地震沉积学在阜东地区沉积体系分析中的应用

郭华军，陈能贵，徐洋，邹志文，李昌，王力宝

（中国石油杭州地质研究院，杭州310023）

地震沉积学在阜东地区沉积体系分析中的应用

郭华军，陈能贵，徐洋，邹志文，李昌，王力宝

（中国石油杭州地质研究院，杭州310023）

在与传统沉积体系分析方法进行对比的基础上，提出了利用地震沉积学方法进行沉积体系分析。在对准噶尔盆地阜东地区层序地层划分的基础上，开展90°相位转换、地震属性分析、地层切片提取与分析等，最后通过岩心、露头、测井与录井等资料，并参考现代沉积模式进行地震沉积相分析，建立了地震属性平面特征与沉积相间的对应关系，并对沉积体系进行了分析。研究认为，地震沉积学沉积体系分析方法以层序地层格架为基础，保证了地层对比的等时性；充分利用了地震资料的横向分辨率，可识别地震垂向分辨率难以识别的薄层砂体；将地震属性分析与沉积学相结合，可预测砂体空间展布及其演化特征。

地震沉积学；沉积体系；层序地层；地震属性；横向分辨率；准噶尔盆地

0 引言

在传统的沉积体系分析过程中，首先通过重矿物和古地貌等资料进行沉积背景分析，以确定物源方向和储层展布等；然后通过岩心观察与描述、测井相识别与判定进行单井沉积相分析，以确定沉积相类型；再通过连井沉积相对比，预测沉积相在横向上的展布；最后通过层段或组的地震属性来预测各沉积相带在平面上的展布规律［1］。另外，人们习惯于在地震剖面上识别同相轴和地震相，并综合多个剖面的解释结果来编制地震相图，进而在平面上作出沉积相解释［2］，并通过各类单因素图件，如砂岩厚度图或砂地比图等绘制出各层段的沉积相系列图件，进而开展沉积体系分析［3］。可以说，传统的沉积体系分析方法在油气勘探中，特别是在有利砂体和储层预测方面起到了至关重要的作用。

然而，随着勘探难度不断增加，特别是针对薄储集层预测，传统沉积体系分析存在2个基本问题：①许多高分辨率层序和储集层在地震剖面上用肉眼难以分辨；②地震反射同相轴并非普遍具有年代地层意义，只有少数反射同相轴（如层序界面或不整合面）具有稳定的等时意义，而大多数地震反射同相轴的产状受地震资料频率成分的影响，可等时或不等时。因此，通过传统的追踪地震同相轴方法来解释等时地质界面具有多解性，不适用于薄储集层地层单元的研究［4］。如何解决好地震资料的分辨率和同相轴的等时性问题给勘探工作者带来了挑战。

地震沉积学的技术方法，尤其是地层切片技术，为地震资料解释提供了高分辨率的相对等时的地震资料处理、显示和分析方法。准噶尔盆地阜东地区多为河道砂体，规模小、厚度薄、横向变化快、连续性差，且纵向叠置关系复杂。受地震资料品质制约，利用传统的沉积体系分析方法进行储层预测存在一定的困难。因此，笔者将地震沉积学的技术手段与实际资料相结合，提出利用地震沉积学方法对研究区开展沉积体系分析。

1 地震沉积学方法

1998年Zeng等［5］首次提出“地震沉积学”一词。2004年Zeng等［6］对地震沉积学给出定义：“地震沉积学是用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的学科。以当前的技术水平，地震沉积学仅局限于地震岩性学、地貌学、沉积结构和沉积史的研究分析”。2006年董春梅等［7］将地震沉积学的理论方法介绍到国内。2011年曾洪流［8］对地震沉积学的概念、理论和方法作了系统的介绍。2012年曾洪流等［9］在松辽盆地国际合作项目研究成果的基础上发表了陆相坳陷型盆地地震沉积学研究规范。

地震沉积学是以现代沉积学、层序地层学和地球物理学为理论基础，利用三维地震资料及地质资料，经过层序地层划分、90°相位转换、地层切片分析、地震属性提取、岩心分析和沉积相刻度等研究，从而确定沉积体系及沉积演化的地质学科。地震沉积学的标志性技术手段为90°相位转换和地层切片技术。

零相位地震数据中，地层界面对应于波峰或波谷，地层的岩性与地震零相位间不存在确定性的对应关系。通过90°相位转换可使地层界面对应于零点，反射波的主瓣对应于薄层的中心，从而使地震同相轴对应于地质上定义的储集层。相位转换后同相轴具有了岩性意义，地震同相轴和薄层岩性单元之间建立起了一一对应的关系，使得沉积岩性的地震解释更为容易［4］。

