多源信息融合的页岩层序构型判定系统及鉴定方法

1.本发明属于页岩层序构型判定技术领域，具体是一种多源信息融合的页岩层序构型判定系统及鉴定方法。


背景技术：

2.我国石油与天然气供需矛盾日益突出，2020年我国石油对外依存度达72.7％(天然气对外依存度达43％)，远远超过了50％的警戒线，严重制约了国民经济的发展，影响国家能源战略安全。为进一步推动我国油气工业可持续发展，积极寻找新的接替能源势在必行。贾承造院士(2017)指出：陆上深层、海洋深水和非常规油气是我国油气资源的三大接替领域，其中非常规油气包括致密砂岩油气、页岩油气等。
3.页岩油气的勘探与开发效果，核心影响因素很多，包括层序格架的建立和层序构型的识别。对砂岩来说，在盆地不同位置，粗砂岩、中砂岩、细砂岩、砂岩夹泥岩和砂岩夹砾岩互相叠置，形成不同的空间组合，识别特征清晰，区分度大，层序格架建立和层序构型划分较为简单。页岩或者泥岩本身“铁板一块”，较为均质，岩性主要包括十分细粒的黏土、细粒的粉砂质，区分度不大，变化难以琢磨。当沉积盆地被泥页岩充填时，很难清晰识别内部的层序格架及层序构型。无法划分层系，水平井开发等后续工作便难以部署落实。
[0004]“层序构型”包括层序的外部形态和内部结构(wu et al.,2015)，反映一套层序整体形态信息和内部充填信息。层序发育于沉积盆地，其外部形态表征自然脱胎于沉积盆地的结构，主要包括断陷型和拗陷型，其中断陷型又可以划分出一边断陷一边拗陷的单断型和两边皆为断陷的双断型。层序构型的内部结构主要包括岩性和岩性组合，在粗粒沉积物中表现为砂岩及其组合、砂砾岩及其组合等，在泥页岩细粒沉积物中则相对模糊，表现为“较为单一的泥岩”。
[0005]
层序构型的判定十分重要。在早期勘探阶段，无法获得足够多的地质、地球物理、地球化学等资料，依然能够迅速、高效地明确一套层序的外部形态和内部结构，反映层序构型判定的适用性广。另一方面，层序构型判定的重要性高，例如，在早期勘探阶段，识别出一套层序为粗砂岩—泥岩单断型构型，在没有其它资料的情况下，工程师依然能够大致判断出较好的储集层、有利的烃源岩层分布位置，并进一步部署井位去验证或直接对油气资源开发利用。
[0006]
目前对粗粒沉积岩(包括砂岩、砾岩)层序构型的研究较为薄弱，并未受到学界广泛重视；对页岩层序构型的研究则几乎为空白，不同专家学者、地质工程师在同一地区同一层位划分页岩层序存在较大的人为性，划分结果往往相互矛盾，严重制约了页岩油气资源的研究和利用。究其原因，在于研究资料来源单一(早期勘探阶段资料不多，在这种情况下前人往往只用一两种资料研究)、信息融合度不够、层序构型概念约束不强(不符合自然地质规律)。
[0007]
本发明克服了资料使用单一、信息融合度不够、层序构型概念约束不强等诸多不足，对泥页岩层序格架搭建和泥页岩油气资源勘探开发具有重要帮助。


