地震沉积学在辫状河三角洲水下分流河道演化分析中的应用——以春光探区新近系沙湾组一段为例

岳欣欣，杨道庆，林社卿，李艳然，李恒权，郭军参

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048；2.中国石化河南油田分公司，河南南阳 473132）

春光探区为准噶尔盆地西北缘主要的含油气区，前人的研究主要涉及沉积特征、沉积模式及油气成藏规律等方面[1-5]，但对不同期次砂体的演化分析尚未开展研究，常规技术手段在刻画富砂储层岩性圈闭时受限，导致其砂体展布规律不清、沉积期次不明，制约了单砂体的精细开发。目前研究区井网密度小且分布不均，开发井距在300 m 左右，最高可达1 000 m 以上，难以达到精细刻画的需求。研究区地震资料品质高，为三维高精度满覆盖采集，常规叠后地震资料主频约为60～70 Hz，其上下泥岩隔层厚，地震波组反射清晰，3～5 m 的薄储层可以识别[6]，为利用地震沉积学技术研究沉积演化及砂体期次奠定了良好的基础。地震沉积学由曾洪流在1998 年提出[7-10]，在精细刻画薄储层的沉积相的平面展布特征及其沉积演化等方面应用较广[11-16]，如朱筱敏利用地震沉积学刻画出辫状河三角洲水下分流河道砂体的展布形态[10]；樊晓伊应用地震沉积学在多物源的复杂沉积体系中进行沉积分析取得良好的效果[11]；张以明利用地震沉积学研究冀中坳陷浅水三角洲的沉积演化[12]。上述研究凸显了地震沉积学针对沉积边界刻画的优势以及对薄砂层较强的识别能力，但较少涉及到单砂体期次的刻画研究。

本文以车排子凸起春光探区新近系沙一段为例，利用地震沉积学的关键技术，通过分析研究区的沉积演化，厘清砂体展布规律及沉积期次。此次研究将地震沉积学技术方法成功应用到单砂体期次的精细刻画中，使地震沉积学的研究向深度发展，更好地为油气田的勘探开发提供技术支撑。

1 研究区概况

车排子凸起位于准噶尔盆地西北缘斜坡带上，为晚海西期形成的三角形古隆起，由北西向南东方向倾没[17，18]，凸起经历多次强烈的构造运动，长期遭受剥蚀，古近纪之后，喜山构造运动导致凸起构造反转，形成北高南低的构造格局，整体快速沉降，沉积了厚度较大的新生代地层[11，17]。春光探区位于车排子凸起东部，其西北以扎伊尔山为界，南邻四棵树凹陷，向东以红-车断裂带与昌吉凹陷以及中拐凸起相接（图1）。基底为石炭系凝灰岩，二叠系、三叠系及侏罗系地层全部被剥蚀，白垩系及新近系地层由南东向北西超覆沉积，新近系沙湾组地层厚度大，分布范围广，自下而上为沙一段、沙二段和沙三段。沙一段、沙二段以辫状河三角洲为主[19]，岩性较细，紫红色、红色、棕红色与灰色泥岩交替发育，含砾砂岩、中细砂岩发育；沙三段发育冲积扇，北部砂砾岩、含砾砂岩发育，厚度大；南部发育大套紫色、棕色泥岩夹少量粉砂岩、泥质粉砂岩。

图1 研究区构造位置及地层系统（据文献[11]，有改动）

2 沉积特征

本次研究的目的层为沙湾组一段二砂组（N1S1Ⅱ），红色泥岩与灰色泥岩频繁交替出现，发育辫状河三角洲前缘沉积[4，5]，岩性主要为灰色泥岩、红色泥岩、含砾细砂岩及细砂岩，砂岩以岩屑砂岩为主，分选较差，颗粒大小混杂，磨圆中等，多为棱角-次棱角状，杂基含量低，以颗粒支撑为主，胶结物较少，主要为方解石。

