郭華軍，陳能貴，徐洋，鄒志文，李昌，王力寶

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州310023）

地震沉積學(xué)在阜東地區(qū)沉積體系分析中的應(yīng)用

郭華軍，陳能貴，徐洋，鄒志文，李昌，王力寶

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州310023）

在與傳統(tǒng)沉積體系分析方法進(jìn)行對比的基礎(chǔ)上，提出了利用地震沉積學(xué)方法進(jìn)行沉積體系分析。在對準(zhǔn)噶爾盆地阜東地區(qū)層序地層劃分的基礎(chǔ)上，開展90°相位轉(zhuǎn)換、地震屬性分析、地層切片提取與分析等，最后通過巖心、露頭、測井與錄井等資料，并參考現(xiàn)代沉積模式進(jìn)行地震沉積相分析，建立了地震屬性平面特征與沉積相間的對應(yīng)關(guān)系，并對沉積體系進(jìn)行了分析。研究認(rèn)為，地震沉積學(xué)沉積體系分析方法以層序地層格架為基礎(chǔ)，保證了地層對比的等時性；充分利用了地震資料的橫向分辨率，可識別地震垂向分辨率難以識別的薄層砂體；將地震屬性分析與沉積學(xué)相結(jié)合，可預(yù)測砂體空間展布及其演化特征。

地震沉積學(xué)；沉積體系；層序地層；地震屬性；橫向分辨率；準(zhǔn)噶爾盆地

0 引言

在傳統(tǒng)的沉積體系分析過程中，首先通過重礦物和古地貌等資料進(jìn)行沉積背景分析，以確定物源方向和儲層展布等；然后通過巖心觀察與描述、測井相識別與判定進(jìn)行單井沉積相分析，以確定沉積相類型；再通過連井沉積相對比，預(yù)測沉積相在橫向上的展布；最后通過層段或組的地震屬性來預(yù)測各沉積相帶在平面上的展布規(guī)律［1］。另外，人們習(xí)慣于在地震剖面上識別同相軸和地震相，并綜合多個剖面的解釋結(jié)果來編制地震相圖，進(jìn)而在平面上作出沉積相解釋［2］，并通過各類單因素圖件，如砂巖厚度圖或砂地比圖等繪制出各層段的沉積相系列圖件，進(jìn)而開展沉積體系分析［3］?？梢哉f，傳統(tǒng)的沉積體系分析方法在油氣勘探中，特別是在有利砂體和儲層預(yù)測方面起到了至關(guān)重要的作用。

然而，隨著勘探難度不斷增加，特別是針對薄儲集層預(yù)測，傳統(tǒng)沉積體系分析存在2個基本問題：①許多高分辨率層序和儲集層在地震剖面上用肉眼難以分辨；②地震反射同相軸并非普遍具有年代地層意義，只有少數(shù)反射同相軸（如層序界面或不整合面）具有穩(wěn)定的等時意義，而大多數(shù)地震反射同相軸的產(chǎn)狀受地震資料頻率成分的影響，可等時或不等時。因此，通過傳統(tǒng)的追蹤地震同相軸方法來解釋等時地質(zhì)界面具有多解性，不適用于薄儲集層地層單元的研究［4］。如何解決好地震資料的分辨率和同相軸的等時性問題給勘探工作者帶來了挑戰(zhàn)。

地震沉積學(xué)的技術(shù)方法，尤其是地層切片技術(shù)，為地震資料解釋提供了高分辨率的相對等時的地震資料處理、顯示和分析方法。準(zhǔn)噶爾盆地阜東地區(qū)多為河道砂體，規(guī)模小、厚度薄、橫向變化快、連續(xù)性差，且縱向疊置關(guān)系復(fù)雜。受地震資料品質(zhì)制約，利用傳統(tǒng)的沉積體系分析方法進(jìn)行儲層預(yù)測存在一定的困難。因此，筆者將地震沉積學(xué)的技術(shù)手段與實(shí)際資料相結(jié)合，提出利用地震沉積學(xué)方法對研究區(qū)開展沉積體系分析。

1 地震沉積學(xué)方法

1998年Zeng等［5］首次提出“地震沉積學(xué)”一詞。2004年Zeng等［6］對地震沉積學(xué)給出定義：“地震沉積學(xué)是用地震資料來研究沉積巖及其形成過程的學(xué)科。以當(dāng)前的技術(shù)水平，地震沉積學(xué)僅局限于地震巖性學(xué)、地貌學(xué)、沉積結(jié)構(gòu)和沉積史的研究分析”。2006年董春梅等［7］將地震沉積學(xué)的理論方法介紹到國內(nèi)。2011年曾洪流［8］對地震沉積學(xué)的概念、理論和方法作了系統(tǒng)的介紹。2012年曾洪流等［9］在松遼盆地國際合作項(xiàng)目研究成果的基礎(chǔ)上發(fā)表了陸相坳陷型盆地地震沉積學(xué)研究規(guī)范。

