地震隱性層序界面識別、高頻層序格架建立與巖性圈閉勘探
——以吐哈盆地西緣侏羅系—白堊系為例

楊占龍，沙雪梅，魏立花，黃軍平，肖冬生

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020；2.中國石油集團(tuán)油藏描述重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730020；3.中國石油吐哈油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆哈密 839009）

0 引言

地震層序界面的有效識別是層序格架建立的關(guān)鍵步驟，地震資料中識別出的層序界面級次及其橫向可追蹤性決定了所建立層序格架的精度。層序格架為地震資料沉積體系解釋和沉積相研究提供了約束框架［1］，高頻層序格架的約束必然提升沉積體系解釋與沉積相研究的精度［2-3］。層序地層學(xué)是巖性油氣藏勘探的核心技術(shù)之一［4］，地震層序格架的精度對巖性油氣藏勘探至關(guān)重要，所以，地震層序界面識別與層序格架建立是巖性油氣藏勘探以來大家討論的技術(shù)熱點(diǎn)，而追求高分辨率是建立層序格架不斷努力的方向。

傳統(tǒng)的地震層序界面識別與格架建立主要以井-震匹配為紐帶，首先通過露頭、巖心觀察，錄井巖性、組構(gòu)與沉積旋回變化，測井曲線形態(tài)變化等識別并確定不同級別的井層序界面；然后通過測井對地震的標(biāo)定，結(jié)合地震反射終止關(guān)系及結(jié)構(gòu)變化特征等對同相軸進(jìn)行橫向追蹤來建立空間層序格架。巖心、鉆井、測井均具有較高的縱向分辨率，是小級別層序界面識別與短期沉積旋回劃分的基礎(chǔ)；地震相對錄井、測井等來說縱向分辨率較低，主要用來識別大的層序界面并劃分中長期旋回［5］。由于錄井、測井等資料識別出的小級別層序界面在地震上往往難以準(zhǔn)確標(biāo)定或標(biāo)定后不能有效進(jìn)行橫向追蹤，所以，錄井、測井資料上所能識別的層序界面與地震資料上能有效橫向追蹤的層序界面在級別上往往存在差異。表現(xiàn)在露頭、巖心、錄井、測井縱向可識別出小級別層序界面（四—五級），而地震橫向追蹤建立的主要為三級層序界面，所以，地震層序格架精度往往低于用錄井、測井等資料所建立的層序格架。

目前，為彌補(bǔ)地震層序格架精度的不足，在地震三級層序界面標(biāo)定與追蹤解釋后，常常以層序頂、底界面為約束，采用線性、非線性內(nèi)插等技術(shù)生成新的“界面”，以提高層序格架劃分與約束的精度。表面上來看，內(nèi)插后層序格架得到細(xì)化，精度提高，但該方法具有以下弊端:一是該方法是單純的數(shù)學(xué)插值算法，難以有效反映三級層序單元內(nèi)地質(zhì)體在橫向上由于構(gòu)造、巖性、組構(gòu)特征差異而導(dǎo)致的地震反射變化，內(nèi)插得到的界面穿時現(xiàn)象普遍而等時性差；二是內(nèi)插得到界面的級別及層序所屬沉積旋回的歸屬不明確，因而對應(yīng)的地質(zhì)體之間隸屬關(guān)系不清楚，不能有效分析沉積體系、體系域、層序等與巖性圈閉發(fā)育的內(nèi)在關(guān)系；三是缺乏測井與地震數(shù)據(jù)之間的有效耦合與聯(lián)動，不能使測井曲線等劃分的層序界面與層序體等信息有效傳遞給地震數(shù)據(jù)，二者之間的匹配僅停留在單純的測井對于地震的時深關(guān)系標(biāo)定上。

對于陸相湖盆來講，三級層序往往對應(yīng)于地層組，四級層序?qū)?yīng)于砂泥巖互層組合中的砂組，所以三、四級層序格架仍難以滿足具層圈閉特征巖性圈閉（單砂體）識別、描述、評價與優(yōu)選對于層序格架精度的要求，從而影響巖性圈閉的識別與描述等。為了從空間角度開展與巖性圈閉關(guān)系密切的單砂體分布預(yù)測，則需要級別更小的層序界面（高頻層序格架）的約束，陸相湖盆地震資料中五級層序界面的識別及與之相對應(yīng)層序格架的建立勢在必行。事實(shí)上，期待地震采集與處理技術(shù)的突破性進(jìn)展并非解決小級別層序界面識別和高頻層序格架建立問題的唯一有效途徑，立足現(xiàn)有地震資料，挖掘資料潛力，探索一種合理的在現(xiàn)有地震資料基礎(chǔ)上識別小級別層序界面并建立高頻層序格架的方法很有必要。

隨著寬方位、高分辨率、高密度等地震采集技術(shù)的運(yùn)用，盆地二維到三維、常規(guī)三維到高精度三維地震勘探的開展，提高分辨率等處理技術(shù)的發(fā)展，含油氣盆地日益豐富的錄井、測井資料的積累等，為利用地震資料開展小級別層序界面識別并建立高頻層序格架奠定了豐富的資料基礎(chǔ)。以井-震時頻匹配分析為基礎(chǔ)，通過逐級細(xì)化的測井時頻分析，結(jié)合測井等首先識別出不同級別的井層序界面并建立從大級別到小級別的井層序格架，然后通過層位（層序）-儲層的逐步標(biāo)定，結(jié)合小時窗地震時頻分析，在地震層序或地震沉積旋回數(shù)據(jù)體上［6-7］，采用地震全反射追蹤技術(shù)來建立以五級層序?yàn)橹鞯牡卣鸶哳l層序格架，以期為空間精細(xì)沉積體系研究提供相對應(yīng)的層序約束單元，并通過地震高頻層序格架控制下的沉積體系平面變化與縱向演化分析，為宏觀層序地層學(xué)研究中確定的巖性油氣藏有利勘探區(qū)帶和層系中具體巖性圈閉的識別、描述等提供可靠評價依據(jù)。