N1S1Ⅱ砂组水下分流河道微相发育，测井曲线以箱形为主，垂向上表现出正粒序的特征，多见河道冲刷面。研究区 N1S1Ⅱ砂组东南部砂体较厚，西北部较薄。整体上，N1S1Ⅱ砂组以水下分流河道为主，发育规模大，春121E 井及春71 井连线以西，水下分流河道呈条带状发育，决口扇、废弃河道及分流间湾较发育，由于分流间湾泥岩的遮挡，砂体连续性差，垂向上具有泥包砂的结构特征，砂体易于识别和刻画，为砂体期次分析奠定了基础；春121E 井及春71 井连线以东，沉积砂体平面上连片、剖面上互相叠置，纵向、横向连通性均较好（图2），砂体期次难以划分，不利于砂体的识别和刻画，此次暂不进行研究。

前人对沉积体系研究较多，随着勘探开发的进一步深入，对砂体的精细刻画显得尤为重要。本次研究旨在通过地震沉积学手段还原水下分流河道的演化过程，进而分析水下分流河道砂体所形成的岩性圈闭的发育类型及位置。

图2 N1S1Ⅱ砂组砂层最大波谷振幅属性及沉积相

3 地震沉积学

3.1 90°相位转换

90°相位转换是地震沉积学研究的关键技术之一，常规地震处理得到的零相位数据及其地震同相轴反映的是地层界面的波阻抗关系，对岩性没有实际的指向意义，而地震沉积学的研究基础是建立地震同相轴与岩性之间的关系。通过利用90°相位转换，将地震响应的主波瓣移至薄层砂体之间[10，11]，进而建立地震同相轴与薄层砂体之间的关系，最终赋予同相轴地质含义。本次研究中使用的原始叠后地震数据的子波相位为0°（图3a），经过90°相位调整后（图3b），测井曲线与地震同相轴对应性较高，薄层砂体基本都对应于红色同相轴（波谷），而泥岩基本对应于黑色同相轴（波峰）。

3.2 等时地层格架建立及地层切片提取

建立精确的等时地层格架是地震沉积学研究的关键性基础工作，前人在建立等时地层格架时，往往以三级层序或者体系域界面作为约束进行地层切片[20-24]，提取的切片对于勘探早期而言比时间切片和沿层切片更具有等时性，随着勘探开发的深入，继续使用三级层序内的地层切片稍显粗糙。因此，利用四级层序的边界（一般对应砂组）作为约束内插并提取地层切片进行沉积解释，以符合高成熟油田的勘探需求。在针对辫状河三角洲地层进行对比时，可采用普遍发育的三角洲前缘泥岩作为可靠的等时对比标志，N1S1Ⅱ砂组顶部及底部均发育一套在全区普遍存在的泥岩沉积；N1S1Ⅱ砂组底部发育一套浅灰色泥岩，厚度约2～10 m，自然电位曲线接近泥岩基线，地震同相轴表现为中-强振幅，连续性中等；N1S1Ⅱ砂组顶部发育一套全区稳定存在的灰色泥岩，厚度约5～15 m，自然电位曲线接近泥岩基线，地震同相轴表现为强振幅，连续性好。本文以两套泥岩所对应的地震同相轴进行内插并提取了 N1S1Ⅱ砂组的地层切片，切片的时间间隔约1 ms。

3.3 典型地层切片解释及沉积演化

图3 地震剖面对比

地层切片解释是将地震数据在现代沉积、测录井、露头及邻区实例等约束条件下识别沉积现象的过程[23-24]。N1S1Ⅱ砂组沉积过程中，水下分流河道砂体经历了多期的迁移，其叠置关系较为复杂。本次研究从下到上共筛选出4 张典型的地层切片进行地质解释，进而确定N1S1Ⅱ砂组的演化过程。图4 中地层切片a和b 分别代表着N1S1Ⅱ3小层的早、晚期，c 和d 分别与N1S1Ⅱ4小层的早、晚期相对应。在N1S1Ⅱ3小层沉积早期（图4a），研究区中部的北东-南西方向发育多条高弯度水下分流河道，水下分流河道间发育分流间湾、多个小型决口扇及散落状分布的废弃河道；东南部此时发育呈连片分布高振幅值的偏砂相异常体，解释为低弯度分流河道，内部发育多个分流间湾。在N1S1Ⅱ3小层沉积晚期（图4b），由于多期高弯度分流河道的迁移叠置使得河道明显变宽，平面分布范围明显增加，废弃河道及分流间湾发育范围明显变小，此时和N1S1Ⅱ3沉积早期相比，高弯度分流河道的主体由东南向西北明显迁移，东南部低弯度分流河道的发育规模也明显增大。

