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地震反演成果的沉积学解释

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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文 章 编 号 :1001 - 6112 (2009) 04 - 0415 - 05地 震 反 演 成 果 的 沉 积 学 解 释杨 贵 祥 1 ,2 ,黄 捍 东 3 ,4 ,高   锐 1 ,张 如 伟 5 ,赵   迪 3 ,4(1. 中 国 地 质 科 学 院 地 质 研 究 所 ,北 京   100037 ; 2. 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司华 东 分 公 司 ,南 京   210011 ; 3. 油 气 资 源 与 探 测 国 家 重 点 实 验 室 ,中 国 石 油 大 学 ,北 京   102249 ;4. 地 球 探 测 与 信 息 技 术 北 京 市 重 点 实 验 室 ,北 京   102249 ; 5. 广 州 海 洋 地 质 调 查 局 , 广 州   510760)摘 要 :在 油 气 藏 勘 探 和 开 发 中 ,沉 积 特 征 的 研 究 具 有 重 要 意 义 ,而 将 地 震 反 演 技 术 与 沉 积 学 原 理 结 合 进 行 沉 积 特 征 的 刻 画 ,是 目前 利 用 地 震 资 料 开 展 沉 积 微 相 研 究 最 有 效 的 方 法 。 为 了 使 反 演 结 果 贴 近 地 下 地 质 特 征 ,将 地 震 相 控 概 念 引 入 非 线 性 随 机 反 演中 ,在 区 进 行 探 索 性 应 用 ,以 地 震 沉 积 学 理 论 为 指 导 ,结 合 地 震 相 分 析 ,基 于 高 精 度 地 震 反 演 成 果 进 行 了 沉 积 特 征解 释 ,比 直 接 在 地 震 剖 面 上 进 行 沉 积 描 述 具 有 更 高 的 可 靠 性 ,获 得 了 比 较 精 细 的 沉 积 微 相 描 述 。关 键 词 :地 震 反 演 ;地 震 相 ;沉 积 相 ;随 机 反 演 ;油 气 勘 探 开 发中 图 分 类 号 : 3                     文 献 标 识 码 :2 , 4 , 4(1. I y y B ei j 00037 , . S I N O P N J 10011 , 3. S et y et B ei j 02249 , . nf B ei j 02249 , . 10760 , of is in of is h to is t he to on on p is s by t on s , in 15 Z as a t on 0 年 来 ,随 着 油 气 勘 探 开 发 的 深 入 ,为 了 在钻 探 之 前 更 多 地 了 解 地 下 地 层 分 布 和 岩 相 类 型 ,试图 从 地 震 信 息 中 最 大 限 度 地 提 取 地 质 信 息 ,从 而 促进 了 地 震 与 地 质 两 大 学 科 间 的 联 合 ,推 动 了 相 关 边缘 学 科 的 发 展 。 20 世 纪 70 年 代 初 ,地 震 地 层 学 出现 并 得 到 快 速 发 展 ,地 震 相 分 析 是 地 震 地 层 学 的 核心 [1~ 3 ] ,通 过 解 释 可 以 将 地 震 相 转 化 为 沉 积 相 [4 ] 。1998 年 曾 洪 流 提 出 “ 地 震 沉 积 学 ” 概 念 [5 ,6 ] ,并 将 现代 地 球 物 理 技 术 与 沉 积 学 研 究 结 合 起 来 进 行 沉 积相 分 析 。 