高分辨率年代地层技术在三角洲沉积砂体形态刻画中的应用

杨　春，魏　勇，张　凯，陈　杨，李　宁，魏跃程

高分辨率年代地层技术在三角洲沉积砂体形态刻画中的应用

杨春1，魏勇1，张凯2，陈杨3，李宁1，魏跃程1

（1.中国石油吐哈油田公司开发部，新疆鄯善838202；2.中国石油长庆油田分公司采油二厂，甘肃庆阳745100；3.中国石油新疆油田分公司采油一厂，新疆克拉玛依834000）

摘要：根据倾角及方位角属性信息检测出地层同相轴，在常规分界面的限制范围内对整个地震数据体进行追踪，生成高于地震分辨率的地层界面，并将其排列到地层层序中以形成年代地层。由于年代地层的分辨率高于地震数据体的分辨率，因而能够清楚的从地震等时体上分析沉积层序地层和雕刻出等时地质体，所以可以用来追踪各种地质沉积背景下的砂体。在年代地层算法及计算参数优选基础上建立年代地层格架，结合测井解释标定砂体顶底界面，在多条线道号剖面上完成砂体年代地层追踪，最终完成砂体形态刻画，同时建立了一套用于三角洲沉积砂体形态刻画研究的年代地层研究方法。

关键词：倾角导向；年代地层；砂体追踪

1　高分辨率年代地层追踪沉积砂体的理论基础

根据倾角及方位角属性信息检测出地层同相轴，在常规分界面的限制范围内对整个地震数据体进行追踪，生成地震分辨率的地层界面，并将其排列到地层层序中[1]，并为这些界面指定相对地质时间。这样的地层界面称之为年代地层，所形成的年代地层图，称为Wheeler图。以前年代地层Wheeler图是用手工方式制作，Wheeler图可以得到很多认识，提取更多的信息，可确定地层单元的横向展布，还可以分析沉积随时间增长而发生的横向变化。

年代地层、Wheeler变换和沉积体系域的一体化研究能够加深对地层沉积历史的认识。Wheeler变换体是与地震体相对等的数据体，拉平每个地质年代同相轴即可实现Wheeler变换，然后可对三维空间Wheeler体进行研究，从高分辨率等时年代地层的角度分析研究地震体，从而更清楚的从地震等时体上分析沉积层序地层和雕刻出等时地质体[2,3]。由于年代地层的分辨率高于地震数据体的分辨率，所以可以用来追踪各种地质沉积背景下的砂体。笔者在对中外年代地层研究认识基础上，采用高分辨率年代地层技术对三角洲沉积砂体追踪作详细阐述。

2　构造特征与沉积特征

F3是北海位于荷兰部分的一个区块。这个区块做了3D地震采集，目的是进行上侏罗统—下白垩统的油气勘探，这一目的层系位于演示数据体所选择层段的下方。数据体上部1 200 ms内的反射层属于中新统、上新统和更新统。地震反射上有一个非常明显的大型S形层面，是一个很大的河控三角洲体系沉积，其大部分都流到波罗的海区域[4,5]。

原始的F3数据体中包含了相当大的噪声（图1a）。右图是对地震数据进行倾角导向中值滤波去噪后的地震剖面（图1b）。为了研究S形构造，首先在稀疏网格上解释了一些层位，然后利用距离倒数的内插算法对稀疏网格解释结果进行内插，产生连续的层位结果。在工区内有7口井，所有井都有声波和伽马测井曲线。

图1　中值滤波去噪前后的地震剖面差异对比

三角洲沉积由砂岩和泥岩组成，总体上孔隙度很高。从应用倾角导向的中值滤波器消除随机噪声后的地震剖面可以观察到许多很有趣的特征，最明显的特征是一个大型S形层面，具有典型的下超、顶超、上超和削截构造。在北海油田的这一区块，这些都是比较常见的特征。从地震反射上可以识别一些地震相：空白相、杂乱相、平行—亚平行相、叠瓦状相。测井资料显示空白地震相由非常均一的岩性构成，可以是砂岩也可以是泥岩。斜坡沉积底部的叠瓦状地震相显示为砂质浊积岩。