1 地震層序界面類型及其與巖性圈閉的關(guān)系

1.1 顯性與隱性地震層序界面

根據(jù)地震剖面上層序界面識別的難易程度及其橫向連續(xù)可追蹤性，層序界面可劃分為顯性和隱性2 種類型。顯性層序界面是指通過直接觀察剖面上的反射終止關(guān)系和波組特征等而直接識別出的層序界面。在目前資料品質(zhì)下，以三級及以上大級別的層序界面為主，在少數(shù)資料品質(zhì)好的高分辨率地震勘探區(qū)，可以識別出四級層序界面。隱性層序界面是指在錄井、測井資料上可識別，但在地震反射中特征不明顯且難以有效橫向連續(xù)追蹤的四到五級層序界面。在地層沉積演化過程中，這些層序界面是客觀存在的，但由于它們在地震剖面上的直觀可見性差、識別難度大而不能有效橫向連續(xù)追蹤。

1.2 層序界面級別與巖性圈閉的關(guān)系

顯性層序界面是傳統(tǒng)層序界面識別和層序格架建立所針對的主要界面類型，關(guān)于其識別方法已相對成熟并在許多地區(qū)進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，有效指導(dǎo)了宏觀沉積體系研究及巖性油氣藏有利勘探區(qū)帶和層系的優(yōu)選與評價，但對于陸相湖盆以砂泥巖互層為主要特征的沉積地層來講，由于巖性圈閉的層圈閉屬性，顯性層序界面難以有效約束目標(biāo)研究單元并進(jìn)行具體巖性圈閉的識別與描述，利用與層圈閉賦存關(guān)系更為密切的小級別隱性層序界面的約束來識別與描述巖性圈閉勢在必行。

不同級別層序界面控制著不同規(guī)模沉積體系的空間分布，它們與巖性油氣藏的賦存密切相關(guān)（圖1）。薛良清［8］提出地層超覆線、巖性尖滅線、地層剝蝕線等“三線”和最大湖泛面、地層不整合面、斷層面等“三面”控制了地層巖性油氣藏的形成；杜金虎等［9］提出地層超覆線、巖性尖滅線和地層不整合面等特定的“線、面”控制了地層巖性油氣藏的形成；趙文智等［10］與易士威［11］提出地層超覆線、巖性尖滅線、地層剝蝕線、砂巖體頂面構(gòu)造線及砂巖體等厚線等“五線”和最大湖泛面、地層不整合面、斷層面、砂巖體頂面及底面等“五面”控制了地層巖性油藏的形成與分布；金鳳鳴等［12］提出地層超剝帶、巖相過渡帶、湖岸線變遷帶、有利成巖相帶、有利巖相帶等“五帶”對地層巖性油氣藏的控制作用。綜合分析來看，上述的“線、面”大多是不同級別層序界面的直觀反映。從地質(zhì)成因分析來看，湖盆邊緣不同類型“線、面”的變化反映了盆地內(nèi)構(gòu)造、沉積環(huán)境的變化，它們進(jìn)一步影響到盆內(nèi)砂體成因、運(yùn)移動力、沉積方式等，進(jìn)而控制湖盆內(nèi)砂體的空間分布，而砂體空間分布很大程度上控制了巖性圈閉的發(fā)育。從層序界面級別來看，上述大多數(shù)“線、面”主要對應(yīng)于超層序或三級層序界面，其在地震資料中相對較易識別，屬于地震顯性層序界面類型。同時，這些界面構(gòu)成了高頻層序格架建立的約束框架，所以，顯性層序界面主要用于巖性油氣藏有利勘探區(qū)帶與層系的宏觀評價。

巖性圈閉的層圈閉屬性決定了單一圈閉的發(fā)育與小級別層序界面關(guān)系更為密切（圖1）。具體到陸相湖盆，有利區(qū)帶、層系中具體巖性圈閉的發(fā)育與五級層序界面直接相關(guān)。五級層序界面在地震剖面中的隱性發(fā)育特征決定了地震資料中隱性層序界面識別的難度，隱性層序界面的約束更適合于具體巖性圈閉的準(zhǔn)確識別與精細(xì)描述，五級層序格架是具體巖性圈閉識別與評價所必需達(dá)到的層序格架研究精度。因?yàn)閺牡卣鹳Y料本身包含的沉積旋回信息來看，整個地震反射是由長旋回的背景和短旋回的事件組成［13］，其中長旋回反映水深變化較大、彼此具有成因聯(lián)系的大套地層，具有較強(qiáng)的時間意義，利于大級別等時地層格架的建立；短旋回反映水深變化較小，由相似巖性、巖相疊加組成的地層，其時間意義較弱，但巖性意義較強(qiáng)，有利于勘探隱蔽砂體［14］，所以，陸相湖盆巖性圈閉發(fā)育與短旋回的高頻層序關(guān)系更為密切。

圖1 層序界面級別與巖性圈閉關(guān)系示意圖Fig.1 Relationship between sequence boundary orders and lithologic traps

