楊 帥 陳洪德 侯明才 徐勝林 郭 垚

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)) 成都 610059;2.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院 成都 610059;3.浙江大學(xué)教育學(xué)院 杭州 310013)

0 引言

構(gòu)造沉降控制盆地物質(zhì)聚集分布規(guī)律及沉積特征，盆地類型及沉積特征控制沉積體系與沉積相展布，沉積相帶指示儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)模及物性等特征，即構(gòu)造控盆、盆地控相、相控儲(chǔ)層。依據(jù)這一原則，沉積相研究在油氣勘探中必然處于非常重要的位置。具體到一個(gè)盆地的某個(gè)開發(fā)區(qū)塊，在整個(gè)沉積體系沉積相特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)行層序地層格架內(nèi)的最小等時(shí)單元沉積相特征研究非常有必要，利用沉積相控制地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，對(duì)于識(shí)別更多的構(gòu)造—巖性油氣藏非常有幫助。

傳統(tǒng)的沉積相研究以沉積學(xué)、層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，在等時(shí)地層格架內(nèi)做沉積體系沉積相研究。在鉆井資料較少的地區(qū)，沉積相分析主要依靠手工解釋地震相(同相軸反射結(jié)構(gòu)和構(gòu)造)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為沉積相，這種研究方式基本上限于“三級(jí)層序”或“體系域”(多套砂組或準(zhǔn)層序組)級(jí)別，對(duì)于勘探和開發(fā)生產(chǎn)而言，層序地層學(xué)尺度太粗，不能解決高頻層序的單砂組沉積相及有利相帶內(nèi)目標(biāo)砂體預(yù)測(cè)的問題。

由曾洪流等［1］創(chuàng)立的地震沉積學(xué)利用高品質(zhì)的三維地震資料及地質(zhì)資料，以現(xiàn)代沉積學(xué)、層序地層學(xué)和地震地層學(xué)為理論基礎(chǔ)，經(jīng)過層序地層、地層切片、地震屬性分析、巖芯巖性和沉積相刻度研究，確定地層巖石宏觀特征、砂體成因、沉積體系發(fā)育演化、儲(chǔ)層質(zhì)量及油氣分布的地質(zhì)學(xué)科。地震沉積學(xué)能夠?yàn)楹蜌馀璧鼐?xì)勘探與開發(fā)提供高分辨率層序地層格架、沉積體系類型以及沉積砂體的精細(xì)分布特征。與傳統(tǒng)的地震地層學(xué)不同，地震沉積學(xué)除了利用盆地規(guī)模的地震反射振幅、連續(xù)性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)以及地震反射終止關(guān)系來進(jìn)行層序和地震相的研究工作外，更為重要的是利用三維地震資料，進(jìn)行地震屬性處理和沉積體形態(tài)解釋，有效地識(shí)別薄層沉積砂體，在油藏規(guī)模上精細(xì)研究薄層砂體。這有望解決四～五級(jí)層序的沉積相的問題，對(duì)于我國(guó)陸上薄互儲(chǔ)層的研究比較實(shí)用。

在探討地震沉積學(xué)方法的沉積相研究思路的基礎(chǔ)上，以潿西南凹陷研究區(qū)的古近系潿洲組三段7砂組為例，結(jié)合前人沉積體系、沉積環(huán)境及物源研究成果，開展地震沉積學(xué)沉積相研究，建立高分辨率層序地層格架，利用屬性、波形及地震地貌特征，精確刻畫出7砂組的沉積相展布形態(tài)。

1 基于地震沉積學(xué)方法的沉積相研究

地震沉積學(xué)是在層序地層學(xué)、沉積學(xué)、地震地層學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新學(xué)科［2］。無論是層序地層學(xué)、沉積學(xué)、還是地震地層學(xué)，都是在等時(shí)的地層格架內(nèi)對(duì)沉積相進(jìn)行研究，地震沉積學(xué)也不例外。地震沉積學(xué)以高品質(zhì)三維地震資料為基礎(chǔ)，研究等時(shí)地層格架內(nèi)的沉積相特征。其技術(shù)體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是首先在一個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi)劃定最小等時(shí)研究單元，然后研究其巖相、沉積相與地震反射特征的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在一個(gè)相對(duì)等時(shí)的時(shí)窗內(nèi)提取特征地震屬性，作為地震相定量表征的依據(jù)，再結(jié)合單井巖芯描述資料及微相特征，最終編制最小等時(shí)單元的沉積相圖。