技术实现要素：

[0008]
为了解决现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种多源信息融合的页岩层序构型判定系统及鉴定方法。
[0009]
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种多源信息融合的页岩层序构型判定系统，包括
[0010]
多源信息融合的页岩层序界面识别模块，用于识别不同类型的页岩层序界面；
[0011]
多源信息融合的页岩层序格架构建模块，用于建立页岩层序地层格架；
[0012]
多源信息融合的页岩层序构型判定模块，用于判定页岩层序构型。
[0013]
多源信息融合的页岩层序构型判定系统的鉴定方法，包括如下步骤：
[0014]
步骤1，通过多源信息融合的页岩层序界面识别模块，依次建立目的层野外露头剖面数据库和地球化学微量元素剖面数据库，并进行井-震结合的页岩层序边界识别；
[0015]
步骤2，通过多源信息融合的页岩层序格架构建模块，将野外露头标准剖面与单井测井剖面信息融合，将单井测井数据与元素数据信息融合，再将野外露头标准剖面、元素数据和单井测井数据信息融合，然后构建页岩层序地层格架；
[0016]
步骤3，多源信息融合的页岩层序构型判定模块，在构建页岩层序地层格架基础上，对页岩层序的外部形态进行描述和表征，判定页岩层序构型。
[0017]
进一步，根据野外露头剖面数据包括岩性、古生物、颜色、风化程度和植被覆盖程度。
[0018]
进一步，根据地球化学微量元素剖面数据库包括mgo/cao、rb/sr、sr/cu、rb/k、sr/ba、ni/co、u/th、1000*zr/al和100*mgo/al2o3。
[0019]
进一步，将野外露头标准剖面与单井测井剖面信息融合时，在野外露头剖面数据库中选择最靠近某一口单井的某一条野外露头剖面，读取其中层序界面信息，分析野外露头剖面层序界面之间的厚度特征，将界面信息和厚度特征推广到紧邻的单井上，进行信息融合和标定，结合测井曲线和录井岩性对单井层序开展划分。
[0020]
进一步，以地球化学微量元素剖面数据库的元素数据反映的层序格架信息为基准，将单井测井数据及其变化特征与之融合，建立单井层序格架。
[0021]
采用上述方案后实现了以下有益效果：目前对粗粒沉积岩(包括砂岩、砾岩)层序构型的研究较为薄弱，并未受到学界广泛重视；对页岩层序构型的研究则几乎为空白。不同专家学者、地质工程师在同一地区同一层位划分页岩层序存在较大的人为性，划分结果往往相互矛盾，严重制约了页岩油气资源的研究和利用。究其原因，在于研究资料来源单一(早期勘探阶段资料不多，在这种情况下前人往往只用一两种资料研究)、信息融合度不够、层序构型概念约束不强(不符合自然地质规律)。本发明克服了资料使用单一、信息融合度不够、层序构型概念约束不强等诸多不足，对泥页岩层序格架搭建和泥页岩油气资源勘探开发具有重要帮助。
附图说明
[0022]
图1为本发明实施例中页岩层序构型示例图。
具体实施方式
[0023]
本技术提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本技术说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以被任何提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
[0024]
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
[0025]
本技术提供一种多源信息融合的页岩层序构型判定系统，包括
[0026]
多源信息融合的页岩层序界面识别模块，用于识别不同类型的页岩层序界面；
[0027]
多源信息融合的页岩层序格架构建模块，用于建立页岩层序地层格架；
[0028]
多源信息融合的页岩层序构型判定模块，用于判定页岩层序构型。
[0029]
本实施例中，一种多源信息融合的页岩层序构型判定系统的鉴定方法，包括如下步骤，
[0030]
步骤1，通过多源信息融合的页岩层序界面识别模块，用于识别不同类型的页岩层序界面。具体的：
[0031]
①
目的层野外露头剖面数据库建立
[0032]
如前所述，泥页岩沉积往往具有一定的“均一性”，岩性及岩性组合分异程度不大，导致在钻井剖面上，依靠测井曲线和录井岩性特征均难以准确识别泥页岩层序界面。但野外露头剖面上泥页岩的层序界面易于识别，通过
①
岩性、
②
古生物、
③
颜色、
④
风化程度和
⑤
植被覆盖程度等差异反映的界面信息，很容易便可将野外露头剖面泥页岩层序界面识别出来；野外露头的岩性和钻井揭示的信息类似，以黏土和粉砂为主，区分度不高，但古生物、颜色、风化程度和植被覆盖差异信息是钻井无法揭示的。这种多源信息的融合便可准确识别野外露头剖面层序界面。
[0033]
②
目的层地球化学微量元素剖面数据库建立
[0034]
