扇三角洲高分辨率层序构型及地震沉积学解释

肖大坤, 王 晖, 范廷恩, 胡晓庆, 赵卫平, 张显文, 牛 涛, 张宇焜

(中海油研究总院，北京 100027)



扇三角洲高分辨率层序构型及地震沉积学解释

肖大坤, 王 晖, 范廷恩, 胡晓庆, 赵卫平, 张显文, 牛 涛, 张宇焜

(中海油研究总院，北京 100027)

建立渤海湾盆地A油田扇三角洲沉积的高分辨率层序构型格架，并利用地震沉积学方法解释储层展布特征。综合分析认为，对于扇三角洲巨厚储层，应坚持主体沉积区域刻画为核心、不同相带区别对待的原则。以储层对比模式为指导，逐级确定层序界面，在1个中期基准面旋回下共划分出5个短期旋回及12个超短期旋回。基于优选敏感频率地震数据体，总结连续进积型、连续退积型、先退后进型及先进后退型4种多期扇体地层切片模式，开展高分辨率层序构型格架下的地震沉积学解释。结果表明，A地区沙河街组第一、第二段自下而上扇体规模先扩大后缩小，形态由裙带状逐渐演化为狭长条带状，符合层序构型划分结果。

扇三角洲；巨厚储层；高分辨率层序构型；地震沉积学；地层切片

高分辨率层序地层学从成因角度出发，以等时地层沉积模式为指导，采用丰富的对比标志参数来研究地层格架[1-4]。层序构型，作为高分辨率层序地层学研究的基本对象，是利用层次结构分析方法开展地层层序格架研究的单元。对于扇三角洲沉积而言，由于沉积储层普遍巨厚、纵向连续叠置、横向频繁迁移相变，缺乏稳定明显的对比标志[5-9]，采用传统地层对比方法建立等时地层格架具有较强的多解性。运用高分辨率层序地层学方法可更好地应对这一问题，在降低地层等时对比多解性的同时，更有利于开展沉积体系展布特征研究[10]。地震沉积学作为继地震地层学、层序地层学发展的新兴学科，其分频解释方法及地层切片技术十分符合高分辨率层序构型划分的层次分析原则[11-13]，因此，可通过地震沉积学方法检验层序构型划分的合理性。

A油田位于渤海湾盆地石臼坨凸起北带，目前处于开发前期阶段。沙河街组第一、第二段(简称“沙一二段”)作为其主力含油气层系，以扇三角洲沉积为主。沉积储层受古地貌特征影响明显，呈现纵向厚度大(单井厚度高达220 m)、隔夹层不发育等特点。由于缺乏足够的钻井资料，因此，本文采用以地震为主、以井辅震、多尺度资料融合的研究方法对沙一二段地层开展高分辨率层序构型划分，并利用地震沉积学手段进行储层预测以验证划分结果。

1 高分辨率层序构型及特征

区域层序地层特征表明，A油田沙一二段地层层序单元整体处于沙河街组长期基准面上升半旋回阶段内。地层单元与基准面旋回尺度的匹配关系显示，针对沙一二段地层需开展中期基准面旋回以下的层序构型划分，共划分了5期短期基准面旋回以及12期超短期基准面旋回(图1)。

1.1 中期基准面旋回及地质意义

中期基准面旋回变化控制扇三角洲多期叠置复合扇体的纵向演化趋势。由于旋回变化尺度大、影响范围广，因此地震反射结构特征是最有效的识别参数。地震反射接触关系显示，沙一二段底界与下伏沙三段地层之间呈削截接触关系。单井岩性录井信息揭示，沙一二段岩石类型主要为碎屑岩及少量碳酸盐岩，沙三段为火山碎屑岩，二者岩性差异较大，与地震反射特征相符，因此将岩性界面作为基准面旋回起始界面。沙一二段前期地震反射结构呈亚平行、波状反射特征，地层厚度差异小，后期地震反射结构呈退覆接触特征，上覆地层横向稳定性差，厚度变化较大。元素录井信息显示，前期岩性以厚层杂色砂砾岩、砂岩为主，后期整体以高钙质细粒沉积为主，与地震反射特征相符，因此将钙质含量突变界面作为旋回转换面。由此推断，中期基准面旋回演化特征表现为，沙一二段沉积时期，研究区整体处在基准面持续上升、沉积体系向岸迁移的阶段，为1个非对称中期基准面旋回(图1)，前半期为一幅度较小的基准面下降半旋回，后半期为一幅度较大的基准面上升半旋回。先降后升的组合特征表明，多期扇体纵向展布规模呈现先迅速扩大后逐渐缩小的特点。

图1 高分辨率层序构型对比剖面Fig.1 Correlation sections of high-resolution sequence configuration

