地震沉积学在徐家围子断陷的应用

第11卷第10期2011年4月1671—1815（2011）10-2165-07科学技术与工程Science Technology and EngineeringVol.11No.10Apr.2011 2011Sci.Tech.Engng.地震沉积学在徐家围子断陷的应用宋效文1马世忠1秦秋寒1周莹2（东北石油大学地球科学学院1，大庆163318；大港油田公司油气勘探开发研究院2，天津300280）摘要徐家围子断陷深层勘探取得了重要成果，但是营四段砾岩研究难度较大，导致该后备潜力储层研究程度较低。

文中应用地震沉积学的先进理论技术方法（沉积模式和规律指导下的基于井震结合的相位转换、三维可视化、地层切片、分频、相干等技术方法）针对营四段砾岩展开研究，确定了该区为北北西主物源，刻画出了扇体轮廓及内部结构，为后期勘探开发奠定了重要基础。

同时，在实践应用的过程中更加明确了地震沉积学中技术方法的适用条件及注意事项。

关键词地震沉积学地层切片相位转换分频技术中图法分类号P631．4TE122；文献标志码B2011年1月14日收到黑龙江省教育厅科学技术研究项目（11521010）资助第一作者简介：宋效文（1980—），男，山西人，东北石油大学博士生，研究方向：油气田开发地质与储层综合预测。

E-mail ：nepusxw@live．cn 。

地震沉积学是应用地震信息研究沉积岩及其形成过程的学科，它是继地震地层学、层序地层学之后的一门新的综合性学科。

其理论基础在于对地震同相轴穿时性的重新认识，但它是层序地层学和沉积学的发展而不是替代，地震沉积学研究要以地质研究为基础，在沉积学规律的指导下进行。

体系域表征、90ʎ相位转换、地层切片和分频解释是目前地震沉积学中的几种常用的技术［1—4］。

2002年徐家围子断陷深层高产工业气井的钻探成功，显示了该地区广阔的资源前景，作为重要后备潜力储层的砾岩由于研究难度较大（营四段之下是火成岩，古地形差异大，古地貌复杂，营四段砾岩本身为近源沉积、粒度相对均值且厚度变化极大），目前研究程度较低，单纯的井或者地震方面的研究已经不能满足勘探开发的需要，应用地震沉积学的先进的理论及技术方法对营四段砾岩展开研究，进行沉积相及沉积微相展布特征的描述，对徐家围子断陷营四段砾岩勘探开发有着重要的意义。

1区域地质概况徐家围子地区位于松辽盆地北部徐家围子-北安断陷带上，东到肇东-朝阳沟背斜带与莺山断陷带，南至松花江，西为安达-肇州背斜带，北为明水斜坡。

近南北向展布，长90km ，中部最宽处有55km ，面积5400km 2，是松辽盆地北部深层规模较大的断陷。

受徐西、宋西两条边界断裂控制，为西断东超型箕状断陷，沉积地层主要为古生界地层、上侏罗统-下白垩统断陷期地层、下白垩统坳陷期地层，营四段属下白垩统营城组。

2地震沉积学概念及适合研究区的技术路线2．1地震沉积学定义1998年，美国学者曾洪流，Henry ，Riola 等首次使用了“地震沉积学”一词［5］，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一门学科［6］。

2001年，曾洪流等将“地震沉积学”定义为利用沉积体系的空间反射形态和沉积地貌之间的关系来研究沉积相、沉积岩和沉积建造。

Schlager 等认为“地震沉积学”是利用高精度地震资料、现代沉积环境和露头古沉积环境模式来识别沉积单元的三维几何形态、内部结构。

朱筱敏于2006年将“地震沉积学”定义为以现代沉积学和地球物理学为理论基础，利用三维地震资料，经过层序地层、地震属性分析和地层切片，研究地层岩石宏观特征、沉积结构、沉积体系、沉积相平面展布以及沉积发育史的地质学科。

