劉 玲，王 烽，劉玉霞（.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京0008；.中國石化勘探開發(fā)研究院，北京0008；.北京諾克斯達石油科技有限公司，北京009）

地震沉積學(xué)在生物礁灘體識別中的應(yīng)用

劉 玲1，王 烽2，劉玉霞3
（1.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京100083；2.中國石化勘探開發(fā)研究院，北京100083；3.北京諾克斯達石油科技有限公司，北京100192）

地震沉積學(xué)充分利用地震資料的橫向分辨率進行等時地層單元內(nèi)平面沉積相的預(yù)測，適用于在反射特征不明顯的地震剖面上進行巖性解釋。針對研究區(qū)生物礁灘體埋深大、地震資料分辨率較低、剖面反射特征不明顯，以地震沉積學(xué)為指導(dǎo)，利用分頻數(shù)據(jù)體,在古地貌的控制下進行屬性的優(yōu)選，實現(xiàn)生物礁灘體的定性刻畫；利用雙面解釋技術(shù)，將平面上解釋出來的生物礁灘體投影到地震剖面上進行驗證，以減少地質(zhì)體解釋的多解性，提高儲集層預(yù)測的精度；而后利用不基于模型的有色反演技術(shù)，定量預(yù)測生物礁灘儲集層的厚度，最終形成了一套預(yù)測生物礁灘型碳酸鹽巖儲集層的方法體系。

地震沉積學(xué)；分頻解釋；古地貌；屬性優(yōu)選；雙面解釋；有色反演

相對于地震地層學(xué)和層序地層學(xué)而言，地震沉積學(xué)主要是利用地震資料的平面特征而不是垂向特征來提供與地貌學(xué)和沉積模型相關(guān)的地震屬性模式的高分辨率圖像，適用于在反射特征不明顯的地震剖面上進行巖性解釋[1-2]。

研究區(qū)位于北西—南東向的扎格羅斯山脈隆起帶和南北向的阿拉伯構(gòu)造帶的過渡帶上（圖1），為一南北向展布的寬緩背斜構(gòu)造，背斜翼部向東變緩，向西、向北較陡。目的層巖性主要為灰白色-淺黃色的細粒厚層狀灰?guī)r，含有比較豐富的生物骨架顆粒，沉積環(huán)境自西往東依次為臺地、臺地邊緣和開闊海。生物礁灘體為研究區(qū)的優(yōu)質(zhì)儲集層，具有埋深大、儲集層非均質(zhì)性強、地震頻率相對較低、剖面反射特征不明顯的特點，若采用傳統(tǒng)的地震“相面法”，較難準(zhǔn)確識別預(yù)測生物礁灘體，且研究區(qū)井點稀少，沉積相的詳細刻畫較為困難。針對以上問題，本文以地震沉積學(xué)理論為指導(dǎo)，在分頻解釋的基礎(chǔ)上，通過古地貌的控制，篩選敏感屬性以進行生物礁灘體的定性預(yù)測，并利用不基于模型的有色反演技術(shù)定量預(yù)測了生物礁灘厚度，以期為進一步的油氣勘探開發(fā)提供較為可靠的依據(jù)。

1 分頻剖面識別礁灘異常反射

生物礁灘是一種特殊的碳酸鹽巖沉積體，具有一定的地震反射結(jié)構(gòu)特征。研究區(qū)由于地震分辨率較低，生物礁灘體的剖面反射結(jié)構(gòu)特征不清楚。根據(jù)分頻解釋技術(shù)，不同頻段的地震數(shù)據(jù)反映的地質(zhì)信息是不同的，低頻剖面通常反映地層信息，而高頻剖面則反映巖性信息[4]。因此，可選擇合適頻段的數(shù)據(jù)體進行生物礁灘體的識別。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置（a）（援引自文獻［3］）和沉積相分布（b）

