第28卷 第2期
2007年3月
文章编号:0253Ο2697(2007) 02Ο0069Ο04
石油学报
Vol. 28Mar.
AC TA PETROL EI SIN ICA
No. 2
2007
地震沉积学及其初步应用
林承焰 张宪国 董春梅
(中国石油大学地球资源与信息学院 山东东营 257061)
摘要:地震沉积学是应用三维地震信息研究沉积岩及其形成过程的学科, 是继地震地层学、层序地层学之后的又一新兴边缘交叉
学科。地震沉积学研究强调地震同相轴并不一定是等时的, 它以90°相位转换技术、地层切片技术和分频解释技术为主要研究手段, 结合其他地球物理技术进行等时地层格架下的沉积微相研究, 在油气勘探与开发中展示出了良好的应用前景。在大港油田滩海关家堡地区油藏评价中, 利用地震沉积学原理及方法, , 为油田开发奠定了扎实的基础。另外, 地震沉积学方法还可用于构造的精细解释。利用90°, 建立了精细的构造模型, 发现了新的低幅度构造圈闭目标。关键词:地震沉积学; 沉积微相; 构造解释; 90°相位转换技术中图分类号:P 6311445 sedimentology and its preliminary application
Lin Chengyan Zhang Xianguo Dong Chunmei
(Facult y of Geo 2Resource and I nf ormation , China Universit y of Pet roleum , Dong y ing 257061, China )
Abstract :Seismic sedimentology is the use of seismic information in the study on sedimentary rocks and their formation processes. It is a new marginal intersection subject following the seismic stratigraphy and sequence stratigraphy. It emphasizes that seismic events don ’t always follow the isochronal depositional surfaces. The key methods for researching the seismic sedimentology include 90°2pha 2sing convertion , stratal slicing and f requency decomposion. The application of the key techniques combined with other geophysical technologies in the microfacies research under the isochronal strata f ramework showed the favorable prospect in petroleum explora 2tion and development. The evaluation of reservoir in Guanjiapu area of Dagang Oil Field based on the seismic attributes and well log data analyses using the concept of seismic sedimentology settled a strong base for the development of the field. The structure inter 2pretation of S Oil Field in Peru using the seismic sedimentologic methods was helpf ul to construct an accurate structural model and find the new low 2amplitude traps.
K ey w ords :seismic sedimentology ; sedimentary microfacies ; structure interpretation ; 90°2phasing convertion technique ; stratal sli 2
cing ; f requency decomposing technology
随着地球物理技术的发展及其在石油地质研究中的广泛应用, 地震沉积学作为一门新兴学科开始受到人们的关注。近年来, 国外学者提出并开展了地震沉积学的研究, 而国内近几年虽然也广泛开展了利用地震资料进行沉积微相、地层岩性识别的研究, 但还没有对地震沉积学进行系统的研究。笔者对这门新学科的基本概念、主要研究内容以及方法、技术进行了介绍和初步应用, 以期地震沉积学像地震地层学和层序地层学那样, 在油气勘探与开发中发挥越来越重要的作用。