地震沉積學(xué)是以現(xiàn)代沉積學(xué)、層序地層學(xué)和地球物理學(xué)為理論基礎(chǔ)，利用三維地震資料及地質(zhì)資料，經(jīng)過層序地層劃分、90°相位轉(zhuǎn)換、地層切片分析、地震屬性提取、巖心分析和沉積相刻度等研究，從而確定沉積體系及沉積演化的地質(zhì)學(xué)科。地震沉積學(xué)的標(biāo)志性技術(shù)手段為90°相位轉(zhuǎn)換和地層切片技術(shù)。

零相位地震數(shù)據(jù)中，地層界面對應(yīng)于波峰或波谷，地層的巖性與地震零相位間不存在確定性的對應(yīng)關(guān)系。通過90°相位轉(zhuǎn)換可使地層界面對應(yīng)于零點(diǎn)，反射波的主瓣對應(yīng)于薄層的中心，從而使地震同相軸對應(yīng)于地質(zhì)上定義的儲集層。相位轉(zhuǎn)換后同相軸具有了巖性意義，地震同相軸和薄層巖性單元之間建立起了一一對應(yīng)的關(guān)系，使得沉積巖性的地震解釋更為容易［4］。

地震切片技術(shù)常用的有時間切片、沿層切片和地層切片［7］。時間切片技術(shù)是指以某一地震旅行時刻對地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行切片顯示，反射時間具有物理意義，但不具有地質(zhì)意義；沿層切片技術(shù)是指平行于某一地震層位進(jìn)行切片，即平行于地層的頂或底界面，但是由于同一套地層不同位置的沉積厚度不同，沿層切片往往穿越同相軸，也缺乏地質(zhì)意義；地層切片技術(shù)是采用2個層序界面之間等比例內(nèi)插的方法，其切片位置與層序界面具有較好的對應(yīng)關(guān)系。通過對比可看出，地層切片更接近于沉積等時界面，確保了地震解釋的等時性。另外地震沉積學(xué)還基于這樣一個原理，即大部分的沉積體系往往具有寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于厚度的特征，有些在垂向上無法通過地震垂向分辨率識別的地質(zhì)體，在平面上有可能通過地震橫向分辨率識別出來［3］。因此，采用具有等時意義的地層切片技術(shù)可同時解決分辨率的問題。

綜上所述，將物理意義上的地震屬性參數(shù)轉(zhuǎn)換為含有巖性意義的高分辨率沉積相平面圖是地震沉積學(xué)的最終目的［8］。因此，將地震沉積學(xué)與傳統(tǒng)的沉積體系分析方法相結(jié)合，可以合理地解決薄儲集層地層單元研究的難題，對于多層沉積相平面圖，按照地質(zhì)時間順序綜合分析，可得出有關(guān)盆地沉積演化和各歷史時期有利砂體分布的地質(zhì)信息。

2 研究實(shí)例

2.1 研究區(qū)概況

近年來，通過對準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷東南斜坡侏羅系整體解剖和研究，鉆探了阜東2和阜東5等預(yù)探井，獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流，并發(fā)現(xiàn)了侏羅系頭屯河組（J2t）油氣藏，充分展示了該地區(qū)頭屯河組勘探的巨大潛力。開展研究區(qū)的沉積體系分析工作，特別是主砂體的分布預(yù)測，找出規(guī)模儲層發(fā)育的位置是加快阜東地區(qū)勘探開發(fā)一體化、推進(jìn)區(qū)塊整體探明、拓展阜北斜坡巖性油氣藏勘探領(lǐng)域以及擴(kuò)大油氣勘探成果的關(guān)鍵。

2.2 沉積體系分析

工作流程如下：①利用層序地層學(xué)原理，綜合多種地質(zhì)和地球物理資料，建立等時地層格架；②進(jìn)行90°相位轉(zhuǎn)換，建立薄層砂體與地震反射同相軸的對應(yīng)關(guān)系；③優(yōu)選能反映砂體展布特征的地震屬性；④根據(jù)地層的產(chǎn)狀變化，利用地層切片技術(shù)研究地震屬性的平面特征；⑤利用巖心、測井和露頭等資料刻度地震沉積相，建立地震平面屬性特征和關(guān)鍵井之間的對應(yīng)關(guān)系；⑥綜合利用地震屬性的平面地貌學(xué)特征開展其與沉積體系關(guān)系的研究，確定沉積體系的類型和砂體形態(tài)。

