劉寶國(guó)，陳珊

（1.中國(guó)石化華北分公司，鄭州450006；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083）

三相融合沉積微相分析方法

劉寶國(guó)1，陳珊2

（1.中國(guó)石化華北分公司，鄭州450006；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京100083）

傳統(tǒng)沉積微相研究尺度通常為三級(jí)層序，不適合儲(chǔ)層級(jí)別的研究。三相融合（古地貌、地震屬性和砂地比）沉積微相分析方法可以刻畫薄互層儲(chǔ)層的分布情況。首先，在單井高頻層序劃分的基礎(chǔ)上，利用分頻技術(shù)獲得高頻分頻剖面；然后，在高頻分頻剖面上利用井-震結(jié)合追蹤高頻層序界面，建立高頻層序格架，并在古地貌控制下對(duì)地震屬性進(jìn)行優(yōu)選和分析；最后，結(jié)合井點(diǎn)砂地比圖編制沉積微相圖。沉積微相邊界由優(yōu)選的地震屬性指示的邊界控制，微相內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化依據(jù)砂地比等值線勾畫。運(yùn)用該方法得到的沉積微相圖同時(shí)具備了外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)的沉積相模式圖更精準(zhǔn)，在指示有利儲(chǔ)層可能發(fā)育部位的同時(shí)，還可進(jìn)一步指示“甜點(diǎn)”區(qū)的位置。這種半定量的沉積微相分析方法，提高了有利儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度。

地震沉積學(xué)；沉積微相；古地貌；峰值頻率；時(shí)頻技術(shù)

0 引言

隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，以油氣儲(chǔ)層或油氣藏為對(duì)象的精細(xì)描述與研究逐步深入，油氣儲(chǔ)層的外部形態(tài)、空間展布與內(nèi)部屬性成為油氣勘探與開發(fā)的研究重點(diǎn)［1-2］，因此對(duì)沉積相研究要求更精準(zhǔn)，以便為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供更可靠的依據(jù)。近年來發(fā)展起來的地震沉積學(xué)是一門主要利用地震信息研究沉積及其形成過程的學(xué)科，包括地震地貌學(xué)和地震巖性學(xué)2個(gè)重要分支［3-4］。其中地震地貌學(xué)是利用地層切片技術(shù)對(duì)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行平面沉積成像，研究沉積體的平面展布特征［5］，是沉積相研究的重要內(nèi)容之一。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者［6-8］對(duì)地震地貌學(xué)的方法技術(shù)及應(yīng)用均進(jìn)行了大量研究，如地震地貌學(xué)用于河道、下切谷、深海水道、深水扇和礁體等方面的研究，均取得了很好的效果。地震沉積學(xué)的平面沉積成像技術(shù)無疑為傳統(tǒng)沉積相研究的一個(gè)重要進(jìn)展，使平面沉積相帶的邊界更可靠、可信。

由于測(cè)井與地震資料二者的垂向分辨率不同，測(cè)井曲線上可以識(shí)別三級(jí)層序、體系域以及高頻層序，而受地震分辨率的限制，地震剖面上只能識(shí)別出三級(jí)層序或體系域的界面，因此沉積微相分析在三級(jí)層序或體系域級(jí)別可以較好地做到井-震結(jié)合，但對(duì)于高頻層序級(jí)別，通常只能用測(cè)井曲線進(jìn)行分析，地震資料難以利用［9-11］。隨著地震勘探技術(shù)的迅速發(fā)展和成熟，地震與地質(zhì)的結(jié)合更加緊密，地震資料所提供的信息越來越多地應(yīng)用于地質(zhì)研究中，使定性的沉積模式研究逐漸向半定量或定量方向發(fā)展。地震沉積學(xué)的研究尺度正是高頻層序這樣的小尺度，其地層切片技術(shù)可以獲得高頻層序的地震屬性，用于沉積相分析。筆者提出三相融合（古地貌，地震屬性和砂地比）沉積微相分析方法，結(jié)合古地貌、地震屬性以及依據(jù)鉆井資料得到的砂地比圖，經(jīng)綜合分析后制作沉積微相圖，并利用砂地比等值線對(duì)沉積微相內(nèi)部進(jìn)行半定量刻畫，為有利儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)提供更加可靠的依據(jù)。

