三相融合沉积微相分析方法

刘宝国，陈珊

（1.中国石化华北分公司，郑州450006；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083）

三相融合沉积微相分析方法

刘宝国1，陈珊2

（1.中国石化华北分公司，郑州450006；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083）

传统沉积微相研究尺度通常为三级层序，不适合储层级别的研究。三相融合（古地貌、地震属性和砂地比）沉积微相分析方法可以刻画薄互层储层的分布情况。首先，在单井高频层序划分的基础上，利用分频技术获得高频分频剖面；然后，在高频分频剖面上利用井-震结合追踪高频层序界面，建立高频层序格架，并在古地貌控制下对地震属性进行优选和分析；最后，结合井点砂地比图编制沉积微相图。沉积微相边界由优选的地震属性指示的边界控制，微相内部结构变化依据砂地比等值线勾画。运用该方法得到的沉积微相图同时具备了外形和内部结构，比传统的沉积相模式图更精准，在指示有利储层可能发育部位的同时，还可进一步指示“甜点”区的位置。这种半定量的沉积微相分析方法，提高了有利储层预测的精度。

地震沉积学；沉积微相；古地貌；峰值频率；时频技术

0 引言

随着油田勘探开发的不断深入，以油气储层或油气藏为对象的精细描述与研究逐步深入，油气储层的外部形态、空间展布与内部属性成为油气勘探与开发的研究重点［1-2］，因此对沉积相研究要求更精准，以便为储层预测提供更可靠的依据。近年来发展起来的地震沉积学是一门主要利用地震信息研究沉积及其形成过程的学科，包括地震地貌学和地震岩性学2个重要分支［3-4］。其中地震地貌学是利用地层切片技术对地震数据体进行平面沉积成像，研究沉积体的平面展布特征［5］，是沉积相研究的重要内容之一。国内外众多学者［6-8］对地震地貌学的方法技术及应用均进行了大量研究，如地震地貌学用于河道、下切谷、深海水道、深水扇和礁体等方面的研究，均取得了很好的效果。地震沉积学的平面沉积成像技术无疑为传统沉积相研究的一个重要进展，使平面沉积相带的边界更可靠、可信。

由于测井与地震资料二者的垂向分辨率不同，测井曲线上可以识别三级层序、体系域以及高频层序，而受地震分辨率的限制，地震剖面上只能识别出三级层序或体系域的界面，因此沉积微相分析在三级层序或体系域级别可以较好地做到井-震结合，但对于高频层序级别，通常只能用测井曲线进行分析，地震资料难以利用［9-11］。随着地震勘探技术的迅速发展和成熟，地震与地质的结合更加紧密，地震资料所提供的信息越来越多地应用于地质研究中，使定性的沉积模式研究逐渐向半定量或定量方向发展。地震沉积学的研究尺度正是高频层序这样的小尺度，其地层切片技术可以获得高频层序的地震属性，用于沉积相分析。笔者提出三相融合（古地貌，地震属性和砂地比）沉积微相分析方法，结合古地貌、地震属性以及依据钻井资料得到的砂地比图，经综合分析后制作沉积微相图，并利用砂地比等值线对沉积微相内部进行半定量刻画，为有利储层的预测提供更加可靠的依据。

1 三相融合分析方法

三相融合是指综合古地貌、地震属性及砂地比3种资料，分析得到融合了测井信息和地震信息的沉积微相图。

与常规方法借助地震属性进行沉积相研究相似，三相融合沉积微相分析更加强调古地貌在地震属性优选中的作用。古地貌是控制沉积体系发育的关键因素之一，其形态决定了沉积物的物源方向和沉积相类型的发育程度。因此，地震属性的优选应在古地貌的控制下进行，首先判断地震属性是否合理，其次看地震属性是否与古地貌所指示的沉积展布规律相吻合，这样可以减少地震属性的多解性。

地震属性可有效指示沉积相边界，但地震属性值的高低与砂岩的厚薄并非简单的线性关系，因而对沉积微相内部的细节难以刻画，可以借助砂地比等值线来细化。这样得到的沉积微相图相带边界由地震属性边界确定，微相内部结构变化依据砂地比图的等值线来刻画。由于三相融合沉积微相平面图同时融合了地震属性横向连续性好的优势和测井信息纵向分辨率高的优势，可信度更高，可指示“甜点”的展布，有助于开展后续的储层预测工作。

