构造层序分析模型地震响应特征与应用

１ ２］ （ ） 含油 气 地 层 模 型 据 李 庆 忠 研 究 结 果 ［ ： ４
砂岩速度大于围岩 速 度 ， 故在地震剖面上含油气区 呈现 “ 暗点 ” 特征 ； 而在浅部 （ 小于１ 地层中 ， 地 ７ ０ ０ ｍ） 震剖面上含气构造呈现 “ 亮点 ” 特征 。 分析不同模型 反射系数的变化并不影响时频特 的时频特征发现 ： 征值的变化规律 ； 时频能量随反射系数的变化却发 主频随地层厚度变化的方向性和频 生相应的变化 ； 图５ ） 。 谱能量与反射系数之间存在正相关性 （
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石 油 地 球 物 理 勘 探岩组合地层 。 与之对应的是 砂层厚度随机变化模型 （ 图４ ） ， 纵向上地层厚度的变 化 并 不 遵 循 某 一 固 定 规 律， 但从分析结果中仍可看 地层厚度的变化与时频特征值之间具有良好的对 到： 应关系 ， 薄层对应高频值 ， 厚 层对 应低频 值 。 由 于 薄 厚层与粗粒 岩对应 ， 因此可根 据时 层与细粒岩对应 ， 频特征的变化方向来判断不同方向的沉积旋回体 。 利用反旋回模型的地层厚度与时频特征值数据 对， 得到地层厚度与时频特征关系曲线 。 研究证实 ： ／ 相同厚度的互层对应的时 ４ 时， ① 地 层 厚 度 大 于λ ／ 相同 频特征值高于单一层 ； ４时， ② 地层厚度小于λ 厚度的互层对应的 时 频 特 征 值 低 于 单 一 层 ； 地层厚 度与时频特征之间相关性好 。
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６卷 第６期 第４
刘传虎等 ： 构造 — 层序分析模型地震响应特征与应用
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构造模型 ， 而且要体现给定的地质体内部结构 ， 构造 和层序两者是紧密相连的 。 有效构造 — 层序模型与 传统的罗宾逊模 型 有 两 个 显 著 区 别
［ ］ ５～１ ０
层， 只要薄层与上下地层存在反射系数 ， 即使厚度小 于 ０． ， 也可产生地震响应 。 ０ １ λ（ λ 为地震波波长 ） （ ） 动力学模型 层 序 体 的 形 成 与 演 化 离 不 开 ３ 演化 ， 而构造演化是动态的 、 持续的 ， 因 构造的变动 、 此 构 造—层 序 分 析 中 将 层 序 模 型 看 作 动 力 学 模 型， 它由火山作用 、 变质 作 用 和 构 造 作 用 （ 如 震 荡、 褶皱 等内 因 过 程 和 沉 积 作 用 、 风 化、 剥蚀作 及断裂运动 ） 用等外因过程联合控制 。 ２． ２ 构造 — 层序模型的地震响应特征 因为 砂 体 沉 积 时 受 水 动 力 条 件 影 响， 在靠近物 厚度大 ， 在远离物源处粒度细 、 厚度薄 ， 源处粒度粗 、 即细颗粒沉积物对应薄层结构 ， 颗粒越粗 ， 沉积速度 地层 越 厚 （ 图 １） 。 因 此， 通 常 情 况 下， 沉积物 越快 ， 的颗粒粒度与 层 序 厚 度 正 相 关 。 根 据 该 沉 积 特 征 ， 设计了四种典型的 岩 性 组 合 模 型 ， 并研究其时频特 进而建立不同组 合 形 式 的 层 序 体 与 其 时 频 特 征 性， 之间的对应关系 。
图 １ 沉积旋回体岩性与厚度变化示意图
— — 高位体系域 ； — — 低位体系域 ； — — 海进体系域 ； — — 海退体系域 Ｈ Ｓ Ｔ— Ｌ Ｓ Ｔ— Ｔ Ｓ Ｔ— Ｆ Ｓ Ｓ Ｔ—
） 厚度有序递 变 地 层 模 型 图 ２ 是 反 旋 回 沉 １ （ 最大厚度为５ 其地震响应为用主频 积地层模型 ， ０ ｍ， 为２ 时 ５和３ ５ Ｈ ｚ子波与反射系数 序 列 褶 积 的 结 果 ，
