本发明属于非常规气藏气地震勘探与开发技术领域，涉及一种基于地震信息判断煤层气富集沉积控制作用的方法，尤其涉及勘探开发过程中目的层段沉积演化分析方法及煤层气富集的沉积控制作用，为非常规油气勘探开发优选有利目标富集区提供可靠的基础性资料。
背景技术：
地质构造沉降控制了盆地的物质聚集、分布规律及沉积特征，盆地类型及沉积特征控制沉积体系与沉积相展布，沉积相带可用以指示储层发育规模及物性等特征，即构造控盆、盆地控相、相控储层。通过对沉积相进行研究，可以间接揭示储层沉积时期的环境、岩性成因及其组合的分布，使得研究人员对储层认识得更加深入，因此，沉积相研究在油气及煤层气勘探中处于非常重要的位置。而聚煤期的沉积环境影响着煤层乃至煤层形成前后岩性及其孔渗特征的变化，对研究煤层展布及煤层气赋存的沉积控制因素具有重要意义，因此对聚煤期沉积相进行研究是很有必要的。
传统的沉积相分析主要根据钻孔岩芯、野外露头、生物化石及测井曲线等相关地质信息，进而划分目的层的微相组合，分析过程中研究人员的工作经验占很重要的部分，这种沉积相分析方法速度慢，效率低，无法满足煤层气勘探开发的要求。且煤系地层横向相变快，基于钻井数据的预测方法不能解决高频层序的岩层组沉积相及有利相带内的岩性特征预测等问题。
随着地震勘探技术的出现，拥有较高横向分辨率的地震资料与测井资料结合进行沉积研究方法逐渐形成。p.r.vail.等(1975)提出的地震地层学把地层学和沉积学中岩性、岩相的研究成果运用于地震解释中，以反射地震资料为基础通过地震相的分析进行地层划分对比，判断沉积环境、预测岩相岩性。随后p.r.vail.等(1989)在地震地层学的基础上提出了层序地层学的概念，通过建立等时地层格架，并将相和沉积体系的研究放在等时地层格架中进行。地震地层学着重考虑了沉积体的外形、侧向接触关系及其岩相环境等方面的关系，将地震剖面同相轴视为接近理想地质体的反映，较少考虑畸变，且不同的沉积相的地震反映特征可能相同，难以辨别，因此存在多解性，往往只限于局部地区的分析。而层序地层学理论自20世纪80年代产生以来得到了广泛的应用，是油气勘探领域中储层预测的一种有效手段，一度成为权威工具，经过多年发展其研究程度已经相对成熟，但是对于勘探程度较高的老区，层序地层学已经无法满足勘探精度的需求，沉积体系空间展布的精细刻画以及储层的精确预测已经成为迫切需要解决的问题。在这种背景下，地震沉积学应运而生。地震地层学及层序地层学研究主要利用纵向的地震剖面与信息，而地震沉积学则综合利用纵向地震剖面及水平方向各种属性切片信息进行沉积学的研究。
地震沉积学是一门基于高精度三维地震资料，通过综合应用地球物理技术方法，在等时地层格架内研究沉积体系分布特征及其演化的新兴边缘交叉学科，其理论和相关技术在地层岩性识别、沉积相带划分和砂体预测等方面展现出了独特优势，近年来在油气勘探领域已得到广泛应用，是目前使用较多的一种沉积相带预测及其岩性识别的地震地质解释方法，但在煤系领域应用有限。由于含煤岩系薄互层现象严重，横向相变快，岩性边界不清晰等，使得传统的预测解释方法存在较大的不确定性，其精度难以满足实际生产开发的需求。为了获得含煤岩系高频层序内的岩性、岩相及沉积信息，本发明中有效应用高精度三维地震资料及测井资料、区域地质资料，充分利用地震沉积学解释技术，实现了对区内目的层段聚煤前后沉积相的精细刻画，并利用区内沉积、岩性与含气量变化之间的对应关系进行分析，实现了对区内含气量分布的预测，揭示了煤层气富集的沉积控制作用的分析研究，预测结果真实可靠。该方法创新性的用于含煤岩系岩性、沉积相、含气量预测及煤层气富集的沉积控制作用分析中，具有一定的领先性，是针对含煤岩系中对煤层气预测起到关键作用的沉积因素提出的有效方法，能够为利用地震信息判断煤层气富集区的预测技术研究提供支持。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种基于地震信息判断煤层气富集沉积控制作用的方法，所述方法基于高精度三维地震信息，将地震沉积学解释技术引入煤系领域中，对聚煤期沉积环境及其相带分布进行详细刻画，对煤层气富集沉积控制作用进行深入分析，为煤炭及煤层气勘探开发优选有利目标区块提供可靠的基础性资料。
