长岭断陷A地区登娄库组辫状河沉积的地震相精细识别与沉积微相

肖大坤, 林承焰, 张宪国

1.中海油研究总院,北京 100027; 2.中国石油大学 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580)

地震相是沉积环境及其形成的沉积产物地震响应特征的总和，主要通过地震反射要素、反射内部结构与外部形态来体现。对处于勘探阶段的油气田，由于缺乏钻井资料，地震相分析是沉积相研究的常用方法。其优势在于，该技术忠实于地震信息本身，可以弥补测井约束反演的局限性[1]；但是，地震相的识别精度也会影响沉积相研究的精度。

广义的地震相分析包括地震属性、反射波形、特征反射体解释乃至地震沉积学等一切与地震相有关的方法。狭义的地震相分析一般包括2类方法：基于宏观反射特征的地震相分析和基于波形分类的地震相分析。前者属于“相面式”地震相分析，主要通过专家经验判断识别地震相，对地震资料中的高阶信息识别能力不强[2]，多应用于中-大型尺度沉积体系。后者是通过分析地震道波形的平面异常分布来研究沉积相[3]，适用于各类尺度沉积体系；但对构造起伏变化小、地层厚度变化不大、断裂系统较不发育的地区应用效果较好[4]。

长岭断陷A地区位于松辽盆地南部乌兰图噶镇附近(图1)，为致密砂岩气资源勘探评价新区，其中的下白垩统登娄库组(图1)为致密气主力富集层系。由于缺乏钻井资料，因此储层沉积微相研究主要通过井震结合的地震相精细识别与刻画来实现。

1 地震相-沉积相研究思路

由于井点稀疏、钻井资料缺乏，A地区沉积相研究以井震结合的地震相分析为主，采用“沉积环境分析、单井相约束、地震相识别、正演模拟验证、地质尺度分析、相意义转化”的研究思路(图2)。整体思路的关键在于实现地质点信息、剖面信息到平面信息的有效融合，核心在于地震相的准确识别。

①综合所有岩电震资料，总结沉积相标志，判断沉积环境，明确沉积相类型并选择相应的沉积理论模式。②以岩心观察描述为主，进行关键井沉积相分析。③建立井震标定关系，精细识别地震相。④开展沉积体系地质尺度分析，选择合理的纵向解释地层单元与横向解释网格间距，完成地震相剖面解释及平面刻画。⑤根据地震相的地质含义，将其合理转化为沉积相。

图1 研究区地理位置及地层综合柱状图Fig.1 Location and stratigraphic profile of study area

图2 地震相-沉积相研究技术流程Fig.2 Technique flow of seismic facies and sedimentary facies study

2 沉积环境及沉积特征

沉积环境分析是开展沉积微相研究的基础，通过沉积环境分析有助于整体把握沉积过程和准确选择沉积理论模型。

2.1 古地貌特征

登娄库组沉积期处于长岭断陷的断拗转换阶段，A地区被2组北西-南东向断裂所切割[5]，初期古地貌特征具有“南高北低、西高东低”的地势特征，地势变化剧烈。结合重矿物组合分布及地震属性分析，认为研究区物源来自于南西部突起，向北部低洼部位推进。

由于断裂系统的继承性活动具有明显的控沉积作用，A地区登娄库组初期以局部发育的近源扇体沉积为主。至登娄库组中后期，由于构造活动强度减弱以及沉积过程对古地形的补偿作用，古地形逐渐趋于准平原化，陆源水动力强度相对减弱，沉积基准面逐渐下降，沉积类型也由扇体沉积逐渐向河流相沉积演化。

2.2 沉积相标志

综合岩心、录井、测井、地震、分析化验等资料认为，A地区登娄库组主体沉积符合陆上干旱环境辫状河沉积特征，主要存在如下典型沉积相标志。

a.泥岩颜色。登娄库组主体层段的岩心及岩屑录井资料显示，泥岩普遍呈现紫色、紫红色、棕红色，反映了长时间的干旱-半干旱陆上氧化沉积环境。

b.储层矿物成分及结构。登娄库组储层岩石类型以岩屑长石砂岩为主，其次为长石岩屑砂岩，普遍含泥砾。碎屑颗粒以细-粉砂结构为主，少量为粗砂及不等粒砂岩结构，分选中等，磨圆度差，呈次棱角状，显示了较强的水动力条件下的近距离沉积特征。

c.粒度特征。粒度概率曲线呈“高跃移、低悬移”的两段式或三段式特征，跃移组分含量(质量分数)超过70%，直线段倾角60°～80°；悬移组分质量分数约为10%～20%，跃移组分和悬移组分相交的截点约在(2.3～2.6)φ:反映较强水动力的牵引流特征。

d.岩性组合及沉积构造。登娄库组砂岩储层垂向叠置频繁，多见底冲刷、平行层理及低角度交错层理等沉积构造(图3)，富含泥砾且一般呈叠瓦状排列。垂向岩性组合呈“砂包泥”状，显示顶层单元不发育的“二元结构”特征，反映了中等-强的沉积水动力条件。