3　三角洲沉积砂体追踪

高分辨率年代地层追踪砂体研究主要包括年代地层算法及计算参数优选、Wheeler域转换与体系域解释、年代地层格架建立和井间砂体追踪刻画。其中核心技术是高于地震采样点分辨率精度的倾角导向自动追踪（图2）。

体系域是指一系列同期沉积体系的集合体。沉积体系是指具有成因联系的、相的三维空间组合，因此体系域是一个三维沉积单元，体系域的边界可以是层序的边界面、最大湖海泛面、首次湖泛面[6]。可以通过地震反射终止关系，如消蚀、顶超、上超、下超，以及沉积相的组合系列、体系域内部几何形态来识别体系域类型。体系域解释是有针对性开展沉积相研究的基础。

体系域的研究以往是借助地震数据和单井资料来完成，通过地震反射终止关系来解释体系域，这使得体系域解释结果可靠程度受限于地震资料品质好坏影响。通过优化算法和参数，以优选精细刻画地震剖面反射特征的年代地层剖面，进而转化为Wheeler域。地球物理工程师和地质学家在对Wheeler域的分析研究基础之上就可以完成比较可靠的体系域解释，并以此为基础再进一步建立年代地层格架和分析研究沉积相。

3.1年代地层算法及计算参数优选

年代地层计算通常优选数据驱动模式，计算年代地层之前先做用于数据驱动的导向体计算[7]。导向体计算有基于相位的BG算法、基于频率的FFT算法等。本文优选BG算法计算导向体。导向体计算参数涉及计算步进和中值滤波步进选择；步进是指导向体计算时每个采样点在主测线、联络测线、纵向时间的扫描半径；步进的设置原则是当年代地层层位过于光滑时，减小计算步进或中值滤波器步进；当年代地层层位过于抖动时，增加计算步进或中值滤波器步进[8]。

在采用BG算法计算地层倾角导向体时分别选择导向体步进为333（图3a）、111（图3b）和113（图3c）计算测线年代地层。由图3对比，步进参数为333（图3a）能更精细地反映地震剖面层序地层特征，因此选择计算步进参数为333。

图2　砂体追踪刻画核心技术

图3　过主测线235不同计算参数年代地层对比

3.2Wheeler域转换与体系域解释

拉平每个地质年代同相轴即可实现Wheeler变换，在Wheeler域中构造域的一个同相轴很可能位于Wheeler域的两个位置，一个角度不整合（红色线）在构造域是一个单一同相轴，但在Wheeler域中分布在两个不同的位置[7]（图4）。一个在棕色/蓝色层段的顶部，一个在黄色层段的底部。可以为紧靠同相轴之上和之下的沉积定义一个（相对）地质年代，但是这些年代不必对应同相轴的时间。

图4　构造域沉积体系位置在Wheeler域的差异

图5为一完整的湖侵—高位—低位的体系域，底部处于湖浸高位域，高位域之后发育快速沉降域，最后基准面降低，可容空间减少，发育湖退低位域，三角洲沉积发育主要处于高位域阶段。低位域沉积发生进积和加积作用，湖侵阶段发生退积和加积作用，高位域沉积发生进积和加积作用，湖侵结束时形成湖泛面。

3.3年代地层格架构筑

通过在三维空间里生成多条测线的年代地层剖面，建立研究区上侏罗系—下白垩系之间的河控三角洲年代地层主体格架，见图6。

3.4砂体年代地层追踪

常规地震的纵向分辨率一般在地震波波长的四分之一左右，约20 m，可能会随着地震主频的不同而有所差异。利用高分辨率层序地层技术追踪砂体的纵向分辨率跟地震数据采样间隔有关，该区采样点为5 ms，平均速度为2 m/ms，分辨率为5×2=10 m，本次砂体追踪的纵向分辨率定为10 m左右。

图5　构造域沉积体系解释及Wheeler域解释

通过地震剖面生成的年代地层剖面，再根据准确的时深关系标定出砂体顶底界面在年代地层中的准确位置（图7），在层序内部识别反射同相轴的延伸状况和同相轴之间的相互关系，能够找到砂体的大致边界范围（图7）。