分頻解釋技術(shù)、地層切片技術(shù)、地震巖性學(xué)是地震沉積學(xué)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方法。分頻解釋有助于建立高頻等時(shí)層序格架;90度相位化處理使地震反射的同相軸具有巖性意義，可與地質(zhì)上的巖性對(duì)應(yīng)，便于和測(cè)井相對(duì)比，有助于識(shí)別高級(jí)層序界面;地層切片改進(jìn)了地震相分析的技術(shù)(產(chǎn)生等時(shí)地層研究單元)，使地震屬性表征的等時(shí)意義得到加強(qiáng);通過尋找能夠反映沉積相的最準(zhǔn)確的地震屬性特征，為沉積相刻畫提供了解釋的可靠依據(jù)。

具體研究時(shí)主要包括以下幾個(gè)方面［3］:

(1)運(yùn)用地震地層學(xué)(Vail)、經(jīng)典層序地層學(xué)(Vail)、高分辨率層序地層學(xué)(Cross)、或成因?qū)有虻貙訉W(xué)(Galloway)原理［4］，綜合地質(zhì)和地球物理資料建立高精度等時(shí)層序地層格架。

利用提高分辨率技術(shù)，拓寬地震資料的頻帶范圍;利用分頻資料，識(shí)別地震層序界面;在單井層序與沉積相劃分的基礎(chǔ)上，通過合成地震記錄(或VSP資料)完成精細(xì)時(shí)深標(biāo)定，使地震與井層序地層劃分一致。

(2)根據(jù)地層產(chǎn)狀，結(jié)合沉積體系的幾何形態(tài)和地貌特征，開展典型沉積體系的地貌特征及其與沉積體系關(guān)系研究，確定沉積體系類型和砂體展布形態(tài)。

根據(jù)地震主頻與調(diào)諧厚度的關(guān)系，優(yōu)選反映薄層砂體的最佳頻率，以便識(shí)別薄層砂體;對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行子波相位調(diào)整(通常為 90°)［2］，建立薄層砂體與反射同相軸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立巖性數(shù)據(jù)體;利用巖性數(shù)據(jù)體，刻畫出薄層砂體的形態(tài)及分布特征。

(3)在地震巖性學(xué)研究的基礎(chǔ)上，建立地震數(shù)據(jù)與測(cè)井巖性關(guān)系。優(yōu)選能夠反映地層巖性、砂體形態(tài)等沉積特征的地震屬性，如均方根振幅、瞬時(shí)頻率、瞬時(shí)相位及波阻抗等多種地震屬性。利用巖芯資料，建立地震屬性平面特征與關(guān)鍵井巖芯之間的沉積對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便刻度地震屬性切片的沉積相特征。

(4)在層序地層格架內(nèi)，依據(jù)物源方向、沉積體系、砂體類型特征，綜合屬性分析結(jié)果，為油氣勘探開發(fā)提供精細(xì)的沉積相展布圖。

圖1 地震沉積學(xué)方法沉積相研究技術(shù)路線圖(據(jù)曾洪流，2011，修改)Fig.1 Technology roadmap of sedimentary facies research based on seismic sedimentology(modified from Zeng Hongliu，2011)

圖2 研究區(qū)位置簡(jiǎn)圖Fig.2 Location map of the study area

2 實(shí)際應(yīng)用

北部灣盆地中潿西南凹陷古近系屬陸相地層，為多物源湖相沉積，儲(chǔ)層縱、橫向變化較大。潿洲組地層沉積時(shí)期，處于潿西南凹陷處于湖盆萎縮階段，在凹陷東北區(qū)、西區(qū)都有大型三角洲發(fā)育，在凹陷中心出現(xiàn)淺湖區(qū)。在研究區(qū)(圖2)的潿洲組三段地層，主要沉積類型為辮狀河三角洲沉積，總體表現(xiàn)為東、西兩側(cè)提供物源。

2.1 建立最小等時(shí)地層單元

在地震沉積學(xué)研究里，對(duì)等時(shí)格架內(nèi)的地震信息的客觀反映不再依賴于研究者利用“地震相”特征對(duì)沉積格架內(nèi)沉積相的“肉眼觀察和判斷”。強(qiáng)調(diào)的是在小時(shí)窗的等時(shí)地層內(nèi)，應(yīng)用地震技術(shù)定量化計(jì)算屬性參數(shù)，客觀反映地層沉積相特征。

確定沉積等時(shí)面，對(duì)于陸相地層而言，并不是一件容易的事情。陸相地層中的地震資料受主頻限制，剖面里面同相軸經(jīng)常發(fā)生分叉合并的現(xiàn)象，往往確定等時(shí)面會(huì)受到穿層的影響。在地震沉積學(xué)理論里面，采用的是一種參考等時(shí)面的概念。通常首先需要對(duì)原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行提高分辨率處理，然后采用不同頻率帶對(duì)地震剖面進(jìn)行分頻，在分頻后的剖面上作分析，如果高、低頻剖面上出現(xiàn)反射位置相符、產(chǎn)狀一致的同相軸，就被認(rèn)為是一個(gè)平行于沉積等時(shí)面的參考同相軸［2］。

