基于地震资料双域同步分析的沉积期次划分方法应用研究

毕俊凤，刘书会

（1.中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院，湖北武汉430074；2.中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015）

1 问题的提出

三角洲沉积地层在我国陆相盆地中广泛发育，是重要的油气储集类型。该类地层的结构特点之一是多期次成层性进积体相互叠置，地层产状变化大。长期以来，受勘探程度及技术手段的限制，如何更加有效地开展层序界面的识别、沉积期次的划分、层序界面内沉积旋回韵律体对比与自动追踪工作，一直是三角洲沉积地层层序研究所面临的技术难题。

对三角洲、砂砾岩体等地层进行期次划分，目前主要以钻井取心、分析化验、测井资料分析为手段。虽然井点处可以识别高精度的期次界面，但井与井之间横向对比难，由点及面外推不确定性强。地震资料的应用只是局限于井震标定方面，即用于综合考虑测井岩性期次划分结果与地震反射界面的对应关系。形成的技术方法主要有单井相分析、GR曲线小波变换、基于测井曲线的时频分析以及基于井旁地震道单道数据的高分辨率时频分析等等［1－3］。应该说，这些方法只是根据测井曲线或地震道频谱特征的旋回性划分期次，无法在空间上直接获得沉积韵律体的展布特征。

针对这种情况，采用基于地震资料的时深域与Wheeler域同步分析方法［4］，充分利用三维地震资料所携带的构造及沉积信息，通过将时深域地震数据变换到Wheeler域，同步分析不同域中沉积地层在垂向及横向上的展布特征，进行复杂地层的精细期次划分。

2 时深域与Wheeler域同步分析法及实施步骤

在时间（深度）域地震剖面上，构造特征是显而易见的，但其它与沉积有关的信息大多是隐含的，不能直接获得。而Wheeler域数据体因垂向刻度单位为相对地质年代，等时意义更加直观［5－7］。时深域与Wheeler域同步分析法，指的是对时深域地震资料同相轴进行小层自动追踪，拉平重排后变换到Wheeler域，从而可以直观地指示出层序韵律体在垂向上的分布和横向上随时间发生的迁移规律，并且可以根据小层空间组合结构的差异性进行期次划分。通过实时地把代表不同期次的小层投影到时间域，与单井小层划分结果进行对比和同步修正，最大限度地保证了期次划分结果在横向上的一致性。

该方法的基本步骤如下：

1）地震同相轴小层自动追踪。常用的层位自动追踪技术主要利用地震振幅信息及同相轴的连续性，对于全区稳定分布的标志层，比较容易实现。我们针对复杂地层结构，运用倾角导向体识别地震同相轴的产状，自动追踪出沉积体内部所有的小层，这些小层也可称为“年代地层同相轴”。

2）小层拉平，实现 Wheeler变换。拉平每个年代地层同相轴并将其排列到地层层序中，分别为其指定相对地质时间（如Ma），即可实现 Wheeler变换。在Wheeler域中，纵向自下至上代表地质年代由早到晚，横向指示的是在某一特定的地质年代（相对）内，沉积体由物源区到盆地中心发生的迁移距离。

3）在 Wheeler域中确定期次界面划分依据。在由相对地质年代（纵轴）和横向迁移距离（横轴）确定的平面内，所有小层的排列组合、推进方式反映了湖平面的升降变化，因而代表着沉积韵律体在空间上的展布特征。根据小层组合的外包络特征，可以将每一次进退转换点的位置作为一个期次的起始位置，该位置附近分布范围最大的小层即为期次界面。这样，在Wheeler域中初步完成了期次的划分。

4）同步分析、实时调整时间域和 Wheeler域中期次划分结果。将Wheeler域中代表不同期次的小层投影到时间域，通过与钻井分层或典型岩性曲线对比，调整期次界面的位置使其在Wheeler域中尽量不要对应横向分布距离短的小层，因为这些小层多代表期次内部的界面。