作 为 核 心 技 术 的 地 震 90° 相 位 转 换 技 术 、地 震 切 片 技 术 和 分 频 解 释 技 术 被 广 泛 应 用 [7~ 18 ] ,但 由 于 受 地 震 分 辨 率 的 限 制 ,对 厚 度 小 于 纵 向 分 辨率 的 薄 层 ,这 些 技 术 都 无 法 做 到 对 沉 积 体 厚 度 和 尖灭 点 的 定 量 刻 画 [19 ] 。 为 此 ,基 于 地 震 沉 积 学 原 理 ,收 稿 日 期 :2009 - 04 - 29 ;修 订 日 期 :2009 - 07 - 09。作 者 简 介 :杨 贵 祥 (1963 — ) ,男 ,博 士 后 ,教 授 级 高 级 工 程 师 ,从 事 石 油 天 然 气 勘 探 方 法 研 究 与 技 术 管 理 工 作 。 126. 31 卷 第 4 期2009 年 8 月                     石   油   实   验   地   质                                 31 ,4,2009研 究 了 能 够 展 现 沉 积 特 征 的 地 震 相 控 非 线 性 反 演方 法 [ 20 ] ,并 在 利 用 反 演 成 果 进 行 了 薄 层 的追 踪 解 释 和 沉 积 微 相 的 精 细 划 分 ,取 得 了 较 好 的 应用 效 果 ,拓 展 了 地 震 反 演 方 法 的 应 用 领 域 ,丰 富 和完 善 了 地 震 沉 积 学 理 论 。1   沉 积 学 解 释 方 法1. 1   彰 显 沉 积 特 征 的 反 演 方 法为 了 使 地 震 反 演 结 果 更 加 符 合 实 际 的 沉 积 特征 ,采 用 地 震 相 模 型 约 束 反 演 ,实 现 宏 观 分 析 与 微观 预 测 的 有 机 结 合 。 其 优 势 在 于 不 依 赖 于 初 始 模型 ,在 提 高 地 震 资 料 纵 、 横 向 分 辨 率 的 同 时 ,充 分 考虑 地 下 地 质 条 件 的 随 机 特 性 ,使 反 演 结 果 更 符 合 实际 地 质 情 况 。 实 现 过 程 可 分 地 震 相 控 外 推 和 非 线性 随 机 反 演 两 部 分 来 进 行 。 即 :在 地 震 剖 面 上 对 沉积 体 系 进 行 宏 观 划 分 并 确 定 出 相 界 面 ,建 立 包 含 反演 目 的 层 段 的 宏 观 相 控 模 型 ,为 地 震 相 控 约 束 反 演奠 定 约 束 条 件 ;然 后 在 测 井 资 料 的 约 束 下 采 用 非 线性 随 机 算 法 逐 道 、 逐 次 地 进 行 外 推 反 演 。 宏 观 模 型最 好 与 构 造 解 释 断 层 、 地 层 起 伏 特 征 结 合 起 来 [ 20 ] 。1. 2   沉 积 学 解 释 方 法利 用 地 震 反 演 数 据 进 行 沉 积 学 解 释 的 流 程 如图 1 所 示 ,以 地 震 数 据 为 基 础 ,建 立 地 震 相 控 模 型与 构 造 模 型 ,并 对 测 井 曲 线 进 行 重 构 ,三 者 共 同 约束 进 行 反 演 ,在 获 得 比 较 好 的 反 演 数 据 的 基 础 上 ,综 合 地 震 相 与 测 井 分 析 ,最 后 开 展 地 震 反 演 数 据 的沉 积 微 相 解 释 。2   区 沉 积 学 解 释 区 位 于 北 部 (图 2) ,在 的 发 育 与 演 化 过 程 中 构 造 运 动 起 了 重 要 的 控 制 作用 ,在 北 部 陡 坡 带 控 凹 大 断 层 的 作 用 下 ,地 层 由 北向 南 倾 ,并 向 南 抬 起 ;构 造 形 态 呈 鼻 状 构 造 。 沙 三段 下 砂 砾 体 属 于 深 水 沉 积 ,与 当 时 较 低 的 古 地 形 相一 致 。 物 源 来 自 北 部 的 剥 蚀 的 早 古 生 代碳 酸 盐 岩 地 层 ,与 隆 起 古 地 形 一 致 。 