地震沉積學(xué)在松遼盆地葡北油區(qū)的應(yīng)用

盧虎勝，唐文連，李培俊，文鋼鋒，李 君，張憲國(guó)（.中國(guó)石油大學(xué)研究生院，山東青島66580；.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京09；.中國(guó)石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依8000；.石大厚德（北京）科技有限公司，北京000）

地震沉積學(xué)在松遼盆地葡北油區(qū)的應(yīng)用

盧虎勝1，唐文連2，李培俊3，文鋼鋒4，李 君3，張憲國(guó)1
（1.中國(guó)石油大學(xué)研究生院，山東青島266580；2.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京102249；3.中國(guó)石油新疆油田分公司風(fēng)城油田作業(yè)區(qū)，新疆克拉瑪依834000；4.石大厚德（北京）科技有限公司，北京102200）

地震沉積學(xué)應(yīng)用于陸相湖盆時(shí)，亟待開(kāi)展技術(shù)方法上的探索。分析了90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)、地層切片技術(shù)和分頻解釋技術(shù)等3項(xiàng)地震沉積學(xué)關(guān)鍵技術(shù)的局限性，指出90°相位轉(zhuǎn)換需要綜合考慮與之相匹配的地質(zhì)體的厚度和地震數(shù)據(jù)頻率；地層切片可以用于沉積相解釋，針對(duì)不同的沉積相類(lèi)型，需采用不同的切片方式；地質(zhì)體三維可視化雕刻技術(shù)應(yīng)用于地震沉積學(xué)解釋，可以解決復(fù)雜儲(chǔ)集層沉積的三維解釋難題。

松遼盆地；葡萄花油田；地震沉積學(xué)；地層切片；分頻解釋；三維可視化雕刻技術(shù)

2005年，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始將地震沉積學(xué)方法和技術(shù)應(yīng)用于中國(guó)陸相湖盆沉積研究，圍繞陸相湖盆地震沉積學(xué)應(yīng)用技術(shù)做了大量工作，但是由于陸相湖盆沉積和構(gòu)造特征的復(fù)雜性，其地震沉積學(xué)研究方法和技術(shù)仍需不斷探索與完善。

1 研究區(qū)概況

葡萄花油田位于松遼盆地中央坳陷大慶長(zhǎng)垣南部的葡萄花構(gòu)造上，葡萄花油田北部構(gòu)造為一閉合面積大、傾角平緩的穹窿狀背斜（圖1），油氣分布受構(gòu)造和巖性雙重因素控制，屬于典型的以構(gòu)造為主的構(gòu)造-巖性油藏，其主力油層為下白堊統(tǒng)嫩江組葡萄花油層。葡萄花油層發(fā)育大型河流-三角洲沉積體系，物源來(lái)自北部[1-3]。葡萄花油層的油氣分布在大慶長(zhǎng)垣北部具有統(tǒng)一的油水界面，而南部斷層發(fā)育，儲(chǔ)集層厚度變薄，是一個(gè)受斷層切割的背斜構(gòu)造-巖性油藏。

本研究選取的河流相沉積儲(chǔ)集層主要為下白堊統(tǒng)嫩江組葡萄花油層，具有砂體發(fā)育薄、砂泥互層的特點(diǎn)，主要儲(chǔ)集體為河道砂體和邊灘砂體。單層砂巖厚度一般為3~7 m，寬厚比小于300，即砂巖單層厚度小且橫向變化復(fù)雜。地震資料的主頻為40 Hz，按照地震波長(zhǎng)的1/4計(jì)算，平均垂向分辨率為24 m，顯然不能滿足研究區(qū)地震解釋的需要。