地震切片技术常用的有时间切片、沿层切片和地层切片［7］。时间切片技术是指以某一地震旅行时刻对地震数据体进行切片显示，反射时间具有物理意义，但不具有地质意义；沿层切片技术是指平行于某一地震层位进行切片，即平行于地层的顶或底界面，但是由于同一套地层不同位置的沉积厚度不同，沿层切片往往穿越同相轴，也缺乏地质意义；地层切片技术是采用2个层序界面之间等比例内插的方法，其切片位置与层序界面具有较好的对应关系。通过对比可看出，地层切片更接近于沉积等时界面，确保了地震解释的等时性。另外地震沉积学还基于这样一个原理，即大部分的沉积体系往往具有宽度远远大于厚度的特征，有些在垂向上无法通过地震垂向分辨率识别的地质体，在平面上有可能通过地震横向分辨率识别出来［3］。因此，采用具有等时意义的地层切片技术可同时解决分辨率的问题。

综上所述，将物理意义上的地震属性参数转换为含有岩性意义的高分辨率沉积相平面图是地震沉积学的最终目的［8］。因此，将地震沉积学与传统的沉积体系分析方法相结合，可以合理地解决薄储集层地层单元研究的难题，对于多层沉积相平面图，按照地质时间顺序综合分析，可得出有关盆地沉积演化和各历史时期有利砂体分布的地质信息。

2 研究实例

2.1 研究区概况

近年来，通过对准噶尔盆地阜康凹陷东南斜坡侏罗系整体解剖和研究，钻探了阜东2和阜东5等预探井，获得高产工业油气流，并发现了侏罗系头屯河组（J2t）油气藏，充分展示了该地区头屯河组勘探的巨大潜力。开展研究区的沉积体系分析工作，特别是主砂体的分布预测，找出规模储层发育的位置是加快阜东地区勘探开发一体化、推进区块整体探明、拓展阜北斜坡岩性油气藏勘探领域以及扩大油气勘探成果的关键。

2.2 沉积体系分析

工作流程如下：①利用层序地层学原理，综合多种地质和地球物理资料，建立等时地层格架；②进行90°相位转换，建立薄层砂体与地震反射同相轴的对应关系；③优选能反映砂体展布特征的地震属性；④根据地层的产状变化，利用地层切片技术研究地震属性的平面特征；⑤利用岩心、测井和露头等资料刻度地震沉积相，建立地震平面属性特征和关键井之间的对应关系；⑥综合利用地震属性的平面地貌学特征开展其与沉积体系关系的研究，确定沉积体系的类型和砂体形态。

2.3 等时地层格架建立

利用层序地层学原理，综合多种地质与地球物理资料，在研究区建立多条等时地层格架剖面（图1），并进行层序界面追踪解释。结合单井高分辨率层序分析，认为头屯河组至齐古组（J3q）沉积期为一个三级层序，整体以持续湖退为主，最大湖盆面积出现于头屯河组一段沉积期。但最大湖泛面特征不明显，地震剖面上不易追踪，而且最大湖泛面之下的泥岩在整个阜东地区分布不稳定，仅在局部地区较厚。

图1 阜东地区阜9井—北25井连井地震层序解释格架剖面（K1q拉平）Fig.1Seismic stratigraphy interpretation frame section of Fu 9-Bei 25 well in Fudong area

2.490 °相位转换

相位转换要根据原始资料的实际子波相位作出调整，将地震道调整到90°相位。本实例中原始叠后数据的地震子波相位为零相位，通过相位调整可将反射波波形调整为与目标地质体对称的90°相位。本实例中砂层1和砂层2顶、底在零相位剖面上的地震响应对应波峰和波谷，而在相位转换后的剖面上对应零点位置，砂层中心对应波谷。这样就使得地震反射极性具有了岩性意义，即负振幅对应砂岩储集层（图2）。

图290 °相位转换前、后砂体地震响应特征对比Fig.2Comparison of sand body seismic response characteristics before and after 90°phase transformation

2.5地震属性参数优选与分析

在相位转换后的地震数据体上开展地震属性提取与分析，分别提取了振幅、频率、相位、倾角、曲率和相干等三维地震属性。通过研究区已完钻井的精细标定分析，认为地震相干属性（图3）和最大波谷振幅属性均能很清晰地反映研究区河道砂体在空间上的展布特征。