為了對地震資料進行快速、準(zhǔn)確分頻處理，本文所采用的是小波分頻成像技術(shù)。該方法選擇和雷克子波頻譜相似的小波，通過小波變換技術(shù)，將常規(guī)地震剖面分解成不同主頻的子波剖面，最后尋找一個對研究區(qū)生物礁灘成像最有利的窄帶地震[5]。根據(jù)頻譜分析，研究區(qū)地震資料主頻30 Hz，頻帶寬度10~60 Hz，地層速度2 400 m/s，目的層生物礁厚度10 m左右。根據(jù)文獻［6］中可識別薄層厚度所需子波的視分辨率公式，分辨10 m的薄層需要的視頻率為52 Hz.本文以5 Hz為間隔，利用小波分頻成像技術(shù)，形成了一系列的分頻體，采用鉆井標(biāo)定法，確定了最佳分頻剖面。A2井為研究區(qū)的一口實鉆井，其目的層發(fā)育生物礁灘體。通過鉆井標(biāo)定，原始地震剖面上，A2井處地震反射波雖然出現(xiàn)了斷續(xù)、變?nèi)醯默F(xiàn)象，但無明顯的丘狀或透鏡狀外形，僅根據(jù)地震資料很難確定是否是生物礁灘體（圖2a）；而在55 Hz分頻剖面上，地震反射同相軸具明顯的分叉現(xiàn)象，呈透鏡狀的反射外形，為典型的生物礁異常反射結(jié)構(gòu)（圖2b）。因此，確定55 Hz為最佳的分頻數(shù)據(jù)體，可用于地震地貌的研究。

2 古地貌控制敏感屬性篩選

分頻剖面在一定程度上可識別出礁灘異常反射結(jié)構(gòu)，但勘探經(jīng)驗證明，“相面法”具有一定的局限性，有礁灘體而不能觀察到礁灘體異常反射的情形很多，具有礁灘異常反射而鉆井落空的占80%.根據(jù)沉積體系平面展布范圍遠大于垂向厚度[7-8]的特點，借助地震屬性和剖面特征進行識別，可提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，但由于地震屬性較多，且同一屬性在不同研究區(qū)、不同儲集層對所預(yù)測對象的敏感性各有不同，因此，敏感屬性的篩選是利用地震沉積學(xué)進行沉積相分析的關(guān)鍵。鑒于生物礁灘體特殊的地貌及巖石學(xué)特征，采用了在古地貌的控制下進行生物礁灘敏感屬性的篩選[9]。

圖2 分頻解釋的原始地震剖面（a）和55 Hz分頻剖面（b）

2.1 古地貌恢復(fù)

研究區(qū)目的層底部發(fā)育一套穩(wěn)定的頁巖，本文采用層拉平的方法恢復(fù)古地貌，即拉平目的層底部界面，在拉平地震剖面上異常厚度發(fā)育區(qū)則為生物礁灘體的發(fā)育部位。從圖3可見，生物礁灘體發(fā)育部位的厚度明顯大于兩側(cè)，丘狀形態(tài)明顯，內(nèi)部反射斷續(xù)而雜亂。為了更直觀地反映礁灘復(fù)合體向上營造時期的宏觀分布特征，計算了層拉平參考層至礁灘體頂界的地層厚度，以再現(xiàn)沉積時該地區(qū)的古地貌及巖相古地理等信息（圖4）。由圖4a可見，自南西向北東，地層厚度由厚變薄，即古地貌由高變低，這與研究區(qū)自南西向北東依次為臺地、臺地邊緣和開闊海的沉積背景相吻合，因此，可用古地貌控制敏感屬性的篩選。

圖3 層拉平地震剖面

2.2 敏感屬性篩選

對于地震屬性的提取，由于90°相位轉(zhuǎn)換能克服零相位剖面的缺點，使地震道近似波阻抗剖面，提高剖面的可解釋性[10-12]。因此，將55 Hz的分頻剖面進行90°相位轉(zhuǎn)換，利用90°、55 Hz的分頻數(shù)據(jù)體，以目的層頂?shù)诪榧s束，提取波形、振幅、相位等多種地震屬性，最后結(jié)合沉積背景、井點信息及與古地貌的相似度，確定振幅、相位過零點及波形聚類為生物礁灘體的敏感屬性。通過對比分析可見，振幅雖與古地貌有一定的關(guān)聯(lián)性，但與井點吻合不是很好，A2井發(fā)育生物礁灘體，但在振幅屬性上，則為非儲集層（圖4b）；波形聚類屬性由于是基于地震信號整體差異的分類，能大致表示出生物礁灘體的分布范圍，與古地貌的吻合程度較高，但生物礁灘體的邊界仍不是十分清楚（圖4c）；而相位過零點表示一定時窗內(nèi)反射界面的個數(shù)，由于生物礁灘體發(fā)育部位，地震同相軸常出現(xiàn)分叉現(xiàn)象，即反射界面?zhèn)€數(shù)增多，因此，可用相位過零點屬性定性表示生物礁灘儲集層的發(fā)育，屬性值越大，生物礁灘體可能越發(fā)育（圖4d），可見，該屬性不僅整體的展布規(guī)律與古地貌及波形聚類屬性圖十分吻合，而且能夠清晰地刻畫出生物礁灘體的邊界。