世地层高频层序研究中发现[1]:四级层序的地震响应是一系列沉积界面的组合, 包括层序的顶、底及在地震剖面上难以识别的内部界面, 直接用地震剖面简单追踪的方法已经不能划分这样的四级层序边界和体系域了。针对这种情况, 他们提出了基于地震沉积学的高
频层序解释方法, 即:首先在平面上分析低级层序(二、三级层序) 地层格架中高分辨率沉积要素; 然后在垂向上和三维视图中研究高频层序的地层背景。
1998年曾洪流等首次使用了“地震沉积学”一
1 地震沉积学的提出
曾洪流等人在墨西哥湾北部Tiger 浅滩地区中新
词[2], 并定义地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一门学科[3], 地震岩石学和地震地貌学组成了地震沉积学的核心内容[1]。将地球物理技
基金项目:教育部第二届高校优秀青年教师教学科研奖励基金资助。
作者简介:林承焰, 男, 1963年9月生, 1997年获石油大学博士学位, 现为中国石油大学(华东) 地球资源与信息学院教授, 博士生导师, 主要从事储层
地质学及油藏描述研究。E Οmail :lincy@hdpu 1edu 1cn
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术与沉积学研究相结合进行沉积相分析, 这是近几年地震沉积学应用领域中被普遍认可和使用的方法。层学及层序地层学等学科基础上的一门新学科, 主要是根据地质规律(尤其是沉积环境及沉积相模式) 利用三维地震信息和现代地球物理技术, 研究地层岩石的宏观特征、沉积结构、沉积体系、沉积相平面展布以及沉积发育史(图1)
。
2 地震沉积学的主要研究内容及方法
地震沉积学是建立在地球物理学、沉积学、地震地
图1 地震沉积学研究程序
Fig. 1 Program of seismic sedimentology research
目前的地震沉积学主要是根据井资料、基础地质研究成果及地质规律, 更多地运用地震资料和地震的研究方法, 来研究高频层序地层格架划分、精细的古地貌和沉积相分布。
以前积的碳酸盐岩台地边缘和斜坡沉积为模型, 曾洪流和Charles Kerans 对Permain 盆地K ingdom Abo 储层进行的正演研究结果表明, 地震资料的频率成分控制了地震反射同相轴的倾角和内部反射结构[4]。低频地震资料中同相轴在很多情况下具有岩性意义而不是时间意义。实际应用的地震资料主频一般在35Hz 以下, 有些深层资料主频甚至低于20Hz 。所以对于实际使用的地震资料而言, 在岩性界面与等时沉积界面相交时, 反射同相轴是穿时的。
目前地震沉积学研究中的关键技术主要包括90°相位转换技术、地层切片技术和分频段解释技术(图1) 。
(1) 90°相位转换技术 波形和测量振幅是地震相位谱的函数。标准的地震处理通常把零相位的地震数据体作为提供给解释者的最终结果。零相位数据体在地震解释中具有很多优点, 包括子波的对称性、主瓣中心(最大振幅) 与反射界面一致以及较高的分辨率等。但是, 只有在海底、主要不整合面、厚层块状砂岩顶面等单一反射界面得到的地震反射零相位数据才具有这些优点[1]。另外, 在零相位地震数据中, 波峰、波谷对应地层界面, 岩性地层与地震相位间不存在必然的关系, 因而难以建立地震数据和岩性测井曲线间的联系, 尤其是在薄互层的情况下。
90°相位转换技术是将地震相位旋转90°使反射波主瓣提到薄层中心, 以此来克服零相位波的缺点。转换后地震反射的峰(或谷) 对应于地层, 而不是对应于地层的顶、底界面, 这使得地震反射同相轴与地质岩层相对应, 地震相位也就具有了岩性地层意义。这时地震相位在一个波长的厚度范围内与岩性相对应[5Ο6]。
(2) 地层切片技术 Brown 等首先提出了利用三维地震的水平地震成像产生高分辨率的沉积相图像的方法[7]。荷兰沉积学家Wolfgang Schlager 指出, 三维地震提供了研究古代沉积形态平面展布的简单方法, 并将密西西比河三角洲的航拍照片与古代沉积在地震切片上的响应进行了对比[8]。自20世纪90年代起, 大量研究证实, 地震地貌学是沉积成像研究的有力工具。地震地貌成像就是利用沿沉积界面(地质时间界面) 提取的振幅(地层切片) , 来反映地震工区内沉积体系的展布范围, 这与1996年Po samentier 提出的等比例切片比较类似。
地层切片技术就是以追踪的两个等时沉积界面为顶、底, 在顶、底间等比例地内插出一系列的层位, 再沿这些内插出的层位逐一生成切片。地层切片技术考虑了沉积速率随平面位置的变化, 比时间切片和沿层切片更加合理而且更接近于等时沉积界面[9]。
(3) 分频解释技术 地震沉积学与地震地层学的最大不同在于:地震同相轴既不简单地反映等时界面也不单纯反映岩性界面, 而是受地震资料频率的控制,