1.3 層序界面識別標(biāo)志

不同來源的資料從不同角度提供了盆地沉積蓋層多類型的層序界面識別標(biāo)志。目前常用的識別標(biāo)志主要有沉積學(xué)、古生物學(xué)、元素地球化學(xué)和地球物理學(xué)等4 種類型。

1.3.1 沉積學(xué)標(biāo)志

沉積學(xué)標(biāo)志主要包括野外露頭和鉆井巖心觀察2 種資料來源，其層序界面識別標(biāo)志基本相同，主要包括古暴露面（剝蝕面）、沖刷面及河床滯留沉積、巖性/巖相突變面、巖石組構(gòu)變化面、特殊化學(xué)沉積等標(biāo)志；野外露頭觀察是勘探目的層系整體層序發(fā)育特征的主要沉積環(huán)境對比分析標(biāo)志，由于露頭發(fā)育的不完整性、觀察的局限性、向盆地內(nèi)部的橫向相變等，它們主要作為盆地沉積蓋層層序界面識別與層序劃分的區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志；鉆井巖心觀察是高頻層序界面識別及短期沉積旋回劃分的有效方法，是層序界面識別與層序劃分的最直接證據(jù)。雖然野外露頭和鉆井巖心觀察所能識別的層序界面級別跨度很大，可以在超層序到五級層序之間變化，但由于野外露頭的局部性與鉆井巖心觀察的間隔性（目前，實(shí)際取心井段平均僅為目的層段地層厚度的1%～5%），它們在識別局部層序界面和劃分層序時的精度雖高，但空間上數(shù)據(jù)零散，在層序界面識別和層序劃分中主要起局部標(biāo)定的作用。地震隱性層序界面主要對應(yīng)于沉積學(xué)標(biāo)志中的巖性變化面。

1.3.2 古生物學(xué)標(biāo)志

古生物學(xué)標(biāo)志主要來源于野外露頭和鉆井巖心觀察與鑒定。湖水的進(jìn)退是構(gòu)造、沉積、氣候綜合作用的結(jié)果，其變化必然導(dǎo)致湖泊生態(tài)環(huán)境的改變，從而造成生物種群、空間分布和生物豐度的響應(yīng)，進(jìn)而反映到地層沉積所包含古生物組合的變化。古生物標(biāo)志確定的層序界面和劃分的層序級別一般較大，主要在超層序到三級層序之間變化，其中指代、指相、局限地質(zhì)時期發(fā)育的古生物種屬更有利于層序的劃分與對比。古生物標(biāo)志所確定的層序界面大多屬于盆地沉積蓋層層序劃分的顯性界面標(biāo)志。

1.3.3 元素地球化學(xué)標(biāo)志

元素地球化學(xué)標(biāo)志包括野外露頭、鉆井巖心和針對性的元素測井等資料來源。盆地沉積蓋層元素地球化學(xué)特征的變化在一定程度上反映了沉積環(huán)境的變遷，因而可用于層序界面識別與層序劃分［15］，主要標(biāo)志有元素含量的突變面或集中賦存段。其所能識別的層序界面級別跨度也較大，可以在超層序到五級層序之間變化，但由于空間數(shù)據(jù)少，在地震層序界面識別和層序劃分中主要起標(biāo)定和橫向?qū)Ρ鹊淖饔?。從?shí)際應(yīng)用來看，元素地球化學(xué)大多用于標(biāo)識顯性層序界面。

1.3.4 地球物理學(xué)標(biāo)志

地球物理學(xué)標(biāo)志主要包括測井和地震反射2種?？捎糜谧R別顯性和隱性層序界面，其中隱性層序界面識別與追蹤是挖掘現(xiàn)有地震資料潛力，開展高分辨率層序地層學(xué)研究的關(guān)鍵。

（1）測井標(biāo)志

測井資料由于縱向數(shù)據(jù)的連續(xù)分布而具有高的縱向分辨率，是層序地層學(xué)研究不可缺少的資料，主要標(biāo)志包括測井曲線形態(tài)、幅度及其反映的短期旋回疊加樣式等。主要用來進(jìn)行不同級別層序界面和湖泛面的識別，同時，曲線形態(tài)、幅度及短期旋回疊加樣式的變化可反映基準(zhǔn)面升降和可容納空間的變化，是識別基準(zhǔn)面旋回的重要手段。測井資料識別的層序界面級別跨度大，可以在超層序到五級層序之間，甚至在更小級別之間變化。數(shù)據(jù)分布的縱向連續(xù)性和可識別層序界面的多級別性決定了它是層序界面識別與層序劃分的主要資料來源，是縱向?qū)有蚋窦芙⒌谋貍滟Y料。理論上來講，測井資料的高分辨率決定了各級別的層序界面在測井資料上都應(yīng)是顯性的。