2.3 关键井沉积相分析

关键井沉积微相研究是约束地震相识别，实现岩、电、震多尺度信息融合的基础。以岩心观察分析为主，结合测井、粒度等资料，对研究区重点取心井进行单井沉积微相分析(图4)，共划分出复合河道、心滩、河道侧缘、泛滥平原4种微相类型。结合区域沉积环境分析，推断A地区登娄库组辫状河沉积发育层段砂泥比率高，具有储层厚度大、内部泥质夹层发育、河道迁移叠置频繁的特点。

3 地震相识别及地质意义

开展地震相识别并明确其地质意义是利用地震资料研究沉积相的核心内容。地震相的准确识别以及识别精度会直接影响沉积相研究，正确认识地震相的地质意义是建立沉积相-地震相对应关系的基础。

3.1 辫状河典型地震相

辫状河地震相反射要素变化受沉积过程及沉积产物变化的影响，不同特征的反射要素构成了不同的组合类型，表现出不同的反射内部结构和外部形态。地震反射要素中的振幅、频率及连续性参数是反映地震相特征的最有效参数。

一般地，同相轴振幅强度变化与储层厚度及内部泥质夹层的发育程度有关。侧向侵蚀作用形成的砂体厚度大，内部冲刷叠置频繁，泥质夹层不发育，不具备横向稳定的地震反射界面，多形成弱振幅反射。垂向加积作用形成的砂体内部泥质夹层发育，可以形成强振幅反射。此外，小型河道砂体厚度小，也能够形成强振幅反射。同相轴频率变化对辫状河沉积物结构反应灵敏，当沉积物粒度粗、分选差、层理构造不明显时，多形成低频反射；当沉积物粒度较细、分选较好且层理构造发育时，多形成高频反射。同相轴连续性变化受沉积界面横向稳定性影响，当沉积过程稳定进行时，所形成的沉积界面横向稳定发育，同相轴连续性强；当沉积过程紊乱或发生事件性沉积作用时，会形成横向不稳定的沉积界面甚至无法形成沉积界面，同相轴连续性弱。

图3 登娄库组岩心中显示的辫状河沉积构造Fig.3 Braided river sedimentary structure in the cores of Denglouku Formation(A)平行层理; (B)波状层理; (C)小型板状交错层理; (D)冲刷面

图4 A4井单井沉积相分析Fig.4 Sedimentary facies analysis of Well A4

在辫状河沉积模式理论指导下，以单井沉积微相分析为基础，通过井震结合的地震相综合识别，从地震反射要素、内部反射结构、外部反射形态等方面分析不同类型的地震响应特征，结合正演模拟验证，识别出A地区登娄库组中5种典型辫状河沉积地震相类型(表1)，并从地质角度对其进行成因解释。

3.2 沉积相-地震相对应关系

通过分析地震相的地质意义，结合辫状河沉积特征，认为辫状河各沉积微相与上述地震相之间存在如下对应关系(表2)。

辫状河复合河道由于其侧向迁移频繁，多期河道垂向叠置，导致储层厚度大且内部泥质夹层不发育，一般难以形成强振幅反射。由于水动力较强且不稳定，河道沉积物以粗粒碎屑为主，分选差，层理不发育，因此通常也表现出低频率、弱连续性的同相轴特征。但如果复合河道下切侵蚀幅度不大，垂向储层厚度小，又会表现出相反的同相轴特征。此外，复合河道沉积在剖面上普遍呈明显的下蚀充填或透镜体状形态。所以辫状河复合河道微相一般具有冲刷充填型、微幅下切型或透镜体型地震相特征。

辫状河心滩沉积以垂向加积作用为主，储层内部发育横向稳定的落淤层，构成良好的地震反射界面；因此，同相轴上心滩沉积多呈串珠状强振幅反射特征，而且频率相对较高、连续性强。如果心滩沉积持续稳定发育并形成一定规模，其地震反射外形也就逐渐呈现心滩自身的丘状或板状外形特征。所以，辫状河心滩微相一般具有异常振幅型或微幅丘型地震相特征。

辫状河侧缘微相主要由于复合河道的事件性扩大形成，岩性以砂泥岩互层或泥岩夹薄层砂岩为主。由于储层所占比例小，岩性界面明显，可以构成良好的地震反射界面，因此，该微相也具有异常强振幅型地震相特征。此外，河道事件性扩大导致的快速混杂沉积还会形成无明显特征的杂乱型地震相。

表1 登娄库组辫状河典型地震相Table 1 Typical seismic facies of the braided river of Denglouku Formation

