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地震-地质综合研究方法述评

2020-01-14 来源:好走旅游网
第22卷第2期 岩性油气藏 Vo1.22 No.2 2010年6月 LITHOLOGIC RESERVOIRS Jun.2010 文章编号:1673—8926(2010)02—0133—07 地震一地质综合研究方法述评 宋传春 (中国石化胜利油田西部新区研究中心) 摘要:在油气勘探技术的发展过程中,地震技术和地质思维方式不断结合,相继产生了地震地层学、层 序地层学和地震沉积学。地震地层学探索地震反射相位与地质层位、沉积相之间的关系;层序地层学分析 地震反射特征与地质构造、岩石沉积的成因联系;地震沉积学是一门新兴的综合研究方法,尝试寻找地震 特殊处理与解释、地震特征属性与地层沉积特征的内在联系。油气勘探技术的发展趋势将主要使用地震 第三级特征属性,尝试进行地震储层、流体地震识别的研究。文中从基本概念、基本原理、研究方法和地 震一地质综合解释4方面进行了综合阐述,并对其主要在陆相湖盆的应用进行对比分析,进而分析出地震一 地质综合研究技术与方法的发展趋势。 关键词:地震地层学:层序地层学;地震沉积学;地震一地质 中图分类号:TE121.3 4 文献标识码:A 自石油工业产生以来,勘探 的地层学分支学科.主要用于各种沉积矿产,特别 家们就不断探索油气勘探开发的 是油气勘探领域。 技术方法。随着地震勘探技术的 P.R.vail等H 研究海相地层时,利用沉积地层 不断发展与进步,地震解释技术 学的理论研究了不同环境下所形成沉积体的三维 也不断融人地质综合研究的方法 外形轮廓、内部不同岩层的成分与分布,以及与其 中,其相继经历了地震地层学、层 它沉积体的边界邻接关系,并根据沉积体的外形轮 序地层学和地震沉积学3大阶 廓与邻接关系,反推其形成环境及岩性分布;结合 段,每个阶段都有不同的产生背景、技术方法和研 勘探地震学中的波长和分辨率理论、薄层干涉理论、 究重点,并在前一方法基础上研究得更深人细致,理 地震处理过程中波形和振幅畸变等知识,来了解沉 论认识和技术方法上也有了新的突破。这些无一不 积体形态与邻接关系.从而形成了地震地层学。 显露出时代技术特征和地震一地质紧密结合的烙 1.2基本原理 印。地质强调思维方式,地震偏重技术方法。随着 地震地层学的理论基础是勘探地震学和沉积 地震一地质一体化研究的不断深入。油气勘探技术也 地层学.是基于地震反射同相轴基本是沉积等时面. 取得了长足的进展,其综合研究理论也得到不断完 而非宏观岩性界面反映…的基本认识。反射同相轴 善。因此,有理由相信,在不远的将来,流体地震识 的中断面反映沉积过程的间断,具有相对等时性, 别或地震油藏地质学将会有更大的突破。 即上新下老,而在上、下两相邻间断面之间可视为 1 地震地层学研究方法 连续沉积的一套地层单元。称为地震层序,层序的 上、下边界均被间断面或与其相当的整合面所分隔 1.1基本概念 (图1)。 地震地层学旨在探索地震反射相位与地质层 层序内不同部位的沉积体所对应的形成环境 位、沉积相的相关联系,是以地震资料为基础.进行 与岩相的差异,在反射同相轴的平行性、连续性、强 地层划分与对比、判断沉积环境、预测岩性和岩相 度(振幅)、波形及频率等地震特性上有所不同,所 收稿日期:2010—02—25:修回日期:2010—03—20 第一作者简介:宋传春,1960年生,男,高级工程师,博士,主要从事石油地质与沉积学方面的研究工作。地址:(257022)山东省东营市胜利 油田西部新区研究中心。电话:(0546)8793855。E-mail:songcc@126.corn 134 岩性油气藏 第22卷 第2期 射结构、地震波组的连续性和地震属性反射特征。 划分地震相;③综合编绘年代地层曲线、区域性海 平面相对变化曲线,对比全球性的海平面变化曲线. 从而进行地层解释和沉积相分析[2]。 1.4地震一地质综合解释 地震一地质综合解释流程一般按照从点到线、 从线到面的原则。主要步骤为:①井~震标定,建立 地质层位、地层岩性与地震反射相位之间的对应关 [! 沉积物堆积方向[』]水面上升 系。②确定地震反射特征与沉积类型的关系,不同 图1地震地层学模型 Fig.1 Seismic stratigraphy model 的沉积类型可形成不同的地震反射特征。通过分 析,确定不同地震反射特征所对应的沉积相类型。 以可根据地震的特征属性(地震相)来预测其生成 ③地震相转换为沉积相,地震相的识别是关键。首 环境和岩相变化。 先以地震反射的振幅、频率变化及同相轴的横向连 地震特征属性可大致划分为三级,应用范围也 续性为依据,遵从能量匹配准则:连续性好为低能 有所侧重。