（2）地震反射標(biāo)志

地震反射界面基本是等時的或平行于地層的時間面，因而可以運(yùn)用地震反射終止關(guān)系和地震波組反射形態(tài)等進(jìn)行層序界面的識別與基準(zhǔn)面旋回分析。相比于測井資料，地震資料由于縱向分辨率相對較低及資料品質(zhì)的影響，通過地震反射剖面的直接觀察通常只能識別較大級別的層序界面和中長期旋回（在超層序到三級層序之間變化，資料品質(zhì)較好的高分辨率地震勘探區(qū)，可以達(dá)到四級層序），主要標(biāo)志有區(qū)域性分布的不整合面或者反映地層不協(xié)調(diào)關(guān)系的地震反射結(jié)構(gòu)，如上超、下超、頂超、削截現(xiàn)象等，它們構(gòu)成地震層序界面識別的主要顯性標(biāo)志。地層上超代表基準(zhǔn)面上升或A/S 增大，地層下超、頂超及削蝕是可容納空間降低或A/S減小的結(jié)果。中期或長期基準(zhǔn)面旋回上升到下降轉(zhuǎn)換位置（最大可容納空間）通常對應(yīng)高振幅、連續(xù)反射的界面或一組強(qiáng)反射。相對于在平面上離散分布的露頭、巖心、測井、古生物、元素地球化學(xué)等資料，地震數(shù)據(jù)由于在二維方向和/或三維空間連續(xù)分布而更有利于進(jìn)行平面沉積相、沉積體系的界限確定與空間層序界面的識別、追蹤及層序格架的建立，是空間層序格架建立的必備資料。

巖心、古生物、元素地球化學(xué)和測井標(biāo)志以井點(diǎn)的縱向不同級別層序劃分為主，識別出的層序界面級次跨度較大，可以在超層序到五級層序之間變化，而地震資料既可識別縱向?qū)有蚪缑?，又可利用地震資料的橫向連續(xù)數(shù)據(jù)分布特征，通過地震反射同相軸的橫向追蹤來建立空間層序格架，但地震識別出的層序界面級別普遍低于測井資料。截至目前，以地震資料為基礎(chǔ)進(jìn)行層序界面識別和層序格架建立，主要利用的是地震反射的顯性標(biāo)志，缺乏在現(xiàn)有地震資料品質(zhì)下隱性發(fā)育的更小級別層序界面的識別手段，并對其進(jìn)行橫向追蹤，以充分挖掘利用現(xiàn)有地震資料開展層序地層學(xué)研究的潛力，滿足勘探對象由構(gòu)造向巖性油氣藏轉(zhuǎn)變對于層序界面識別、層序格架建立、細(xì)分單元精細(xì)沉積體系研究等的更高要求。有關(guān)小級別層序界面識別與高頻層序劃分密切相關(guān)的隱性層序界面識別標(biāo)志仍在不斷探索中，地震隱性層序界面識別與高頻層序劃分是巖性油氣藏勘探急須攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，也是現(xiàn)階段地震層序地層學(xué)研究發(fā)展的主要方向。

2 井-震時頻分析與地震層序劃分

2.1 測井時頻分析

測井時頻分析的主要目的是利用測井信息的旋回變化來識別層序界面、確定層序界面級別、明確所劃分層序在沉積旋回中的歸屬等。有關(guān)利用測井資料開展時頻分析的技術(shù)已相對成熟并在不同盆地、區(qū)帶、區(qū)塊的油氣勘探中得到了廣泛應(yīng)用。須要強(qiáng)調(diào)的是，在高頻層序格架建立過程中，采用逐級細(xì)化的分階段測井時頻分析效果更好（圖2）。即，首先針對盆地沉積蓋層開展全井段的時頻分析，主要提取反映盆地沉積背景且具有較強(qiáng)時間意義的長旋回信息，劃分超層序與三級層序等，得到以三級層序界面與長期旋回為主的層序格架。接著針對有利目的層序（相當(dāng)于地層劃分系統(tǒng)中的地層組）開展時頻分析，主要提取反映沉積環(huán)境變化的中期旋回信息，得到以四級層序界面與中期旋回為主的層序格架；最后針對有利于巖性圈閉發(fā)育的四級層序（相當(dāng)于地層劃分系統(tǒng)中的地層段，在陸相湖盆中對應(yīng)于砂組）開展時頻分析，主要提取反映較小水深變化的巖性變化信息，劃分短旋回，得到以五級層序界面與短期旋回為主的層序格架。約束巖性圈閉發(fā)育的地震高頻層序格架，在陸相湖盆中接近于控制單砂體發(fā)育的層序單元。逐級細(xì)化的分階段測井時頻分析的優(yōu)勢在于可以在一定程度上減弱相鄰層序?qū)δ康膶有驎r頻分析結(jié)果的干擾或壓制，一方面充分利用測井資料的縱向高分辨率，另一方面所識別出的層序界面和劃分的層序具有明確的級別和沉積旋回歸屬，其所代表的地質(zhì)含義更明確。

圖2 逐級細(xì)化的井-震時頻分析（a）與地震高頻層序格架建立（b）L-TFA.測井時頻分析；S-TFA.地震時頻分析Fig.2 Gradually refined logging-seismic time-frequency analysis（a）and seismic high-frequency sequence framework establishment（b）

2.2 井-震標(biāo)定

如何將深度域采樣的測井資料與時間域采樣的頻率相對較低的地震剖面準(zhǔn)確對應(yīng)和匹配起來，使合成地震記錄與井旁地震道在反射時間上取得一致，從而為地震剖面上的“軸”賦予與測井資料相匹配的地質(zhì)含義［16］，對于小時窗尺度的高頻層序劃分至關(guān)重要。實(shí)際工作中，在傳統(tǒng)層位標(biāo)定的基礎(chǔ)上，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)目的層序內(nèi)儲層的精細(xì)標(biāo)定，通過層位（層序）-儲層2 步標(biāo)定［17-19］，精確建立井-震匹配關(guān)系，以便明確不同級別沉積旋回之間及其與儲層的隸屬關(guān)系，為后續(xù)層序界面級別確定和層序沉積旋回歸屬奠定可靠的井-震標(biāo)定與對比關(guān)系。

