地震沉积学在生物礁滩体识别中的应用

刘 玲，王 烽，刘玉霞（.中国地质大学能源学院，北京0008；.中国石化勘探开发研究院，北京0008；.北京诺克斯达石油科技有限公司，北京009）

地震沉积学在生物礁滩体识别中的应用

刘 玲1，王 烽2，刘玉霞3
（1.中国地质大学能源学院，北京100083；2.中国石化勘探开发研究院，北京100083；3.北京诺克斯达石油科技有限公司，北京100192）

地震沉积学充分利用地震资料的横向分辨率进行等时地层单元内平面沉积相的预测，适用于在反射特征不明显的地震剖面上进行岩性解释。针对研究区生物礁滩体埋深大、地震资料分辨率较低、剖面反射特征不明显，以地震沉积学为指导，利用分频数据体,在古地貌的控制下进行属性的优选，实现生物礁滩体的定性刻画；利用双面解释技术，将平面上解释出来的生物礁滩体投影到地震剖面上进行验证，以减少地质体解释的多解性，提高储集层预测的精度；而后利用不基于模型的有色反演技术，定量预测生物礁滩储集层的厚度，最终形成了一套预测生物礁滩型碳酸盐岩储集层的方法体系。

地震沉积学；分频解释；古地貌；属性优选；双面解释；有色反演

相对于地震地层学和层序地层学而言，地震沉积学主要是利用地震资料的平面特征而不是垂向特征来提供与地貌学和沉积模型相关的地震属性模式的高分辨率图像，适用于在反射特征不明显的地震剖面上进行岩性解释[1-2]。

研究区位于北西—南东向的扎格罗斯山脉隆起带和南北向的阿拉伯构造带的过渡带上（图1），为一南北向展布的宽缓背斜构造，背斜翼部向东变缓，向西、向北较陡。目的层岩性主要为灰白色-浅黄色的细粒厚层状灰岩，含有比较丰富的生物骨架颗粒，沉积环境自西往东依次为台地、台地边缘和开阔海。生物礁滩体为研究区的优质储集层，具有埋深大、储集层非均质性强、地震频率相对较低、剖面反射特征不明显的特点，若采用传统的地震“相面法”，较难准确识别预测生物礁滩体，且研究区井点稀少，沉积相的详细刻画较为困难。针对以上问题，本文以地震沉积学理论为指导，在分频解释的基础上，通过古地貌的控制，筛选敏感属性以进行生物礁滩体的定性预测，并利用不基于模型的有色反演技术定量预测了生物礁滩厚度，以期为进一步的油气勘探开发提供较为可靠的依据。

1 分频剖面识别礁滩异常反射

生物礁滩是一种特殊的碳酸盐岩沉积体，具有一定的地震反射结构特征。研究区由于地震分辨率较低，生物礁滩体的剖面反射结构特征不清楚。根据分频解释技术，不同频段的地震数据反映的地质信息是不同的，低频剖面通常反映地层信息，而高频剖面则反映岩性信息[4]。因此，可选择合适频段的数据体进行生物礁滩体的识别。

图1 研究区构造位置（a）（援引自文献［3］）和沉积相分布（b）

为了对地震资料进行快速、准确分频处理，本文所采用的是小波分频成像技术。该方法选择和雷克子波频谱相似的小波，通过小波变换技术，将常规地震剖面分解成不同主频的子波剖面，最后寻找一个对研究区生物礁滩成像最有利的窄带地震[5]。根据频谱分析，研究区地震资料主频30 Hz，频带宽度10~60 Hz，地层速度2 400 m/s，目的层生物礁厚度10 m左右。根据文献［6］中可识别薄层厚度所需子波的视分辨率公式，分辨10 m的薄层需要的视频率为52 Hz.本文以5 Hz为间隔，利用小波分频成像技术，形成了一系列的分频体，采用钻井标定法，确定了最佳分频剖面。A2井为研究区的一口实钻井，其目的层发育生物礁滩体。通过钻井标定，原始地震剖面上，A2井处地震反射波虽然出现了断续、变弱的现象，但无明显的丘状或透镜状外形，仅根据地震资料很难确定是否是生物礁滩体（图2a）；而在55 Hz分频剖面上，地震反射同相轴具明显的分叉现象，呈透镜状的反射外形，为典型的生物礁异常反射结构（图2b）。因此，确定55 Hz为最佳的分频数据体，可用于地震地貌的研究。

2 古地貌控制敏感属性筛选

分频剖面在一定程度上可识别出礁滩异常反射结构，但勘探经验证明，“相面法”具有一定的局限性，有礁滩体而不能观察到礁滩体异常反射的情形很多，具有礁滩异常反射而钻井落空的占80%.根据沉积体系平面展布范围远大于垂向厚度[7-8]的特点，借助地震属性和剖面特征进行识别，可提高预测的准确性，但由于地震属性较多，且同一属性在不同研究区、不同储集层对所预测对象的敏感性各有不同，因此，敏感属性的筛选是利用地震沉积学进行沉积相分析的关键。鉴于生物礁滩体特殊的地貌及岩石学特征，采用了在古地貌的控制下进行生物礁滩敏感属性的筛选[9]。

