地震沉积学及反演技术在Q606块沉积演化研究中的应用

董文波

(中国石油辽河油田分公司 勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010)

1998年曾洪流、Backus以及Henry等人在美国《Geophysics》上发表利用三维地震数据制作地层切片的论文，首次使用了“地震沉积学”一词，标志着地震沉积学的诞生，并定义地震沉积学是在地震地层学和层序地层学的基础上发展起来的一门新兴学科,它以现代沉积学、层序地层学、地球物理学为理论基础，应用地层切片、地震属性分析等技术研究地层岩石宏观特征、砂体成因、沉积发育演化等问题的地质学科[1]。发展至今，地震沉积学已经形成了规范的研究内容[2-5]，主要包括子波90°相位旋转技术、地层切片技术以及地震属性分析技术，并在中国东部陆相沉积盆地沉积体系和薄层沉积砂体的研究中取得了较好的效果。但笔者认为，地震反演技术也应该被引入到地震沉积学研究当中，因为相比较于地震数据而言波阻抗数据体具有更明确的岩性意义，基于波阻抗数据体提取地层切片对于研究某一时期岩性的横向变化具有更坚实的理论支撑，进而开展的沉积学解释也更为合理。通过在张强凹陷Q606块应用该技术方法对沙海组下段的沉积演化过程进行分析，表明了该技术方法的科学性和合理性。本文旨在通过上述研究，将地震反演技术引入到地震沉积学研究中，并以此为基础探索低井控程度地区的沉积演化研究方法。

1 工区概况

张强凹陷位于松辽盆地南端，是一个在前寒武纪基底上发育起来的中生代早白垩世断坳型凹陷[6]，呈NS向展布，长约88 km,宽12～16 km，面积约1 100 km2,隶属辽河外围探区。研究区Q606区块位于张强凹陷南部，东接前辛构造带，西临四家子凸起，南部为散都背斜，工区面积约100 km2,完钻井7口，其中2口位于盆地之外。钻井揭露地层自下而上依次为中生界白垩系义县组、九佛堂组、沙海组、阜新组、泉头组以及新生界第四系，主要目的层系为沙海组。沙海组沉积时期，工区属于湿热型气候，湖盆范围较大，沉积物供应充足，QC1井揭露沙海组地层厚度大于800 m且富含植物碳屑和煤层，沙海组下段主要发育扇三角洲沉积，岩性为灰色砂砾岩、砂岩、细砂岩与深灰色泥岩、粉砂质泥岩互层[7]，底部为暗色泥岩。截至目前，研究区内7口完钻井揭露沙海组下段岩性特征差异较大，需要预测不同时期的储层分布范围及沉积演化史，为确定下一步勘探方向提供依据。

2 Q606区块沉积演化研究

2.1 基于井资料的沉积相分析

基于井资料的沉积相分析主要基于岩性和测井资料开展，它们是对波阻抗地层切片进行岩性解释和沉积演化分析的基础和主要依据[9-13]。研究表明Q606区块沙海组下段主要发育扇三角洲和近岸水下扇，其中Q606-1井发育近岸水下扇沉积为主，岩性以砂砾岩和含砾砂岩为主，分选差，磨圆差，成分和结构成熟度低，成层性不好，沉积韵律性差(见图1a)；QC1井主要发育扇三角洲前缘沉积，岩性主要为中砂岩、细砂岩夹泥岩，局部含砾石，交错层理发育(见图1b)；Q606井为扇三角洲平原，岩性主要为含砾砂岩，分选、磨圆中等(见图1c)。

2.2 基于波阻抗数据体的地震沉积学研究

传统地震沉积学是基于地震数据进行地层切片、地震属性分析，进而实现对沉积环境变化的解释，但笔者认为阻抗体比较于地震数据而言具有更明确的岩性意义，所以基于波阻抗数据体提取地层切片进行沉积演化分析更合理。

