地震沉积学在浊积砂体识别中的应用

朱 超，刘占国，宫清顺，黄革萍，周 刚

(1.中油杭州地质研究院，浙江 杭州 310023;2.中油青海油田分公司，甘肃 敦煌 736202)

引 言

1998年，曾洪流等提出“地震沉积学”术语，认为地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程的新学科，是盆地分析的一种新方法。地震沉积学的核心是地震岩性学和地震地貌学，2005年和2010年先后在美国Houston召开的地震沉积学国际会议，推动了地震沉积学的快速发展，国外许多学者在北美、西非、南亚等含油气盆地开展了一系列的地震沉积学研究，并取得了显著的效果[1－3]。自2006年以来，国内也有很多学者开展了地震沉积学的应用性研究，概况起来包括陆相湖盆沉积体系的研究以及深海沉积体系的研究等，涉及的领域包括油气勘探、开发等方面[4－6]。

随着油气勘探的不断深入，湖相浊积砂体能够形成有效储层的认识已经越来越受到油田企业的重视，准确预测该类砂体的平面展布范围是其勘探的难点之一，纵观地震沉积学在国内外的应用发现，将其应用到湖相浊积砂体识别中的文献资料却较少，因此，为了丰富地震沉积学理论及拓展其应用范围，也为了解决油田遇到的浊积砂体难以预测的实际问题，对柴达木盆地西部扎哈泉地区上干柴沟组下段深湖相浊积砂体进行了地震沉积学研究，通过分频成像、90°相位转换、地震属性分析、地层切片标定等一系列技术方法的有效组合，较好地预测了砂体的平面展布范围、纵向演化规律，与实钻井吻合较好，取得了一定的应用效果。

1 地质概况

扎哈泉地区位于柴达木盆地西部，总体为近东西向斜坡，西面受阿拉尔、Ⅷ号断层控制，为主要物源区，向东延伸至绿草滩、乌南地区，北面紧邻英雄岭凸起，南面以昆北断阶带为界，面积约为710 km2。由于受阿拉尔、Ⅷ号逆断层的控沉作用，该区从下干柴沟中期(E32)开始，至上干柴沟中期(N1下)为止，下盘地层厚度明显大于上盘，而到上干柴沟中晚期(N1上)，这些断层的控沉作用结束，上下盘地层厚度基本不变。通过区域地质背景及单井地质资料分析认为，N1下沉积背景为半深湖—深湖亚相，发育浊积扇砂体沉积，储层岩性为粉细砂岩，物性较差，孔隙度范围为3% ～9%，渗透率为0.05 ×10－3～1.00×10－3μm2，为致密储层。目前该区已经发现了多个致密油藏，其中扎3、扎201、扎4井试油获高产，展示了良好的勘探前景，准确预测该区浊积砂体的时空分布规律及“甜点”储层区是其致密油勘探急需解决的关键问题。

2 地震沉积学研究

2.1 分频成像处理

分频成像技术是近年发展起来的一项基于频谱分解的储层特色解释技术，该技术能合理利用地震低、中、高频带信息，用小波变换提取不同主频的子波剖面，选择最佳成像频带对地质体进行成像分析，能够较好地排除时间域内不同频率成分的相互干扰，得到高于传统分辨率的解释结果，主要依据薄层反射的调谐原理，当储层厚度等于或接近λ/4时，地震反射波的波峰与波峰、波谷与波谷相叠加而出现调谐作用使反射波能量变大而存在异常。对原始地震数据频谱分析知道，原始地震数据频带范围在10～45 Hz之间，主频约为30 Hz，50 Hz以上频率成分很少，因此在确保地震资料真实性的前提下，为了达到提高分辨薄层的目的，采用40 Hz主频对原始数据进行分频。

研究区过扎西1—扎202井分频前与分频后地震剖面对比见图1，相对于原始剖面，分频后的剖面振幅稍微变弱，但其同向轴之间的接触关系更加清晰，视分辨率明显提高(图上蓝色虚线内部)，可以为进一步的“甜点”储层预测提供较高分辨率的数据体。

图1 扎哈泉地区分频前、后对比剖面

2.2 90°相位转换

常规地震处理的最终成果是零相位地震数据，这种地震数据具有子波对称、中心瓣(最大振幅)与反射界面一致、分辨率较高等优点[3]。但只有当地震反射来自一个单一的界面(如海底面、主要不整合面、厚层块状砂岩的顶面等)时，零相位地震数据的上述优点才是真实的。同时，在实际资料中，特别是陆相沉积资料中，储集层往往较薄，连续性差，相带窄，且空间变化大[7－8]，采用 90°相位子波处理的地震数据可以克服零相位子波数据的不足，能较好地实现将地层界面直接转换为岩性界面，为岩性预测提供直接的地震数据[9]。

图2a为过扎3井40 Hz分频地震剖面，图2b为基于分频体90°的相位旋转后剖面，从图上自然伽马、波阻抗2条岩性测井曲线可以看出，相位旋转后，井旁的道峰、谷处与岩性测井曲线对应较好，因此需要对整个分频数据体进行90°相位转换，得到更为直接的岩性数据体，从而更好地进行砂体预测分析。