图6　三维年代地层格架建立

图8　砂体追踪俯视图

4　结论与认识

通过应用高分辨率层序地层技术对三角洲沉积砂体研究，得到如下认识：

（1）采用高分辨率层序地层技术能够建立陆相盆地层序地层格架。

（2）依据倾角导向体计算出的年代地层剖面能够更精细反映地层沉积特征。

（3）年代地层分析技术能够识别和刻画砂体空间展布，为后续开发研究提供可靠的地质认识基础。

（4）通过三角洲沉积砂体追踪研究，采用高分辨率年代地层技术，建立了一套可用于三角洲沉积砂体追踪研究的年代地层研究方法。

图7　年代地层剖面上的砂体解释

三维砂体追踪结果展示如图8，再利用距离倒数内插算法对稀疏网格追踪解释结果进行内插，产生连续的砂体顶面构造图，再以此为基础作出砂体厚度图（图9）。

图9　砂体厚度图

参考文献：

[1] Paul de Groot, Geert de Bruin, Nanne Hemstra. How to create and use 3D Wheeler transformed seismic volumes[C]. SEG Expanded Abstracts 25, 2006:1038-1042.

[2] 陈迎宾，张寿庭，傅群，等. OpendTect系统在层序地层研究中的应用[J]. 地球物理学进展，2009，24(5):1768-1775.

[3] 邓宏文. 美国层序地层研究中的新学派——高分辨率层序地层学[J]. 石油与天然气地质，1995，16(2):89-97.

[4] Jan C Sørensen, Ulrik Gregersen, Morten Breiner, et al. High frequency sequence stratigraphy of upper Cenozoic deposits[J]. Mar. Petrol. Geol., 1997, 14(2):99-123.

[5] Overeem I, G J Weltje, C Bishop-Kay, at al. The late Cenozoic Eridanos delta system in the Southern North Sea Basin: a climate signal in sediment supply?[J]. Basin Research, 2001, 13(3):293-312.

[6] 朱筱敏. 层序地层学[M]. 北京:石油大学出版社，2000.

[7] Paul de Groot. The dGB Earth Sciences: OpendTect[CP/OL]. http://www.dgbes.com. 2007.

[8] 赵丽娅，傅群，潘海滨. OpendTect软件倾角控制模块在地震解释中的应用[J]. 海洋地质动态，2008，24(4):34-37.

中图分类号：TE121.3

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2012.03.052

收稿日期：2011-11-21；改回日期：2012-03-14

第一作者简介：杨春，男，1980年生，工程师，从事油田开发与油藏地质管理工作。E-mail：yangchun2@petrochina.com.cn。

文章编号：1008-2336（2012）03-0052-05

Application of High Resolution Chronostratigraphic Techniques to Description of Delta Sand Bodies

YANG Chun1, WEI Yong1, ZHANG Kai2, CHEN Yang3, LI Ning1, WEI Yuecheng1
（1. Turpan-Hami Oil fi eld Company Deνelopment Department, Shanshan Xinjiang 838202, China; 2. Changqing Oil fi eld Company No.2 Factory, Qingyang Gansu 745100, China; 3. Xinjiang Oil fi eld Company No.1 Factory, Karamyi Xinjiang 834000, China）

Abstract:The seismic ref l ection events can be detected based on the seismic attributes such as dip angle and azimuth information, and all seismic data cube can be traced within the limits of the normal interface. In addition, the stratigraphic interface with higher resolution than seismic data can be generated, and be arranged in stratigraphic sequence to form the chronostratigraphy. Because the chronostratigraphic resolution is higher than the resolution of seismic data, geologist can analyze clearly the sedimentary sequence stratigraphy, and isochronal geological bodies can be engraved on the seismic data. Therefore, chronostratigraphy can be used to trace sand bodies formed in all kind of geological depositional background. With chronostratigraphy algorithm and calculation parameters optimization, chronostratigraphy framework has been established, and the top and bottom interfaces can be traced through well logging interpretation. In addition, chronostratigraphy of sand body can be traced on multiple sections of the seismic data, and the sand body description is fi nally fi nished. Through this study, the chronostratigraphy research method suitable for sand body description in background of delta deposition has been developed.

Key words:dip-steered; chronostratigraphy; sand body tracing