地震沉積學在砂礫巖沉積相研究中的應用

摘 要：地震沉積學通過先進的地球物理技術，對沉積相進行精細研究。對地震資料的預處理，高階譜時頻分析，年代地層切片技術等地球物理技術進行了探討，根據這些技術提高了砂礫巖體的反射，劃分了砂礫巖體的沉積期次，描述了各期砂礫巖體的巖性展布。地震沉積學在沉積相分析方面具有獨特的優勢。

關鍵詞：地震沉積學；砂礫巖；譜整形；高階譜時頻分析；地層切片

中圖分類號：P631. 44 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2012）35-0047-03

地震沉積學是隨著地震資料采集和處理技術進步帶來的三維地震分辨率和解釋水平的不斷提高而發展起來的一門現代地震技術與沉積學相結合的新興交叉學科，是以識別沉積單元的三維幾何形態、內部結構和沉積過程為主要目的，基于高精度地震資料、現代沉積環境和露頭古沉積環境模式聯合反饋的方法體系。從研究方法來看，地震沉積學在鉆井、錄井和測井資料及構造、沉積等基礎地質研究成果指導下更多地運用地震資料，目前條件下研究沉積單元常用的關鍵技術主要包括沉積時間單元劃分與對比、巖心相識別、地層切片和分頻技術等。地震沉積學要求研究人員既要掌握構造地質學、沉積學、層序地層學的相關理論，又要熟悉地球物理資料處理解釋方面的技術和方法。目前國內外利用地震沉積學的理論對沖擊扇、三角洲、辮狀河、曲流河等沉積環境進行了大量的研究，并以此指導油氣勘探和開發工作。

民豐洼陷位于東營北部陡坡帶的東段，古近系沙四上亞段受北部陳家莊凸起和東部青坨子凸起等多向物源的影響，發育著三角洲前緣砂和滑塌濁積砂等多種砂體，多期砂礫巖相互疊置，成因復雜，而深層地震資料品質受各種因素的制約，加之傳統研究方法的局限性，砂礫巖體的沉積期次和內幕特征難以準確描述。而地震沉積學理論運用地震成果資料預處理、高階譜時頻分析、地層切片等地球物理技術，結合了地震資料解釋、沉積研究成果，可以較為準確地對砂礫巖沉積相進行描述。

1 地震成果資料預處理

常規處理通常要進行縱、橫向的均衡及其它修飾性的處理，注重資料垂向分辨率，從而導致一些特殊地質體或儲層的反射特征不明顯。對成果資料進行預處理，可以提高其地震可識別性。對于深層砂礫巖地震資料，可以先分析目的層的有效頻帶范圍、振幅和相位等信號特征，然后設計合適的濾波器或采用其他處理技術，做到既突出目的層反射，又能保證不發生波形失真。筆者采用Promax的譜整形技術調整砂礫巖反射區各頻率成分的振幅特征，考慮到砂礫巖體地層間的削截和上超等重要不整合關系，適當突出了相應傾角的反射。處理后資料的橫向分辨率得到了提高，剖面上砂礫巖體的外部形態、地層尖滅、地層的接觸關系，都較處理前清楚（圖1橢圓內），這對于從地震剖面上解釋砂礫巖體是很有幫助的。

2 高階譜時頻分析

時頻分析用來分析時變非平穩信號，由于不同級別的地質層序體在地震剖面上對應著不同的頻率特征，所以按不同頻率進行掃描分析就可以識別出不同級別的各級層序體，從而補充得到一些地震剖面上未能顯示的信息。縱向上頻率變化的方向性代表了巖性粗細的變化，時頻分析就可以用于地層層序解釋，還可以用于沉積旋回的劃分、沉積環境變化及水體變化規律的分析。目前地震旋回分析主要基于S變換、廣義S變換、小波變換以及三角形濾波的時頻分析方法，方法的不足在于存在單分辨率缺陷，分析結果往往不直觀（不是時間—頻率域）。高階譜時頻分析則是以信號處理中的高階統計量為基礎，從更高階的概率結構來表征隨機信號，以提取低階譜或功率譜方法難以提取的相位信息，表征系統的非線性特征，成為分析非高斯信號的有力工具。高階譜時頻分析可以取得較高的精度和分辨率，而且其分析結果就是時間—頻率域的，非常直觀。通過高階譜時頻分析結合長期基準面識別標志，在沙四上亞段劃分出5個長期旋回，對應5個沉積期次：沙四上5、沙四上4、沙四上3、沙四上2及沙四上1，它們總體上處于湖水不斷止升的沉積環境，故均表現為正旋回（圖2）。