一级地震特征属性主要指地震相位的内 环境,连续性差为高能环境;振幅与波阻抗有关,振 部反射结构、连续性、振幅强度、频率、外部几何形 幅大且分布稳定,反映上、下地层连续好,为低能环 态及其伴生关系等:二级地震特征属性主要指由地 境,否则,属高能环境;频率变化慢,为低能环境,反 震振幅导出的三瞬、频谱、相干等简单的地震属性; 之为高能环境。其次以地震反射单元的形态特征, 三级地震特征属性是研究叠前地震特征属性与孔 如席状、丘状、扇状、槽状充填、盆地充填、透镜状、 隙度、渗透率及含油气性的关系,主要用于储层的 楔状、滩状为依据转换成不同的沉积相类型。 流体识别。 沉积相的转换是重点:剖面上遵从单井相控制、 1.3研究方法 沉积体系匹配准则。若无钻井岩心资料,只能通过 地震地层学主要研究沉积地层在地震剖面上 地震相和沉积相的一般对应关系,与同类盆地的标 的一级地震属性特征——地震相标志。通过地震标 准地震相模式对比,将地震相转换为沉积相;若有 定,建立地震相标志与地层、岩性、沉积体之间的相 钻井岩心资料,则用岩心相标定对应的地震相。平 关关系,确定沉积相类型。 面上,根据沉积相类型的排列方式,即沉积相毗邻 研究步骤一般分为:①识别地震层序,主要通 原则,毗邻沉积相可以组成一个相序排列,按照沉 过地震上超、下超、顶超和削截反射等终止关系的 积相排列的方向性确定相邻相可否重复出现。以此 识别和对比,划分沉积间断面或可以与之对比的整 方法对东营凹陷沙三中亚段三角洲进行了地震一地 合面,确定层序界面;②分析地震层序内部地震反 质综合解释(图2)。 史128 牛11 牛25牛43 王68 王53 王7O 王】】 王103 2000 厘 图2东营凹陷沙三中亚段三角洲地震一地质解释剖面 Fig.2 Seismic geological interpretation profile of the delat of Shahejie Formation ni Dongying Sag 2010皇 宋传春:地震一地质综合研究方法述评 135 2 层序地层学研究方法 2.1基本概念 慢沉积,则构成陆架边缘体系域。区分组成层序体 系域的关键部位是陆架坡折点(或陆架边角、陆架 边缘),通过沉积物分布于该点之上或其下划分低位 体系域、海进体系域和高位体系域(图3)。 层序地层学旨在分析地震反射特征与地质构 造、岩石沉积的成因联系。其综合利用测井、录井、 地震、地表露头等资料,以及有关的沉积环境,并根 据岩相古地理的有关理论与认识,对盆地的地层层 序格架进行综合解释,对沉积体系域及各岩相作立 体解释,形成具有三维空间立体概念的沉积模式。 层序地层学是20世纪80年代发展起来的一 门新型分支学科。是地震地层学的深化。主要包括 P.R.Vail的经典层序地层学、Gloway的成因层序地 层学、Cross的高分辨率层序地层学等多种分支。其 中.P.R.Vail等 以海洋环境为背景.针对被动大陆 边缘研究全球海平面升降变化对大陆边缘碎屑和 碳酸盐沉积作用的控制。层序地层学引入到我国以 来,其基本理论体系已广泛应用于陆相湖泊沉积体 系中,但在具体应用时应考虑湖泊水域小、受构造 作用及气候因素的控制明显、构造沉降、基准面变 化、湖泛、沉积物注入速度、气候、物源方向及局部 构造运动等因素。 2.2基本原理 层序地层学是基于沉积地层的地震反射是沿 有明显声阻抗差的地层界面产生的.因为地层界面 反映等时沉积界面,所以地震反射具有等时意义的 假设。P.R.Vail等口]指出:“在自然界中,不存在地 震反射平行于岩性地层单元顶面的物理界面”。这 一假设成为地震解释的基础 层序地层学的基本论点是层序及其组成的体 系域是全球海平面升降、地壳沉降以及沉积物供给、 气候等因素相互作用的产物。全球海平面升降和构 造沉降共同作用,引起了海平面的相对变化。在全 球海平面升降控制下,海平面的相对变化速度是沉 积地层和岩相分布的主要控制因素,在长期构造运 动的背景下,海平面的相对变化控制着碳酸盐沉积 地层和岩相的分布 ]。 当海平面急剧下降且下降速度大于构造沉降 速度,在陆架边缘之下形成低位体系域:当海平面 上升引起海水穿过陆架时,形成海进体系域:随着 海平面继续升高、上升速度减慢,在沉积物供给速 率维持原速度时,则由浅海相和非海相沉积组合的 滨线向陆地方向推进,形成高位体系域:若海平面 缓慢下降,内陆架暴露侵蚀面.仅在外陆架出现缓 图3 P.R.Vail提出的I型经典层序模式 Fig.3 The typical sequence model I proposed by P.R.Vail 2.3研究方法 层序地层学的研究方法基本类似于地震地层 学,但更深入细致。主要步骤:①根据地表露头、测 井、录井、地震和生物地层学资料分析构造和沉积 层序;②解释层序、体系域、准层序;③建立年代地 层框架,根据层序边界编制构造沉降和总沉降曲线. 解释盆地的地质历史。 2.4地震一地质综合解释 在地震地层学从点到线、从线到面的解释基础 上。层序地层学的综合解释可采取宏观控制微观、微 观验证宏观的思路.