圖4 研究區(qū)目的層的地震屬性

3 準(zhǔn)確性驗證

為了確保生物礁灘體解釋的準(zhǔn)確性，筆者采用雙面解釋技術(shù)，將平面地震地貌和剖面地震地層結(jié)合起來進行綜合分析[13]。具體做法是，先根據(jù)沉積模式及敏感屬性進行平面地震相的解釋，并勾出地質(zhì)體的沉積邊界，而后利用雙面解釋技術(shù)將平面解釋的地質(zhì)體邊界投影到地震剖面上，分析在地震剖面相應(yīng)位置是否具有該沉積地質(zhì)體的反射特征，以此驗證解釋的合理性和可靠性。這種解釋方法與傳統(tǒng)的“相面法”不同，更強調(diào)平面解釋的重要性，解釋流程是從平面出發(fā)，投影到剖面進行驗證，再回到平面分析，充分利用了地震資料的橫向分辨率優(yōu)勢，又結(jié)合了傳統(tǒng)“相面法”的優(yōu)點，減少了地質(zhì)解釋的多解性，提高了生物礁灘體預(yù)測的精度。

圖5為利用雙面解釋技術(shù)對生物礁灘體進行驗證。在相位過零點屬性平面圖（圖4d）上，A3井處發(fā)育生物礁灘體（圖5a）。利用雙面解釋技術(shù)，將屬性平面圖上確定的生物礁邊界反投影到地震剖面上，從地震剖面上可見，屬性平面圖上識別出的生物礁灘體在剖面上為透鏡狀的反射外形，是典型的生物礁灘體的地震反射特征，且該井的鉆探結(jié)果顯示為油層，發(fā)育生物礁灘體，由此說明依據(jù)地震屬性解釋的生物礁灘體是可靠的。

圖5 雙面解釋技術(shù)

4 有色反演定量預(yù)測

根據(jù)敏感屬性分析及雙面解釋技術(shù)的驗證，定性確定了目的層生物礁灘的平面分布范圍，但未預(yù)測出生物礁灘體的儲集層厚度。通過巖石物理分析，研究區(qū)生物礁灘體與致密圍巖有較大的速度差，表現(xiàn)為低密度、低縱波阻抗的特征，且生物礁灘體與致密圍巖波阻抗的門檻值為12 800 g/cm3·m/s，因此，可通過縱波阻抗反演預(yù)測生物礁灘體，進而進行儲集層厚度的計算。

4.1 有色反演

目前，地震反演方法可大致歸結(jié)為遞推反演、測井約束反演及疊前反演3大類，各類反演方法都有其一定的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點[14]。有色反演最早是由國外學(xué)者提出[15]，用來解決測井約束反演中處理速度慢、流程復(fù)雜的問題。與其他反演方法相比，該反演方法無子波提取過程，無初始模型約束，全局優(yōu)化，反演人為因素少，地質(zhì)現(xiàn)象反映客觀。但由于反演沒有測井約束，算出的是相對阻抗體，為了得到絕對阻抗體以進行生物礁灘儲集層厚度的計算，本次研究在有色反演體的基礎(chǔ)上加一個低頻模型，將相對阻抗體變成絕對阻抗體。

根據(jù)巖石物理分析結(jié)果，波阻抗小于12800g/cm3·m/s的為生物礁灘體，據(jù)此，設(shè)定了色標(biāo)的數(shù)值范圍。從反演的平面圖（圖6a）可見，生物礁灘體主要呈條帶狀或席狀，分布規(guī)律與古地貌特征及敏感屬性結(jié)果相吻合。為了進一步檢驗反演結(jié)果的可靠性，進行了過井剖面分析。從過A1—A2—A3井的有色反演剖面（圖6b）可見，低聲波阻抗特征的生物礁灘體主要分布于目的層中上部（1 850 ms以上），目的層下部（1 850 ms以下）主要為一套高聲波阻抗特征的沉積體。3口鉆井結(jié)果也揭示，生物礁灘體儲集層主要發(fā)育于目的層中上部，目的層中下部發(fā)育非儲集層。反演結(jié)果與實鉆井結(jié)果相吻合，說明反演結(jié)果較為可靠，可用于進一步的儲集層分析及厚度計算。