2.3 等時地層格架建立

利用層序地層學(xué)原理，綜合多種地質(zhì)與地球物理資料，在研究區(qū)建立多條等時地層格架剖面（圖1），并進(jìn)行層序界面追蹤解釋。結(jié)合單井高分辨率層序分析，認(rèn)為頭屯河組至齊古組（J3q）沉積期為一個三級層序，整體以持續(xù)湖退為主，最大湖盆面積出現(xiàn)于頭屯河組一段沉積期。但最大湖泛面特征不明顯，地震剖面上不易追蹤，而且最大湖泛面之下的泥巖在整個阜東地區(qū)分布不穩(wěn)定，僅在局部地區(qū)較厚。

圖1 阜東地區(qū)阜9井—北25井連井地震層序解釋格架剖面（K1q拉平）Fig.1Seismic stratigraphy interpretation frame section of Fu 9-Bei 25 well in Fudong area

2.490 °相位轉(zhuǎn)換

相位轉(zhuǎn)換要根據(jù)原始資料的實(shí)際子波相位作出調(diào)整，將地震道調(diào)整到90°相位。本實(shí)例中原始疊后數(shù)據(jù)的地震子波相位為零相位，通過相位調(diào)整可將反射波波形調(diào)整為與目標(biāo)地質(zhì)體對稱的90°相位。本實(shí)例中砂層1和砂層2頂、底在零相位剖面上的地震響應(yīng)對應(yīng)波峰和波谷，而在相位轉(zhuǎn)換后的剖面上對應(yīng)零點(diǎn)位置，砂層中心對應(yīng)波谷。這樣就使得地震反射極性具有了巖性意義，即負(fù)振幅對應(yīng)砂巖儲集層（圖2）。

圖290 °相位轉(zhuǎn)換前、后砂體地震響應(yīng)特征對比Fig.2Comparison of sand body seismic response characteristics before and after 90°phase transformation

2.5地震屬性參數(shù)優(yōu)選與分析

在相位轉(zhuǎn)換后的地震數(shù)據(jù)體上開展地震屬性提取與分析，分別提取了振幅、頻率、相位、傾角、曲率和相干等三維地震屬性。通過研究區(qū)已完鉆井的精細(xì)標(biāo)定分析，認(rèn)為地震相干屬性（圖3）和最大波谷振幅屬性均能很清晰地反映研究區(qū)河道砂體在空間上的展布特征。

圖3 阜東地區(qū)地震相干屬性平面圖Fig.3Seismic coherence properties plane graph in Fudong area

2.6 地層切片解釋

基于地層切片技術(shù)原理，對研究區(qū)的三維地震資料進(jìn)行了再處理和解釋。在頭屯河組以最大湖泛面和層序界面作為時間標(biāo)志層，以2～4 ms采樣率對三維地震屬性數(shù)據(jù)體進(jìn)行采樣（圖4），并將地層切片采樣結(jié)果按地質(zhì)時間順序存儲，以便研究各地質(zhì)歷史時期沉積體系的古地貌特征及其演化過程。

圖4 阜東地區(qū)重采樣后的地震剖面Fig.4Seismic section of stratal slicing in Fudong area

2.7 地震沉積相分析

地層切片是地震沉積相分析的理想載體，地震相必須轉(zhuǎn)化為沉積相才具有地質(zhì)意義。研究過程中，利用巖心、測井和露頭等資料刻度地震相，并建立地震平面屬性特征和關(guān)鍵井沉積相間的對應(yīng)關(guān)系，開展沉積相分析。

單井沉積相分析主要通過巖心、錄井和測井等資料進(jìn)行，地震相是地震子波與地層干涉后的地震響應(yīng)特征，二者均存在多解性。因此，在地震沉積相分析過程中，盡可能地利用各種地質(zhì)和地球物理信息進(jìn)行相互驗(yàn)證，將地層切片上的地震參數(shù)通過單井巖性標(biāo)定轉(zhuǎn)換成沉積相和砂體分布，以減少多解性。