分别对钻井岩心和野外露头剖面开展均匀取样，尤其注意对
①
岩性、
②
古生物、
③
颜色、
④
风化程度和
⑤
植被覆盖程度发生变化的两个区域开展取样。分析样品的mgo/cao、rb/sr、sr/cu(反映古气候)、rb/k、sr/ba(反映古盐度)、ni/co、u/th(反映氧化—还原条件)、1000*zr/al、100*mgo/al2o3(反映古水深)，层序界面往往对应气候最为干燥、盐度最大(湖相页岩)、盐度最小(海相页岩)、氧化作用最强、水深最浅。
[0035]
依靠元素测井(ecs)数据分析地下地层全剖面的元素变化，结合mgo/cao、rb/sr、sr/cu、rb/k、sr/ba、ni/co、u/th、1000*zr/al、100*mgo/al2o3等数据揭示层序边界特征。
[0036]
③
井-震结合的层序边界识别
[0037]
该内容为常规分析。通过对地震剖面上地震反射同相轴振幅、频率、连续性开展分析，明确不同振幅、频率、连续性单元，单元之间即为层序界面。
[0038]
通过制作合成记录建立井-震对应关系，结合自然伽马和声波时差测井曲线特征，调整钻井和地震剖面层序界面位置，多次调整后准确识别层序界面。
[0039]
步骤2，多源信息融合的页岩层序格架构建模块，用于建立页岩层序地层格架，具体为：
[0040]
①
野外露头标准剖面与单井测井剖面信息融合
[0041]
根据模块1中建立的覆盖全区的野外露头剖面数据库，对单井层序进行划分。如前
所述，在单井剖面上依靠测井曲线和录井岩性难以准确划分泥页岩层序，在野外露头剖面数据库中选择最靠近某一口单井的某一条野外露头剖面，读取其中层序界面信息(模块1中的内容
①
)，分析野外露头剖面层序界面之间的厚度特征，将界面信息和厚度特征推广到紧邻的单井上，进行信息融合和标定，结合测井曲线和录井岩性对单井层序开展划分。
[0042]
②
单井测井数据与元素数据信息融合
[0043]
单井测井数据可以在一定程度内反映层序界面，用于划分层序格架。例如，低自然伽马值代表海(湖)平面相对下降，可能为层序界面，两个反映海(湖)平面相对下降的界面夹持的地层即为一套层序。元素(单井或野外露头)信息亦可反映层序界面(模块1中的内容
②
)，划分层序格架。元素指标较为全面，反映的信息较多(包括古气候、古水深、古盐度和氧化—还原环境)，测井曲线仅能反映岩性的微弱变化；以元素数据反映的层序格架信息为基准，将单井测井数据及其变化特征与之融合，建立单井层序格架。
[0044]
③
野外露头标准剖面、元素数据和单井测井数据信息融合
[0045]
在没有紧邻野外露头剖面的单井上，依靠模块2中的内容
②
建立层序地层格架。在存在紧邻野外露头剖面的单井上，依靠模块2中的内容
①
和内容
②
建立层序地层格架；当内容
①
和内容
②
存在不匹配时，对野外露头剖面揭示的5点信息、元素数据揭示的4点信息(9项指标)和测井数据揭示的1点信息综合分析，基于“多数原则”对信息进行融合。
[0046]
④
层序地层格架构建
[0047]
基于模块2中的内容
①
、
②
和
③
，在单井上划分层序地层，明确层序划分方案；在多井剖面上开展层序地层追踪对比，结合地震剖面分析(模块1中的内容
③
)构建层序地层格架。
[0048]
步骤3，多源信息融合的页岩层序构型判定模块，用于判定页岩层序构型。具体为：
[0049]
基于模块2中的内容
④
，在构建层序地层格架基础上，对页岩层序的外部形态进行描述和表征。结合阅读习惯，将层序构型左侧特征写于前，将层序构型右侧特征写于后，用连字符连接。例如断—断型层序、断—拗型层序、拗—断型层序、拗陷型层序等(图1)。
[0050]
通过野外露头剖面实勘、岩心观察、测井岩性解释和地震岩性反演等常规技术，明确层序构型内部结构特征。按照前述阅读习惯，将富砂、富钙、富泥信息用括号表示，按顺序补充至对应外部形态之后，例如断(砂)—断(泥)型层序、断(砂)—断(钙)型层序、拗陷(砂—钙)型层序等。如附图1所示，在附图1中，(a)断—断型层序；(b)断—拗型层序；(c)拗—断型层序；(d)拗陷型层序。
[0051]
目前对粗粒沉积岩(包括砂岩、砾岩)层序构型的研究较为薄弱，并未受到学界广泛重视；对页岩层序构型的研究则几乎为空白。不同专家学者、地质工程师在同一地区同一层位划分页岩层序存在较大的人为性，划分结果往往相互矛盾，严重制约了页岩油气资源的研究和利用。究其原因，在于研究资料来源单一(早期勘探阶段资料不多，在这种情况下前人往往只用一两种资料研究)、信息融合度不够、层序构型概念约束不强(不符合自然地质规律)。
[0052]
本发明克服了资料使用单一、信息融合度不够、层序构型概念约束不强等诸多不足，对泥页岩层序格架搭建和泥页岩油气资源勘探开发具有重要帮助。
[0053]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的
普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。