选择由大至小逐级控制,再由 小至大逐级验证的原则,达到理论符合实际。 2.4.1 充填、构造层序分析 将板块碰撞、重大海进一海退旋回、岩浆活动、 重大不整合面等构造事件与地层特征联系起来.进 行构造一地层综合分析.划分充填、构造层序。编制 相应图件,并利用计算机模拟发展历史。 2.4.2沉积层序解释 厘定层序界面,分析沉积内部的沉积体系、体系 域、准层序组和准层序,确定其地层分布模式和相 带变化(图4),编制年代地层框图、海平面升降曲 线、古地理、岩相等图件 图4层序划分及沉积相识别图 Fig.4 Sequence classiifcation and sedimentary facies identiifcation l36 岩性油气藏 第22卷 第2期 2.4.3综合评价 圈定有利生油和成藏的区域,提出勘探靶区,提 供钻探井位。 3 地震沉积学研究方法 3.1地震沉积学概念 地震沉积学旨在寻找地震特殊处理与解释、地 震特征属性与地层沉积特征的内在联系。是应用地 震信息研究沉积岩及其形成过程的学科,是基于高 精度三维地震资料、现代沉积环境、地表露头和岩 心资料建立沉积环境模式,识别沉积单元的三维几 何形态、内部结构和沉积过程的一项新的方法体系。 在地震地层学及层序地层学等学科基础上.在沉积 环境及沉积相模式指导下,利用三维地震信息和现 代地球物理技术进行地层岩石宏观研究,包括沉积 体系、沉积相平面展布以及沉积发育史的研究 ]。 曾洪流等 。 首次提出“地震沉积学”,将其定义 为利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的一 门学科。2005年2月,地震沉积学国际会议在美国 休斯敦召开。继地震地层学、层序地层学之后,地震 沉积学作为一门新的学科越来越受到人们的关注, 标志着地震~地质综合研究方法进入了一个新的发 展阶段[ ,加]。 3.2基本原理 地震沉积学借助高精度、定量的地震反演和属 性提取分析技术与地震地层学、层序地层学等理论 相结合,在等时地层格架内进行沉积相划分和储层 分析。 地震沉积学的基本原理是:地震同相轴的穿时 性、地震频率的变化影响地震反射同相轴的倾角和 内部反射结构的变化|10]。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 频率的控制,即反射同相轴并非是严格等时的,它 动摇了地震地层学的理论基础。研究发现,不同频 段的地震数据反映的地质信息不同,随着雷克子波 的频率由6 40 30变化,地震同相轴的变化依 次为:可以清晰反映等时沉积界面一同相轴开始合 并’÷不再反映等时沉积界面形态(与岩性界面形态 一致)。可见低频地震资料中同相轴更倾向于具有 岩性意义而不是时问意义。 3.3研究方法 精细地质建模是地震沉积学研究的基础,正演 模拟建立地震识别模型是地震沉积学研究的桥梁。 通过地质模型约束和正演模型指导下的综合属性 分析,建立储层识别模型是精细刻画和解释地震沉 积学的主要研究手段,约束反演是重要手段,90 ̄相 位转换、地层切片和分频解释是关键技术[11 ̄13] 3.3.1相位转换 使地震相位具有地层意义,可以用于高频层序 地层的地震解释 3.3.2地层切片 沿2个等时界面间等比例内插出的一系列层 面进行切片分析。依此来研究沉积体系和沉积相平 面展布。 3.3.3分频解释 基于不同频率地震资料所反映的不同地质信 息.采用分频解释的方法,使时间界面对应地层界 面,从而使地震解释结果的地质意义更加明确。 3.3.4约束反演 波阻抗反演与地震反射相位密切相关。是预测 沉积体、分析储层空间展布的常用方法。 地震沉积学主要运用地震资料来研究沉积岩 及其形成过程,对地震信息进行定量计算和提取.是 地震沉积学研究的关键。 3.4地震沉积学综合解释 地震沉积学综合解释主要使用由地震振幅导 出的三瞬、频谱、相干等简单的第二级地震属性及 反演等资料。目前还处于起步阶段,不同盆地类型 和地震资料的差异在解释过程中可能有所差别,现 以陆相湖盆斜坡带为例探讨综合解释方法。 3.4.1 地震正演模拟是地震沉积学研究的桥梁 不同地质体由于其岩石组合、内部结构、岩性、 物性和含油气性等的差异,在地震上必然表现出反 射形态、内部结构、反射频率、振幅等地震参数特征 的不同。根据不同相带、不同地质体的岩石组合、内 部结构、岩性物性变化,模拟地震波外部反射形态、 内部反射结构、振幅强度、反射频率等,并根据实际 地震资料对比.计算需要相位转换的角度,建立地 震识别模型。正演模型不仅可以在宏观上验证地震 资料处理和解释方法的正确性,同时对地层格架内 不同沉积背景下的各类储集体的地震资料处理和 精细解释也有很好的指导作用,可避免地震现象的 多解性.提高地震解释精度。 3.4.2相位转换使地震相位具有地层意义 由地球物理学理论可知,地震波的波形和振幅 是地震波相位谱的函数。