图3 阜东地区地震相干属性平面图Fig.3Seismic coherence properties plane graph in Fudong area

2.6 地层切片解释

基于地层切片技术原理，对研究区的三维地震资料进行了再处理和解释。在头屯河组以最大湖泛面和层序界面作为时间标志层，以2～4 ms采样率对三维地震属性数据体进行采样（图4），并将地层切片采样结果按地质时间顺序存储，以便研究各地质历史时期沉积体系的古地貌特征及其演化过程。

图4 阜东地区重采样后的地震剖面Fig.4Seismic section of stratal slicing in Fudong area

2.7 地震沉积相分析

地层切片是地震沉积相分析的理想载体，地震相必须转化为沉积相才具有地质意义。研究过程中，利用岩心、测井和露头等资料刻度地震相，并建立地震平面属性特征和关键井沉积相间的对应关系，开展沉积相分析。

单井沉积相分析主要通过岩心、录井和测井等资料进行，地震相是地震子波与地层干涉后的地震响应特征，二者均存在多解性。因此，在地震沉积相分析过程中，尽可能地利用各种地质和地球物理信息进行相互验证，将地层切片上的地震参数通过单井岩性标定转换成沉积相和砂体分布，以减少多解性。

在本实例中，对应于头屯河组砂体的一张地层切片清晰地显示了树枝状河道形态的地震地貌特征（图5）。地震岩性标定表明河道形地貌单元为负振幅，对应三角洲前缘水下分流河道砂体。通过岩心观察和单井沉积相分析，砂岩以正韵律沉积为主，底部见冲刷面，并具有丰富的交错层理和透镜状层理等，自下而上为滨浅湖、前三角洲、远砂坝、河口坝、三角洲前缘水下分流河道和水下分流间湾沉积，并以三角洲平原分流河道、河口坝和分流间湾沉积结束（图6）。结合各层段相应地层相干切片的地震沉积相研究，综合分析认为阜东地区头屯河组的沉积体系为浅水三角洲（图7），主要发育三角洲平原、三角洲前缘及浅湖等相带，以三角洲平原分流河道和三角洲前缘水下分流河道沉积为主，见水下分流间湾、河口砂坝和远砂坝等沉积微相。

图5 阜东地区头屯河组地层相干切片Fig.5A coherent slice of Toutunhe Formation in Fudong area

图6 阜东5井地震岩性标定Fig.6Seismic lithologic calibration in Fudong 5 well

图7 阜东地区头屯河组二段沉积相平面图Fig.7Sedimentary facies of the second member of Toutun he Formation in Fudong area

3 结论

（1）与传统沉积体系分析方法相比，地震沉积学沉积体系分析以层序地层格架为基础，保证了地层对比的等时性。

（2）利用地震资料较高的横向分辨率，可识别地震垂向分辨率难以识别的薄层砂体。

（3）实例研究表明，地震沉积学方法对陆相坳陷型盆地薄砂岩储集层沉积体系分析和砂体分布预测是有效的。

［1］王德发，邓宏文.陆源碎屑沉积环境及沉积体系［M］.武汉：中国地质大学出版社，1992：81-94.

［2］王英民.《地震相分析》讲座（四）［J］.岩相古地理，1991，（5）：52-61.

［3］王华，李忠，陆永潮.现代沉积学研究的若干思路与方法［M］.武汉：中国地质大学出版社，2002：78-86.

［4］Zeng Hongliu，Posamentier H W，Miall A D，et al.地震沉积学［M］.朱筱敏，曾洪流，董艳蕾，等，译.北京：石油工业出版社，2011：1-16.

［5］Zeng Hongliu，Backus M M，Barrow K T，et al.Stratal slicing，PartⅠ：Realistic 3-D seismic model［J］.Geophysics，1998，63（2）：502-513.

［6］Zeng Hongliu，Hentz T F.High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology：Applied to Miocene，Vermilion Block 50，Tiger Shoal area，offshore Louisiana［J］.AAPG Bulletin，2004，88（2）：153-174.

［7］董春梅，张宪国，林承焰.有关地震沉积学若干问题的探讨［J］.石油地球物理勘探，2006，41（4）：405-409.

［8］曾洪流.地震沉积学在中国：回顾和展望［J］.沉积学报，2011，29（3）：61-70.

［9］曾洪流，朱筱敏，朱如凯，等.陆相坳陷型盆地地震沉积学研究规范［J］.石油勘探与开发，2012，39（3）：275-284.

（本文编辑：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

郭华军（1982-），男，硕士，工程师，主要从事石油地震地质勘探方面的工作。地址：（310023）浙江省杭州市西湖区西溪路920号。电话：（0571）85223219。E-mail：guohj_hz@petrochina.com.cn。