图2 分频解释的原始地震剖面（a）和55 Hz分频剖面（b）

2.1 古地貌恢复

研究区目的层底部发育一套稳定的页岩，本文采用层拉平的方法恢复古地貌，即拉平目的层底部界面，在拉平地震剖面上异常厚度发育区则为生物礁滩体的发育部位。从图3可见，生物礁滩体发育部位的厚度明显大于两侧，丘状形态明显，内部反射断续而杂乱。为了更直观地反映礁滩复合体向上营造时期的宏观分布特征，计算了层拉平参考层至礁滩体顶界的地层厚度，以再现沉积时该地区的古地貌及岩相古地理等信息（图4）。由图4a可见，自南西向北东，地层厚度由厚变薄，即古地貌由高变低，这与研究区自南西向北东依次为台地、台地边缘和开阔海的沉积背景相吻合，因此，可用古地貌控制敏感属性的筛选。

图3 层拉平地震剖面

2.2 敏感属性筛选

对于地震属性的提取，由于90°相位转换能克服零相位剖面的缺点，使地震道近似波阻抗剖面，提高剖面的可解释性[10-12]。因此，将55 Hz的分频剖面进行90°相位转换，利用90°、55 Hz的分频数据体，以目的层顶底为约束，提取波形、振幅、相位等多种地震属性，最后结合沉积背景、井点信息及与古地貌的相似度，确定振幅、相位过零点及波形聚类为生物礁滩体的敏感属性。通过对比分析可见，振幅虽与古地貌有一定的关联性，但与井点吻合不是很好，A2井发育生物礁滩体，但在振幅属性上，则为非储集层（图4b）；波形聚类属性由于是基于地震信号整体差异的分类，能大致表示出生物礁滩体的分布范围，与古地貌的吻合程度较高，但生物礁滩体的边界仍不是十分清楚（图4c）；而相位过零点表示一定时窗内反射界面的个数，由于生物礁滩体发育部位，地震同相轴常出现分叉现象，即反射界面个数增多，因此，可用相位过零点属性定性表示生物礁滩储集层的发育，属性值越大，生物礁滩体可能越发育（图4d），可见，该属性不仅整体的展布规律与古地貌及波形聚类属性图十分吻合，而且能够清晰地刻画出生物礁滩体的边界。

图4 研究区目的层的地震属性

3 准确性验证

为了确保生物礁滩体解释的准确性，笔者采用双面解释技术，将平面地震地貌和剖面地震地层结合起来进行综合分析[13]。具体做法是，先根据沉积模式及敏感属性进行平面地震相的解释，并勾出地质体的沉积边界，而后利用双面解释技术将平面解释的地质体边界投影到地震剖面上，分析在地震剖面相应位置是否具有该沉积地质体的反射特征，以此验证解释的合理性和可靠性。这种解释方法与传统的“相面法”不同，更强调平面解释的重要性，解释流程是从平面出发，投影到剖面进行验证，再回到平面分析，充分利用了地震资料的横向分辨率优势，又结合了传统“相面法”的优点，减少了地质解释的多解性，提高了生物礁滩体预测的精度。

图5为利用双面解释技术对生物礁滩体进行验证。在相位过零点属性平面图（图4d）上，A3井处发育生物礁滩体（图5a）。利用双面解释技术，将属性平面图上确定的生物礁边界反投影到地震剖面上，从地震剖面上可见，属性平面图上识别出的生物礁滩体在剖面上为透镜状的反射外形，是典型的生物礁滩体的地震反射特征，且该井的钻探结果显示为油层，发育生物礁滩体，由此说明依据地震属性解释的生物礁滩体是可靠的。

图5 双面解释技术

4 有色反演定量预测

根据敏感属性分析及双面解释技术的验证，定性确定了目的层生物礁滩的平面分布范围，但未预测出生物礁滩体的储集层厚度。通过岩石物理分析，研究区生物礁滩体与致密围岩有较大的速度差，表现为低密度、低纵波阻抗的特征，且生物礁滩体与致密围岩波阻抗的门槛值为12 800 g/cm3·m/s，因此，可通过纵波阻抗反演预测生物礁滩体，进而进行储集层厚度的计算。

4.1 有色反演

目前，地震反演方法可大致归结为递推反演、测井约束反演及叠前反演3大类，各类反演方法都有其一定的应用条件及优缺点[14]。有色反演最早是由国外学者提出[15]，用来解决测井约束反演中处理速度慢、流程复杂的问题。与其他反演方法相比，该反演方法无子波提取过程，无初始模型约束，全局优化，反演人为因素少，地质现象反映客观。但由于反演没有测井约束，算出的是相对阻抗体，为了得到绝对阻抗体以进行生物礁滩储集层厚度的计算，本次研究在有色反演体的基础上加一个低频模型，将相对阻抗体变成绝对阻抗体。