在本實(shí)例中，對應(yīng)于頭屯河組砂體的一張地層切片清晰地顯示了樹枝狀河道形態(tài)的地震地貌特征（圖5）。地震巖性標(biāo)定表明河道形地貌單元為負(fù)振幅，對應(yīng)三角洲前緣水下分流河道砂體。通過巖心觀察和單井沉積相分析，砂巖以正韻律沉積為主，底部見沖刷面，并具有豐富的交錯層理和透鏡狀層理等，自下而上為濱淺湖、前三角洲、遠(yuǎn)砂壩、河口壩、三角洲前緣水下分流河道和水下分流間灣沉積，并以三角洲平原分流河道、河口壩和分流間灣沉積結(jié)束（圖6）。結(jié)合各層段相應(yīng)地層相干切片的地震沉積相研究，綜合分析認(rèn)為阜東地區(qū)頭屯河組的沉積體系為淺水三角洲（圖7），主要發(fā)育三角洲平原、三角洲前緣及淺湖等相帶，以三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道沉積為主，見水下分流間灣、河口砂壩和遠(yuǎn)砂壩等沉積微相。

圖5 阜東地區(qū)頭屯河組地層相干切片F(xiàn)ig.5A coherent slice of Toutunhe Formation in Fudong area

圖6 阜東5井地震巖性標(biāo)定Fig.6Seismic lithologic calibration in Fudong 5 well

圖7 阜東地區(qū)頭屯河組二段沉積相平面圖Fig.7Sedimentary facies of the second member of Toutun he Formation in Fudong area

3 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)沉積體系分析方法相比，地震沉積學(xué)沉積體系分析以層序地層格架為基礎(chǔ)，保證了地層對比的等時性。

（2）利用地震資料較高的橫向分辨率，可識別地震垂向分辨率難以識別的薄層砂體。

（3）實(shí)例研究表明，地震沉積學(xué)方法對陸相坳陷型盆地薄砂巖儲集層沉積體系分析和砂體分布預(yù)測是有效的。

［1］王德發(fā)，鄧宏文.陸源碎屑沉積環(huán)境及沉積體系［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1992：81-94.

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［3］王華，李忠，陸永潮.現(xiàn)代沉積學(xué)研究的若干思路與方法［M］.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2002：78-86.

［4］Zeng Hongliu，Posamentier H W，Miall A D，et al.地震沉積學(xué)［M］.朱筱敏，曾洪流，董艷蕾，等，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2011：1-16.

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［7］董春梅，張憲國，林承焰.有關(guān)地震沉積學(xué)若干問題的探討［J］.石油地球物理勘探，2006，41（4）：405-409.

［8］曾洪流.地震沉積學(xué)在中國：回顧和展望［J］.沉積學(xué)報，2011，29（3）：61-70.

［9］曾洪流，朱筱敏，朱如凱，等.陸相坳陷型盆地地震沉積學(xué)研究規(guī)范［J］.石油勘探與開發(fā)，2012，39（3）：275-284.

（本文編輯：李在光）

Application of seismic sedimentology to the analysis of sedimentary system in Fudong area

GUO Huajun，CHEN Nenggui，XU Yang，ZOU Zhiwen，LI Chang，WANG Libao
（Hangzhou Research Institute of Petroleum Geology，Hangzhou 310023，China）

Based on the comparison of traditional sedimentary system analysis methods,this paper proposed seismic sedimentology method to carry out sedimentary system analysis.On the basis of sequence stratigraphic classification, this paper carried out seismic data to 90°phase conversion,3D seismic attribute analysis,extraction and analysis of stratigraphic section,established the corresponding relationship between seismic attribute characteristics and sedimentary facies by calibrating the seismic sedimentary facies through the observation of core and outcrops,well logging and modern sedimentary analysis,and analyzed the sedimentary system.It is considered that the seismic sedimentology sedimentary system analysis method is based on the sequence stratigraphic framework,and it can ensure the isochronous stratigraphic correlation,make full use of the lateral seismic resolution to recognize the thin layer of sand body which is difficult for the seismic vertical resolution,and combined the seismic attribute processing with sedimentology,it can predict sand body space distribution and evolution characteristics.

seismic sedimentology；sedimentarysystem；sequence stratigraphy；seismic attributes；lateral resolution；Junggar Basin

P539.1

A

1673-8926（2014）03-0084-05

2013-10-08；

2013-11-20

郭華軍（1982-），男，碩士，工程師，主要從事石油地震地質(zhì)勘探方面的工作。地址：（310023）浙江省杭州市西湖區(qū)西溪路920號。電話：（0571）85223219。E-mail：guohj_hz@petrochina.com.cn。