为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：
一种基于地震信息判断煤层气富集沉积控制作用的方法。其特征在于，所述方法在利用高精度三维地震资料、钻测井信息及区域地质资料的基础上，将地震沉积学解释技术引入到含煤岩系领域中，采用参考等时界面的概念，利用分频标定技术选取参考等时界面，采用分频地震数据体结合高分辨率层序地层学原理方法建立高精度等时地层格架，结合基准面旋回的划分情况选取最小等时研究单元，以钻井分层作为控制，制作地层切片，用以提取能够较好反映储层地质特征的敏感属性，基于对应层序内砂地比与地震属性的拟合关系优选单一属性，通过多元逐步回归分析方法确定敏感地震属性组合并进行目标参数(砂地比)拟合，构建目的层段砂地比预测模型，借助井点沉积微相与砂地比参数的互换关系，赋予模型以地质沉积意义，结合区域古地理背景及物源等信息实现对聚煤前后沉积相带展布情况的精细刻画，并利用含气数据分析煤层气含量与沉积之间的相互关系。
一种基于地震信息判断煤层气富集沉积控制作用的方法。其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)对测井资料进行预处理；
在测井过程中由于井内温、压力等对测井仪器的性能产生影响，以及人为因素引起的测量误差，使测得的曲线并不是标准曲线，如果直接用于层位标定、测井解释和后续岩性反演等，必然会影响这些工作的可靠程度。因此，必须减少外部因素对测井数据的影响，进行测井资料预处理。
1)采用岩心数据进行环境校正，结合井径曲线的变化，确定井眼中可能的坍塌段，并对未坍塌井段具有相同岩性的测井曲线数值进行统计，从而校正坍塌段的测井曲线；
2)采用频率直方图法进行测井曲线标准化，选取参考标准井及其标志层的测井曲线为参考对其余井段的测井曲线进行标准化。
(2)基于处理后的测井资料建立高分辨率层序地层格架；
1)综合运用地震数据、野外露头、岩心、录井及测井资料，通过井震桥式分析，识别和划分三级层序；
2)在三级层序地层格架控制下进行四级层序界面的识别和划分；
3)基于高分辨率层序地层学对目的层段进行基准面旋回的划分，划分出中期和短期旋回，并建立研究区中期高分辨率层序地层格架，为在层序格架下进行不同时期沉积微相划分，为沉积环境研究工作奠定基础。
(3)基于高品质三维地震资料进行目的层段的精细构造解释；
1)通过制作合成记录进行井震联合标定，确定研究区主要地质层位分布情况；
2)对比连井时间剖面，按照相关解释原则，首先对目的层段进行全区追踪、解释，形成宏观上的地层和构造轮廓认识；
3)在断层、小型构造方面通过平-剖面反复对比，确定不同级次断层分不清情况；
4)结合水平、顺层切片及多属性分析完成构造解释，并进行多回合跳点调整，断层精密组合，多方位、多角度反复对比验证，最终形成合理的目的层段含煤岩系精细构造解释成果图。
(4)确定最小等时研究单元进行地层切片；
1)分频地震标定确定等时沉积界面
由于含煤岩系等时面易受穿层现象的影响，地震沉积学采用的是一种参考等时界面的概念，首先对研究区地震数据体进行分频处理，然后对比原始地震剖面和不同频率的分频剖面，选择产状和位置随频率变化稳定的同相轴作为等时参考界面；
2)等时地层格架的建立
