高分辨率年代地層技術(shù)在三角洲沉積砂體形態(tài)刻畫(huà)中的應(yīng)用

楊　春，魏　勇，張　凱，陳　楊，李　寧，魏躍程

高分辨率年代地層技術(shù)在三角洲沉積砂體形態(tài)刻畫(huà)中的應(yīng)用

楊春1，魏勇1，張凱2，陳楊3，李寧1，魏躍程1

（1.中國(guó)石油吐哈油田公司開(kāi)發(fā)部，新疆鄯善838202；2.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司采油二廠，甘肅慶陽(yáng)745100；3.中國(guó)石油新疆油田分公司采油一廠，新疆克拉瑪依834000）

摘要：根據(jù)傾角及方位角屬性信息檢測(cè)出地層同相軸，在常規(guī)分界面的限制范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行追蹤，生成高于地震分辨率的地層界面，并將其排列到地層層序中以形成年代地層。由于年代地層的分辨率高于地震數(shù)據(jù)體的分辨率，因而能夠清楚的從地震等時(shí)體上分析沉積層序地層和雕刻出等時(shí)地質(zhì)體，所以可以用來(lái)追蹤各種地質(zhì)沉積背景下的砂體。在年代地層算法及計(jì)算參數(shù)優(yōu)選基礎(chǔ)上建立年代地層格架，結(jié)合測(cè)井解釋標(biāo)定砂體頂?shù)捉缑?，在多條線(xiàn)道號(hào)剖面上完成砂體年代地層追蹤，最終完成砂體形態(tài)刻畫(huà)，同時(shí)建立了一套用于三角洲沉積砂體形態(tài)刻畫(huà)研究的年代地層研究方法。

關(guān)鍵詞：傾角導(dǎo)向；年代地層；砂體追蹤

1　高分辨率年代地層追蹤沉積砂體的理論基礎(chǔ)

根據(jù)傾角及方位角屬性信息檢測(cè)出地層同相軸，在常規(guī)分界面的限制范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行追蹤，生成地震分辨率的地層界面，并將其排列到地層層序中[1]，并為這些界面指定相對(duì)地質(zhì)時(shí)間。這樣的地層界面稱(chēng)之為年代地層，所形成的年代地層圖，稱(chēng)為Wheeler圖。以前年代地層Wheeler圖是用手工方式制作，Wheeler圖可以得到很多認(rèn)識(shí)，提取更多的信息，可確定地層單元的橫向展布，還可以分析沉積隨時(shí)間增長(zhǎng)而發(fā)生的橫向變化。

年代地層、Wheeler變換和沉積體系域的一體化研究能夠加深對(duì)地層沉積歷史的認(rèn)識(shí)。Wheeler變換體是與地震體相對(duì)等的數(shù)據(jù)體，拉平每個(gè)地質(zhì)年代同相軸即可實(shí)現(xiàn)Wheeler變換，然后可對(duì)三維空間Wheeler體進(jìn)行研究，從高分辨率等時(shí)年代地層的角度分析研究地震體，從而更清楚的從地震等時(shí)體上分析沉積層序地層和雕刻出等時(shí)地質(zhì)體[2,3]。由于年代地層的分辨率高于地震數(shù)據(jù)體的分辨率，所以可以用來(lái)追蹤各種地質(zhì)沉積背景下的砂體。筆者在對(duì)中外年代地層研究認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，采用高分辨率年代地層技術(shù)對(duì)三角洲沉積砂體追蹤作詳細(xì)闡述。

2　構(gòu)造特征與沉積特征

F3是北海位于荷蘭部分的一個(gè)區(qū)塊。這個(gè)區(qū)塊做了3D地震采集，目的是進(jìn)行上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)的油氣勘探，這一目的層系位于演示數(shù)據(jù)體所選擇層段的下方。數(shù)據(jù)體上部1 200 ms內(nèi)的反射層屬于中新統(tǒng)、上新統(tǒng)和更新統(tǒng)。地震反射上有一個(gè)非常明顯的大型S形層面，是一個(gè)很大的河控三角洲體系沉積，其大部分都流到波羅的海區(qū)域[4,5]。

原始的F3數(shù)據(jù)體中包含了相當(dāng)大的噪聲（圖1a）。右圖是對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行傾角導(dǎo)向中值濾波去噪后的地震剖面（圖1b）。為了研究S形構(gòu)造，首先在稀疏網(wǎng)格上解釋了一些層位，然后利用距離倒數(shù)的內(nèi)插算法對(duì)稀疏網(wǎng)格解釋結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插，產(chǎn)生連續(xù)的層位結(jié)果。在工區(qū)內(nèi)有7口井，所有井都有聲波和伽馬測(cè)井曲線(xiàn)。