1.1 古地貌属性和砂地比图

古地貌属性和砂地比图均较易获得。利用层拉平技术得到的等T0图或2层之间的时间厚度图均可看作是简化的古地貌图，可用于观察沉积物的物源方向和沉积体可能发育的部位。通过井点统计砂地比数值便可勾画出砂地比图。

1.2 地震属性分析技术

三相融合沉积微相分析方法中，地震属性的选择和提取是重点也是难点。地震属性的好坏与层位的等时性以及选取何种属性均有很大关系。

1.2.1 高频层序技术

地震反射同相轴的产状随频率的变化而变化，频率越低，同相轴更倾向于岩性意义，频率越高，同相轴更倾向于时间意义，即高频同相轴的等时意义更强。不随频率变化而变化的同相轴等时性最强［12］。常规地震剖面分辨率低，高频层序界面反射特征不明显，利用分频技术获得高频分频剖面，可以增强地震资料对高频层序的识别能力，有利于对高频层序边界的解释，且等时性更强，为地震属性提取奠定了基础。

分频处理的方法有很多，采用Morlet小波对地震信号进行分频处理，其结果具有明确的物理意义，且具有计算速度快和时窗可变的优点，低频和高频信号的准确性均远高于短时傅里叶变换［13］。

对于主频为25 Hz，频宽为10～55 Hz的地震资料，通过Morlet小波分频处理，可以得到20Hz，30Hz，40 Hz及50 Hz的分频数据体。经过比较分析，选择50 Hz的分频数据体作为高频层序解释的数据体，其反射同相轴连续性更好，等时性更强，适合高频层序的追踪解释，大大减少了层位追踪的多解性和不确定性（图1），为高频层序的地震地貌分析提供了等时性更强、更可靠的时窗与层位基础。将根据测井曲线划分的高频层序标定到地震剖面上，可以指导高频层序界面的追踪，并最终建立起井-震结合的高频层序格架。

图1 分频剖面上高频层序解释对比Fig.1High-frequency sequence interpretation on frequency division section

1.2.2 时频分析技术

时频分析技术是在频率域提取地震资料的有用信息，已广泛应用于沉积相、储层预测以及油气检测等方面的研究［14-16］。在砂泥岩薄互层地区，往往几套砂岩和泥岩对应一个地震波波峰或波谷，且振幅的强弱还受岩石波阻抗相对大小的影响，振幅属性难以区分砂岩和泥岩，沉积相带边界刻画更加困难。近年来，国内外学者均发现时频域属性与薄层厚度关系密切。Puryear等［17］认为，当顶、底反射系数相等时，峰值频率与地层厚度之间为单调关系。孙鲁平等［18］研究发现，在薄互层地区，薄层厚度与峰值频率为单调关系。因此，在薄互层地区，振幅信息复杂，难以有效利用，但可以利用峰值频率属性来表征薄层的厚度发育情况，刻画沉积相。

2 三相融合技术应用实例

2.1 地质背景及研究难点

渤海湾盆地冀中坳陷为一宽缓的斜坡构造，其古地形起伏不大，原始坡度很小，区内断裂不发育，寻找上倾尖灭型岩性圈闭是该区的重点。目的层段为一套砂泥岩互层地层，厚度为20～60 m，单砂层较薄，一般为1.5～6.0 m。单井沉积微相分析认为主要为辫状河三角洲平原沉积，分流河道砂体为骨架砂体。研究区储层岩石物理特征不明显，砂岩与泥岩的波阻抗差异较小（图2），常规振幅信息很难区分岩性。

图2 岩石物理交会图Fig.2Petrophysical crossplot

2.2 三相融合沉积微相分析

目的层段位于一个三级层序的下部，相当于一个四级层序，其反射界面在原始地震剖面上追踪解释有很大的不确定性，受人工解释因素影响较大［参见图1（a）］；对原始地震资料进行分频处理后，在50 Hz分频剖面上该四级层序界面位置更确定，等时性也更强，易于追踪对比［参见图1（b）］。这样建立的高频层序格架等时性较强，容易获得效果较好的地震属性图。

地震属性的优选在古地貌图的控制下进行，地震属性图所表现的沉积微相展布规律必须符合古地貌指示的沉积微相发育规律。古地貌（图3）分析认为，该区物源来自西部及北西部，沉积相带沿物源方向呈北西—南东向展布。