零相位数据体在地震解释 2010年 宋传春:地震一地质综合研究方法述评 137 中具有子波的对称性、主瓣中心(最大振幅)与反射 界面一致以及较高的分辨率等优点,但这些优点只 有在海底、主要不整合面、厚层块状砂岩顶面等单 一性上的显示特征,预测不同类型沉积体系的分布, 并通过各级层序内部岩性组合、物性特征的分析, 利用正演模型和相关分析方法,建立地震响应与不 同沉积相、岩性组合及物性变化的定量关系。 3.4.5利用属性综合判识岩性 反射界面情况下才能体现出来,而且零相位地震 数据中地层岩性与地震相位间没有必然的对应关 系。所以薄层反射相位的转换是急待解决的难题。 通过90o相位转换可使地层界面对应于波峰或波 谷,这样地震道也就能更好地模拟测井波阻抗,地 震相位也就具有了地层意义_l1]。 3.4.3分频处理解释 针对砂体分布特征,利用多井约束反演资料对 有利储层(砂体)进行有效的识别、追踪与描述。地 震属性的提取与时窗的大小有直接关系,时窗大小 的确定一般以符合模式为好。通过分析泥岩、含水 砂岩、含油砂岩的运动学、动力学和统计学特征,在 属性标定的基础上,优化组合出相关性好、特征性 强的属性。精确刻画砂体形态,预测有利砂体,并结 、 基于低频地震同相轴更多地反映岩性界面信 息,高频地震同相轴更多地反映时间界面信息的认 识,针对不同的地质目的,分析调谐厚度,选用不同 合约束反演分析砂体、不整合面和地层尖灭线的空 间组合关系。 3.4.6精细层序约束下的储层预测 频段的地震数据进行分频解释。 3.4.4等时地层切片预测沉积相 等时地层切片是以追踪的2个等时沉积界面 以精细层序、沉积相和单井资料为约束条件,根 据综合属性特征,建立储层识别模型。利用地层切 片、分频解释和约束反演资料,对地震沉积、岩性识 别和储层的时空展布规律进行研究。 地震沉积学综合解释方法在准噶尔盆地车排子 斜坡带沙湾组滩坝砂储层预测中取得了较好的效 果[12 (图5)。 为顶底,拉平顶界面,在顶、底界面间等比例内插出 一系列层位,沿其逐一生成切片。等时地层切片技 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,而且更接近等时沉积界面,对 沉积相预测更加实际。而利用地震多属性体的等时 切片可进一步研究不同沉积相在地层切片、综合属 图5车排子斜坡带滩坝砂储层精细解释和多属性预测 Fig.5 Fine interpretation and multi-attribute prediction of beach bar reservoir in Junggar Basin a.车排子地区沙湾组层序滩坝砂勘探目标南北向剖面;b.车排子地区沙湾组层序滩坝砂勘探目标东西向剖面;C.目标区砂体等厚图; d.目标区平均能量图;e.车排子地区沙湾组层序湖扩沉积体系;fI目标区均方根振幅图;g.目标区沉积相图 138 岩性油 气藏 第22卷 第2期 4 不同研究方法与实用性对比 地震地层学、层序地层学和地震沉积学三者是 地震一地质综合应用、前后继承的产物,在概念、理论 基础、研究内容、研究手段上都不尽相同 (表1)。 5 结束语 基于岩石物理的叠前地震反演储层描述、油气 储层弹性参数与地震响应、地震道反演及正演模拟 等,已不能仅仅依靠地震单一技术深入到油藏内部 表1地震一地质综合研究方法对照表 Table 1 Seismic—geological research methods 的微观世界,而是要力图与精细地质和地震特征属 性的有机结合来产生新的突破。 地震一地质综合研究方法发展很快。发展趋势将 层序地层学概述『J].陈中强译.地层学杂志. [5] 威尔逊・RCL.1994,18(1):78—80. 层序地层学研究现状——方法与前景[J].石油勘探与 [6] 薛良清.开发,1995,22(5):8-13. 主要使用地震第三级特征属性尝试进行地震储层、 地震流体识别的研究,在不远的将来,地震流体学 或地震油藏地质学将会应运而生,利用这一新的学 地球科学进展,2006,21 [7] 林承焰,张宪国.地震沉积学探讨[J].(11):l 140—1 144. Hongliu,Henry S C,Riola J P.Stratal slicing,part II:Real [8] Zeng 科在油气勘探中比较快速准确地寻找有利储层.间 接判断油、气、水层和发现油气藏或许成为现实。 