1 三相融合分析方法

三相融合是指綜合古地貌、地震屬性及砂地比3種資料，分析得到融合了測(cè)井信息和地震信息的沉積微相圖。

與常規(guī)方法借助地震屬性進(jìn)行沉積相研究相似，三相融合沉積微相分析更加強(qiáng)調(diào)古地貌在地震屬性優(yōu)選中的作用。古地貌是控制沉積體系發(fā)育的關(guān)鍵因素之一，其形態(tài)決定了沉積物的物源方向和沉積相類型的發(fā)育程度。因此，地震屬性的優(yōu)選應(yīng)在古地貌的控制下進(jìn)行，首先判斷地震屬性是否合理，其次看地震屬性是否與古地貌所指示的沉積展布規(guī)律相吻合，這樣可以減少地震屬性的多解性。

地震屬性可有效指示沉積相邊界，但地震屬性值的高低與砂巖的厚薄并非簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，因而對(duì)沉積微相內(nèi)部的細(xì)節(jié)難以刻畫，可以借助砂地比等值線來細(xì)化。這樣得到的沉積微相圖相帶邊界由地震屬性邊界確定，微相內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化依據(jù)砂地比圖的等值線來刻畫。由于三相融合沉積微相平面圖同時(shí)融合了地震屬性橫向連續(xù)性好的優(yōu)勢(shì)和測(cè)井信息縱向分辨率高的優(yōu)勢(shì)，可信度更高，可指示“甜點(diǎn)”的展布，有助于開展后續(xù)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作。

1.1 古地貌屬性和砂地比圖

古地貌屬性和砂地比圖均較易獲得。利用層拉平技術(shù)得到的等T0圖或2層之間的時(shí)間厚度圖均可看作是簡(jiǎn)化的古地貌圖，可用于觀察沉積物的物源方向和沉積體可能發(fā)育的部位。通過井點(diǎn)統(tǒng)計(jì)砂地比數(shù)值便可勾畫出砂地比圖。

1.2 地震屬性分析技術(shù)

三相融合沉積微相分析方法中，地震屬性的選擇和提取是重點(diǎn)也是難點(diǎn)。地震屬性的好壞與層位的等時(shí)性以及選取何種屬性均有很大關(guān)系。

1.2.1 高頻層序技術(shù)

地震反射同相軸的產(chǎn)狀隨頻率的變化而變化，頻率越低，同相軸更傾向于巖性意義，頻率越高，同相軸更傾向于時(shí)間意義，即高頻同相軸的等時(shí)意義更強(qiáng)。不隨頻率變化而變化的同相軸等時(shí)性最強(qiáng)［12］。常規(guī)地震剖面分辨率低，高頻層序界面反射特征不明顯，利用分頻技術(shù)獲得高頻分頻剖面，可以增強(qiáng)地震資料對(duì)高頻層序的識(shí)別能力，有利于對(duì)高頻層序邊界的解釋，且等時(shí)性更強(qiáng)，為地震屬性提取奠定了基礎(chǔ)。

分頻處理的方法有很多，采用Morlet小波對(duì)地震信號(hào)進(jìn)行分頻處理，其結(jié)果具有明確的物理意義，且具有計(jì)算速度快和時(shí)窗可變的優(yōu)點(diǎn)，低頻和高頻信號(hào)的準(zhǔn)確性均遠(yuǎn)高于短時(shí)傅里葉變換［13］。

對(duì)于主頻為25 Hz，頻寬為10～55 Hz的地震資料，通過Morlet小波分頻處理，可以得到20Hz，30Hz，40 Hz及50 Hz的分頻數(shù)據(jù)體。經(jīng)過比較分析，選擇50 Hz的分頻數(shù)據(jù)體作為高頻層序解釋的數(shù)據(jù)體，其反射同相軸連續(xù)性更好，等時(shí)性更強(qiáng)，適合高頻層序的追蹤解釋，大大減少了層位追蹤的多解性和不確定性（圖1），為高頻層序的地震地貌分析提供了等時(shí)性更強(qiáng)、更可靠的時(shí)窗與層位基礎(chǔ)。將根據(jù)測(cè)井曲線劃分的高頻層序標(biāo)定到地震剖面上，可以指導(dǎo)高頻層序界面的追蹤，并最終建立起井-震結(jié)合的高頻層序格架。

圖1 分頻剖面上高頻層序解釋對(duì)比Fig.1High-frequency sequence interpretation on frequency division section

1.2.2 時(shí)頻分析技術(shù)