在研究區(qū)，依據(jù)單井層序地層劃分結(jié)果(圖5)和地震地層特征(圖3)，可識(shí)別出具等時(shí)意義的參考面一共有三個(gè)。圖3中，上下兩條棕色層位線分別為潿洲組、流沙港組頂界面，為全區(qū)分布的三級(jí)層序界面，與下伏地層都是平行不整合接觸關(guān)系，具有很好的等時(shí)性。在這兩個(gè)界面之間，依據(jù)長(zhǎng)期旋回特征與砂組的對(duì)應(yīng)關(guān)系，又解釋了一個(gè)能全區(qū)追蹤且平行接觸，具有相對(duì)等時(shí)意義的等時(shí)參考面(紅色線)。在井上對(duì)應(yīng)7砂組的頂界面(圖3)。

圖3 等時(shí)參考面的選擇(原始地震剖面)Fig.3 Choosing isochronous reference surface(original seismic profile)

圖4 提高分辨率后的地震剖面Fig.4 Seismic profile after improving resolution

圖4為原始地震數(shù)據(jù)采用混合相位反褶積和譜模擬技術(shù)相結(jié)合的方法的提高分辨率處理效果，該方法可以使剖面零相位化。從圖3與圖4左下角的地震頻率分布特征可以看出，在原始地震剖面(圖3)上主頻大約為30 Hz，而提高分辨率后的地震剖面(圖4)主頻被提高到約40 Hz。在提高分辨率效果上，地震剖面上整體波形保持原貌，振幅的相對(duì)關(guān)系保持較好，有些復(fù)波被分開(黃色方框內(nèi))，地震同相軸和原始純波剖面相比更加清晰，局部剖面同相軸數(shù)目有所增加，尤其同相軸相位置及相對(duì)關(guān)系沒有改變。

從地震剖面上看，研究目的層厚度變化不是很大，潿三段地層接觸關(guān)系近似平行接觸，各砂組也為近似平行的整合沉積接觸關(guān)系。按照地層切片原理，在7砂組頂界等時(shí)面(紅線位置)的控制及選擇合理比例的情況下，內(nèi)插出了7砂組底界控制面(圖3藍(lán)色線)，此為研究區(qū)的最小等時(shí)單元，在層序上，對(duì)應(yīng)四級(jí)層序。潿洲組三段按砂組級(jí)別測(cè)井解釋可分成12個(gè)最小地層單元(圖5)。井上劃分的五級(jí)層序，在地震上受分辨率限制，很難和地震同相軸對(duì)應(yīng)。按照現(xiàn)有的地震資料分辨率，可以識(shí)別的最小等時(shí)地層單元可以達(dá)到四級(jí)。

2.2 單井層序與沉積相劃分

圖5為研究區(qū)內(nèi)WZH6-10-1井的單井沉積相圖。研究層段潿洲組由兩個(gè)三級(jí)層序組成，潿洲組三段下部層序，大致由7砂組至12砂組地層組成;而上部層序，大致由6砂組至潿洲組頂界，上部層序地層厚度比下部層序地層厚度要稍大。

從單井看巖性以砂巖或含礫砂巖為主夾深色泥巖沉積，厚層砂巖多表現(xiàn)與泥巖呈突變接觸的箱型與鐘型測(cè)井曲線特征，而薄層砂體與泥巖呈現(xiàn)薄互層關(guān)系，這說明研究區(qū)是以湖相為背景的辮狀河三角洲前緣沉積。其主要沉積砂體為水下分流河道砂體與薄層席狀砂，另外個(gè)別井段可見河口壩與遠(yuǎn)砂壩，而泥巖以三角洲前緣分流間泥與前三角洲泥為主。從研究區(qū)連井地震剖面上看(圖6)，井間儲(chǔ)層砂體多表現(xiàn)為多期前積砂體相互疊置，但也基本不連續(xù)橫向發(fā)生尖滅的特征。

2.3 巖性解釋與地震地貌特征分析

圖6為提高分辨率地震剖面的90°相位轉(zhuǎn)換剖面，從圖中可以看出作相位轉(zhuǎn)換后的同相軸與巖性曲線(GR曲線)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系(位于圖6左側(cè)局部放大圖)，所以此剖面可以代表巖性數(shù)據(jù)，利用此數(shù)據(jù)可以勾畫出薄層砂體的形態(tài)及分布特征。在此，依據(jù)砂體透鏡狀反射特征與下伏地層的斜交關(guān)系解釋了 WZH6-10-1與 WZH6-10S-1、WZH11-3-1與 WZH6-10S-1兩條井間剖面砂體分布特征(圖6，7)。