参考文献: [1]Vail P R,Mitchum R M Jr,Thompson S III.Seismic stratigraphy and global changes of sea level,Part3:Relative changes of sea level from 3-13 seismicdata[J].Geophysics,1998,63(2):514-522. iu,Ambrose W A.Seismic sedimentology and regional [9] Zeng Hongldepositional systems in Mioceno Norte,Lake Maracaibo,Vene— zuela[J].TheLeadingEdge,2001,(11):l 260-1 269. o, ̄gliu.Kerans C.Seismiefrequency control on carbonate [10] Zeng rlseismicstratigraphy:A case study of the Kingdom Abo sequence, coastal onlap[J].AAPG Memoir,1977,26:63—81. [2]魏嘉,朱文斌,朱海龙,等.地震沉积学[J].勘探地球物理进展, 2008,31(4):95—102. 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Review of comprehensive study methods for seismics—geology S0NG Chuan。chun (Research CenterofWestern FrontierAreaProspect,Shengli Oilifeld Company,Sinopec,Dongying257022,China) Abstract:During the development of oil and gas exploration technology,seismic stratigraphy,sequence stratiraphy gand 2010生 宋传春:地震一地质综合研究方法述评 139 seismic sediment01 have been successively deve|oped based on the combination of seismic techniques and geology・ Seismic stratigraphy is used to discovery the relationships among seismic reflection phase and geologic horizon and sedimentary facies.The sequence stratigraphy is applied to analyze the genetic relationships among seismic reflection cha】田cteristics and geol0gical structure,rock deposit.Being a new research method,seismic sedimentology is adopted to ifnd the inherence relations existing among speciM seismic processing,interpretation,seismic attributes and sedimentary charaeteristics.A development tendency of oil and gas exploration is to apply the third—order seismic attributes to identify the seismic reserv0irs and fluids.The basic concept, basic principle, methods and seismics-geology integrated interpretafton are comprehensively expounded,and the applications in continentl laacustirne basins are analyzed.As a resuIt.the development tendency of comprehensive technology nd amethods for seismics-geology is proposed. Key words:seismic stratiraphy;sequence gstratigraphy;seismic sedimentology;seismics-geology f编辑石兰亭) (上接第78页) and Event in Stratigraphy.Ber-lin,Heidelberg:Springer-Verlag, 1991:617—659. 岩层序不整合面控制的大气水溶蚀作用研究[J].岩性油气藏, 2oo9,21(2):45-48 MitchumRM,VanWagonerJC.High-frequency sequenceandtheir stacking pattern:sequence—stratiraphigc evidence of hish_frequency 李国军,郑荣才,唐玉林,等.