2 地震沉積學(xué)原理

在自然界中不存在地震反射平行于巖性地層單元頂面的物理界面，地震地層學(xué)正是基于地震反射同相軸具有等時(shí)意義這一假設(shè)[4]。但文獻(xiàn)［5］通過(guò)對(duì)地層的研究和三角洲前積體模型正演發(fā)現(xiàn)，反射同相軸并不總是地質(zhì)時(shí)間界面，其地質(zhì)意義與地震資料的頻率成分有關(guān)，低頻地震資料中反射同相軸更傾向于具有巖性意義而不是時(shí)間意義，對(duì)地震地層學(xué)的研究基礎(chǔ)提出了質(zhì)疑。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置

地震沉積學(xué)改變了對(duì)地震反射同相軸地質(zhì)意義的認(rèn)識(shí)，從而開(kāi)辟了地震資料地質(zhì)解釋中一個(gè)新的領(lǐng)域和方法?；诘卣鸱瓷渫噍S的地質(zhì)意義具有多解性這一認(rèn)識(shí)，進(jìn)行地震資料地質(zhì)解釋首先要確定地震資料中信息的地質(zhì)意義，然后才能開(kāi)展針對(duì)性的解釋。因此，地震沉積學(xué)對(duì)地震反射同相軸地質(zhì)意義認(rèn)識(shí)的變化，改變了傳統(tǒng)的地震解釋方法和解釋流程。

3 地震沉積學(xué)技術(shù)方法及其應(yīng)用

目前利用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)集層研究的技術(shù)很多，如振幅隨偏移距變化分析、波阻抗反演等，但這些方法的結(jié)果主要是對(duì)地層巖性和含油氣性的判斷，而不是沉積學(xué)解釋所關(guān)注的等時(shí)地層及其沉積特征的信息。國(guó)外地震沉積學(xué)研究學(xué)者從地震資料頻率對(duì)地震反射信息地質(zhì)意義的控制作用這一基本認(rèn)識(shí)出發(fā)，在海相地層研究中提出了地震沉積學(xué)的3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)、地層切片技術(shù)和分頻解釋技術(shù)[5-7]。與海相地層相比，我國(guó)陸相湖盆沉積的顯著特點(diǎn)就是沉積演化快、橫向變化大，因此需要進(jìn)一步研究地震沉積學(xué)在陸相湖盆研究中的適用性，探索新的地震沉積學(xué)解釋技術(shù)。

3.1 90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)

90°相位轉(zhuǎn)換是假定使用的地震資料都是零相位的，但實(shí)際情況并非如此，因而造成了90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用的局限性[8-9]。事實(shí)上，即使是在零相位地震數(shù)據(jù)中，波峰、波谷對(duì)應(yīng)地層界面，巖性地層與地震相位間也不存在必然的關(guān)系，尤其在薄互層情況下，更難建立地震數(shù)據(jù)和巖性測(cè)井曲線間的聯(lián)系。

根據(jù)90°相位轉(zhuǎn)換的原理，轉(zhuǎn)換后地震波的波峰（或波谷）對(duì)應(yīng)于地層，而不是對(duì)應(yīng)于地層的頂、底界面，這使得地震反射同相軸與地質(zhì)巖層相對(duì)應(yīng)，地震相位也就具有了巖性地層意義，地震波可以清楚地反映巖性的變化，儲(chǔ)集層厚度越大，地震波振幅越強(qiáng)，反之亦然[6-7]。實(shí)際上，90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)只有在沉積地層厚度與地震數(shù)據(jù)體頻率匹配時(shí)才能達(dá)到預(yù)期的砂體預(yù)測(cè)效果。

以松遼盆地葡萄花油田北部葡萄花油層為例，將地震儲(chǔ)集層井約束反演結(jié)果與90°相位轉(zhuǎn)換前后的疊后地震剖面疊合在一起發(fā)現(xiàn)，在反演出的4個(gè)砂體中（圖2），只有地層厚度接近于地震調(diào)諧厚度的①號(hào)砂體通過(guò)90°相位轉(zhuǎn)換可以作出預(yù)測(cè)，而與地震調(diào)諧厚度存在明顯差異的②號(hào)、③號(hào)和④號(hào)砂體，在90°相位轉(zhuǎn)換的地震剖面上都不能被有效預(yù)測(cè)。