時(shí)頻分析技術(shù)是在頻率域提取地震資料的有用信息，已廣泛應(yīng)用于沉積相、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)以及油氣檢測(cè)等方面的研究［14-16］。在砂泥巖薄互層地區(qū)，往往幾套砂巖和泥巖對(duì)應(yīng)一個(gè)地震波波峰或波谷，且振幅的強(qiáng)弱還受巖石波阻抗相對(duì)大小的影響，振幅屬性難以區(qū)分砂巖和泥巖，沉積相帶邊界刻畫更加困難。近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者均發(fā)現(xiàn)時(shí)頻域?qū)傩耘c薄層厚度關(guān)系密切。Puryear等［17］認(rèn)為，當(dāng)頂、底反射系數(shù)相等時(shí)，峰值頻率與地層厚度之間為單調(diào)關(guān)系。孫魯平等［18］研究發(fā)現(xiàn)，在薄互層地區(qū)，薄層厚度與峰值頻率為單調(diào)關(guān)系。因此，在薄互層地區(qū)，振幅信息復(fù)雜，難以有效利用，但可以利用峰值頻率屬性來表征薄層的厚度發(fā)育情況，刻畫沉積相。

2 三相融合技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 地質(zhì)背景及研究難點(diǎn)

渤海灣盆地冀中坳陷為一寬緩的斜坡構(gòu)造，其古地形起伏不大，原始坡度很小，區(qū)內(nèi)斷裂不發(fā)育，尋找上傾尖滅型巖性圈閉是該區(qū)的重點(diǎn)。目的層段為一套砂泥巖互層地層，厚度為20～60 m，單砂層較薄，一般為1.5～6.0 m。單井沉積微相分析認(rèn)為主要為辮狀河三角洲平原沉積，分流河道砂體為骨架砂體。研究區(qū)儲(chǔ)層巖石物理特征不明顯，砂巖與泥巖的波阻抗差異較?。▓D2），常規(guī)振幅信息很難區(qū)分巖性。

圖2 巖石物理交會(huì)圖Fig.2Petrophysical crossplot

2.2 三相融合沉積微相分析

目的層段位于一個(gè)三級(jí)層序的下部，相當(dāng)于一個(gè)四級(jí)層序，其反射界面在原始地震剖面上追蹤解釋有很大的不確定性，受人工解釋因素影響較大［參見圖1（a）］；對(duì)原始地震資料進(jìn)行分頻處理后，在50 Hz分頻剖面上該四級(jí)層序界面位置更確定，等時(shí)性也更強(qiáng)，易于追蹤對(duì)比［參見圖1（b）］。這樣建立的高頻層序格架等時(shí)性較強(qiáng)，容易獲得效果較好的地震屬性圖。

地震屬性的優(yōu)選在古地貌圖的控制下進(jìn)行，地震屬性圖所表現(xiàn)的沉積微相展布規(guī)律必須符合古地貌指示的沉積微相發(fā)育規(guī)律。古地貌（圖3）分析認(rèn)為，該區(qū)物源來自西部及北西部，沉積相帶沿物源方向呈北西—南東向展布。

圖3 目的層古地貌圖Fig.3Palaeogeomorphic map of intended zone

從目的層段的振幅屬性圖［圖4（a）］上看，研究區(qū)南西部砂巖較發(fā)育，北部砂巖較少，根據(jù)越靠近物源砂巖越發(fā)育的沉積規(guī)律，可以推斷物源來自南部和南西部，這與古地貌圖所揭示的物源位于北西部矛盾，因此認(rèn)為研究區(qū)振幅屬性圖不能區(qū)分砂巖和泥巖，不能作為沉積微相研究的關(guān)鍵地震屬性圖件，這也與巖石物理分析得到的結(jié)論一致（參見圖2）。

圖4 目的層段地震屬性圖Fig.4Seismic attributes of intended zone

通過時(shí)頻分析技術(shù)得到的峰值頻率屬性［圖4（b）］顯示，研究區(qū)北西部砂巖較發(fā)育，東部與南部砂巖不發(fā)育，指示物源方向應(yīng)來自北西部，這與據(jù)古地貌圖分析得到的物源方向一致，符合沉積微相展布規(guī)律，因此認(rèn)為該峰值頻率屬性圖可以作為該區(qū)高頻層序沉積微相研究的關(guān)鍵地震屬性圖件，且在地質(zhì)認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)下可進(jìn)一步在地震屬性圖上畫出沉積微相展布的范圍。

