武賽軍， 尹太舉 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

馬晉文 (中國(guó)冶金地質(zhì)總局三局地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002)

毛丹鳳 (長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 荊州 434023)

瞿長(zhǎng)青 (中原石油勘探局地球物理勘探公司，河南 濮陽(yáng) 457001)

柯 欽 (東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072750)

地球物理方法在沉積物源分析中的應(yīng)用

武賽軍， 尹太舉 (長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

馬晉文 (中國(guó)冶金地質(zhì)總局三局地質(zhì)勘查院，山西 太原 030002)

毛丹鳳 (長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 荊州 434023)

瞿長(zhǎng)青 (中原石油勘探局地球物理勘探公司，河南 濮陽(yáng) 457001)

柯 欽 (東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北 涿州 072750)

目前的物源方法一般局限在地質(zhì)與地球化學(xué)方法上，如重礦物分析法、碎屑巖類分析法、同位素法、裂變徑跡法等等。但這些方法存在較大的局限性，它們只能反映井上及井周圍地層的物質(zhì)特征。對(duì)于一個(gè)井少且井分布不均勻的地區(qū)，這些方法就不能準(zhǔn)確判斷物源方向或無(wú)法判斷物源方向。地球物理方法在這種情況下就占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵摲椒ǖ玫降臋M向上的地層信息較連續(xù)。主要概述了如何利用地球物理方法中地震相、反演、地震屬性分析方法來(lái)判斷物源方向，并結(jié)合實(shí)例使用地震屬性中的頻譜分解方法分析某工區(qū)的物源方向。

物源；地震相；反演；地震屬性；頻譜分解

物源分析的意義主要體現(xiàn)在確定源區(qū)位置、性質(zhì)、沉積物搬運(yùn)路徑及整個(gè)盆地的沉積過(guò)程、構(gòu)造演化史和儲(chǔ)集砂體的刻畫。物源分析是了解一個(gè)新地區(qū)的首要任務(wù)，它決定著對(duì)該地區(qū)后續(xù)研究的方向及準(zhǔn)確性[1]。因此物源分析在沉積研究的過(guò)程中占有舉足輕重的地位。隨著人們對(duì)物源分析重要性認(rèn)識(shí)的不斷提高、理論研究的不斷深入及測(cè)試技術(shù)的不斷完善，使現(xiàn)代物源分析方法呈現(xiàn)出多學(xué)科交叉、多資料驗(yàn)證、多技術(shù)協(xié)同的發(fā)展趨勢(shì)[2-3]。目前的物源分析方法主要從地質(zhì)與地球化學(xué)2個(gè)角度出發(fā)，或是兩者相互結(jié)合來(lái)分析物源，如重礦物分析法、碎屑巖類分析法、同位素法、裂變徑跡法等等[3-4]。

由于每種方法的資料基礎(chǔ)、適用條件等存在差異，合理選擇符合研究區(qū)資料基礎(chǔ)的物源分析方法很關(guān)鍵。尤其在稀疏井網(wǎng)條件下，井上信息在局部地區(qū)有效，對(duì)于橫向上井與井之間或無(wú)井區(qū)就會(huì)存在一定的問(wèn)題。若單從地質(zhì)或地球化學(xué)角度來(lái)分析物源，因地層在橫向上受到信息量的較大限制，物源分析的結(jié)果就不太準(zhǔn)確，或是無(wú)法確定物源方向。地球物理方法可以彌補(bǔ)這個(gè)不足，如地震數(shù)據(jù)，它能較連續(xù)地反映地層的橫向信息。在井?dāng)?shù)量少，分布不均勻的情況下，就可以充分利用地震相、反演、地震屬性等分析方法來(lái)確定沉積體系的展布、演化規(guī)律，進(jìn)而進(jìn)行物源方向判別，然后利用井上信息從地質(zhì)或地球化學(xué)角度局部控制分析，最后綜合分析確定較可靠的物源方向。