1.2 短期基准面旋回及地质意义

图2 沙一二段古地貌演化Fig.2 Palaeo-geomorphology evolution of 1stand 2nd Member of Shahejie Formation

短期基准面旋回对扇三角洲发育的影响不仅体现在基准面升降幅度及速率，还与古地貌的补偿作用密切相关。A油田沙一二段古地貌演化特征显示(图2)，A4井所处构造位置长期发育古冲沟及洼陷地形，易发育以冲沟为底形的扇体沉积，而且沉积厚度大、连续性好，是扇三角洲沉积主体区，而基准面旋回变化则影响扇体展布与储层规模。A5井所在的构造位置长期以古斜坡及小型凸起构造为主，局部发育小规模的冲沟，储层厚度小于A4井附近。结合单井岩性特征，认为A5井附近作为扇三角洲边缘区，在湖泊水动力与陆源供给水动力的双重影响下，沉积类型既包括扇体沉积，也发育滩坝沉积。由此可见，基准面旋回变化不仅影响扇体发育规模，而且也影响沉积相类型，导致沉积岩石类型多样，纵向层状差异性明显。

综合中期基准面旋回演化特征及古地貌影响，将沙一二段进一步细分为5期短期基准面旋回(图1)，短期基准面旋回尺度与扇三角洲复合扇体规模相当。自下而上，第5期短期旋回整体为一个下降旋回，基准面下降幅度不大，沉积类型以近源砂砾岩体快速堆积为主。第4期短期基准面旋回也为一个下降旋回，由于沉积过程对古地貌的补偿作用，沉积体系类型演化为砂砾岩扇体和生物碎屑滩坝沉积并存的沉积类型，基准面旋回在末期发生转换。第3期短期基准面旋回整体为一上升旋回，局部呈下降-上升复合旋回特征，基准面上升幅度较小，沉积类型依然呈扇体和滩坝沉积并存的特征。第2期短期基准面旋回为一个上升旋回，上升幅度较大，沉积过程十分稳定。由于古地貌进一步准平原化，滩坝沉积规模可能进一步扩大。第1期短期基准面旋回为一个幅度较大的上升旋回，基准面大规模抬升导致沉积物向岸推移，发育小型扇体及滩坝为主的沿岸沉积。

1.3 超短期基准面旋回及地质意义

超短期基准面旋回划分旨在识别扇三角洲单期扇体层序构型。在超短期基准面旋回变化影响下，同期扇体内不同微相储层呈现差异性沉积特征，如岩性组构差异、沉积旋回反转等，不利于纵向叠置扇体的解剖，给单期扇体层序构型格架建立带来困难。为了更好地解决这一问题，结合A油田扇三角洲沉积特征，建立了单期扇体储层对比概念模式以指导超短期层序构型划分。

扇三角洲沉积储层连续性好、岩性复杂、不同相带相互叠置的特点通常导致在同期扇体沉积单元中，不仅同一沉积相带、岩性相近的储层能构成横向对比关系，不同相带、岩性及规模差异较大的储层之间也能建立对比关系。综合认为，A油田沙一二段存在以扇三角洲为主体的缘部对比、核部对比、缘核对比3种等时对比模式。缘部对比模式是指扇三角洲边缘、侧向末端处所发育的漫溢沉积储层之间的对比模式，其特点为岩性相近、粒度较细、横向相对稳定、厚度相近、可对比性强，主要发育于沙一二段沉积末期。核部对比模式是指扇三角洲主体部位辫状分流水道区的对比模式，由于多期水道冲刷叠置，其储层表现为岩性差异大、粒度较粗、厚度横向变化快、可对比性差等特点，主要发育于沙一二段沉积初期。缘核对比模式是指扇三角洲主体水道区与边缘区储层之间的对比模式，其特点表现为岩石类型、碎屑结构、储层厚度等差异均较大，发育层位集中在沙二段沉积中后期。根据上述对比模式，在短期基准面旋回对比格架下进一步实现了超短期基准面旋回划分对比，共划分出12期超短期基准面旋回，一般为非对称性旋回组合，早期旋回多呈现缓慢下降、快速抬升的特点，后期旋回多呈现快速的下降、缓慢抬升的特点。

2 高分辨率层序构型地震沉积学解释

2.1 层序界面-地震频率匹配性分析

不同频率地震数据体的反射同相轴连续性特征反映不同的地层信息，一般认为高频地震反射同相轴倾向于反映等时沉积地层界线，低频地震反射同相轴倾向于反映相似岩性界面，但并不一定具有等时意义[14-16]，因此可分别采用不同频率地震资料解释不同级次的基准面旋回变化特征。