根据岩石物理分析结果，波阻抗小于12800g/cm3·m/s的为生物礁滩体，据此，设定了色标的数值范围。从反演的平面图（图6a）可见，生物礁滩体主要呈条带状或席状，分布规律与古地貌特征及敏感属性结果相吻合。为了进一步检验反演结果的可靠性，进行了过井剖面分析。从过A1—A2—A3井的有色反演剖面（图6b）可见，低声波阻抗特征的生物礁滩体主要分布于目的层中上部（1 850 ms以上），目的层下部（1 850 ms以下）主要为一套高声波阻抗特征的沉积体。3口钻井结果也揭示，生物礁滩体储集层主要发育于目的层中上部，目的层中下部发育非储集层。反演结果与实钻井结果相吻合，说明反演结果较为可靠，可用于进一步的储集层分析及厚度计算。

图6 储集层反演

4.2 储集层平面规律及厚度计算

根据区域地质背景，研究区沉积环境自南西向北东依次为台地、台地边缘和开阔海，A1、A2和A3三口钻井生物礁滩体发育，本次研究通过相位过零点属性及反演结果的平面分布规律综合确定了台地、台地边缘及开阔海3种相之间的界限，对于生物礁滩体的发育范围，则通过求取敏感属性相位过零点及有色反演结果的交集进行确定，即相位过零点属性及有色反演结果上均显示为生物礁滩储集层的地方，则最终确定为生物礁滩体，若只有一种属性上显示为储集层，则判断为非储集层。从沉积相平面图（图7a）上可见，生物礁滩体主要呈条带连片状分布于台地上，开阔海中不发育。同时，利用有色反演的绝对阻抗体，根据岩石物理分析得出的生物礁滩体与围岩的阻抗门槛值，通过Gardner公式，计算目的层段生物礁滩储集层的厚度（图7b）。由图7可知，台地上生物礁滩体最发育，其储集层厚度也最大；开阔海生物礁滩体不发育，其储集层厚度则最小；台地边缘储集层厚度则介于二者之间，由此验证了沉积相平面图的可靠性和合理性。将反演厚度结果与钻井厚度进行线性拟合，得到井点储集层厚度与反演厚度的关系式：y=0.577 2x+ 31.742 1（式中，y为井点储集层厚度，x为反演厚度），相关系数为0.87，表明反演结果准确性较高，可用于后期的储集层评价。

图7 沉积相平面分布（a）与储集层厚度平面分布（b）

5 结论

（1）分频解释技术能识别出常规地震剖面上不能识别出的地震反射特征，有助于该区生物礁滩体剖面反射特征的识别。

（2）地震沉积学借助地震手段，充分利用地震资料的横向分辨率进行等时地层单元内平面沉积相的预测，克服了传统“相面法”的局限性，具有良好的应用效果。

（3）鉴于生物礁滩体特殊的地貌学及岩石学特征，利用古地貌控制敏感属性的筛选，有效地减少了地震属性的多解性问题，能更加准确和合理地预测生物礁滩体。

（4）双面解释技术能将平面识别的礁滩相反投回剖面上，通过剖面相应位置处的地震同相轴反射特征，验证平面解释的可靠性和正确性，减少了地质解释的多解性，提高了生物礁滩体预测的精度。

（5）有色反演与低频模型结合，可得到绝对阻抗体，用于储集层厚度的计算。

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Application of Seismic Sedimentology to Organic Reef⁃Bank Body Identification in Y District

LIU Ling1,WANG Feng2,LIU Yuxia3
(1.School of Energy Resource,ChinaUniversity of Geosciences,Beijing 100083,China;2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Sinopec,Beijing 100083,China;3.Rockstar Petroleum Science and Technology Limited Company,Beijing 100192,China)

Seismic sedimentology is applicable for prediction of plane sedimentary facies in isochronal element by means of seismic lateral resolution.It is applied to lithologic interpretation of the seismic profile without obvious characteristic changes.Y district is characterized by big buried depth of organic reef⁃bank body,low resolution of seismic data,not obvious reflection characteristics in the seismic profile. With the guidance of seismic sedimentology,this paper optimized the seismic attributes under the control of paleogeomorphology by using spectral decomposition data,qualitatively characterized the scale and boundary of the organic reef⁃bank body;and usingdouble⁃plane inter⁃pretation method,verified the interpreted reef⁃bank body in which the plane attributes were projected on the seismic profile,thus largely re⁃ducing the multiplicity of solutions of geological bodies and improving the prediction precision of the reservoirs.Finally,by using colored inversion technique which does not depend on any model,the reef⁃bank reservoir’s thickness can be quantitatively predicted,and a set of technologies for prediction of organic reef⁃bank carbonate reservoirs is then established in this paper.

seismic sedimentology;spectral decomposition;palaeogeomorphology;seismic attribute

P631.445.91

A

1001-3873（2015）03-0342-05

10.7657/XJPG20150319

2014-12-02

2015-03-30

刘玲（1984-），女，云南通海人，博士研究生，地震沉积学，（Tel）13466720893（E-mail）liuling6203203@163.com.