表2 A地区沉积微相及其地震相Table 2 Sedimentary microfacies and the corresponding seismic facies in Area A

泛滥平原微相由于不受水动力影响，沉积过程极为稳定，其岩性以厚层泥岩为主，内部基本不形成地震反射界面，因此一般呈杂乱型地震相特征。

4 地震相与沉积相刻画

4.1 地质尺度预测

地质尺度预测是稀井条件下对沉积体系的整体性认识，也是利用地震相刻画沉积相的前提。预测目的在于预知沉积体系的空间展布规模，以确定地震相解释的地层单元级别和解释网格间距，因此，沉积体系地质尺度预测包括纵向尺度及横向尺度两方面。

关于沉积体系地质尺度级别划分，国内外学者根据各自研究目的及精度要求，提出了不同方案，有些学者依据油藏数值模拟的精度要求进行划分[6-8]，也有学者从储层沉积过程角度出发[9]，还有学者根据不同尺度储层的岩石物理特征来划分[10]。姚光庆等通过总结国内油田勘探开发实践经验，按储层规模提出了由大到小的8级划分方案[11]：盆地级、油田级、砂组级、砂层级、砂体级、层理级、毫米级、微米级，由于该方案能够概括储层不同尺度级别的内容，因此本文采用该方案对研究区沉积体系进行尺度预测。

图6 地震相解释示意图Fig.6 Schematic diagram of the seismic facies interpretation

对于辫状河沉积体系，地质尺度预测的核心在于分析辫状河复合河道的垂向厚度及横向展布规模。A地区登娄库组的层段地震资料主频约为45 Hz，纵向分辨率约为25～35 m，结合复合河道的岩心测井识别结果认为，适于地震相解释的最佳地层单元为砂组级。

通过地震属性及地层切片(图5)等手段，直观地了解辫状河沉积体系的横向展布情况。结果显示，A地区辫状河沉积体系横向上呈片状、带状展布，复合河道横向延展宽度一般大于350 m。

图5 登娄库组Ⅰ砂组地层切片Fig.5 Stratal slice of 1st group of Denglouku Formation

4.2 地震相三维解释

根据A地区辫状河复合河道的横向展布规模，确定了16×16的地震相解释密度(解释测线间距320 m)，基本实现了对辫状河沉积体系的有效控制，保证了研究精度。

地震相解释(图6)具体步骤包括：首先，结合区域物源方向分析，按照选定的网格间距，优先过井，明确垂直于物源方向与平行于物源方向的地震相骨架解释剖面；然后，根据沉积相模式和前述所识别的地震相类型，在等时界面之内，井震结合，开展骨架剖面地震相精细解释；最后，以骨架剖面为基础，进一步解释其他联络剖面，并实现各方向剖面闭合统一，完成地震相解释。

4.3 地震相-沉积相转化

完成剖面地震相识别与精细解释后，将解释完毕的剖面中各类地震相投影到平面上。根据各类地震相平面展布形态，进一步验证剖面解释的准确性及闭合程度；通过反复验证统一，确定各类地震相的平面展布。最后根据沉积微相与地震相的对应关系，将地震平面相转化为沉积平面微相(图7)。

与A地区前期井点控制下的沉积相研究成果(图8)相比，应用地质尺度约束的地震相分析开展沉积微相研究具有明显的精度提高，主要表现在：①无井点控制地区的复合河道形态特征及展布规模得到进一步落实；②实现小型河道的识别；③进一步明确心滩展布形态及规模；④实现泛滥平原的识别及预测。此外，地震相及沉积相特征显示，A地区登娄库组辫状河呈现河道窄、心滩小、侧向迁移快的沉积特点，符合该地区古地貌控制下的河流相沉积规律。

图7 A地区登娄库组Ⅰ砂组地震相解释及沉积微相Fig.7 Seismic facies interpretation and the sedimentary microfacies of 1st group of Denglouku Formation in Area A

图8 A地区登娄库组Ⅰ砂组前期沉积微相Fig.8 Previous sedimentary microfacies of 1st group of Denglouku Formation in Area A

5 结 论

a.地震相分析是勘探阶段稀井条件下沉积微相研究的有效手段。对长岭断陷A地区沉积相研究整体采用“沉积环境分析、单井相约束、地震相识别、正演模拟验证、地质尺度分析、相意义转化”的研究思路。

b.古地貌特征及沉积相标志显示，长岭断陷A地区登娄库组主体为辫状河沉积相。

c.长岭断陷A地区辫状河沉积发育5种典型的地震相类型：冲刷充填型、微幅下切型、透镜体型、异常振幅型、微幅丘型。

d.在地质尺度分析约束下，对长岭断陷A地区进行地震相精细解释及沉积微相平面刻画。与井点控制下的沉积相研究相比，研究精度具有明显的提高。

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