圖6 儲集層反演

4.2 儲集層平面規(guī)律及厚度計算

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景，研究區(qū)沉積環(huán)境自南西向北東依次為臺地、臺地邊緣和開闊海，A1、A2和A3三口鉆井生物礁灘體發(fā)育，本次研究通過相位過零點屬性及反演結(jié)果的平面分布規(guī)律綜合確定了臺地、臺地邊緣及開闊海3種相之間的界限，對于生物礁灘體的發(fā)育范圍，則通過求取敏感屬性相位過零點及有色反演結(jié)果的交集進行確定，即相位過零點屬性及有色反演結(jié)果上均顯示為生物礁灘儲集層的地方，則最終確定為生物礁灘體，若只有一種屬性上顯示為儲集層，則判斷為非儲集層。從沉積相平面圖（圖7a）上可見，生物礁灘體主要呈條帶連片狀分布于臺地上，開闊海中不發(fā)育。同時，利用有色反演的絕對阻抗體，根據(jù)巖石物理分析得出的生物礁灘體與圍巖的阻抗門檻值，通過Gardner公式，計算目的層段生物礁灘儲集層的厚度（圖7b）。由圖7可知，臺地上生物礁灘體最發(fā)育，其儲集層厚度也最大；開闊海生物礁灘體不發(fā)育，其儲集層厚度則最?。慌_地邊緣儲集層厚度則介于二者之間，由此驗證了沉積相平面圖的可靠性和合理性。將反演厚度結(jié)果與鉆井厚度進行線性擬合，得到井點儲集層厚度與反演厚度的關(guān)系式：y=0.577 2x+ 31.742 1（式中，y為井點儲集層厚度，x為反演厚度），相關(guān)系數(shù)為0.87，表明反演結(jié)果準(zhǔn)確性較高，可用于后期的儲集層評價。

圖7 沉積相平面分布（a）與儲集層厚度平面分布（b）

5 結(jié)論

（1）分頻解釋技術(shù)能識別出常規(guī)地震剖面上不能識別出的地震反射特征，有助于該區(qū)生物礁灘體剖面反射特征的識別。

（2）地震沉積學(xué)借助地震手段，充分利用地震資料的橫向分辨率進行等時地層單元內(nèi)平面沉積相的預(yù)測，克服了傳統(tǒng)“相面法”的局限性，具有良好的應(yīng)用效果。

（3）鑒于生物礁灘體特殊的地貌學(xué)及巖石學(xué)特征，利用古地貌控制敏感屬性的篩選，有效地減少了地震屬性的多解性問題，能更加準(zhǔn)確和合理地預(yù)測生物礁灘體。

（4）雙面解釋技術(shù)能將平面識別的礁灘相反投回剖面上，通過剖面相應(yīng)位置處的地震同相軸反射特征，驗證平面解釋的可靠性和正確性，減少了地質(zhì)解釋的多解性，提高了生物礁灘體預(yù)測的精度。

（5）有色反演與低頻模型結(jié)合，可得到絕對阻抗體，用于儲集層厚度的計算。

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Application of Seismic Sedimentology to Organic Reef?Bank Body Identification in Y District

LIU Ling1,WANG Feng2,LIU Yuxia3
(1.School of Energy Resource,ChinaUniversity of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Sinopec,Beijing 100083,China;3.Rockstar Petroleum Science and Technology Limited Company,Beijing 100192,China)

Seismic sedimentology is applicable for prediction of plane sedimentary facies in isochronal element by means of seismic lateral resolution.It is applied to lithologic interpretation of the seismic profile without obvious characteristic changes.Y district is characterized by big buried depth of organic reef?bank body,low resolution of seismic data,not obvious reflection characteristics in the seismic profile. With the guidance of seismic sedimentology,this paper optimized the seismic attributes under the control of paleogeomorphology by using spectral decomposition data,qualitatively characterized the scale and boundary of the organic reef?bank body;and usingdouble?plane inter?pretation method,verified the interpreted reef?bank body in which the plane attributes were projected on the seismic profile,thus largely re?ducing the multiplicity of solutions of geological bodies and improving the prediction precision of the reservoirs.Finally,by using colored inversion technique which does not depend on any model,the reef?bank reservoir’s thickness can be quantitatively predicted,and a set of technologies for prediction of organic reef?bank carbonate reservoirs is then established in this paper.

seismic sedimentology;spectral decomposition;palaeogeomorphology;seismic attribute

P631.445.91

A

1001-3873（2015）03-0342-05

10.7657/XJPG20150319

2014-12-02

2015-03-30

劉玲（1984-），女，云南通海人，博士研究生，地震沉積學(xué)，（Tel）13466720893（E-mail）liuling6203203@163.com.