古地貌控制下的地震屬性優(yōu)選為地震屬性分析提供了地質(zhì)認(rèn)識(shí)和地質(zhì)觀點(diǎn)，有利于排除地震資料的多解性，從而選擇合理的地震屬性進(jìn)行沉積微相研究。

通過對(duì)比峰值頻率屬性與砂地比圖［圖5（a）］，可以看出它們極為相似，這同樣也說明了該地震屬性圖的合理性。

圖5 目的層段砂地比圖（a）和沉積微相圖（b）Fig.5The sand percentage（a）and sedimentary microfacies（b）of intended zone

將峰值頻率屬性圖與砂地比圖結(jié)合起來，便可得到最終的沉積微相圖［圖5（b）］。河道邊界由地震屬性圖指示的沉積體邊界控制，河道內(nèi)部的等值線根據(jù)砂地比圖的等值線勾畫，從而可以在河道內(nèi)部進(jìn)一步劃分出分流河道主體和分流河道側(cè)翼等，并可指示分流河道主體部位的“甜點(diǎn)”區(qū)。

2.3 效果分析

此前的研究認(rèn)為，研究區(qū)西部發(fā)育沖積平原，不發(fā)育分流河道，本次綜合研究認(rèn)為西部發(fā)育分流河道，只是規(guī)模較小。實(shí)際鉆探結(jié)果表明，靠近研究區(qū)西部的探井也證實(shí)了分流河道的存在。因此，該沉積微相圖比傳統(tǒng)的沉積相圖更精細(xì)，沉積微相圖不再只是模式圖，其邊界由地震屬性的邊界控制，微相內(nèi)部由砂地比等值線進(jìn)一步勾畫，可以指示重點(diǎn)相帶內(nèi)有利儲(chǔ)層的發(fā)育部位，是一種半定量的沉積微相分析圖件，為有利儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)提供了更可靠的依據(jù)。

3 結(jié)論

（1）三級(jí)層序級(jí)別的沉積微相圖不能反映薄儲(chǔ)層的分布，高頻層序格架下的沉積微相分析可指導(dǎo)薄互層地區(qū)儲(chǔ)層的研究。在高頻分頻剖面上可以對(duì)高頻層序界面進(jìn)行追蹤解釋，為地震屬性的提取提供等時(shí)性更強(qiáng)的時(shí)窗或?qū)游弧?/p>

（2）峰值頻率屬性適用于巖石物理特征不明顯和儲(chǔ)層厚度較薄的地區(qū)。它不僅能區(qū)分巖性，且與薄層厚度之間為單調(diào)關(guān)系，可以進(jìn)一步估算薄儲(chǔ)層的厚度。

（3）三相融合沉積微相分析技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)沉積相分析的進(jìn)一步完善，它將地質(zhì)和地震更緊密地結(jié)合在一起，為有利儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)提供了精準(zhǔn)和定量化的依據(jù)。

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（本文編輯：李在光）

Analysis method of sedimentary microfacies by combining three facies

LIU Baoguo1，CHEN Shan2
（1.North China Branch Company，Sinopec，Zhengzhou 450006，China；2.College of Energy Resources, China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Traditional sedimentary microfacies of third-order sequence is too large to guide the reservoir prediction.A method of combining ancient landform,seismic attributes and sand percentage was proposed to analyze sedimentary microfacies and describe the advantageous thin reservoir distribution.The high-frequency sequence boundary can be interpreted on frequency division section by referring to the high-frequency sequence division on single well.Seismic facies of high-frequency sequence was chosen under the control of ancient landform graph.By analyzing the sandstone percentage figure,the sedimentary microfacies figure was obtained.In this figure,the sedimentary microfacies boundary is controlled by boundary of seismic attributes,and the interior of the sedimentary microfacies is described by contour of sandstone percentage.Comparing with traditional sedimentary facies ideograph,this figure is more quantitative for having the external form and internal structure.It can be used to analyze the possible location of advantageous reservoir and indicate the dessert area.It makes reservoir prediction more real and believable.

seismicsedimentology；sedimentarymicrofacies；ancientlandform；peakfrequency；time-frequencytechnique

TE121.3

A

1673-8926（2014）03-0017-05

2014-02-10；

2014-03-24

劉寶國(guó)（1956-），男，高級(jí)工程師，主要從事地震資料采集、處理和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面的研究和管理工作。地址：（450006）河南省鄭州市中原區(qū)隴海西路199號(hào)。E-mail：lbg2005@126.com。