基于高分辨率层序地层学，结合经过分频处理后的地震分频剖面和目的层段基准面旋回的识别划分情况，构建能够达到井震研究尺度统一的等时层序地层格架；
3)最小等时单元的确定
最小等时单元是“三相”结合时关于井震同一尺度的定义，将划分后的单井基准面旋回投到地震剖面上，并与地震剖面上目的层段的反射波同相轴进行对比，选择尽可能小的，且在同相轴上能够识别，在全区能够稳定追踪，反射界面明显的高级序旋回作为地震沉积研究的最小等时单元。
(5)基于地层切片技术提取敏感地震属性；
一般来说地震属性都是固定时窗内的地震反射参数，提取地震属性必须要有一定的提取时窗，时窗的大小能影响属性的效果，过大过小均产生不利影响，而地层切片本质上是一种变时窗的属性分析技术，适用于顶底时间难以确定的薄层。将具有岩性地层意义的90°相位转换数据体作为地震沉积学研究的基础数据体，利用地层切片技术对最小等时单元进行切片，之后基于地层切片提取能够反映砂体、岩性边界及含油气特征的地震敏感属性。
(6)通过地震属性标准化、聚类分析法优选属性，利用逐步多元回归分析法确定敏感地震属性组合，并经过目标参数拟合构建目的层段砂地比预测模型；
1)地震属性进行标准化：不同地震属性其量纲及数量级不同，缺乏可对比性，不能直接使用，在进行属性分析时，首先将不同种类的属性数值转化到统一尺度下，也就是地震属性的标准化。这里采用极差标准化，将变量的每个观测值减去其中的最小值，然后除以该变量观测值的极差，经过变换后的每个变量观测值均在0-1之间，设某一属性为x(i)，极差标准化后的数据y(i)可用下式运算得到：
其中x(i)为某一地震属性处理前第i点的值；y(i)为某一地震属性处理后第i点的值；xmin为某一地震属性处理前的极小值；xmax为某一地震属性处理前的极大值；标准化后的地震属性值都位于[0,1]区间，可以消除因不同量纲及数量级引起的压低绝对值小的属性而放大绝对值大的属性带来的不利影响。
2)地震属性的优选：利用交会图和相关系数分析法，建立井点不同层序内砂地比与地震属性的拟合关系，获得砂地比与各属性的相关系数r从而进行敏感属性初选。为了最大限度地减少单一属性的局限性，运用聚类分析法进行地震属性组合的优选，筛选既能够较好地反映目的层段砂地比参数特征、又相互独立的地震属性组合；
3)属性参数验证与预测模型构建：对优选的敏感属性组合进行多元逐步回归分析，验证其是否真正对目标预测参数敏感，并对目标参数进行拟合，对回归效果进行分析，观测其各个参数是否达标，在满足要求的情况下，构建相应基于砂地比参数的沉积微相预测模型。
(7)依据预测模型的相关度来确定目的层段砂地比成图模式，生成砂地比等值线图。
根据预测模型的相关度r来判断目的层段砂地比成图模式，当r大于0.8时，说明井点预测值与实际值吻合比较好，可利用拟合公式计算得到砂地比平面等值线图；当r在0.6和0.8之间时，可以利用协同克里金插值的优点，将井点的砂地比作为主变量，拟合预测的砂地比参数作为约束的变量，对目的层段砂地比参数进行平面成图，最终生成砂地比等值线图。
(8)借助统计得到的区域不同微相与砂地比的转换关系，结合区域古地理背景、物源等信息，最终获得沉积微相平面特征图。
井间地震数据多为连续型数据，而井点的沉积相为离散型数据，井震结合首先要保证数据类型的一致性。本发明统计研究区内目的层段不同层序内部砂地比参数与沉积微相的相应门槛值分布区间，将离散的井点沉积微相信息转换成为用砂地比连续变量来表征，为砂地比等值线图不同的值域分布区赋予不同的地质沉积意义，结合区域古地理背景、物源等信息，最终获得沉积微相平面特征图。
(9)基于获得的区内沉积微相平面特征，结合目的层段含气量分布信息，利用沉积及岩性变化与含气量之间的相对关系，对区内目的层段含气量变化趋势进行预测，并用部分井点含气信息进行检验，从而揭示煤层气富集的沉积控制作用。