１ １］ 频特征是 自 上 而 下 随 层 序 厚 度 减 小 而 增 大 ［ 。研
究证实 ： 只 ① 子波主频的差异不影响时频分析结论 ， 与调谐频率有关 ， 表明时频特征的方向性不受地震 剖面子波主频的影响 ；② 地层 厚度 与时频 特征值 对 应关系良好 。 （ ） 透镜体模型 图 ３ 所 示 模 型 中 地 层 厚 度 自 ２ 相当于对称透镜体模型 ， 它是 上而下为薄 → 厚 → 薄 ， 一个完整的沉积旋 回 ， 其时频特征值的变化方向与 地层厚度具有对应关系 。 （ ） 随机模型 曲 流 河 的 多 次 改 道 及 河 道 之 间 ３ 的相互切割 ， 三角洲的多次叠置 、 扇三角洲的纵向互
图 ２ 反旋回模型的时频特征图
（ ） 反旋回模 型 ；（ 厚 度 模 型 ；（ ） ａ ｂ） ｃ ２ ５ Ｈ ｚ子 波 地 震 记 录 ； （ ） ） 反射系数随机变化模 ｄ ２ ５ Ｈ ｚ子波记录的 时 频 特 征 ；（ ｅ ） ） 型 ；（ ｆ ３ ５ Ｈ ｚ子波地震记录 ；（ ３ ５ Ｈ ｚ子波记录的时频特征 ｇ
图 ３ 透镜体模型的时频特征图
（ ） 先反后正旋回模型 ；（ ） 反射系数不变的透镜体模型 ； ａ ｂ （ ） ） ｃ ３ ５ Ｈ ｚ子波地震记录 ；（ ｄ ３ ５ Ｈ ｚ子波记录的时频特征
２ 构造—层序分析原理
传统 （ 狭义 ） 地 层 学， 主要研究地层顺序及与邻 建立其地层系统和相应的地质 区地层的对比关系 ， 年代系统 。 现代 （ 广义 ） 地层学的研究内容进一步扩 展为地层的物质特 征 、 时空分布规律和成因环境等 方面 。 构造 — 层序分析是利用构造 — 层序模型和时 频分析定量刻画地震剖面 ， 建立层序体与时频特征 、 储层含油性与时频能量间的对应关系 ， 结合地质 、 测 井、 钻采等多方面资料 ， 实现隐蔽性油气藏的定量描
］ １， ２ 述［ 。 构造 — 层序分 析 的 基 础 是 建 立 有 效 构 造 —
层序模型并做地震响应特征分析 。 时频分析是在时 间—频率 域 联 合 对 信 号 进 行 分 析， 而不是仅在单个 域内进行 。 ２． １ 有效构造 — 层序理论模型 构造 — 层序分析 的 对 象 是 层 序 体 ， 利用事先设 计的已知岩性状态排列序列 、 速度和密度数据 ， 在二 并把深度 维空间分别计算深 度 域 的 反 射 系 数 序 列 ， 域的反射系数转换 为 时 间 域 的 反 射 系 数 ， 与选用的 得 到 合 成 地 震 剖 面， 其层序 Ｒ ｉ ｃ ｋ ｅ ｒ子 波 进 行 褶 积 ， 体特征必然反映在模型地震剖面及特征属性
刘传虎 ， 王学忠 ．构造 — 层序分析模型地震响应特征与应用 ． 石油地球物理勘探 ， （ ） ： ２ ０ １ １， ４ ６ ６ ９ ３ ８～９ ４ ３ 摘要 构造 — 层序分析的基础是建立有效构造 — 层序模型 ， 通过对其地震响应特征的研究， 建立层序体与时频 储层含油性与时频能 量 间 的 对 应 关 系 。 通 过 对 地 震 信 息 的 定 量 化 分 析 ， 结 合 地 质、 测 井、 钻采等多种资 特征 、 料， 进行层序分析 、 旋回划分 、 储集层 预 测 及 目 标 定 量 描 述 。 将 构 造 — 层 序 分 析 技 术 应 用 于 陆 相 断 陷 盆 地 的 陡 缓坡带三角洲 、 低位扇体及其他隐蔽油气藏勘探 ， 取得了较好勘探效益 。 坡带砂砾岩体 、 关键词 构造 — 层序 模型 地震响应 储层预测 油气勘探 中图分类号 ： Ｐ ６ ３ １ 文献标识码 ： Ａ
１ 引言
