离大于20米时，地震剖面上表现为“碳酸盐岩潜山面以下为两峰一谷的强串珠反射特征”的为好储层；如图3，a.地质模型溶洞顶距潜山面距离为25米和30米，围岩速度6200m/s ；b.溶洞充填速度为3800m/s的地震正演剖面，溶洞为强串珠反射，代表储层物性好；c.溶洞充填速度为5500m/s的地震正演剖面，潜山面下串珠不明显，代表储层物性差。依据步骤10)的三种好储层预测标准，在勘探研究中，利用探区的高品质三维地震资料，对碳酸盐岩缝洞型储层进行了预测，重点勘探开发区块钻井验证预测精度达到95%。第一类有利目标与图I类似，地震剖面上表现为碳酸盐岩潜山面极性反转，下伏强串珠反射。如图4，实例I地区碳酸盐岩溶洞地震响应特征为强串珠，预测为好储层，钻探后两口井都获得高产工业油气流。第二类有利目标与图2类似，地震剖面上表现为潜山面地震弱振幅，内幕强串珠或潜山顶面上拱。如图5，实例2地区碳酸盐岩储层的地震响应特征为局部强串珠，预测该处储层物性好，钻井揭示发育裂缝-孔洞型储层，钻探后获得高产工业油气流。第三类有利目标与图3类似，地震剖面上表现为“两峰一谷”的强串珠反射，一般串珠顶距离潜山面大于20m。如图6，实例3地区的碳酸盐岩储层地震响应特征为“两峰一谷”的强串珠反射，预测储层物性较好，该井钻探后获得了高产工业油气流。通过本方法预测实验，已被钻井证实预测正确，可以有效地提高地震预测碳酸盐岩储层的可靠性和精度，减小勘探开发风险，提高效益，为勘探开发方案部署提供可靠的依据。
权利要求
1.一种基于数字地质露头模型正演的碳酸盐岩储层预测方法，特点是通过以下技术步骤实现 .1)根据探区已知资料选择探区周边出露地层多、与探区地层及构造类似的地质露头； .2)利用三维激光扫描仪进行地质露头的采集，同时拍摄露头区各方向、位置的照片； .3)对露头区进行实测地质剖面； .4)将岩石样品进行岩石密度、孔隙度、渗透率、速度等参数的实验室分析化验测定，形成岩石物性参数分析图表和地质露头数据； .5)对地质露头数据进行拼接和处理，形成一个具有统一坐标的三维数据体； .6)对地质露头三维数据体的地质层位、断裂和各种地质现象进行标注； .7)利用步骤6)的标注与步骤3)的实测地质剖面，建立露头区的三维地质模型； .8)以三维地质模型为基础，根据步骤4)的岩石物性参数分析图表和地质露头数据，结合探区内钻井得到的碳酸盐岩地层速度，建立反映储层物性变化的速度模型，进行二维和三维地震正演，得到一系列正演结果； .9)对步骤8)正演结果进行偏移归位处理，得到地震正演三维偏移数据或二维偏移剖面； .10)根据地质露头模型正演结果预测碳酸盐岩储层。
2.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤I)所述的已知资料包括地质图、卫星照片、地表高程图、地质资料。
3.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤2)所述的采集采用不同的分辨率；所述的不同的分辨率为5mm至10cm，或更大的采样间距；
4.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤3)所述的实测地质剖面是针对露头区，通过实地丈量、岩性观测描述、岩石取样，建立实测地质剖面、地层综合柱状图、沉积相剖面及地质体描述，完成岩性对比图、沉积相对比图、建立人工井；
5.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤5)所述的拼接和处理利用三维激光扫描仪配套处理软件poloyworks完成。
6.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤6)所述的标注是 (1)将露头数据体与广角照片融合显示地质现象； (2)将岩性界面、构造界面和不同地层显示为区别的颜色，显示出地质层位、断裂、溶洞、垮塌体、不整合面等地质现象； (3)获取地质露头相关地质参数； 所述的地质露头相关地质参数是溶洞几何形状、周长、表面积、体积； 地层的走向、倾向、厚度； 裂缝发育密度，尺度、走向、倾向、厚度。
7.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤7)所述的地质模型通过Gocad构造建模软件建立，包括风化壳、溶洞、垮塌体、裂缝、礁滩、断裂地质现象及其与围岩的接触关系。
8.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤8)所述的正演是依据探区碳酸盐岩段的地震子波，采用30Hz雷克子波进行波动方程正演，正演后得到一系列相应的二维和三维正演数据体。
9.根据权利要求I所述的方法，特点是步骤10)所述的预测碳酸盐岩储层是依据步骤9)得到的三维地震正演偏移数据或二维地震正演偏移剖面，当碳酸盐岩储层厚度大于5米时进行储层预测； 地震剖面上有以下响应特征的碳酸盐岩储层为好储层 (1)当溶洞顶面距潜山面距离小于5米时，地震剖面上表现为碳酸盐岩潜山面极性反转，下伏强串珠反射； (2)当溶洞顶面距不整合面距离为5米-20米时，地震剖面上表现为“碳酸盐岩潜山面地震振幅弱、内幕为强串珠反射特征”，局部受波的干涉潜山面地震波出现上拱现象； (3)当溶洞顶面距不整合面距离大于20米时，地震剖面上碳酸盐岩潜山面以下表现为“两峰一谷”的强串珠反射； (4)步骤8)所述的碳酸盐岩速度低。
全文摘要
本发明是石油地质勘探中通过野外碳酸盐岩地质露头采集和数据处理技术，结合实测地质剖面，建立露头区的三维数字地质模型，根据露头岩石速度分析图表和钻井速度资料，以三维地质模型为基础，建立不同物性碳酸盐岩储层的速度模型，进行二维和三维地震正演，并对地震正演数据进行偏移归位处理，得到地震正演三维偏移数据或二维偏移剖面，根据地震剖面的响应特征建立不同碳酸盐岩储层反射特征，预测碳酸盐岩储层。本发明不用常规的地震反演就可以实现对碳酸盐岩储层的定性预测，节约大量的人力和设备资源，有效地提高地震预测碳酸盐岩储层的可靠性和精度，减小勘探开发风险，提高效益。
文档编号G01V1/28GK102759745SQ20111010873
公开日2012年10月31日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者康南昌, 徐礼贵, 王志勇, 王春阳, 王贵重, 赫英福, 马培领 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司