图3 目的层古地貌图Fig.3Palaeogeomorphic map of intended zone

从目的层段的振幅属性图［图4（a）］上看，研究区南西部砂岩较发育，北部砂岩较少，根据越靠近物源砂岩越发育的沉积规律，可以推断物源来自南部和南西部，这与古地貌图所揭示的物源位于北西部矛盾，因此认为研究区振幅属性图不能区分砂岩和泥岩，不能作为沉积微相研究的关键地震属性图件，这也与岩石物理分析得到的结论一致（参见图2）。

图4 目的层段地震属性图Fig.4Seismic attributes of intended zone

通过时频分析技术得到的峰值频率属性［图4（b）］显示，研究区北西部砂岩较发育，东部与南部砂岩不发育，指示物源方向应来自北西部，这与据古地貌图分析得到的物源方向一致，符合沉积微相展布规律，因此认为该峰值频率属性图可以作为该区高频层序沉积微相研究的关键地震属性图件，且在地质认识的指导下可进一步在地震属性图上画出沉积微相展布的范围。

古地貌控制下的地震属性优选为地震属性分析提供了地质认识和地质观点，有利于排除地震资料的多解性，从而选择合理的地震属性进行沉积微相研究。

通过对比峰值频率属性与砂地比图［图5（a）］，可以看出它们极为相似，这同样也说明了该地震属性图的合理性。

图5 目的层段砂地比图（a）和沉积微相图（b）Fig.5The sand percentage（a）and sedimentary microfacies（b）of intended zone

将峰值频率属性图与砂地比图结合起来，便可得到最终的沉积微相图［图5（b）］。河道边界由地震属性图指示的沉积体边界控制，河道内部的等值线根据砂地比图的等值线勾画，从而可以在河道内部进一步划分出分流河道主体和分流河道侧翼等，并可指示分流河道主体部位的“甜点”区。

2.3 效果分析

此前的研究认为，研究区西部发育冲积平原，不发育分流河道，本次综合研究认为西部发育分流河道，只是规模较小。实际钻探结果表明，靠近研究区西部的探井也证实了分流河道的存在。因此，该沉积微相图比传统的沉积相图更精细，沉积微相图不再只是模式图，其边界由地震属性的边界控制，微相内部由砂地比等值线进一步勾画，可以指示重点相带内有利储层的发育部位，是一种半定量的沉积微相分析图件，为有利储层的预测提供了更可靠的依据。

3 结论

（1）三级层序级别的沉积微相图不能反映薄储层的分布，高频层序格架下的沉积微相分析可指导薄互层地区储层的研究。在高频分频剖面上可以对高频层序界面进行追踪解释，为地震属性的提取提供等时性更强的时窗或层位。

（2）峰值频率属性适用于岩石物理特征不明显和储层厚度较薄的地区。它不仅能区分岩性，且与薄层厚度之间为单调关系，可以进一步估算薄储层的厚度。

（3）三相融合沉积微相分析技术是对传统沉积相分析的进一步完善，它将地质和地震更紧密地结合在一起，为有利储层的预测提供了精准和定量化的依据。

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（本文编辑：李在光）

Analysis method of sedimentary microfacies by combining three facies

LIU Baoguo1，CHEN Shan2
（1.North China Branch Company，Sinopec，Zhengzhou 450006，China；2.College of Energy Resources, China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Traditional sedimentary microfacies of third-order sequence is too large to guide the reservoir prediction.A method of combining ancient landform,seismic attributes and sand percentage was proposed to analyze sedimentary microfacies and describe the advantageous thin reservoir distribution.The high-frequency sequence boundary can be interpreted on frequency division section by referring to the high-frequency sequence division on single well.Seismic facies of high-frequency sequence was chosen under the control of ancient landform graph.By analyzing the sandstone percentage figure,the sedimentary microfacies figure was obtained.In this figure,the sedimentary microfacies boundary is controlled by boundary of seismic attributes,and the interior of the sedimentary microfacies is described by contour of sandstone percentage.Comparing with traditional sedimentary facies ideograph,this figure is more quantitative for having the external form and internal structure.It can be used to analyze the possible location of advantageous reservoir and indicate the dessert area.It makes reservoir prediction more real and believable.

seismicsedimentology；sedimentarymicrofacies；ancientlandform；peakfrequency；time-frequencytechnique

TE121.3

A

1673-8926（2014）03-0017-05

2014-02-10；

2014-03-24

刘宝国（1956-），男，高级工程师，主要从事地震资料采集、处理和储层预测方面的研究和管理工作。地址：（450006）河南省郑州市中原区陇海西路199号。E-mail：lbg2005@126.com。