川东北地区飞仙关组层序一岩相 古地理特征[J].岩性油气藏,2007,19(4):64—70. 谢锐杰.东营凹陷民丰地区沙三下段层序地层与沉积相研究 fJ1.岩性油气藏,2008,20(3):39—43. eustatic cycles[J].Sedimentary Geology,1991,70:131-160. 王英民.对层序地层学工业化应用中层序分级混乱问题的探 讨[J].岩 油气藏,2007,l9(1):9—15. 李宇翔.李国蓉,顾炎午,等.塔中地区寒武系一下奥陶统白云 蔡佳,姜华,赵忠新,等.泌阳凹陷下二门油田南部H3’层序沉积 体系及沉积相演化特征[J].岩性油气藏,2008,20(3):53-58. Analysis of sequence stratigraphy and sedimentary facies of Maokou Formation in southeastern Sichuan LUO Peng ,LI Guo.rong , ,SHI Ze-jin ' ,ZHOU Da—zhi ,TANG Hong-wei ,ZHANG De-ming (1.College ofEnergy,Chengdu University fTechnolooy,Chengdu g610059,China;2,State Key Labortaory fOiol and Gas ReservoirGeology andExploitation,Chengdu Univers ofTechnology,Chengdu 610059,China) Abstract:On the basis of the knowledge of the depositional setting of Maokou Formation in southeastern Sichuan, Combined with outcrop,well log and well logging data,the Maokou Formation is divided into three third—order sequences.According to the research on the lithology,phase sequence and lithologic profile,the sign for identifying nd aclassifying the key sequence surface is expounded,and the characteristics of the every system tracts are summarized.It is believed that the strata at Maokou stage in the study area have the characteristics of rapid transgression and slow regression,well sequence comparison and epicontinental platform nature.Therefore,according to the depositional model of epicontinental platform,the sedimentary facies in the study rea acan be divided into subtidal low energy zone, subtidal high enery zgone,tide flat and lagoon.The sedimentary facies on he verttical and plane profile is described making the system tract a8 unit.Combined wih tthe sequence nd ahe tevolution of the sedimentary facies,the depositional model of Maokou Formation is proposed.The beach facies being favorable for reservoir development mainly develops in the high-stand system tract. Key words:Maokou Formmion;third—order sequence;sedimentary facies;depositional model;southeastern Sichuan (编辑 于惠宇) 

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