圖6 提高分辨率資料90°相位轉(zhuǎn)換砂體關(guān)系解釋Fig.6 Interpretation of sandbody after 90°phase shift

圖7 過WZH11-3-1與WZH6-10S-1井90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面Fig.7 Seismic profile after 90°phase shift between Well WZH11-3-1 and Well WZH6-10S-1

研究區(qū)沉積相帶分布總體表現(xiàn)為東、西兩側(cè)供源的辮狀河三角洲沉積，從WZH11-3-1與WZH6-10S-1井地震剖面可以發(fā)現(xiàn)在兩口井間沉積體有明顯相互尖滅特征，WZH11-3-1井儲(chǔ)層向下傾方向發(fā)生尖滅，WZH6-10S-1井儲(chǔ)層向上傾方向尖滅，這也表明兩套沉積體的物源方向是不同的。

2.4 平面屬性分析

圖8為研究區(qū)7砂組的頂界面往下10 ms位置(圖6左側(cè)局部放大圖黃色虛線位置)的90度地震資料振幅切片分布特征，圖9為研究區(qū)7砂組的波形分布特征，兩張圖上面都疊合了7砂組頂界面的斷裂解釋成果分布圖。具有巖性意義的90度相位轉(zhuǎn)換資料的振幅切片上可以明顯的反映出來砂體分布特征，即強(qiáng)振幅區(qū)域代表砂體發(fā)育。另外從波形特征上看，波形較對(duì)稱的特點(diǎn)也可推測(cè)為砂巖發(fā)育的特征，因?yàn)樯皫r發(fā)育時(shí)，由于反射系數(shù)較大，反射波的波形也較為穩(wěn)定。從圖8、圖9兩張平面分布圖也可以看出，在研究區(qū)有東西兩側(cè)分塊的特點(diǎn)，這也與研究層段物源方向來自與東西兩側(cè)相吻合。

圖8 7砂組90度相位轉(zhuǎn)換資料振幅切片F(xiàn)ig.8 90°phase shift amplitude slice of seven sand group

2.5 沉積相展布特征

綜合研究區(qū)內(nèi)目的層段單井沉積相劃分結(jié)果、巖性解釋分布特征、屬性分布特征、波形分布特征、物源方向，可以對(duì)研究區(qū)7砂組的沉積相平面分布進(jìn)行研究。

從圖6、圖7中砂體分布特征解釋中可以看出，研究層段的砂體是相互疊置的，這種三角洲砂體的相互疊置一方面說明各井區(qū)三角洲砂體類型變化不是很大，很可能呈現(xiàn)三角洲繁盛的格局;另一方面說明三角洲向湖盆延伸時(shí)可能發(fā)生了多次的分流，這可以形成不同的三角洲朵葉體，其主要營(yíng)力推測(cè)為河道的分流作用。

圖9 7砂組波形分類分布圖Fig.9 Waveform classification of seven sand group

結(jié)合東西兩側(cè)提供物源的特征，精細(xì)刻畫出了研究區(qū)7砂組的平面沉積相分布圖(圖10)，圖中測(cè)井曲線為GR曲線，代表砂體發(fā)育的主河道與水下分流河道沉積相帶，與強(qiáng)振幅地震信息及對(duì)稱波形特征相對(duì)應(yīng)?？傮w規(guī)律是從東、西兩側(cè)向湖盆推進(jìn)的辮狀河三角洲前緣占主導(dǎo)，在兩個(gè)三角洲沉積體間為湖相區(qū)，而三角洲砂體以水下分流河道向湖盆推進(jìn)為主，其間有水下分流間的泥質(zhì)沉積物。

圖10 研究區(qū)7砂組沉積相平面分布圖Fig.10 Sedimentary facies diagram of seven sand group in the study area

3 結(jié)論

在鉆井資料較少的研究區(qū)，利用地震沉積學(xué)方法可以對(duì)沉積相進(jìn)行精細(xì)的劃分。地震沉積學(xué)方法研究有一定的基礎(chǔ)條件，一是相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)造背景，二是需要品質(zhì)比較好的三維地震資料。構(gòu)造簡(jiǎn)單，地層切片的等時(shí)性才更為可靠。通過地震沉積學(xué)方法可以賦予地震同相軸及地震屬性的巖性學(xué)和沉積學(xué)含義，從而有助于在勾畫出地質(zhì)體的平面分布形態(tài)，最終達(dá)到精細(xì)研究沉積相的目的。

潿西南凹陷古近系潿洲組三段地層7砂組的地震沉積學(xué)研究表明，地震沉積學(xué)方法可以準(zhǔn)確的識(shí)別薄層砂巖的分布特征，從而解決了更高級(jí)別層序(四～五級(jí))的沉積相的問題，對(duì)我國(guó)陸相盆地薄互儲(chǔ)層的研究較為實(shí)用。

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