刘保国、刘力辉等人在2008年提出了实用地震沉积学［7］，他们认为：国内一些大学虽然也开展了地震沉积学的研究，但基本上处于理论探讨和初步应用阶段。

针对这一现状及近几年来地震沉积学的研究实践，重新厘定了地震沉积学的研究方法和技术思路，提出了实用地震沉积学的概念，并与传统的地震地层学做了对比。

实用地震沉积学就是以地震储层预测技术（属性分析和地震反演）为主，研究等时地层格架内的沉积相及其形成过程的一门学科，是层序地层学、沉积学、地震储层预测技术相结合的产物。

其技术体系中的一个关键方法是：在一个局部区带范围内划定最小等时研究单元，研究其岩相与地震反射特征的关系，在一个相对等时面（时窗）上提取特征地震属性，作为地震相定量描述的依据，再结合单井岩心资料，研究平面反射模式和沉积相的关系，最终划定最小等时单元的沉积微相。

［7］地质学家利用井震结合的研究方法已经有很长时间了，那么地震沉积学与先前的研究方法有何不同？笔者认为：（1）原先的技术仅仅是很单一的物探手段，这些物探方法彼此间较为孤立，而地震沉积学则使得这几项物探手段同地质问题结合后有机的联系了起来，更多的沉积学方面的理论融入其中。

（2）地震沉积学在进行解释和属性提取时甚至对数据体进行了科学合理的处理，在充分考虑地貌形态和沉积速率的情况下，提取的属性将更符合实际。

（3）目前流行的地震沉积学更强调利用地震资料的横向分辨率和特殊地震参数处理来识别岩性，利用不同成因类型沉积砂体的地貌形态来恢复沉积类型和沉积演化历史。

基于以上3点认识，笔者认为地震沉积学是在研究区用现代沉积学、地球物理学、层序地层学、高分辨率层序地层学及测井地质学理论进行地质研究的基础上，通过井震标定，建立起井数据与三维地震数据的关系，以上述理论为指导，借助三维地震资料，在对地震数据做合理的处理及解释后做地震属性分析、波形聚类、分频解释、三维立体可视化分析和地层切片，从而更好的研究地层岩石宏观特征、沉积结构、沉积体系、沉积相甚至是沉积微相平面展布以及沉积发育史的一门地质学科。

因此，地震沉积学是一门相对新兴的学科，它是沉积学、层序地层学等理论的继承和发展，它的发展历史大体可以划分为地震地层学—层序地层学—地震沉积学三个阶段。

2．2地震沉积学技术路线目前的地震沉积学主要是根据井资料、基础地质研究成果及地质规律，比以往更多地运用地震资料和地震技术的研究方法，来研究高频层序地层格架划分、精细的古地貌和沉积相展布。

视地震资料的品质，甚至可进行沉积微相及油藏规模的储层研究。

图1为笔者针对研究区开展地震沉积研究的思路及流程。

具体思路是先依据取心井资料、录井资料及测井曲线等资料，在研究区内选出标准井并对该井进行长期及短期层序的划分，以建立骨架剖面的方式开展全区的层序划分对比，在这个过程中紧密结合地震资料，通过制作合成地震记录建立起地震和测井曲线的关系。

完成研究区目的层段地震层序的解释，在地震控制大的层序界面的前提下，利用井曲线的标志及旋回性，进行井震交互式的比对，在井点建立起明确时深关系的条件下，利用取心井的短期基准面旋回层序界面相对明确的优势，标定短期基准面旋回层序界面（由于深层地震分辨率比较低，界面会在地震反射波的某个位置，这个位置不一定是波峰或者波谷），再结合研究区的层序空间模式，逐步进行井震结合式的对比、闭合。