圖2 90°相位轉(zhuǎn)換前（a）后（b）地震剖面與地震巖性預(yù)測(cè)剖面對(duì)比

3.2 地層切片技術(shù)

文獻(xiàn)［10］首先提出了利用三維地震水平成像得到高分辨率沉積相圖像的方法，之后衍生出不同的地層切片方法并得到了很好的應(yīng)用。由于地震沉積學(xué)關(guān)注的是等時(shí)沉積單元及其沉積相，因此，等時(shí)地層切片方法是其在地震沉積學(xué)應(yīng)用中的關(guān)鍵。文獻(xiàn)［11］和文獻(xiàn)［12］提出了地層切片的方法，這是一種在落實(shí)的等時(shí)沉積界面之間進(jìn)行等比例內(nèi)插，從而得到近似等時(shí)切片層面的方法。地層切片技術(shù)考慮了沉積速率隨平面位置的變化，比時(shí)間切片和沿層切片更加合理而且更接近于等時(shí)沉積界面。

在陸相湖盆復(fù)雜沉積研究中，需要根據(jù)地層的變化進(jìn)行切片，對(duì)不同沉積成因和沉積特點(diǎn)的地質(zhì)體采用不同的切片方式。河流相沉積中，由于垂向上往往發(fā)育鄰近的泛濫平原沉積，形成穩(wěn)定的地震反射界面，常成為良好的等時(shí)參考面，以此等時(shí)參考面制作地層切片，達(dá)到識(shí)別河道的目的。圖3是在研究區(qū)葡一段上部河道的地層切片，研究區(qū)葡萄花油層發(fā)育大型的河流-三角洲沉積體系，根據(jù)葡一段上部的切片解釋，不但可以有效地識(shí)別河道的位置，還可以通過(guò)對(duì)垂向不同切片的分析，指導(dǎo)對(duì)沉積演化的認(rèn)識(shí)（圖3）。

圖3 葡萄花油田北部葡一段上部河道地層切片

3.3 分頻解釋技術(shù)

地震沉積學(xué)認(rèn)為，地震同相軸的地質(zhì)意義受地震資料頻率控制，不同頻率的地震數(shù)據(jù)反映的地質(zhì)信息不同。地震沉積學(xué)研究中，常使用分頻段解釋的方法，對(duì)地震資料進(jìn)行分頻處理，針對(duì)不同的需要選用相應(yīng)頻段的地震數(shù)據(jù)體開(kāi)展沉積相解釋。

從地震資料應(yīng)用于地質(zhì)研究開(kāi)始，地震資料分辨率的研究就一直沒(méi)有間斷，不同學(xué)者也提出了一些對(duì)地震資料分辨率的認(rèn)識(shí)[13-18]，而地震資料垂向分辨率為大部分學(xué)者所接受的標(biāo)準(zhǔn)是1/4波長(zhǎng)（λ/4）[13]，地震資料分辨率與地震波長(zhǎng)有直接關(guān)系。由于實(shí)際地層速度是一定的，對(duì)于同一地層的地震反射資料來(lái)說(shuō)，通過(guò)改變地震資料的頻率，可以改變波長(zhǎng)，從而影響地震資料的分辨率。地震資料頻率越高，能分辨的地層厚度就越薄，沉積組合模式也會(huì)直接影響沉積體能否被有效識(shí)別。以研究區(qū)的河流相沉積為例，葡萄花油層多期河流相沉積垂向疊置，沉積地層以砂泥巖薄互層的形式存在，相應(yīng)的地震反射也就不是單一地層的反射，而是一組復(fù)雜沉積單元的反射，等時(shí)沉積邊界不是沿著完全可分辨的地震反射同相軸延伸。鉆井統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，研究區(qū)水下分流河道單層砂巖厚度一般小于10 m，研究區(qū)三維地震資料的主頻在40 Hz左右，根據(jù)鉆井—地震合成記錄分析，地表到目的層段的地震速度平均為2 100 m/s.計(jì)算與主要砂體厚度調(diào)諧的地震資料主頻，進(jìn)行近全頻段的0~80 Hz頻率掃描，制作分頻調(diào)諧地震數(shù)據(jù)體。采用地層切片的方法，進(jìn)行不同時(shí)間的地層掃描，提取不同頻率分頻地震數(shù)據(jù)的時(shí)間切片。通過(guò)對(duì)一系列切片的比較，在60 Hz頻率體4 ms切片上，可以看到比較清晰的河道特征，而且經(jīng)過(guò)井點(diǎn)驗(yàn)證符合鉆井揭示的沉積特征，最終選擇了60 Hz分頻地震數(shù)據(jù)體作為研究區(qū)地震沉積學(xué)解釋的分頻數(shù)據(jù)（圖4）。