A油田沙一二段地震资料频带范围为20～70 Hz，在该范围内，以5 Hz为增益量对地震数据进行频谱分解。综合对比不同频率地震数据，分析其反射同相轴与层序构型界面的对应关系认为，当主频达到35 Hz时，地震反射同相轴与短期基准面旋回层序构型界面对应性最好，可用以揭示高级次层序构型单元内复合扇体展布特征。当主频达到55 Hz时，地震反射同相轴与超短期基准面旋回层序构型界面对应性良好，可用以揭示低级次层序构型单元内单期扇体储层的展布特征(图3)。

图3 不同频率地震反射同相轴及其对应层序界面Fig.3 Seismic events of different frequency and their sequence boundaries

2.2 构型单元约束的地层切片模式

地层切片解释技术作为地震沉积学的关键技术之一，其核心在于通过适当的层位内插获得差异性沉积地层内部的近似等时界面[17]。应用该技术进行储层预测有2个前提：一方面必须保证参与内插的顶底参考面为等时界面；另一方面，差异性沉积地层内各部分的相对沉积速率近于稳定，以确保等比例内插界面的等时性。但对于扇三角洲沉积储层而言，受基准面变化及古地貌的继承性影响，扇三角洲进积与退积过程交互进行，导致各单期扇体呈不规则几何特征叠置分布，扇主体区与边缘区沉积速率差异较大。因此，为保证地层切片的等时性，本次在高分辨率层序构型格架约束下，以扇三角洲扇体层次结构为核心，通过对比分析扇体前积层的产状特征，建立了如下4种地层切片解释模式(图4)。

连续进积型地层切片(图4-A)。当基准面持续稳定下降时，扇三角洲扇体呈现连续进积特征，单期扇体内部前积层向湖推进，与扇体顶面产状相近。因此，地层切片参考面应选择相邻扇体顶界面或顶界包络面，以保证等比例内插层近似平行于扇体内部前积层面，从而获得等时切片。地层切片产状受扇体前积层产状的影响，整体呈平行或亚平行特征。

连续退积型地层切片(图4-B)。与进积型切片相反，如果基准面持续稳定上升，扇三角洲扇体则表现为连续退积特征，单期扇体内部前积层持续向岸迁移，导致前积层与扇体底面产状相近。所以，地层切片内插参考面应选择相邻扇体底界面或其包络面。若沉积过程稳定进行，各地层切片的产状也呈现平行或亚平行特征。

先退后进型地层切片(图4-C)。若基准面先持续上升而后稳定下降，扇三角洲扇体沉积则兼有退积和进积特征，退积扇体与进积扇体内前积层产状差异较大。为了保证地层切片最大程度地穿过同一期前积层，选择早期退积扇体底界面或其包络面作为地层切片参考底面，选择晚期进积扇体顶界面或其包络面作为地层切片参考顶面。由此内插得到的切片层面可最大程度地平行于扇体前积层，呈现向源发散、远源聚敛的特征。

先进后退型地层切片(图4-D)。与先退后进型切片相反，当基准面先持续下降而后稳定抬升时，地层切片参考底面选择早期进积扇体顶界面或其包络面，参考顶面选择晚期退积扇体底界面或其包络面。切片产状整体呈现向源聚敛、远源发散的特征。

图4 扇三角洲多期扇体地层切片模式Fig.4 Stratigraphic slicing patterns of multi-superimposed fans of fan delta

根据高分辨率层序构型划分结果以及基准面旋回“先降后升”的整体演化特征，A油田沙一二段主体符合先进后退型地层切片模式，末期扇体符合连续退积型地层切片模式，初期扇体符合连续进积型地层切片模式。然而，由于沙一二段地层纵向跨度大，不同阶段基准面旋回的升降幅度、古地貌特征及沉积环境均有明显差异，因此，在明确沙一二段末期扇体底界包络面以及初期扇体的顶界包络面作为切片参考面之外，增加中期基准面旋回转换面作为辅助参考面，共建立5层短期基准面旋回地层切片格架以及12层超短期基准面旋回地层切片格架(图5)，地层切片产状整体呈现一定的向源聚敛、远源发散形态特征，符合相应的地层切片模式。

2.3 构型单元的地震沉积学解释

以高分辨率层序构型格架为基础，提取十余种振幅类及能量类地震属性，通过地震单属性敏感性分析，将均方根振幅、总振幅、平均能量、反射强度斜率及弧长等6种敏感属性进行加权合并处理，提高储层预测精度以开展构型单元地震沉积学解释。

图5 沙一二段地层切片格架Fig.5 Stratigraphic slice framework of 1st and 2nd Member of Shahejie Formation