2.2.1 岩石物理分析

岩石物理分析是开展波阻抗反演的基础，也是后期对反演成果进行岩性和沉积学解释的依据。图2 为张强凹陷Q606块沙海组下段电阻率与纵波阻抗交会图，由该图可以看出在张强凹陷南部Q606区块沙海组下段基于纵波波阻抗可以实现对不同岩性进行区分。当纵波阻抗值小于9 020 g/cm3×m/s时为泥岩；当纵波阻抗值在8 650～12 300 g/cm3×m/s之间时为粉砂岩；当纵波阻抗值在11 500～12 900 g/cm3×m/s之间时为细砂岩；当纵波阻抗值在12 900～13 800 g/cm3×m/s之间时为含砾砂岩；当纵波阻抗值大于13 800 g/cm3×m/s时为砂砾岩。基于上述分析可知，在该区通过波阻抗反演可以有效识别、区分各种岩性。

2.2.2 波阻抗反演及地层切片

由于递推反演是对地震资料直接进行转换，比较完整的保留了原始地震反射特征，不存在多解性，而且能够直观反映岩性的空间变化，所以本次研究选择了算法较成熟的约束稀疏脉冲反演技术[14-17]。在研究区声波时差和密度曲线进行标准化的基础上，采用纯波保幅地震数据开展了约束稀疏脉冲反演工作[18-20]。关键点包括层位标定和层位处理两大部分。合成记录制作是约束稀疏脉冲反演最重要的基础工作，只有这一步做精确，才能保证测井地质信息与地震信息的正确结合。首先，制作合成记录时要针对目的层提取地震子波，子波的频谱特征要与目的层处的地震频谱一致，尤其是子波相位要能体现地震资料的相位；其次，在标志层标定的基础上，要以储层的精细标定为核心。而层位处理则需要对约束层位进行精细闭合、平滑以及加密处理，而且层位须用地质意义明确的而且反射特征清晰的层位，尽量避免使用油层组或砂组顶底等地质意义不明确的界面。

2.3 沉积演化分析

以波阻抗数据体地层切片、单井相分析为主，结合物源分析以及构造发育史分析可知：张强凹陷南部Q606区块沙海组下段主要发育扇三角洲沉积，主物源来自于东南方向，而通过古地貌分析发现Q606-1所在区域为一个继承性发育的小型洼陷，沙海组下段沉积初期来自东南方向的冲积物进入工区后首先在水上形成扇三角洲平原沉积，随着物源继续向湖方向搬运，一部分直接在Q606-1井所在洼陷快速堆积，形成厚度较大的近岸水下扇沉积，另一部分经Q606井向Q58-20井方向继续搬运形成扇三角洲前缘沉积，至Q53-2以及QC1井所在区域演化为前扇三角洲沉积(见图4a)；随着沉积物不断供应，Q606-1所在洼陷堆积的近岸水下扇范围不断向北、向西扩大，Q58-20井、Q53-2井、QC1井所在区域均变为扇三角洲前缘沉积(见图4b、c)；至沙海组下段沉积末期，随着Q606-1所在洼陷被填平以及湖平面的上升，Q606井东南区域发育扇三角洲平原沉积，Q606-1井、Q53-20井、QC1井以及Q53-2井所在区域均演化为扇三角洲前缘沉积(见图4d)。

3 结论

1)将地震反演技术引入到地震沉积学中，基于波阻抗数据体进行地震沉积学分析更具有科学性和合理性，而且该技术方法是实现低井控程度地区沉积演化分析的有效方法，通过在张强凹陷Q606块的实际应用表明了该技术的可操作性。

2)张强凹陷Q606区块沙海组下段主要发育发育扇三角洲沉积和近岸水下扇沉积，沉积初期来自东南方向的物源进入工区后一部分在Q606-1所在洼陷快速堆积形成以砂砾岩和含砾砂岩为主的巨厚近岸水下扇沉积，另一部分继续向北继续搬运，形成扇三角洲前缘、前扇三角洲沉积；随着沉积物不断供应，近岸水下扇面积不断向西、向北扩大；沉积末期随着洼陷被填充以及湖平面的上升，主要发育扇三角洲平原沉积和扇三角洲前缘沉积。