图2 扎哈泉地区相位旋转前、后对比剖面示意图

2.3 地层切片分析

从沉积面上提取的地震振幅能表示整个地震探区中某沉积体系的总体延伸，这种地震界面显示被称为“地层切片”。地层切片是盆地分析和储层粗略描述中的一种有效的方法，它使沉积相成图工作变得比较简单，并极大地减少了穿时问题，最大限度地贴近地质时间界面，特别适合于楔形沉积层序的分析。目前常用的切片手段包括时间切片、沿层切片和地层切片，不同切片所研究的目的不同，研究时应该根据研究的目的选取最适合于特定构造和地层状态的切片分析手段。对于研究区而言，N1下段地层由于受到同沉积逆断层的控制，上下盘地层厚度变化较大，因此适合地层切片技术。

制作地层切片的关键是选择连续的、具有等时地质意义的反射同相轴作为参考标准层，考虑到N1顶、底界为三级层序界面，内部上下段的界面(N1m)为一较强的全区稳定分布的波峰反射面，且上、下段的沉积环境各异，因此选择N1m和N1b分别作为地层切片的顶、底界面，进行切片分析。尽管研究目的层段(N1下)地层厚度变化在260～480 m，但出油气的单砂体较薄(5～12 m)，为了尽可能地在切片上反应出每个单砂体的变化，将目的层进行了34等分，切片之间的纵向间距为4～5 ms，对应的地层厚度约为8～10 m，通过钻井切片标定就可以很明确地知道每张切片对应的单井深度、是否切过砂体或者油层。

3 预测效果分析

由前面的分析可知，原始地震数据体经过分频处理，90°相位转换后得到的分频相位旋转体具有2点明显的优势:一是纵向分辨率提高，具有一定的薄层识别能力，能够更好的进行砂体预测;二是地震数据地质意义更加明确，地震同相轴已经具有岩性意义，可以更为直观的进行岩性预测。

图3为过扎西1—扎4井瞬时振幅剖面及N1下段切片5岩性标定，结合GR及录井岩心对切片5对应深度处的岩性进行了解释，除扎西1井解释为富泥层外，扎202、扎3、扎201、扎2、扎4井均为富砂层，而从瞬时振幅剖面上可以看出，扎西1井在切片5位置时对应振幅低值(蓝色)，扎202、扎3、扎201、扎2、扎4井在切片5位置对应振幅中值(绿黄色)，因此可以解释为瞬时振幅低值部分代表富泥区，中高值部分代表富砂区。

图3 过扎西1—扎4井瞬时振幅剖面及N1下段切片5岩性标定

图4是过扎3井N1下段地层切片标定及主要砂体切片平面图，通过单井岩性标定，圈定扎哈泉地区富砂区范围 (红色虚线内)，图中由深到浅的切片30、切片18、切片5展现了砂体纵向迁移规律及横向分布范围，切片30时，浊积砂体开始发育，西部受阿拉尔及VIII号同沉积逆断层的控制，上盘铁木里克物源砂体越过断层富集在下盘的扎哈泉凹陷内，形成扎哈泉浊积砂体，延伸距离短，范围小，南部受昆北断层控制，上盘东柴山物源砂岩越过断层分布于乌南局部地区，形成乌南浊积砂体;切片18时，砂体平面展布范围开始扩大，扎哈泉砂体向东延伸至绿参1井区，面积较大，乌南砂体也逐渐向北推进;切片5时，扎哈泉砂体范围最大，东面最远延伸至乌26井区，距离达25 km，总面积约300 km2，乌南砂体范围也相对扩大。

图4 扎哈泉地区过扎3井N1下段地层切片标定及主要砂体切片

图5 扎哈泉地区N1下段古构造

图5是N1下段古构造图，反映N1下段沉积时的古地貌。可以看出，西部及南部各存在一个古隆区，分别为铁木里克物源区和东柴山物源区，整个扎哈泉地区为一宽缓的斜坡，接受2个物源区的物源供给，其中扎西1、扎5、跃东31井区为水下古凸起，在扎西1井与扎5井之间存在一相对地势低区，扎201、扎3、扎4等出油井均在地势低区，单井岩相分析认为，这些地势地区刚好就是浊积砂体分流水道位置，储层物性相对较好。在瞬时振幅切片5(图6)上，该水道振幅值为中等，因此结合古地貌及地层切片预测结果，在钻井资料的约束下，对该区的古水道进行了刻画(图5、6)，主要存在4支主水道，分别为跃东31主水道Ⅰ、扎3主水道Ⅱ、扎西1南主水道Ⅲ以及乌南主水道Ⅳ，其中主水道Ⅱ横向宽度大，纵向延伸相对较远，到达绿草滩地区，是主要的产油区。目前出油气井主要分布在Ⅰ、Ⅱ号主水道区，Ⅳ号主水道区多数井录井显示较好，Ⅲ号主水道区由于现今地层埋藏较深，没有钻井，但是从地层切片及古构造上看，前景较好，可以作为潜在的勘探区块。

图6 扎哈泉地区N1下段瞬时振幅切片5

4 结论

(1)地震沉积学以层序地层格架为基础，充分利用地震水平分辨率，通过分频成像、相位转换、地层切片、属性分析等多种地球物理手段，在井间开展沉积微相和地层岩性预测中具有独特的优势，展现了良好的应用前景。

(2)基于分频相位转换体的地层切片地质意义更加明确，能够直接进行岩性预测，将地震沉积学应用到浊积砂体预测中，既解决了生产中的实际难题，又扩展了地震沉积学的应用范围。

(3)在同沉积逆断层控制下，扎哈泉上盘物源区砂体越过断层，富集于下盘斜坡区，形成两大深湖相浊积砂体，其中扎哈泉浊积砂体平面延伸较远，最大面积达300 km2，砂体内部共发育4支主水道，是主要的油气富集区。

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