由 北 而 南 沉 积图 1   地 震 沉 积 解 释 流 程1   of   区 地 理 位 置2   of 15·614·             石   油   实   验   地   质                           第 31 卷    相 分 布 从 冲 积 扇 或 扇 三 角 洲 — 近 岸 水 下 扇 — 有 根的 深 水 浊 积 扇 ,以 及 有 根 或 无 根 的 滑 塌 浊 积 扇 — 深湖 相 变 化 ,水 体 向 盆 中 心 加 深 。 古 地 形 分 析 表 明 , 靠 近 当 时 的 地 ,向 南 为 洼 槽 与 低缓 脊 。 古 地 形 对 水 系 与 沉 积 具 有 控 制 作 用 ,高 地 的水 系 流 经 低 缓 脊 至 洼 槽 ,发 育 了 主 水 道 和 浊 积 扇 ;洼 槽 为 深 湖 相 沉 积 ,不 发 育 水 道 。2. 1   地 震 相 分 析地 震 相 分 析 表 明 , 区 为 滑 塌 浊 积 扇 , 区 为 深 水 浊 积 扇 。在 与 ,靠 北 部 主 边 界 断 裂 发育 近 岸 水 下 扇 ,无 红 色 泥 岩 出 现 。 在 南 北 向 地 震 剖面 上 (图 3) ,这 类 扇 呈 楔 状 外 形 ,内 部 反 射 结 构 随扇 的 位 置 不 同 而 不 同 。 其 中 ,内 扇 为 杂 乱 反 射 ,中扇 与 外 扇 为 前 积 反 射 、 连 续 性 较 好 ;后 者 类 似 于 三角 洲 前 积 砂 体 的 反 射 特 征 。 紧 邻 近 岸 水 下 扇 向 南 ,由 于 滑 塌 、 碎 屑 流 与 浊 流 作 用 导 致 形 成 了 滑 塌 浊 积扇 ,这 类 扇 呈 发 散 状 外 形 ; 其 中 ,内 扇 为 弱 或 空白 或 块 状 反 射 ,中 扇 与 外 扇 为 发 散 、 亚 平 行 的 连 续反 射 。 此 外 在 沙 三 下 底 部 以 下 ,即 沙 四 段沉 积 末 期 ,靠 近 北 部 主 断 裂 发 育 扇 三 角 洲 ;最 明 显的 特 征 是 出 现 了 红 色 泥 岩 与 大 量 的 泥 石 流 。 红 色泥 岩 反 映 了 水 体 非 常 浅 或 80 %以 上 的 时 间 暴 露 在空 气 中 的 现 象 。2. 2   连 井 沉 积 微 相 特 征图 4 示 出 了 南 北 向 沉 积 相 连 井 剖 面 ,它 代 表 了图 3   顺 水 流 方 向 地 震 剖 面3   in of   近 南 北 向 过 井 沉 积 相4   253 — in of   近 南 北 向 过 演 剖 面 及 第 10 层 沉 积 解 释5   253 — in of S of 0th 14·  第 4 期                               杨 贵 祥 等 . 地 震 反 演 成 果 的 沉 积 学 解 释        顺 水 道 方 向 的 剖 面 ,展 示 了 连 井 剖 面 的 不 同 成 因 砂的 分 布 、 富 集 与 变 化 特 征 。 在 — 一 带 发 育 滑 塌 浊 积 扇 , 主 要 为 内 扇 ,表 现为 厚 的 水 道 砂 砾 岩 夹 薄 泥 ; 为 中 扇 ,出 现砂 砾 夹 泥 、 砂 砾 泥 互 层 ;在 则 演 变 为 深 水浊 积 扇 ,粒 度 更 细 ,呈 现 “ 泥 包 砂 ” 特 征 。 这 两 类 扇为 深 湖 相 隔 开 。 由 北 而 南 ,从 ,沉积 相 由 滑 塌 浊 积 扇 由 北 而 南 推 进 ,产 生 进 积 ,向 湖盆 中 心 为 深 水 浊 积 扇 ,这 暗 示 物 源 来 自 北 部 。纵 向 上 ,湖 水 加 深 导 致 退 积 沉 积 ,如 由 下 而 上 自 老 至 新 从 中 扇 — 外 扇 — 深 湖 相 变 化 ,产生 退 积 (图 4) 。反 演 结 果 与 沉 积 相 对 比 剖 面 非 常 吻 合 (图 5) ,由 北 而 南 分 布 近 岸 水 下 扇 、 滑 塌 扇 、 深 水 扇 ,扇 的 形态 、 进 积 与 退 积 现 象 清 晰 可 见 。