在经历短暂的沉积间断后，N1S1Ⅱ4小层分流河道砂体的发育规模、发育位置发生明显地改变，N1S1Ⅱ4小层沉积早期（图4c），研究区西部春98 井区及春33 井区发育两条宽度较大的高弯度分流河道，分流间湾发育规模较小，废弃河道零星分布，反映来自东北方向的物源供给较为充足，此时东南部发育低弯度分流河道，在N1S1Ⅱ4小层沉积晚期（图4d），春98 井区的分流河道开始逐渐废弃，分流间湾发育，春33 井区的高弯度分流河道依然较为发育。

4 应用分析

4.1 确定圈闭的发育类型

图4 典型地层切片及沉积学解释

通过分析N1S1Ⅱ3小层的沉积演化过程可知，高弯度分流河道砂体是从南东向北西的迁移，在不同井区发育的岩性圈闭成因类型不同（图5）：①早期的河道砂体废弃后形成的圈闭，即图 4a´中春 119E井、春71 井附近；②水下分流河道砂体演化过程由于砂体的横纵向不连通形成的圈闭，对应图4b´中春106 井、春88 井附近，其成藏的关键在于砂体的纵、横向的连通性；③分流河道砂体尖灭形成的圈闭，对应于图4a´、图4b´砂体尖灭线的春33 井附近。对比N1S1Ⅱ3小层和N1S1Ⅱ4小层的沉积演化过程可知，N1S1Ⅱ4小层不存在明显的砂体平面迁移，而是两条规模较大分流河道砂体发育、废弃的过程，故该小层圈闭发育类型不同于N1S1Ⅱ3小层，主要发育两种类型的圈闭（图5），类型①主要发育在春98 井、春106 井附近（图4c´）；类型③主要发育在春33 井附近（图4d´）。由于N1S1Ⅱ4小层水下分流河道范围相对固定，形成类型②的可能性较小。

图5 春光探区N1S1Ⅱ砂组圈闭类型

4.2 预测未知井点砂体期次

由于井网密度小，潜在的目标井点的砂体期次往往难以进行可靠预测，而通过密集、准确的地层切片可以较好地反映砂体的迁移、叠置规律，进而实现对砂体期次的精确刻画。以春106 井区为例，在N1S1Ⅱ4小层内部自下而上连续提取了四张地层切片（图6），从图6a 中可以看出，春98 井、春120井及春106 井为强正振幅异常体，代表偏泥岩相沉积，春105 井此时为强负振幅的偏砂相沉积，因此春105 井砂体最早开始发育；从图6b 中可以看出，春98 井、春120 井及春105 井为强负振幅的偏砂岩相沉积，春106 井依然为强正振幅异常体，此时，春98 井、春120 井及春105 井砂体发育，而春106井依然以偏泥相的细粒沉积为主；图6c 中四口井均为强负振幅异常体，此时春106 井已经开始沉积砂体；图6d 中只有春106 井为强负振幅异常体，其他三口井均表现为强正振幅，表明泥岩较发育。综上所述，春 105 井最早开始沉积砂体，春 98 井及春120 井其次，而春106 井最后接受沉积，且春98 井、春120 井及春105 井发生沉积间断要早于春106 井，这与实钻结果完全一致，证明根据邻井资料利用连续地层切片预测砂体期次的可行性。

图6 春106 井区N1S1Ⅱ4 砂组地层切片

5 结论

（1）针对准噶尔盆地车排子凸起春光探区新近系N1S1Ⅱ砂组，通过90°相位转换、等时地层格架建立及地层切片研究，展示了高成熟油田四级层序内三角洲前缘水下分流河道砂体的平面分布和演化过程。

（2）N1S1Ⅱ3小层的沉积演化是多条高弯度分流河道从东南向西北的迁移过程，发育三种类型的圈闭；而N1S1Ⅱ4小层的沉积演化是两条规模较大分流河道砂体发育、废弃的过程，发育两种类型的圈闭。

（3）根据邻井资料利用连续地层切片成功地对未知井点砂体期次的精确预测，证明利用地震沉积学预测砂体期次可行。