第2期林承焰等:地震沉积学及其初步应用 71
不同频段的地震数据反映的地质信息是不同的[4]。低频资料中反射同相轴更多地反映岩性界面信息, 而高频资料中反射同相轴更多地反映等时沉积界面信息。
地震沉积学中使用的分频解释技术实际上是一种分频段解释的方法, 它是基于“地震资料的频率成分控
[4]
制了地震反射同相轴的倾角和内部反射结构”这一观点的, 地震资料中的高频成分与测井高频层序划分吻合得更好[4]。因此, 须对地震资料进行分频处理, 针对不同的需要选用相应频段的地震数据体。
由上可知, 90°相位转换技术、地层切片技术和分频解释技术这3项地震沉积学的关键技术都是基于如下认识:地震反射同相轴不是严格等时的, 其地质意义与地震资料的频率有关, 用的方法。沉积相识别技术主要有两类:一类是基于切片的技术; 另一类是基于属性分析的地震相识别技术。识别沉积相的关键有两方面:一是通过单井沉积相来标定地震相, 建立二者的联系; 二是由单井相推断研究区沉积环境, 并建立此沉积环境下的一般沉积相模式, 在沉积相模式的指导下将地震属性的响应转化成沉积相的平面展布。
以地震沉积学原理为基础, 在大港油田滩海关家堡地区运用地震波形分类技术进行了沉积微相分析。首先在研究区依据地震波形建立了6类模型道, 然后2, 地震微相与利用) , 进行沉积相分析的合理性与可靠性。312 构造精细解释
地震剖面上的层位追踪精度受层位拾取误差和地震资料分辨率的影响, 不能满足精细构造解释的要求。在秘鲁S 油田构造解释中, 利用地震沉积学研究方法, 较好地解决了这方面的问题
。
3 初步应用
311 沉积微相研究
将地球物理技术与沉积学研究相结合进行沉积相分析是近几年地震沉积学应用领域中被普遍认可和使
图2 大港油田关家堡地区东营组地震微相和沉积微相
Fig. 2 Seismic microfacies and sedimentary microfacies of Dongying Formation in G u anjiapu area of Dagang Oil Field
采用90°相位转换技术, 可以提高由视觉误差引
起的层位拾取的精度。从图3可以看到, 相位转换后地层界面的位置由蓝轴(正相位) 内转换到了零相位的位置, 这使得层位的追踪更加准确, 而且地震相位与岩性测井曲线更加吻合, 使地震相位具有岩性地层意义。对于低幅度构造解释, 纵向分辨率是影响解释精度的主要因素。地震资料的纵向分辨尺度与频率成反比关系, 所以提高地震资料的分辨率可以使解释更加精细。在S 油田构造解释中, 先通过预处理适当增加高频成分, 然后利用处理后的数据体进行构造解释, 使纵向解释精度达到了5m (图4) , 发现了一些原来被忽
略的构造幅度在5m 左右的低幅度构造, 如C 层构造图上的SANJ 211D 井南构造等。
4 结 论
(1) 地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及
其形成过程的一门学科, 它认为地震反射同相轴不一定是等时的, 当岩性界面与等时沉积界面相交时会发生同相轴穿时现象。地震频率成分控制了反射同相轴的倾角和内部反射结构, 低频地震资料中同相轴在很多情况下具有岩性界面的意义而不是时间界面意义。
(2) 地震沉积学借助于地震手段进行井间沉积相
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图3 秘鲁S 油田90°Fig. 3 R
elationship betw een w ell seismic 90°2phasing convertion in S Oil Field of Peru
图4 秘鲁S 油田C 层构造
Fig. 4 Structure of C Formation in S Oil Field of Peru
和地层岩性预测, 为建立客观的储层地质模型奠定了基础; 它是地震地层学、层序地层学及沉积学的进一步发展, 强调在等时地层格架下的沉积相研究要以基础地质研究和沉积学规律(尤其是沉积环境及其沉积相模式) 为指导。
(3) 地震沉积学在油气勘探与开发中展示出了良好的应用前景。在大港油田滩海关家堡地区油藏评价中, 利用地震沉积学原理及方法, 基于地震属性分析和井资料进行了沉积微相分析, 为油田开发奠定了扎实的基础; 利用地震沉积学原理及方法, 使秘鲁S 油田地震构造解释的纵向精度达到5m , 发现了一些原来被忽略的构造幅度约为5m 的低幅度构造。
致谢 本文的完成得益于和曾洪流博士的学术交流和讨论, 也得到了大港油田滩海公司王贺林、王建富及中国石油天然气勘探开发公司海外研究中心卞德智、郑小武、王根久等同志的帮助和支持, 在此一并表示衷心的感谢!
参
考
文
献
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(收稿日期2006Ο03Ο23 改回日期2006Ο08Ο15
编辑 王 秀)