图 6a 给 出 了 东 西 向 沉 积 相 连 井 剖 面 ,它 代 表 了横 切 水 道 方 向 的 剖 面 。 滑 塌 扇 与 深 水 扇 均 成 孤 立 状并 侧 向 尖 灭 ,均 被 深 湖 相 隔 开 、 互 不 相 连 。 这 说 明 在 区 各 自 存 在 独 立 的 水 道 体系 。 同 样 地 ,纵 向 上 湖 水 加 深 也 产 生 了 退 积 沉 积 。图 6   近 东 西 向 过 井 沉 积 相 及 反 演 剖 面6   57 — in of   第 9 号 砂 层 平 面 等 厚 度7   th of   第 9 号 砂 层 平 面 沉 积 相1. 近 岸 水 下 扇 ;2. 深 水 浊 积 扇 ;3. 外 扇 ;4. 中 扇 水 道 ;5. 内 扇 水 道 ;6. 水 道 间 ;7. 未 细 分 滑 塌 扇 ;8. 深 湖 泥 岩 ;9. 物 源 方 向8   th of 14·             石   油   实   验   地   质                           第 31 卷        同 样 ,反 演 结 果 与 沉 积 相 对 比 剖 面 非 常 吻 合(图 6b) ,东 西 向 分 布 孤 立 的 滑 塌 浊 积 扇 、 深 水 浊 积扇 ,扇 的 形 态 、 退 积 现 象 清 晰 可 见 。2. 3   沉 积 相 平 面 分 析在 高 分 辨 率 反 演 成 果 的 基 础 上 ,结 合 地 质 与 测井 资 料 ,对 每 期 储 层 进 行 精 细 解 释 ,获 得 其 平 面 展布 特 征 ,可 以 得 到 精 细 的 沉 积 相 平 面 图 。 图 7 为 第9 期 砂 层 的 平 面 特 征 图 ,图 8 为 对 应 的 沉 积 微 相 平面 图 ,从 图 中 可 以 看 出 ,近 岸 水 下 扇 面 积 扩 大 很 多 ,仍 具 有 “ 深 湖 包 扇 ” 格 局 ,物 源 依 然 来 自 北 部 。 有 根 滑 塌 浊 积 扇 最 发 育 、 面 积 最 大 ,内 扇 与 中 扇均 发 育 ;无 根 滑 塌 浊 积 扇 基 本 消 失 ;水 道 4 支 合 并 ,向 南 呈 现 出 裙 边 分 叉 (图 8) ,宽 度 非 常 大 ,水 道 最 发育 ; 水 浊 积 扇 也 有 所 扩 大 。 同 样 , 线无 沉 积 。 此 外 孔 隙 度 (0. 69 %) 要 比 . 08 %)低 。3   结 论1)利 用 地 震 相 控 非 线 性 反 演 技 术 获 得 的 高 精度 和 高 分 辨 率 的 反 演 结 果 ,能 够 清 晰 的 展 示 沉 积 特征 ,容 易 进 行 解 释 和 追 踪 分 析 ,为 认 识 复 杂 岩 性 和研 究 沉 积 微 相 提 供 了 重 要 的 基 础 数 据 。2)在 沙 四 段 利 用 高 精 度 的 反 演 剖 面 ,结 合 地 震 相 和 岩 心 资 料 ,对 砾 岩 体 油 藏 进 行 了 连 井沉 积 相 解 释 和 微 相 的 划 分 ,发 现 了 多 个 有 利 的 岩 性圈 闭 ,与 实 际 钻 井 资 料 吻 合 。 成 功 地 实 践 了 地 震 沉积 学 理 论 ,实 现 了 地 震 反 演 结 果 的 沉 积 学 解 释 。3)以 地 震 沉 积 学 理 论 为 指 导 ,将 先 进 的 地 震 反演 技 术 用 于 沉 积 特 征 研 究 必 将 在 油 气 藏 勘 探 和 开发 过 程 中 发 挥 越 来 越 重 要 的 作 用 。 多 学 科 、 多 种 资料 的 有 机 结 合 是 研 究 沉 积 特 征 的 有 利 手 段 和 主 流发 展 方 向 。参 考 文 献 :1   R , r R M. ea l :A ] . 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