最终建立起全区高分辨率层序地层格架。

期间，可依据标定的结果对地震数据做相位转换的处理，以更好的解释目标层位。

依据短期基准面旋回层序界面的标定结果，通过合理的制作地层切片，进行属性分析和聚类分析，综合通过三维可视化、相干体分析6612科学技术与工程11卷得到的对该区古地貌的感性认识及断裂分布情况，结合分频解释结果，研究平面地震相展布，和由测井、岩心等资料经过平面相组合得到的沉积相图及沉积微相图相互标定、解释，分析研究区的沉积相及沉积微相的平面展布情况。

图1地震沉积学研究思路及流程3地震沉积学在营四段沉积研究中的应用3．1利用相位调整技术进行层序内部层位解释采用相位转换技术，可以提高层位拾取的精度。

在对研究区目的层段进行精细解释时，有些目的层段的顶界面往往不在波峰或波谷的位置，此时如果进行全区的解释，在闭合上难度较大，由于视觉误差而产生的拾取误差也较大，根据实际情况进行适当的相位转换后，使其很好的与波峰对应，由于解释软件都提供了解释层位严格追寻波峰这样的功能，做相位转换处理后的数据体的解释精度将更高。

从图2可以看到，相位转换后所要追踪的层位位置由接近波峰的位置转换到了波峰的位置，这使得层位的追踪更加准确。

3．2利用三维可视化技术判断物源方向及沉积相展布三维可视化既是一种解释工具，也是一种成果表达工具。

与传统剖面解释方法完全不同，三维体可视化解释是通过对来自于地下界面的地震反射率数据体采用各种不同的透明度参数在三维空间内直接解释地层的构造、岩性及沉积特点。

本质上讲，它是由三维空间中的构造、地层及振幅属性综图2零相位地震剖面与30ʎ相位地震转换剖面对比合组成的。

无论是做三维区域分析，还是做特定前景目标评价（包括流体界面识别），都可以通过这种‘进去看’的方式来快速完成。

在基于三维象素的立体可视化中，每个数据样点都被转换成为一个三维象素（其大小近似面元间距和采样间隔的三维象素）。

每一个三维象素具有与原三维数据母体相对应的数值，一个三色（红、绿、蓝）值以及一个暗度变量，该变量用来调整数据体的透明度。

这样，每一个地震道被转换成为一个三维象素柱。

三维可视化可以直观地对古地貌形态进行成像，构造古地貌的恢复无疑是阐明沉积物分散和堆积过程、并对沉积体系或砂体的分布做出准确预测的基础。

因此，古地貌形态三维可视化的实现可以更方便地分析古地貌对沉积的控制与影响，从而可以更有效地进行地震沉积学研究。

通过对研究区营四段顶、底界面层位及厚度的立体显示，为后期进行物源分析及确定沉积相的展布提供有利的证据。

图3中可以看出：徐中大断裂北北西向展布，将研究区分为东西两部分，营四段沉积前位于断裂西侧的地区为一向西倾的断鼻构造，徐中断裂往东地区地形高程更低，为高可容空间，但与研究区西部地貌特征相比，东部靠近徐中断裂的一片地区地形较为平缓。

结合地震剖面图可看出，过徐中断裂往东地形较为平缓。

古地貌形态初步揭示该区可能为经由兴城古隆起的北北西向物源形成的扇体沉积。

3．3分频技术刻画扇体形态分频解释技术是一种全新的地震储层研究方法，是以傅立叶变换、最大熵方法为核心的频谱分解技术，该方法在对三维地震资料时间厚度、地质不连续性成像和解释时，可在频率域内对每一个频761210期宋效文，等：地震沉积学在徐家围子断陷的应用率所对应的振幅进行分析，这种分析方法排除了时间域内不同频率成份的相互干扰，从而可得到高于传统分辨率的解释结果。

经频谱分析可知，营四段的有效频率为（5—50）Hz ，主频为20Hz ，根据分析结果做（5—50）Hz 不同频率的能量平面分布图。

在频率（24—35）Hz 时扇体形态的能量较强，成像最清晰，而逐渐向高频方向或低频方向成像越来越模糊。