圖1　中值濾波去噪前后的地震剖面差異對(duì)比

三角洲沉積由砂巖和泥巖組成，總體上孔隙度很高。從應(yīng)用傾角導(dǎo)向的中值濾波器消除隨機(jī)噪聲后的地震剖面可以觀察到許多很有趣的特征，最明顯的特征是一個(gè)大型S形層面，具有典型的下超、頂超、上超和削截構(gòu)造。在北海油田的這一區(qū)塊，這些都是比較常見(jiàn)的特征。從地震反射上可以識(shí)別一些地震相：空白相、雜亂相、平行—亞平行相、疊瓦狀相。測(cè)井資料顯示空白地震相由非常均一的巖性構(gòu)成，可以是砂巖也可以是泥巖。斜坡沉積底部的疊瓦狀地震相顯示為砂質(zhì)濁積巖。

3　三角洲沉積砂體追蹤

高分辨率年代地層追蹤砂體研究主要包括年代地層算法及計(jì)算參數(shù)優(yōu)選、Wheeler域轉(zhuǎn)換與體系域解釋、年代地層格架建立和井間砂體追蹤刻畫(huà)。其中核心技術(shù)是高于地震采樣點(diǎn)分辨率精度的傾角導(dǎo)向自動(dòng)追蹤（圖2）。

體系域是指一系列同期沉積體系的集合體。沉積體系是指具有成因聯(lián)系的、相的三維空間組合，因此體系域是一個(gè)三維沉積單元，體系域的邊界可以是層序的邊界面、最大湖海泛面、首次湖泛面[6]?？梢酝ㄟ^(guò)地震反射終止關(guān)系，如消蝕、頂超、上超、下超，以及沉積相的組合系列、體系域內(nèi)部幾何形態(tài)來(lái)識(shí)別體系域類(lèi)型。體系域解釋是有針對(duì)性開(kāi)展沉積相研究的基礎(chǔ)。

體系域的研究以往是借助地震數(shù)據(jù)和單井資料來(lái)完成，通過(guò)地震反射終止關(guān)系來(lái)解釋體系域，這使得體系域解釋結(jié)果可靠程度受限于地震資料品質(zhì)好壞影響。通過(guò)優(yōu)化算法和參數(shù)，以?xún)?yōu)選精細(xì)刻畫(huà)地震剖面反射特征的年代地層剖面，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為Wheeler域。地球物理工程師和地質(zhì)學(xué)家在對(duì)Wheeler域的分析研究基礎(chǔ)之上就可以完成比較可靠的體系域解釋?zhuān)⒁源藶榛A(chǔ)再進(jìn)一步建立年代地層格架和分析研究沉積相。

3.1年代地層算法及計(jì)算參數(shù)優(yōu)選

年代地層計(jì)算通常優(yōu)選數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式，計(jì)算年代地層之前先做用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)向體計(jì)算[7]。導(dǎo)向體計(jì)算有基于相位的BG算法、基于頻率的FFT算法等。本文優(yōu)選BG算法計(jì)算導(dǎo)向體。導(dǎo)向體計(jì)算參數(shù)涉及計(jì)算步進(jìn)和中值濾波步進(jìn)選擇；步進(jìn)是指導(dǎo)向體計(jì)算時(shí)每個(gè)采樣點(diǎn)在主測(cè)線(xiàn)、聯(lián)絡(luò)測(cè)線(xiàn)、縱向時(shí)間的掃描半徑；步進(jìn)的設(shè)置原則是當(dāng)年代地層層位過(guò)于光滑時(shí)，減小計(jì)算步進(jìn)或中值濾波器步進(jìn)；當(dāng)年代地層層位過(guò)于抖動(dòng)時(shí)，增加計(jì)算步進(jìn)或中值濾波器步進(jìn)[8]。

在采用BG算法計(jì)算地層傾角導(dǎo)向體時(shí)分別選擇導(dǎo)向體步進(jìn)為333（圖3a）、111（圖3b）和113（圖3c）計(jì)算測(cè)線(xiàn)年代地層。由圖3對(duì)比，步進(jìn)參數(shù)為333（圖3a）能更精細(xì)地反映地震剖面層序地層特征，因此選擇計(jì)算步進(jìn)參數(shù)為333。

圖2　砂體追蹤刻畫(huà)核心技術(shù)

圖3　過(guò)主測(cè)線(xiàn)235不同計(jì)算參數(shù)年代地層對(duì)比

3.2Wheeler域轉(zhuǎn)換與體系域解釋

拉平每個(gè)地質(zhì)年代同相軸即可實(shí)現(xiàn)Wheeler變換，在Wheeler域中構(gòu)造域的一個(gè)同相軸很可能位于Wheeler域的兩個(gè)位置，一個(gè)角度不整合（紅色線(xiàn)）在構(gòu)造域是一個(gè)單一同相軸，但在Wheeler域中分布在兩個(gè)不同的位置[7]（圖4）。一個(gè)在棕色/藍(lán)色層段的頂部，一個(gè)在黃色層段的底部?？梢詾榫o靠同相軸之上和之下的沉積定義一個(gè)（相對(duì)）地質(zhì)年代，但是這些年代不必對(duì)應(yīng)同相軸的時(shí)間。