本发明的优点和有益效果为：
1)本发明创新性地将地震沉积学解释技术引入煤系研究领域，实现了对聚煤前后不同沉积微相的精细刻画，提出了借助地震信息判断煤层气富集沉积控制作用的一种研究方法。
2)本发明利用该方法不仅还原了聚煤期沉积环境的演化特征，而且对研究煤层气富集的沉积控制作用提供了更加可靠的方法路径，为煤层气富集有利区的勘探开发提供了有力的技术支撑。
附图说明
附图1是本发明实施例中山西组层序格架下的沉积微相划分图。
附图2是本发明实施例中山西组层序格架下的主要层位界面追踪解释剖面。
附图3是本发明实施例中山西组等时地层格架图。
附图4是本发明实施例中山西组12-1井分频地震标定图。
附图5是本发明实施例中s1层序砂地比参数与地震属性交汇分析图。
附图6是本发明实施例中s2层序砂地比参数与地震属性交汇分析图。
附图7是本发明实施例中s1层序优选属性组合。
附图8是本发明实施例中s2层序优选属性组合。
附图9是本发明实施例中s1层序属性约束的砂地比等值线图。
附图10是本发明实施例中s2层序属性约束的砂地比等值线图。
附图11是本发明实施例中s1层序沉积微相平面分布图。
附图12是本发明实施例中s2层序沉积微相平面分布图。
附图13是本发明实施例中煤层气含量分布预测及验证图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例
参见附图，本实施例以山西组为研究目标区，采用本发明所述方法，利用地震信息分析判断煤层气富集沉积控制作用。包括以下步骤：
(1)对测井资料进行预处理，采用岩心数据进行环境校正，结合井径曲线的变化，确定井眼中可能的坍塌段，并对未坍塌井段具有相同岩性的测井曲线数值进行统计，用于校正坍塌段的测井曲线；采用频率直方图法进行测井曲线标准化，选取标准井及其标志层的测井曲线为参考对其余井段的测井曲线进行标准化。
(2)综合运用地震数据、野外露头、岩心、录井及测井资料，采用井震桥式分析，识别和划分三级层序，在三级层序地层格架控制下进行四级层序界面的识别和划分。基于高分辨率层序地层学对目的层段进行基准面旋回的划分，划分出中期和短期旋回，并建立研究区中期高分辨率层序地层格架，为在层序格架下进行不同时期沉积微相划分，参见图1，将山西组划分为两个四级层序s1和s2，对应于两个中期基准面旋回和若干短期旋回，并划分出不同的亚相和微相，为后期工作奠定基础。
(3)通过制作人工合成记录进行井震联合标定，确定研究区主要地质层位分布情况，对比连井时间剖面，按照相关解释原则和解释过程得到合理的目的层段含煤岩系精细构造解释成果图，参见图2。
(4)通过分频地震标定确定等时沉积界面，首先对研究区地震数据体进行分频处理，然后对比原始地震剖面和不同频率的分频剖面，选择产状和位置随频率变化稳定的同相轴作为等时参考界面。
(5)基于高分辨率层序地层学，结合经过分频处理后的地震分频剖面和目的层段基准面旋回的识别划分情况，构建能够达到井震研究尺度统一的等时层序地层格架，参见图3，该图为本实施例中山西组以准层序组和与之对应的中期基准面旋回单元的等时层序地层格架。
(6)将划分后的单井基准面旋回投到地震剖面上，并与地震剖面上目的层段的反射波同相轴进行对比，选择尽可能小的，且在同相轴上能够识别，在全区能够稳定追踪，反射界面明显的高级序旋回作为地震沉积研究的最小等时单元；参见图4，该图为本实施例中山西组12-1井分频地震标定图。
(7)将具有岩性地层意义的90°相位转换数据体作为地震沉积学研究的基础数据体，利用地层切片技术对最小等时单元进行切片，之后基于地层切片提取能够反映砂体、岩性边界及含油气特征的地震敏感属性。
(8)采用极差法对不同种类的属性实施标准化处理，使得经过变换后的每个变量观测值均在0-1之间。