2.3 地震層序劃分

當(dāng)前，地震層序劃分主要有3 種途徑。一是通過測井層序劃分，在井-震標(biāo)定的基礎(chǔ)上，結(jié)合地震反射特征，通過解釋地震上橫向追蹤性較好的反射，從而進(jìn)行層序劃分與層序格架建立。該方法的不足顯而易見，主要表現(xiàn)在測井識別或劃分的眾多小級別層序界面難以在地震上進(jìn)行有效的橫向追蹤，因而，地震劃分的層序級別明顯低于測井，得到的層序格架精度不高；二是直接針對地震資料開展時-頻率分析，在頻率域?qū)γ總€頻段所對應(yīng)的振幅變化特征進(jìn)行比較，進(jìn)而開展層序劃分［20-21］，該方法雖然可以排除時間域內(nèi)不同頻率成分的相互干擾，提高地震資料對薄儲層的預(yù)測能力，從常規(guī)地震數(shù)據(jù)體中提取出更豐富的地質(zhì)信息，提高地震資料對特殊地質(zhì)體的解釋與識別能力等［22］，但該方法劃分的小級別層序與沉積旋回之間的歸屬關(guān)系有時不清楚，預(yù)測得到的薄儲層的層序級別不明確，因而給巖性圈閉評價帶來不確定性。三是通過井-震時頻分析的有效耦合與聯(lián)動，使利用測井曲線等劃分的層序界面與層序體等信息傳遞給地震數(shù)據(jù)，并結(jié)合地震數(shù)據(jù)的時頻特征，通過該數(shù)據(jù)體的解釋來開展不同級別層序界面的識別和層序解釋與劃分，進(jìn)而建立高頻層序格架，但該方法對地震資料的品質(zhì)要求較高，在地震資料品質(zhì)較好、構(gòu)造相對簡單的高分辨率地震勘探區(qū)實(shí)際應(yīng)用效果較好。

常規(guī)時間域地震反射是對所有地下巖性界面信息的綜合反映，不同的頻率成分可表征不同厚度和規(guī)模的地層。時頻分析法是將時間域的地震數(shù)據(jù)通過短時Fourier 變換到頻率域，把地震記錄分解成不同的頻率成分，利用不同頻段對不同尺度地質(zhì)體的響應(yīng)差異來區(qū)分地質(zhì)體，從而進(jìn)行基于頻率域的儲層解釋。井-震時頻匹配分析的優(yōu)勢在于:測井時頻分析主要反映沉積層序的巖性、物性、含油氣性等物質(zhì)組成信息，而地震時頻分析除了反映地下地質(zhì)體的物質(zhì)組成，同時也揭示了巖石組構(gòu)、構(gòu)造等結(jié)構(gòu)信息，二者的結(jié)合更有利于全面反映地下地質(zhì)體的沉積環(huán)境全貌。井-震相結(jié)合的時頻分析應(yīng)是提高地震層序地層學(xué)研究精度的主要技術(shù)發(fā)展方向。如Su 等［23］在測井時頻分析基礎(chǔ)上，采用匹配追蹤算法對地震資料開展分頻處理，針對優(yōu)勢頻段采用三色融合（RGB）技術(shù)來建立以五級層序?yàn)橹鞯母哳l層序格架并取得了較好的應(yīng)用效果。

從對層序所代表地質(zhì)含義的準(zhǔn)確把握與技術(shù)適用性角度來看，小時窗的地震時頻分析技術(shù)更有利于識別隱性層序界面并劃分高頻層序。如果針對整個地震數(shù)據(jù)體或跨越多個中期旋回的層序來進(jìn)行分析，則往往由于縱向上數(shù)量眾多高頻層序的同時存在而互相干擾，反而在一定程度上降低了對目的層序界面的精確識別與分析（圖2）。

3 地震全反射追蹤解釋與高頻層序格架建立

3.1 地震全反射追蹤解釋

Vail 等［24］根據(jù)區(qū)域地震剖面上的反射終止關(guān)系提出了地震層序分析方法，它在識別不整合面并把地層組劃分為具有成因含義的次級單元、重建古地理和古環(huán)境、開展等時地層對比和識別地層圈閉等方面效果顯著，廣泛應(yīng)用于不同類型盆地的學(xué)術(shù)與工業(yè)應(yīng)用研究［25］。該方法雖在層序和體系域識別方面效果顯著，但在面積較小三維地震區(qū)仍面臨挑戰(zhàn)［26］。傳統(tǒng)的地震層序分析、層位追蹤和解釋的重點(diǎn)在于包括層序和體系域在內(nèi)的關(guān)鍵地層界面的識別，但關(guān)鍵界面之間的大量地震反射由于解釋耗時或連續(xù)性差而較少進(jìn)行追蹤并分析，所以傳統(tǒng)方法耗時雖少，并有利于高效解釋，但層序內(nèi)包含的大量地層信息沒有被充分利用，導(dǎo)致大量的地震隱性層序界面被忽略。所以，傳統(tǒng)方法主要適用于面積相對較大的區(qū)域勘探，因?yàn)橹挥锌碧矫娣e足夠大才有可能捕捉到地層終止等反射現(xiàn)象，并識別層序與體系域邊界等。