圖4葡萄花油田北部葡萄花油層砂體的不同頻率調(diào)諧體4 ms等時(shí)切片

圖3 b和圖4b（深藍(lán)色區(qū)域）中顯示了曲流河河道砂體及牛軛湖沉積砂體特征，與已知鉆井、測(cè)井中揭示的曲流河砂體沉積一致。通過(guò)圖4中不同頻率數(shù)據(jù)體切片的解釋結(jié)果分析，對(duì)目的層薄層砂體識(shí)別，最大識(shí)別薄層能力在地震資料主頻的2倍附近（圖4b），頻率太高，解釋結(jié)果反而不很理想（圖4c，圖4d）。

根據(jù)分頻處理原理，在相同地震反射時(shí)間位置對(duì)比不同分頻數(shù)據(jù)體的能量異常，對(duì)同一沉積體在不同頻率地震數(shù)據(jù)中的沉積特征進(jìn)行分析，進(jìn)而確定出砂體的真實(shí)厚度。用單頻50 Hz，60 Hz，70 Hz，80 Hz處理，并在地震反射標(biāo)準(zhǔn)層以下4 ms處對(duì)比（圖4），分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頻率為60 Hz的切片最能清晰地反映出砂體的展布特征，對(duì)比研究區(qū)測(cè)井、鉆井資料結(jié)果，發(fā)現(xiàn)地震上能夠響應(yīng)的砂體厚度僅為2.5 m，遠(yuǎn)小于原始地震資料的垂向分辨率理論值。

3.4 三維地質(zhì)體雕刻技術(shù)

三維地質(zhì)體雕刻技術(shù)包括雕刻技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別追蹤技術(shù)。三維地質(zhì)體雕刻技術(shù)就是根據(jù)地質(zhì)體在三維數(shù)據(jù)體中的地震響應(yīng)特征，利用顏色的變化和透視作用來(lái)識(shí)別地質(zhì)體的空間展布。地質(zhì)體自動(dòng)識(shí)別追蹤技術(shù)根據(jù)地質(zhì)體的地震振幅、頻率和相位的特征，運(yùn)用自動(dòng)識(shí)別追蹤，檢測(cè)地質(zhì)體的地震響應(yīng)在立體空間的展布特征研究地質(zhì)體的沉積規(guī)律。

三維地質(zhì)體雕刻技術(shù)的原理就是，相同沉積條件下形成的地質(zhì)體的地震響應(yīng)特征（振幅、頻率、相位和地震反射能量的強(qiáng)弱）基本上相同或相近。因此，只要定義鉆井標(biāo)定的地質(zhì)體的特征，就可以利用顏色和透視技術(shù)將地質(zhì)體突出出來(lái)。地質(zhì)體自動(dòng)識(shí)別追蹤技術(shù)同樣是根據(jù)地質(zhì)體的振幅、頻率、相位和地震反射能量的強(qiáng)弱相同的地震響應(yīng)原理拾取研究已經(jīng)確認(rèn)的地質(zhì)體，以此作為樣本，在一定的追蹤條件下，在整個(gè)三維地震數(shù)據(jù)體中自動(dòng)識(shí)別地震響應(yīng)特征相近的地震反射，將其突出出來(lái)，達(dá)到研究其沉積規(guī)律的目的，雕刻追蹤的結(jié)果對(duì)河道及河道前緣砂壩展示得清晰明了，與鉆井的結(jié)果一致。