(9)利用交会图和相关系数分析法，建立井点不同层序内砂地比与地震属性的拟合关系，获得砂地比与各属性的相关系数r，从而进行敏感属性初选。参见图5，此图为本实施例中山西组s1层序内砂地比参数与地震属性的交汇分析图，参见图6，此图为本实施例中山西组s2层序内砂地比参数与地震属性的交汇分析图。运用聚类分析法筛选能够较好反映目的层段砂地比参数特征、又相互独立的地震属性组合。图7、8为本发明中山西组不同层序内优选的地震属性组合结果，其中图7为s1层序优选属性组合，为平均反射强度和总能量属性；图8为s2层序优选属性组合，为平均反射强度和均方根振幅属性。
(10)对优选的敏感属性组合进行多元逐步回归分析，验证其是否真正对目标预测参数敏感，并对目标参数进行拟合，对回归效果进行分析，在各个参数达标的情况下构建相应基于砂地比参数的沉积微相预测模型。
(11)根据预测模型的相关度r来判断目的层段砂地比成图模式，当r大于0.8时，可利用拟合公式计算得到砂地比平面等值线图；当r在0.6和0.8之间时，可以利用协同克里金插值，将井点的砂地比作为主变量，拟合预测的砂地比参数作为约束的变量，从而对目的层段砂地比参数进行平面成图，最终生成砂地比等值线图，参见图9、10，其中图9是本实施例s1层序属性约束的砂地比等值线图；图10是本实施例s2层序属性约束的砂地比等值线图。
(12)统计研究区内目的层段不同层序内部砂地比参数与沉积微相的相应门槛值分布区间，将离散的井点沉积微相信息转换成为用砂地比连续变量来表征，给砂地比等值线图不同的值域分布区赋予不同的地质沉积意义，结合区域古地理背景、物源等信息，最终获得沉积微相平面特征图。参见图11、12，其中图11是本实施例s1层序沉积微相平面分布图；图12是本实施例s2层序沉积微相平面分布图。
(13)基于获得的区内沉积微相平面特征，结合目的层段含气量分布信息，利用沉积及岩性变化与含气量之间的相对关系，对区内目的层段含气量变化趋势进行预测，并用部分井点含气信息进行检验，获得预测结果，从而揭示煤层气富集的沉积控制作用。参见图13，此图是本实施例中目的层段煤层气含量分布预测及检验图。
(14)预测成果验证，本实施例中共有含气数据井为六口，其中12-3井作为验证井，从预测结果图13可以看出，检验井的实际含气量与预测值对应良好，证明了该方法预测的可行性和可靠性。
(15)煤层气富集的沉积控制作用分析，经过研究认为本实施例中目的层段2号煤层聚煤前为下三角洲平原沉积环境，聚煤后演化为上三角洲平原沉积环境，聚煤前研究区发育水下分流河道、天然堤及分流间湾等微相，聚煤后演化为水上分流河道、天然堤和泛滥盆地等微相。从聚煤前后不同沉积微相分布演化与含气量之间的关系来看，聚煤前后都是河道、天然堤等砂体沉积发育的区域含气量低，分流间湾、泛滥盆地、沼泽微相等泥质沉积发育区域含气量较高。研究区西部井11-1、井12-1和井13-2三口含气井均位于河道发育区，其煤层含气量均较低为5.07m3/t～8.15m3/t，而东部位于泥质沉积地区的两口井10-1和井11-3其顶底均为泥质盖层，封盖性良好，因此含气量较高，为13.39m3/t～17.57m3/t，属于高含气井。而验证井12-3其聚煤前为河道微相，聚煤后演变为泛滥盆地微相，即底部发育砂质沉积封堵性差，顶部发育泥质沉积封堵性较好，综合起来该井的含气量为9.44m3/t，属于中等偏低但还是高于西部几口顶底均为砂质沉积的低含气井。总体来看，研究区聚煤前后沉积微相与煤层含气量之间有一定的规律，即分流河道、天然堤等砂质沉积发育区域煤层含气量较低，而分流间湾、泛滥盆地、沼泽微相等泥质沉积发育区域含气量相对较高。因此可见沉积特征对煤层气富集具有一定的控制作用。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。