3 地層切片

地層切片是以數據驅動傾角導向的方式，由在地層的頂界和底界面之間按照厚度等比例內插出一系列層面生成的切片。這種切片比沿層切片和時間切片更接近于等時界面，具有物理意義明確、計算方法簡單、地層解釋直觀的特點。這項技術的關鍵是在建立年代地層框架的過程中，地質等時界面的選取，要能夠體現地質體復雜的地質特征及沉積過程。筆者在精確地確定等時沉積面的基礎上，選取了沙四上亞段的頂（沙3下）及其下的上5、上4、上3、上2及上1等6個等時界面建立起年代地層框架。

由沙四上亞段砂泥巖聲波測井曲線速度統計，砂礫巖體的速度明顯高于泥巖，表現為高的波阻抗值。圖3給出了從上5到上1共9個位置的波阻抗體的地層切片，由波阻抗值的分布可以看出，從早到晚，砂礫巖體（凸起前沿的高阻抗區域）呈向北部凸起退積的趨勢，扇體邊界及辮狀水道形態比較明顯。上5、上4時期扇體砂巖比較發育，且在上5時期在東部發育有深水濁積扇（區域1）。上3-上4、上3的東部、上2-上3、上1-上2有相對穩定的泥巖沉積（低阻抗區域，巖性錄井資料描述為深灰色泥巖或灰質泥巖）。

對于深層砂礫巖體，除了砂體本身的發育情況，各期砂礫巖扇體之間的泥巖對于儲集性能也有重要影響：蓋層作用和泥巖欠壓實作用使砂礫巖孔隙流體壓力與扇中砂礫巖體間烴源巖超壓之間產生壓差，驅使大量有機酸進入扇中砂礫巖中并溶解形成大量次生孔隙，此外，超壓傳遞作用使扇中辮狀水道砂礫巖形成超壓，抑制壓實作用和膠結作用，形成超壓裂縫；扇端亞相夾于深水超壓泥巖中，導致扇端超壓微裂縫比較發育，這就使扇端亞相即使在深埋藏條件下仍發育有效儲層。

根據上述分析，區域1作為深水濁積扇深入到生油巖之中，成藏條件比較有利；區域2的砂體厚度大，物源分別來自于東西2個不同的古沖溝，上5與上4之間缺少泥巖隔層而垂向疊置，但在上3到上4間存在泥巖蓋層，砂體與湖相深色泥巖接觸，從而具有好的油源條件與超壓條件，巖性錄井資料描述其含油級別由下而上從熒光、油斑過渡到油浸；區域3、4砂體在上2到上3間存在泥巖蓋層，含油級別描述為油跡、油斑；區域5、6的砂體上部的沙三下的正常砂泥巖地層也可形成蓋層；區域2～6的砂體沉積微相上屬于近岸水下扇的扇中辮狀水道，也是勘探的有利區域。

4 結 論

地震沉積學還處在學科的初級發展階段，其關鍵技術在于地震資料的綜合解釋與沉積環境模式的結合，疊后預處理可以突出砂礫巖體的內幕反射特征，從而有助于在地層接觸關系上識別砂礫巖的沉積期次；運用高階譜時頻分析可以實現對砂礫巖沉積期次的精確劃分；由波阻抗體生成地層切片對于砂礫巖的沉積特征研究是有效的。地震沉積學應用的基礎在于高保真、高精度的三維地震解釋資料，應用的關鍵在于等沉積時間面的準確拾取，技術的中心環節在于將普通的三維地震數據轉化為有地層意義數據體的輔助技術。

參考文獻：

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