1 地球物理方法

地震數(shù)據(jù)體中包含著豐富的地質(zhì)信息，它主要反映了地層之間的波阻抗差異。隨著高精度3D地震技術(shù)的發(fā)展，可以利用一定的數(shù)學(xué)計(jì)算公式從地震數(shù)據(jù)體中提取反射波的某種信息特征，如振幅能量、反射波的弧長(zhǎng)、頻率等，再通過(guò)分析這些信息特征來(lái)指導(dǎo)物源分析研究。一般運(yùn)用地震相、反演、地震屬性等地球物理方法分析古水流方向或砂體的展布特征，因?yàn)楣潘鞯牧鲃?dòng)伴隨著物質(zhì)的沉積，砂體的展布特征表現(xiàn)出沉積物在搬運(yùn)過(guò)程中巖性的變化規(guī)律，故可根據(jù)古水流方向或砂體的展布特征推斷物源方向。

1.1地震相

地震相是地震地層學(xué)的核心，是由特定的地震反射參數(shù)所限定的三維空間地震反射單元，是特定的沉積相或地質(zhì)體的地震響應(yīng)。地震相是指沉積物(巖層)在地震剖面圖上所反映的主要特征的總和，包括內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、反射連續(xù)性、反射振幅、反射頻率、外部幾何形態(tài)及其伴生關(guān)系，如前積反射結(jié)構(gòu)等。利用前積反射結(jié)構(gòu)可以大致推斷古水流方向，從而判斷物源方向。當(dāng)?shù)卣饻y(cè)線方向與地層前積方向平行時(shí)，剖面上的前積反射形態(tài)能反映地層的前積方向[5]，即古水流方向。郭澤清等在柴達(dá)木盆地東部三湖地區(qū)第四季沉積物源分析中，利用地震前積反射特征與其他物源分析法相結(jié)合取得了較好的效果[6]。

1.2反演

反演是由地震信息得到地質(zhì)信息的過(guò)程，其中疊后地震波阻抗反演較為常用，利用該反演可得到阻抗剖面或速度剖面，進(jìn)而研究巖性變化規(guī)律。在反演的過(guò)程中主要利用測(cè)井與地質(zhì)資料來(lái)約束反演結(jié)果的橫向變化。該結(jié)果是地層中巖性的較直觀反映，它能反映巖性的變化規(guī)律，為物源分析提供一定的依據(jù)。

1.3地震屬性

地震屬性是指將疊前或疊后地震數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換后，導(dǎo)出有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、動(dòng)力學(xué)特征和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，主要包括振幅統(tǒng)計(jì)類屬性、瞬時(shí)類屬性、相關(guān)統(tǒng)計(jì)類屬性(如波形分類屬性)、頻(能)譜類屬性和層序統(tǒng)計(jì)類屬性等[7]。通過(guò)分析上述地震屬性平面的變化規(guī)律就可以預(yù)測(cè)儲(chǔ)層或巖性橫向變化特征，研究砂體發(fā)育規(guī)律，結(jié)合沉積環(huán)境的橫向變化、古水流方向，從而確定物源方向。

在勘探初期，井網(wǎng)稀疏條件下，井?dāng)?shù)量少，其分布亦不均勻，井上信息在局部地區(qū)有效。用其分析研究區(qū)的物源時(shí)，橫向上的井與井之間或無(wú)井區(qū)就會(huì)存在一定的問(wèn)題。此時(shí)，可以借助地球物理方法，如地震相、反演、地震屬性等分析方法來(lái)研究沉積體系的展布及演化規(guī)律，控制物源大致方向，再結(jié)合地質(zhì)與地球化學(xué)方法分析進(jìn)一步精確確定源巖性質(zhì)及物源方向。

2 應(yīng)用實(shí)例

圖1 井的合成記錄

某工區(qū)的面積達(dá)483.67km2，工區(qū)內(nèi)的井?dāng)?shù)量為18口，地層近乎呈單斜構(gòu)造，傾向近西北方向。在工區(qū)內(nèi)的東部有背斜構(gòu)造，所有的井幾乎都打在背斜構(gòu)造的軸部附近。在這些井中有2口井在目的層A層(其頂為a，底為b如圖1所示)出水，其余全出的是油。這些井在A層處巖性大部分為砂巖，遠(yuǎn)離這些井的地方就不清楚地層的巖性變化規(guī)律。該工區(qū)以后的鉆井開發(fā)工作面臨著一個(gè)棘手的問(wèn)題——以后的井應(yīng)該定位在何處。由于對(duì)整個(gè)地區(qū)的物源方向沒(méi)有清楚地認(rèn)識(shí)，所以砂體的分布規(guī)律也未得到落實(shí)。