从２ 地层学得到了迅速发展 ， ０ 世纪 ５ ０ 年代起 ， 被称作 “ 多重地层划分 ” 的新理论已代替了统一的地 层划分概念和叠覆原理 。 近年来 ， 地层学的发展又出 现新趋势 ， 即地层研究的定量 化 ， 这 一趋 势在很 大程 度上增强了解决复杂问题的能力 。 层序地 层学 代表 了地质学领域的一场革命 ， 是划分 、 对比和 分析 沉积 岩系的有效方法 ， 在其理论指 导下 ， 改变了 人们 对地 层形成过程和盆地建造控制作用的 认识 。 中国 东部 油区目前已进入复杂隐蔽油气藏勘探阶段 ， 并且以复 小断层 、 小幅度构造和 岩性 变化 为特征 。 在 杂断裂 、 油藏描述过程中 ， 对构造解释和地层岩性解释成效显 著的地震地层学遇到了巨大挑战 ： 使用直观分析方法 难以对研究目标作出定量特征描述 ； 使用区域预测方 法不能对油气藏勘探开发阶段局部目标进行细化 ； 使 用地震剖面相面法难以判断沉积体的沉积旋回 方向 缺少提高地震预测可靠性的地球物理综 和沉积厚度 ， 合研究 方 法 。 为 提 高 圈 闭 预 测 描 述 的 准 确 度 ， 将构 造 — 层序分析技术应用于陆相断陷盆地 的陡坡 带砂 砾岩体 、 缓坡带三角洲 、 低位扇体及其 他隐 蔽油 气藏 的勘探中 ， 取得了较好的勘探成果 。
０ １ １年１ ２月 ２
第４ ６卷 第６期
· 综合研究 ·
文章编号 ： （ ） １ ０ ０ ０ ７ ２ １ ０ ２ ０ １ １ ０ ６ ０ ９ ３ ８ ０ ６
构造—层序分析模型地震响应特征与应用
刘传虎 ①② 王学忠 ③
（ 山东东营 ２ 北京 ） 资源与信息学院 ， ５ ７ ０ ０ １；② 中国石油大学 （ ① 中国石化胜利油田分公司 ， 北京 １ 山东东营 ２ ） ０ ２ ２ ４ ９；③ 中国石化胜利油田分公司新疆勘探开发中心 ， ５ ７ ０ ０ ０
］ ３， ４ 上［ 。 有效的构 造 — 层 序 模 型 不 但 要 体 现 给 定 的
： ５ ８ 号胜利石油管理局机关 ， ２ ５ ７ ０ ０ １。 Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｕ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ｈ ｕ ． ｓ ｌ ｔ ｉ ｎ ｏ ｅ ｃ ． ｃ ｏ ｍ 山东省东营市济南路 ２ ＠ｓ ｙ ｐ 本文于 ２ 最终修改稿于 ２ ０ １ ０ 年 ６ 月 ４ 日收到 ， ０ １ １年１ １ 月 ４ 日收到 。 基金项目 ： 中国科技重大专项 “ 大型油气田及煤层气开发 ” 子课题 “ 渤海湾盆地精细勘探 关 键 技 术 ” 和“ 渤海湾盆地东营凹陷勘探成熟区精细 评价示范工程 ” （ ） ； 中国石化股份公司科研项目 “ 储层地震属性优化及属性体综合解释技术研究 ” （ ） 。 ２ ０ ０ ８ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ０ １ Ｐ ０ ４ ０ ３ ３
： 一是有效
构造 — 层序模型中的有效反射系数与不同的层序目 标相对应 ， 因此与频率相关 ； 二是有效构造 — 层序模 而是服从形成层 型中的反射系数分 布 不 是 随 机 的 ， 即 沉 积 构 造 运 动 的 方 向 性。 这 些 过 序目标的规律 ， 程在地震记录上 必 有 显 示 。 对 此 ， 笔者设计了下列 三种有效构造 — 层序理论模型 ： （ ） 周期循环模型 以地质韵律学为指导 ， 以露 １ 岩心和测井资料为基础 ， 不仅反映层序目标的厚 头、 度变化 ， 而且体现 粒 度 、 岩 性 成 分、 孔隙度等主要物 细分为渐 性的变化规律 。 将 层 序 目 标 称 为 旋 回 体 ， 进型 （ 湖侵型沉积 ） 、 退行型 （ 湖退型沉积 ） 及（ 湖进 — 湖退 ） 混合型三种旋回体 。 ） 沉积间歇模 型 层 序 目 标 的 分 界 面 通 常 是 （ ２ 沉积间歇面 ， 沉积间 歇 面 实 际 上 为 一 低 声 阻 抗 的 薄