5）综合各条骨干剖面的期次划分结果，建立工区基于地震资料双域分析的高分辨率等时地层格架。

3 应用研究及效果分析

东营三角洲位于渤海湾盆地济阳坳陷东营凹陷东部。东营凹陷沙三段沉积时期为断陷活动鼎盛期，该时期同沉积断裂活动幅度明显增加，湖盆扩张。断裂的频繁活动为凹陷提供了充分的陆源碎屑沉积物，因而大规模发育三角洲—浊积岩体系。东营三角洲的发育经历始新统沙三段—沙二段沉积的漫长地质时期，形成多期发育的大型复合三角洲，以沙三中段最为发育［8］。从总体发育特征来看，东营三角洲为典型的进积三角洲，在地震剖面上显示为清晰的S型前积特征。在缓坡背景下，三角洲具明显的3层结构，发育三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲相，以三角洲前缘亚相分布范围最广（图1）。以往研究把沙三中划分为6个期次［9］，但随着岩性油藏勘探程度的不断深入，需要进一步细分沙三中的沉积期次。

3.1 基于倾角导向体的小层自动追踪

东营三角洲沙三中顶、底界面分别对应T4和T6′地震标准反射层。T4界面由于与白云岩下伏地层的岩性特征及厚度有关，表现为时强时弱的变振幅反射特征；T6′界面为一连续性好的强相位，在整个区域中都具有可对比性。在盆地的大部分区域，T6′界面的岩性组合一般为油页岩－油页岩组合和油页岩－泥岩组合，以双油页岩组合最为常见，地震剖面上多表现出连续性好、强振幅的特征。首先在三维数据体上对T4和T6′层进行精细解释；然后在这两个层确定的时窗内，计算地震数据体中每个采样点的倾角和方位角信息，以此作为控制，自动追踪出所有的地震同相轴，获得沉积体内部的各个小层（图2）。这些小层之间垂向时间厚度不小于1ms，且严格遵循着地层的产状。即使对倾斜度大的前积层，仍能准确追踪出地震同相轴，为后续的研究提供了可靠的基础数据。

3.2 Wheeler变换

图1 东营东部叠前偏移三维连井地震剖面

图2 时间域小层自动追踪结果

拉平所有小层，纵向上为其指定相对地质时间（如0～4.29Ma），实现由时间域到 Wheeler域的转换。这些小层的排列特征代表着沉积体宏观上的展布规律（图3）。

图3 Wheeler域中小层空间组合及沉积等时面分布

由图3可以看到，沙三中时期，东营三角洲整体表现为进积特征，其时空展布具有明显的迁移性，由东部物源区向西部盆地中心逐渐推进。

体系域是同期沉积体系的三维空间组合［10－11］。在Wheeler域中，沙三中可以划分为3个体系域：低位体系域、湖侵体系域和高位体系域。沙三中早期，发育低位体系域砂体，如下切水道、低位扇［12］，以及一套湖侵体系域；之后，三角洲进积体大规模发育，由物源区向盆地中心不断推进，高位体系域特征明显，对应湖平面的持续下降期。其中，高位体系域的展布反映了东营三角洲从东向西不断推进的演化过程。