圖4　構(gòu)造域沉積體系位置在Wheeler域的差異

圖5為一完整的湖侵—高位—低位的體系域，底部處于湖浸高位域，高位域之后發(fā)育快速沉降域，最后基準(zhǔn)面降低，可容空間減少，發(fā)育湖退低位域，三角洲沉積發(fā)育主要處于高位域階段。低位域沉積發(fā)生進(jìn)積和加積作用，湖侵階段發(fā)生退積和加積作用，高位域沉積發(fā)生進(jìn)積和加積作用，湖侵結(jié)束時(shí)形成湖泛面。

3.3年代地層格架構(gòu)筑

通過(guò)在三維空間里生成多條測(cè)線(xiàn)的年代地層剖面，建立研究區(qū)上侏羅系—下白堊系之間的河控三角洲年代地層主體格架，見(jiàn)圖6。

3.4砂體年代地層追蹤

常規(guī)地震的縱向分辨率一般在地震波波長(zhǎng)的四分之一左右，約20 m，可能會(huì)隨著地震主頻的不同而有所差異。利用高分辨率層序地層技術(shù)追蹤砂體的縱向分辨率跟地震數(shù)據(jù)采樣間隔有關(guān)，該區(qū)采樣點(diǎn)為5 ms，平均速度為2 m/ms，分辨率為5×2=10 m，本次砂體追蹤的縱向分辨率定為10 m左右。

圖5　構(gòu)造域沉積體系解釋及Wheeler域解釋

通過(guò)地震剖面生成的年代地層剖面，再根據(jù)準(zhǔn)確的時(shí)深關(guān)系標(biāo)定出砂體頂?shù)捉缑嬖谀甏貙又械臏?zhǔn)確位置（圖7），在層序內(nèi)部識(shí)別反射同相軸的延伸狀況和同相軸之間的相互關(guān)系，能夠找到砂體的大致邊界范圍（圖7）。

圖6　三維年代地層格架建立

圖8　砂體追蹤俯視圖

4　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過(guò)應(yīng)用高分辨率層序地層技術(shù)對(duì)三角洲沉積砂體研究，得到如下認(rèn)識(shí)：

（1）采用高分辨率層序地層技術(shù)能夠建立陸相盆地層序地層格架。

（2）依據(jù)傾角導(dǎo)向體計(jì)算出的年代地層剖面能夠更精細(xì)反映地層沉積特征。

（3）年代地層分析技術(shù)能夠識(shí)別和刻畫(huà)砂體空間展布，為后續(xù)開(kāi)發(fā)研究提供可靠的地質(zhì)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。

（4）通過(guò)三角洲沉積砂體追蹤研究，采用高分辨率年代地層技術(shù)，建立了一套可用于三角洲沉積砂體追蹤研究的年代地層研究方法。

圖7　年代地層剖面上的砂體解釋

三維砂體追蹤結(jié)果展示如圖8，再利用距離倒數(shù)內(nèi)插算法對(duì)稀疏網(wǎng)格追蹤解釋結(jié)果進(jìn)行內(nèi)插，產(chǎn)生連續(xù)的砂體頂面構(gòu)造圖，再以此為基礎(chǔ)作出砂體厚度圖（圖9）。

圖9　砂體厚度圖

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類(lèi)號(hào)：TE121.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1008-2336.2012.03.052

收稿日期：2011-11-21；改回日期：2012-03-14

第一作者簡(jiǎn)介：楊春，男，1980年生，工程師，從事油田開(kāi)發(fā)與油藏地質(zhì)管理工作。E-mail：yangchun2@petrochina.com.cn。

文章編號(hào)：1008-2336（2012）03-0052-05

Application of High Resolution Chronostratigraphic Techniques to Description of Delta Sand Bodies

YANG Chun1, WEI Yong1, ZHANG Kai2, CHEN Yang3, LI Ning1, WEI Yuecheng1
（1. Turpan-Hami Oil fi eld Company Deνelopment Department, Shanshan Xinjiang 838202, China; 2. Changqing Oil fi eld Company No.2 Factory, Qingyang Gansu 745100, China; 3. Xinjiang Oil fi eld Company No.1 Factory, Karamyi Xinjiang 834000, China）

Abstract:The seismic ref l ection events can be detected based on the seismic attributes such as dip angle and azimuth information, and all seismic data cube can be traced within the limits of the normal interface. In addition, the stratigraphic interface with higher resolution than seismic data can be generated, and be arranged in stratigraphic sequence to form the chronostratigraphy. Because the chronostratigraphic resolution is higher than the resolution of seismic data, geologist can analyze clearly the sedimentary sequence stratigraphy, and isochronal geological bodies can be engraved on the seismic data. Therefore, chronostratigraphy can be used to trace sand bodies formed in all kind of geological depositional background. With chronostratigraphy algorithm and calculation parameters optimization, chronostratigraphy framework has been established, and the top and bottom interfaces can be traced through well logging interpretation. In addition, chronostratigraphy of sand body can be traced on multiple sections of the seismic data, and the sand body description is fi nally fi nished. Through this study, the chronostratigraphy research method suitable for sand body description in background of delta deposition has been developed.

Key words:dip-steered; chronostratigraphy; sand body tracing