2.3.1 短期构型单元解释

采用低频地震数据对短期基准面旋回构型单元开展地震沉积学解释，可描述扇三角洲复合扇体展布特征。地震加权属性平面响应特征显示，5期层序构型单元内复合扇体发育位置主要集中于A4井附近，与古冲沟发育位置基本相符，扇体呈短轴连片展布，外包络边界响应明显。扇体内部属性呈现明显的不均匀分布特征，扇主体区属性呈条带状分布、色度异常强，非主体区属性呈斑块状分布、色度相对较弱。纵向上，各期复合扇体形态特征及展布规模差异较大，自下而上整体演化特征表现为早期裙带状扇体迅速扩大、后期逐渐缩小形成条带状扇体(图6)，符合中期基准面旋回纵向演化趋势，证实了短期基准面旋回层序构型划分的合理性。

2.3.2 超短期构型单元解释

对超短期基准面旋回构型单元开展地震沉积学解释，旨在揭示单期扇体展布形态、范围及规模。地层振幅切片显示(图7)，超短期层序构型单元内，单期扇体反射外形明显，内部振幅属性也呈现强烈的不均一性，扇体边缘处的反射相位多发生反转。与复合扇体相比，单期扇体规模较小，长短轴之比接近于1。纵向上，各期构型单元的扇体外形及组合形式各有不同，早期基准面下降旋回构型单元的扇体侧向叠置严重、形态不规则，表明陆源供给水动力占优势地位，对扇体发育起主要作用。基准面旋回转换期，构型单元扇体形态发育较为完整，规模相近，表明湖盆改造型水动力与陆源供给型水动力相对均衡，共同影响了扇体发育。基准面上升旋回末期构型单元的扇体形态不再清晰，沿岸线呈条带状展布，表明在占绝对优势的湖盆改造型水动力影响下，扇三角洲发育规模受到限制，扇体沉积物在湖水改造作用下再次搬运沉积，形成扇间滩坝，导致扇体外形难以保存。

图6 短期基准面旋回层序构型单元储层展布Fig.6 Reservoir distribution of short-term base level cycle sequence configuration

图7 超短期基准面旋回层序构型单元地层切片Fig.7 Stratigraphic slices of super short-term base level cycle sequence configuration

3 结 论

a.“井震结合，优先识别扇主体沉积区，以扇主体刻画为核心、不同相带区别对待”是开展扇三角洲巨厚储层高分辨率层序构型划分的有效手段。

b.综合地震反射结构及古地貌演化特征，将A油田沙一二段划分为5期短期基准面旋回构型单元，并建立单期扇体不同类型储层对比模式，进一步划分了12期超短期基准面旋回构型单元。

c.地震沉积学特征显示，A油田沙一二段短期基准面旋回层序构型特征反映复合扇体展布趋势，纵向上表现为扇体规模自下而上先增大后减小的特点，与中期基准面旋回演化特征一致；超短期基准面旋回层序构型特征反映单期扇体展布趋势，表现为早期扇体严重叠置、中期扇体相对完整发育、后期扇体改造明显的特点。

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High-resolution sequence architecture and seismic sedimentology interpretation of fan delta

XIAO Da-kun, WANG Hui, FAN Ting-en, HU Xiao-qing, ZHAO Wei-ping, ZHANG Xian-wen, NIU Tao, ZHANG Yu-kun

CNOOCResearchInstitute,Beijing100027,China

High-resolution sequence architecture of fan delta in Oilfield A of Bohai Bay Basin is established and seismic sedimentology interpretation is conducted for interpretation of reservoir distribution. The comprehensive analysis proves that research on thick reservoir of fan delta follows principles of centering on description of main sedimentation area and treating different facies differently. Based on the reservoir correlation patterns, sequence boundaries of different levels, including 5 short-term cycles and 12 super short-term cycles from 1 mid-term base level cycle are recognized. 4 strata slicing patterns of multiple fans, such as successive progradation, successive retrogradation, retrogradation to progradation and progradation to retrogradation, are summarized in terms of best option for seismic data of certain frequency, so as to accomplish seismic sedimentology interpretation in high-resolution sequence architecture. It shows that the fan bodies of 1stand 2ndMember of Shahejie Formation in Oilfield A expand at the first stage and then shrink gradually. Fan shape changes from skirt-rim pattern to ribbon pattern, which is in accordance with the division of sequence architecture.

fan delta; thick reservoir; high-resolution sequence architecture; seismic sedimentology; strata slice

10.3969/j.issn.1671-9727.2016.06.03

1671-9727(2016)06-0656-07

2015-07-03。 [基金项目] “十二五”国家科技重大专项(2011ZX05024-001)。 [第一作者] 肖大坤(1988-),男,硕士,工程师,从事石油地质学研究工作, E-mail：xiaodk3@cnooc.com.cn。

TE121.3

A