三維地質(zhì)體雕刻技術(shù)可以避免由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的地層褶皺、抬升剝蝕和斷裂對(duì)于沉積地質(zhì)體的破壞，減少了對(duì)地質(zhì)體認(rèn)識(shí)不透徹而造成對(duì)沉積地質(zhì)體研究的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。對(duì)于河道、砂壩以及灘壩等砂體展布幾何形態(tài)規(guī)律性較強(qiáng)的沉積儲(chǔ)集層研究有很好的作用，可以極大地減少解釋人員的工作量。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）地震沉積學(xué)采用地球物理方法和技術(shù)進(jìn)行井間沉積相和地層巖性預(yù)測(cè)，反映了儲(chǔ)集層地質(zhì)學(xué)和沉積學(xué)發(fā)展的方向，但由于受認(rèn)識(shí)程度的影響，地震沉積學(xué)的技術(shù)方法和原理并不成熟，有待完善。

（2）90°相位轉(zhuǎn)換賦予了地震相位以地層意義，在特定地震地質(zhì)條件下才能適用，只有當(dāng)儲(chǔ)集層厚度接近于地震調(diào)諧厚度的情況下，90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)才能取得較好的效果，從而賦予轉(zhuǎn)換后的地震反射同相軸以地層意義。

（3）地層切片技術(shù)應(yīng)充分考慮地層沉積規(guī)律，不同沉積相類(lèi)型的地層應(yīng)該采用不同的地層切片方式。

（4）三維地質(zhì)體雕刻解釋技術(shù)根據(jù)相同或相近的沉積體的地震反射特征相近的原理，運(yùn)用顏色和透視效果以及自動(dòng)識(shí)別追蹤技術(shù)在三維空間識(shí)別相同或相近的地質(zhì)體，達(dá)到研究沉積地層的目的。

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Application of Techniques of Seismic Sedimentology for Nonmarine Basin in Pubei Area in
Songliao Basin

LU Husheng1,TANG Wenlian2,LI Peijun3,WEN Gangfeng4,LI Jun3,ZHANG Xianguo1
(1.Graduate School,ChinaUniversity of Petroleum,Qingdao,Shandong 266555,China;2.School of Earth Sciences,ChinaUniversity of Petroleum,Beijing 102249,China;3.FengchengOilfield Operation District,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China;4.StarHold(Beijing)Technology Co.,Ltd,Beijing 102200,China)

Seismic sedimentology is anew research field proposed duringstudies of the marine strataabroad in recent years,but its applica?tion to continental lake basins is urgently required to explore in technique.This paper analyzes the limitations of such three key techniques of seismic sedimentology as 90°?phase conversion,strata slicing and frequency decomposition interpretation,and points out that the 90°?phase conversion technique needs comprehensive consideration of the matched geologic body thickness and the frequency components of seismic data;strata slicing technique can be used for interpretation of sedimentary facies,but need to adopt different ways of slicing,ac?cording to different types of sedimentary facies;3D visualization sculpture technique of geological body can be applied to seismic sedimen?tology,solving 3D interpretation problem of complex reservoir sediments.

Songliao basin;Putaohua oilfield;seismic sedimentology;stratal slice;frequency decomposition interpretation;3D visualizat ion sculpture technique

P631.445

A

1001-3873（2015）03-0347-04

10.7657/XJPG20150320

2015-04-02

國(guó)家自然科學(xué)基金（40872094）；中國(guó)博士后科學(xué)基金（2012M521366）

盧虎勝（1970-），男，甘肅甘谷人，副研究員，博士，開(kāi)發(fā)地質(zhì)，（Tel）0532-86981977（E-mail）wengf66@vip.sina.com.