為了克服傳統(tǒng)方法的不足，Zhong 等［27-28］提出了針對勘探面積較小區(qū)域的地震全反射追蹤法（allreflector tracking）來識別隱性層序界面。全反射追蹤法定義的地震層序是基于目的層所有地震反射（同相軸）的仔細(xì)追蹤，因此，目的層反射包含的全部地層信息被充分挖掘，層序的解釋精度也得到了明顯提升。該方法與傳統(tǒng)地震層序分析方法的主要區(qū)別在于:在傳統(tǒng)方法中，關(guān)鍵界面是通過解釋人員直接觀察反射終止關(guān)系來得到，而在全反射追蹤過程中，層序界面是由分析所有反射的幾何疊加關(guān)系得到。該方法雖然耗時長，但有以下明顯優(yōu)勢:一是充分利用了所有反射間的疊加和接觸關(guān)系，提供了可靠的標(biāo)準(zhǔn)來確定層序邊界并劃分層序地層單元，更有利于識別小級別的層序界面。二是以此為基礎(chǔ)的后續(xù)地震解釋（地層切片、地震屬性分析、儲層表征等）和綜合研究（沉積體系、巖性圈閉識別與描述等）精度得到明顯提升，充分挖掘了利用地震資料開展小級別層序界面識別與建立高頻層序格架的潛力，從而提升了地震解釋、儲層預(yù)測和巖性圈閉識別的精度。

如果單純采用地震全反射追蹤法進(jìn)行層序界面識別和層序劃分，特別是在較小面積的三維地震工區(qū)內(nèi)，層序界面識別及層序劃分的精度得到提高，但層序界面及劃分的層序級次往往不明確，層序之間的歸屬不清楚。雖然在理論上可以通過地震反射終止和波組關(guān)系的觀察來進(jìn)行分析判斷，但是對于小級別的層序而言，要在地震剖面上用肉眼直接觀察并區(qū)分這些界面之間的差異會很困難。層序界面是由分析所有反射的幾何疊加關(guān)系得到，但這種關(guān)系也往往難以直接觀察到而具有隱性發(fā)育特征。這就需要借助測井時頻分析的結(jié)果對全反射追蹤識別的層序界面和劃分的層序進(jìn)行標(biāo)定，明確所識別界面的級別和劃分層序的旋回歸屬，從而使識別的隱性層序界面及劃分的層序與測井資料相匹配，并具有與測井資料相對應(yīng)的明確地質(zhì)含義。

實(shí)際工作中，為了增強(qiáng)地震全反射追蹤地質(zhì)解釋的目的性，對其所使用的數(shù)據(jù)類型和范圍進(jìn)行了拓展［29-30］，從傳統(tǒng)地震數(shù)據(jù)擴(kuò)展到經(jīng)過時頻分析的地震層序體（或旋回體）（圖3）。其優(yōu)勢在于:一方面是該數(shù)據(jù)類型包含更多的層序或沉積旋回信息，二是發(fā)揮地震全反射追蹤解釋的技術(shù)優(yōu)勢，充分挖掘?qū)有騼?nèi)部地震反射包含的地層沉積信息，因而應(yīng)用效果明顯。

圖3 有利勘探目的層序地震時頻分析與全反射追蹤Fig.3 Seismic time-frequency analysis and all-reflector tracking of favorable exploration targets

3.2 高頻層序格架建立

在以三級或四級層序界面識別和層序劃分為主的顯性層序格架建立后，針對巖性油氣藏有利勘探區(qū)帶中的關(guān)鍵層序在地震時頻分析后開展地震全反射追蹤解釋，全面識別小級別的隱性層序界面并劃分層序（四到五級層序界面與層序），通過層位（層序）-儲層2 步標(biāo)定，結(jié)合井-震時頻匹配分析結(jié)果明確隱性層序界面級次并劃分層序的旋回歸屬，建立顯性與隱性層序界面共存的高頻層序格架，為后續(xù)地震解釋和綜合評價提供可靠的細(xì)分研究單元，為具體巖性圈閉識別、描述、評價與優(yōu)選奠定精度更高的層序地層學(xué)基礎(chǔ)。

4 應(yīng)用實(shí)例

吐魯番坳陷西部古弧形帶勘探面積約1 800 km2，是吐哈盆地四大富油氣區(qū)帶之一。研究區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了葡北、葡萄溝、吐魯番、勝南、神泉、雁木西、玉果、七泉湖等油氣藏（圖4），含油氣層主要分布在侏羅系西山窯組、三間房組、七克臺組，白堊系和古近系鄯善群等［31］。研究區(qū)經(jīng)過近30 a 的勘探與開發(fā)，目的層侏羅系—古近系勘探主要面臨2 個方面的難題:一是剩余探明儲量動用困難；二是空白區(qū)油氣勘探進(jìn)展不明顯，因而西部古弧形帶老區(qū)增儲穩(wěn)產(chǎn)壓力大。從勘探對象來看，前期以構(gòu)造圈閉為主，現(xiàn)階段以增儲挖潛、擴(kuò)展勘探的巖性圈閉為主。從地質(zhì)要素分析來看，由于縱向含油氣層系多、單個含油氣層系厚度薄、儲層橫向變化快且非均質(zhì)性強(qiáng)，因而準(zhǔn)確識別、描述、評價巖性圈閉的難度大，在一定程度上影響了深化勘探的方向選擇。綜合分析來看，制約勘探進(jìn)展的主要原因是前期以構(gòu)造圈閉勘探為主的沉積體系研究精度難以滿足現(xiàn)階段巖性圈閉識別、描述、評價與優(yōu)選的實(shí)際需求，提高沉積體系研究精度是研究區(qū)深化勘探的當(dāng)務(wù)之急。