3.3 Wheeler域与时间域同步分析

根据小层在垂向上的排列组合特征以及体系域的特点，首先在T4和T6′之间识别出8个分布范围相对较大、连续性较好的沉积等时面，如图3蓝色虚线所示。钻井资料显示，这些等时面多代表稳定分布的厚层泥质岩类与砂岩间的反射或泥质含量明显变化的砂岩之间的反射界面。8个等时面和T4，T6′将沙三中分为9个地层单元（准层序），自上而下分别为Z1～Z9。其中Z9，Z8为低位域地层单元，分布范围有限，仅在盆地东部部分井区可见，对应的期次界面与T6′非常接近，时间厚度小。Z7为湖扩展体系域，Wheeler域中小层具有明显的由盆地中心向岸移动的特征，发育油页岩、深湖泥岩、浊积岩及滨浅湖相沉积体。Z6到T4地层单元构成高位体系域，主要由河控三角洲体系构成，三角洲进积体大规模发育。图4a中黄色小层为沙三中第3期进积单元在Wheeler域与时间域中的分布。Wheeler域分布清晰刻画了沉积韵律体横向上自东向西迁移的特点，图中虚线框内是浊积岩发育区。从沉积规律上来讲，浊积岩发育在前缘砂体的前方，推进距离相对较大。时间域剖面上平行—亚平行反射为三角洲远端沉积，岩性以泥岩夹粉砂岩为主。前积反射为三角洲前缘河口坝沉积，岩性上对应厚层砂岩。三角洲前缘砂体发育的地方，地震同相轴明显增多，地层厚度变大，这也成为三角洲前缘砂体识别的重要标志之一。图4b中蓝色小层为沙三中第5期进积单元在Wheeler域与时间域中的分布。在整体湖退的条件下，仍然可见期次内部短期的湖进现象。Wheeler域分布展示了湖平面先升后降的变化特征。时间域地震剖面上连续强反射为泥岩和油页岩反射，后期可见微弱的 前积反射，为三角洲前缘水下分流河道砂体响应。

图4 不同期次沉积体在时间域和Wheeler域中的展布特征

3.4 双域联动的期次标定

将Wheeler域期次划分结果实时投影到时间域地震剖面上，将其与单井层序划分结果（分层数据）进行对比，以横向上可以连续追踪为原则，且遵循沿物源方向从三角洲平原—三角洲前缘—前三角洲的演化规律，不断调整划分方案。表1为剖面上5口重点井的10个期次界面调整后在Wheeler域和时间域中对应的相对地质年代和时间值。最终经双域互动联合修正，完成的期次划分如图5所示。

表1 典型井期次界面在时间域和Wheeler域中的对应关系

图5 双域联动期次划分结果

3.5 等时地层格架建立

基于地震资料双域同步分析法可以对任意骨干剖面进行沉积等时面的识别和期次划分。图6为由线至面建立的研究区多条骨干剖面的等时地层格架。在三维空间上对这些等时面进行追踪解释，进而可以完成不同地层单元岩性体的预测。

分析表明，基于地震资料双域同步分析的沉积期次划分结果与井点吻合良好，特别是为井间期次划分提供了客观的参考依据，从而可以直观地获得沉积体在空间上的演化规律。

图6 等时地层格架骨干剖面

4 结束语

基于地震资料双域同步分析的沉积期次划分方法利用了地震资料广泛的空间覆盖率，在Wheeler域和时深域同步分析沉积组合体的时空展布及横向迁移规律，达到期次划分的目的，为复杂地层结构的沉积期次划分提供了一种新思路。

该方法具有以下优势：

1）减少了利用测井资料划分期次的主观性，降低了划分过程中对地质经验的依赖程度，因而在勘探新区复杂地层结构中特别适用。

2）充分利用地震资料在空间上的覆盖率，通过双域联动反复修正，确保了期次划分结果在纵、横向上的准确性，特别是为井间提供了可靠的期次划分依据。

3）该方法易于实现，对资料没有过多的要求。

4）能大大提高在三维数据体上进行沉积期次划分的效率。以往在地层构造复杂地区几乎不能完成的地震资料小层自动追踪，现在可以通过倾角导向体追踪实现。

需要指出的是，当地层厚度很薄时，测井资料上或许可以划分几米厚的小层，但是受地震分辨率的限制，地震剖面上多套反射界面叠加为一个同相轴，该方法无法再细分出不同的沉积期次。另外，当研究区存在断距较大的断层时，Wheeler变换会产生错误的结果，把上、下盘同期沉积的地层归属为不同地质年代，这是方法本身的局限性所致。因此，该方法在选区上应尽量避开断裂带。

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