首先將每口井的聲波曲線進(jìn)行校正歸一化，該工區(qū)內(nèi)的井沒(méi)有密度曲線，密度使用Gardener公式計(jì)算，而后進(jìn)行合成記錄的精細(xì)標(biāo)定。合成記錄的精細(xì)程度直接影響后面地震剖面上地層的解釋。該工區(qū)內(nèi)部分井的合成記錄情況如圖1所示，圖1中標(biāo)定的是地層的頂界。

層位標(biāo)定完成后，在地震剖面上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層、A層的頂?shù)准捌湎噜徣舾蓪游贿M(jìn)行追蹤解釋。在該工區(qū)中主要對(duì)A層采用頻譜分解的方法來(lái)研究砂體的展布情況。頻譜分解主要提取地震波中的單一頻率成分所對(duì)應(yīng)的振幅信息，它是地震屬性的一類：頻(能)譜類屬性。頻譜分解是利用小波變換或傅里葉變換，沿層或沿固定時(shí)窗把地震反射波中的各頻率成分對(duì)應(yīng)的調(diào)諧能量識(shí)別出來(lái)，形成對(duì)應(yīng)頻率的能量異常圖，從而使得儲(chǔ)層或巖性得以檢測(cè)[8]。該方法對(duì)地質(zhì)體在3D地震資料時(shí)間厚度中不連續(xù)成像時(shí)，將頻率域中每個(gè)頻率所對(duì)應(yīng)的振幅進(jìn)行分析，排除了時(shí)間域內(nèi)不同頻率成分的相互干擾，這對(duì)物源分析非常有利。

采用沿層時(shí)窗方式提取A層地震反射波中的20、30、40、50Hz頻率成分，它們分別所對(duì)應(yīng)的調(diào)諧能量異常體如圖2所示。通過(guò)觀察頻譜分解圖，可知圖中異常體變化趨勢(shì)隨著頻率的增加其展布范圍亦隨之發(fā)生明顯變化。

對(duì)于砂泥巖來(lái)說(shuō)，一般砂巖所反映的頻率較高，而泥巖較低，再與井上巖性資料對(duì)比，結(jié)果顯示在該井A層處為砂巖，利用頻譜分解對(duì)A層進(jìn)行分析得出砂體主要分布在東北角，向西南、東南方向延伸。據(jù)此可進(jìn)一步推斷物源方向很可能與箭頭所指方向一致，即沉積物是從東北方向注入該工區(qū)后，在工區(qū)內(nèi)分別向西南和東南堆積。

圖2 頻譜分解圖

3 結(jié) 語(yǔ)

在井少且井分布不均勻的地區(qū)，利用地球物理方法可以直觀地分析出物源的大致方向，如分析地震相、反演、地震屬性。該方法操作簡(jiǎn)單，且在實(shí)際的應(yīng)用中也取得了較明顯的成果，如上述實(shí)例中運(yùn)用頻譜分解的方法推斷出工區(qū)內(nèi)的物源大致方向，指導(dǎo)了今后的研究工作。這主要得益于地震資料的橫向連續(xù)性，彌補(bǔ)了地質(zhì)與地球化學(xué)分析方法的局限性。在應(yīng)用上述方法時(shí)應(yīng)注意：①地層等時(shí)格架的準(zhǔn)確建立；②合成記錄的精細(xì)制作，地質(zhì)層位準(zhǔn)確標(biāo)定；③該方法需要結(jié)合井上信息進(jìn)一步分析物源方向，因?yàn)樵摲椒ㄖ荒艽笾麓_定物質(zhì)的來(lái)源方向，不能判斷源巖性質(zhì)。

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[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.019

P618.13

A

1673-1409(2012)01-N059-03