圖4 吐哈盆地西緣油氣藏分布圖Fig.4 Reservoirs distribution in the western margin of Turpan-Kumul Basin

縱向上細(xì)化研究單元、平面上準(zhǔn)確厘定沉積體系界限是提高沉積體系研究精度的2 個重要方面［31］。這就需要建立高頻空間層序格架、井-震結(jié)合開展高頻層序約束下的沉積體系研究。截至目前，研究區(qū)已經(jīng)開展了二維、常規(guī)三維到高分辨率三維地震勘探，各類探井近百口，各個油氣藏區(qū)塊也有數(shù)量不等的開發(fā)井，為精細(xì)沉積體系研究積累了豐富的地質(zhì)和地球物理資料［31-32］。

為了保證高頻層序格架建立的準(zhǔn)確性、減少地震全反射追蹤解釋的工作量，采用了分階段、逐級細(xì)化的方法來建立高頻層序地層格架，確保小一級層序受大一級層序的準(zhǔn)確約束。首先選取了研究區(qū)內(nèi)鉆穿盆地沉積蓋層層系比較完整的鉆井開展逐級細(xì)化的測井時頻分析（參見圖2），建立研究區(qū)以三級層序?yàn)橹鞯木畬有虻貙痈窦埽蹍⒁妶D2（a）］。研究區(qū)沉積蓋層可以確定為1 個巨層序，并進(jìn)一步劃分為3 個超層序，它們分別以不整合面分隔，由下向上對應(yīng)于侏羅系（超層序1）、白堊系（超層序2）和古近系（超層序3），測井標(biāo)定后，圖2（b）地震層序劃分為3 個超旋回。

在地震上，三級層序格架主要受控于顯性層序界面，由于其在地震反射上的直觀可見性，井-震標(biāo)定后，可以通過少量的地震解釋工作量建立研究區(qū)三級層序格架［參見圖2（b）］，同時明確三級層序界面在地震反射上的橫向變化特征。研究區(qū)侏羅系到古近系發(fā)育有9 個三級層序，其中除與超層序界面對應(yīng)的SB1，SB8，SB9 為不整合面外，SB5 與SB10局部也具有不整合面的發(fā)育特征，其余三級層序界面發(fā)育有與沉積間斷相關(guān)的削截、上超、頂超、河道沖刷/下切等［31］顯性界面特征（圖5）。

圖5 吐哈盆地西緣層序地層劃分Fig.5 Stratigraphic sequences division in the western margin of Turpan-Kumul Basin

通過對上述三級層序內(nèi)關(guān)鍵儲層發(fā)育段的進(jìn)一步標(biāo)定，結(jié)合井-震時頻匹配分析，建立研究區(qū)的四級層序格架，同時分析四級層序界面在地震反射上的橫向變化特征與可追蹤性。如橫向可追蹤性差，則在此階段可開展針對單個三級層序的小時窗地震時頻分析。研究區(qū)侏羅系—古近系共發(fā)育有14 個四級層序（圖6），主要勘探目的層序侏羅系（超層序1）發(fā)育有11 個四級層序（參見圖2），SQ1 可進(jìn)一步劃分為3 個四級層序，SQ2 為2 個四級層序，SQ3 與SQ4 分別為1 個四級層序，SQ5 為2 個四級層序（圖5）。其中SQ3 為主要含油氣層序，對應(yīng)于1 個四級層序SC6（參見圖2）。地震上，侏羅系四級層序以隱層序界面為主，因?yàn)槌cSB5 對應(yīng)的界面具有不整合發(fā)育特征外，其余界面主要為巖性變化面（參見圖2）。沉積環(huán)境與巖性的局部變化是三級層序內(nèi)進(jìn)一步發(fā)育有多個小級別沉積旋回的主要地質(zhì)因素。

針對研究區(qū)主要含油氣層系西山窯組和三間房組，在四級層序格架的約束下，進(jìn)一步開展含油氣儲層的精細(xì)標(biāo)定，明確儲層在四級層序中發(fā)育的位置及其在空間上的反射變化。針對關(guān)鍵四級層序SC6 開展小時窗的地震時頻分析，在得到的層序體（或旋回體）中開展地震全反射追蹤解釋，進(jìn)而針對研究區(qū)的三維地震區(qū)建立五級層序格架。經(jīng)過地震時頻分析后，常規(guī)的地震反射數(shù)據(jù)體轉(zhuǎn)化為包含豐富層序和沉積旋回信息的數(shù)據(jù)體，可以選擇與相應(yīng)頻段對應(yīng)的數(shù)據(jù)體開展地震解釋，因數(shù)據(jù)體頻率變化范圍相對較窄而橫向可追蹤性較常規(guī)數(shù)據(jù)體有所提高，能有效進(jìn)行橫向連續(xù)追蹤，保證了五級層序格架建立對于地震橫向追蹤的基本要求，從而得到以五級層序?yàn)橹鞯母哳l層序地層格架。研究區(qū)主要含油氣層序SC6 可以進(jìn)一步劃分為6 個五級層序。低位體系域（X4）和高位體系域（S1）分別發(fā)育有3 個五級層序（參見圖2），低位體系域從下向上包括X43，X42，X41 層序（圖5，6）、高位體系域從下向上包括S13，S12 和S11 層序（圖5，7）。五級層序界面主要為具隱性發(fā)育特征的巖性變化面。

圖6 吐哈盆地西緣不同層序沉積相平面分布圖（a）、砂巖厚度（b）及玉果—葡萄溝地區(qū)SC6 低位體系域不同砂體厚度圖（c）（a），（b）成圖范圍見圖4 藍(lán)線框；（c）成圖范圍見（b）中黑線框Fig.6 Sedimentary facies（a）and sandstone thickness（b）of different sequences in the western margin of Turpan-Kumul Basin and different sands thickness of the lowstand systems tract of SC6 in Yuguo to Putaogou area（c）

以此為基礎(chǔ)開展地震高頻層序格架約束下的精細(xì)沉積體系與巖性圈閉識別、描述、評價與優(yōu)選等綜合研究，為研究區(qū)侏羅系關(guān)鍵含油氣層系擴(kuò)展勘探部署提供評價依據(jù)。結(jié)果表明，研究區(qū)侏羅系（SC1—SC9）主要發(fā)育西北物源的七泉湖—葡北和東南物源的神泉—勝南共2個辮狀河三角洲沉積體系，水下分流河道砂體構(gòu)成主要的含油氣儲集體類型［32］；到了白堊系和古近系（SC10—SC14），由于盆地南北兩側(cè)造山帶構(gòu)造活動的影響和古氣候由早期的溫暖潮濕變?yōu)檠谉岣珊?，研究區(qū)主要發(fā)育南北雙向物源的扇三角洲沉積體系（圖6）。通過區(qū)域四級到局部（三維地震勘探區(qū)）五級層序格架控制下的砂體分布預(yù)測，有效刻畫了四級到五級層序格架控制下砂體平面展布的細(xì)節(jié)（圖6，7）。結(jié)合已發(fā)現(xiàn)油氣藏的成藏規(guī)律，系統(tǒng)分析了西部古弧形帶巖性油氣藏的擴(kuò)展勘探方向。依附于古構(gòu)造背景的河道側(cè)向上傾尖滅薄砂體［32］是巖性圈閉發(fā)育和開展巖性油氣藏勘探的有利部位，如葡北與葡萄溝構(gòu)造帶的東斜坡、葡北構(gòu)造帶的北側(cè)、葡北與葡萄溝構(gòu)造帶的過渡部位、勝南與神泉構(gòu)造帶的南部等（圖6，7）。它們共同構(gòu)成吐魯番坳陷西部古弧形帶侏羅系巖性油氣藏擴(kuò)展勘探的有利地區(qū)。

圖7 葡萄溝地區(qū)SC6 層序高位體系域不同砂組沉積亞相（a）與砂體厚度圖（b）高位體系域砂體從下向上依次為S13，S12 和S11；成圖范圍見圖4 黑線框Fig.7 Sedimentary subfacies（a）and sand thickness（b）of highstand systems tract of SC6 in Putaogou area

應(yīng)用該成果在神泉構(gòu)造帶南部、勝南構(gòu)造帶南部、葡萄溝構(gòu)造帶東部（圖8）等部署的多口巖性圈閉探井均取得了良好勘探效果。一方面證實(shí)了該方法進(jìn)行精細(xì)沉積體系研究、預(yù)測砂體分布的可靠性，另一方面也說明了基于井-震時頻匹配分析與地震全反射追蹤方法進(jìn)行地震隱性層序界面識別與高頻層序格架建立方法的科學(xué)性和適用性，有效指導(dǎo)了研究區(qū)巖性圈閉的擴(kuò)展勘探部署。

圖8 葡萄溝地區(qū)SC6 巖性圈閉地震識別（a）與平面分布預(yù)測（b）Fig.8 Identification of lithologic traps on seismic（a）and prediction in plane（b）of SC6 in Putaogou area

5 結(jié)論

（1）井-震時頻匹配分析與地震全反射追蹤相結(jié)合的隱性層序界面識別和層序劃分是建立高頻空間層序格架的有效方法；逐級細(xì)化的測井時頻分析、層位（層序）-儲層2 步標(biāo)定、井-震時頻匹配分析和地震全反射追蹤等是該技術(shù)有效應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)；地震顯性層序地層格架適用于巖性油氣藏有利勘探區(qū)帶與層系的宏觀評價，顯性與隱性層序界面共存的高頻層序格架有利于具層圈閉特征巖性圈閉的識別、描述、評價與優(yōu)選；地震隱性層序界面識別與高頻層序劃分均是巖性油氣藏勘探急須攻關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，也是現(xiàn)階段地震層序地層學(xué)研究的主攻方向。

（2）通過該方法在吐哈盆地西部古弧形帶的應(yīng)用，建立了侏羅系—古近系以四級層序?yàn)榧s束的層序地層格架，根據(jù)層序格架控制下的宏觀沉積體系研究，從空間的角度圈定了有利于巖性油氣藏勘探的平面區(qū)帶和縱向?qū)酉?；針對主要勘探目的層系以五級層序?yàn)榧s束的高頻層序格架的建立，開展了勘探目的層序精細(xì)沉積體系研究，有效進(jìn)行了巖性圈閉的識別、描述、評價和優(yōu)選，實(shí)際鉆探結(jié)果證實(shí)了利用該方法在進(jìn)行精細(xì)沉積體系研究及指導(dǎo)巖性圈閉勘探方面的科學(xué)性和適用性。

（3）該方法對陸相湖盆構(gòu)造相對簡單地區(qū)的精細(xì)沉積體系研究效果更好，對指導(dǎo)類似地區(qū)巖性圈閉識別、描述等具有借鑒意義。