地震沉積學(xué)及反演技術(shù)在Q606塊沉積演化研究中的應(yīng)用

董文波

(中國(guó)石油遼河油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010)

1998年曾洪流、Backus以及Henry等人在美國(guó)《Geophysics》上發(fā)表利用三維地震數(shù)據(jù)制作地層切片的論文，首次使用了“地震沉積學(xué)”一詞，標(biāo)志著地震沉積學(xué)的誕生，并定義地震沉積學(xué)是在地震地層學(xué)和層序地層學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科,它以現(xiàn)代沉積學(xué)、層序地層學(xué)、地球物理學(xué)為理論基礎(chǔ)，應(yīng)用地層切片、地震屬性分析等技術(shù)研究地層巖石宏觀特征、砂體成因、沉積發(fā)育演化等問(wèn)題的地質(zhì)學(xué)科[1]。發(fā)展至今，地震沉積學(xué)已經(jīng)形成了規(guī)范的研究?jī)?nèi)容[2-5]，主要包括子波90°相位旋轉(zhuǎn)技術(shù)、地層切片技術(shù)以及地震屬性分析技術(shù)，并在中國(guó)東部陸相沉積盆地沉積體系和薄層沉積砂體的研究中取得了較好的效果。但筆者認(rèn)為，地震反演技術(shù)也應(yīng)該被引入到地震沉積學(xué)研究當(dāng)中，因?yàn)橄啾容^于地震數(shù)據(jù)而言波阻抗數(shù)據(jù)體具有更明確的巖性意義，基于波阻抗數(shù)據(jù)體提取地層切片對(duì)于研究某一時(shí)期巖性的橫向變化具有更堅(jiān)實(shí)的理論支撐，進(jìn)而開(kāi)展的沉積學(xué)解釋也更為合理。通過(guò)在張強(qiáng)凹陷Q606塊應(yīng)用該技術(shù)方法對(duì)沙海組下段的沉積演化過(guò)程進(jìn)行分析，表明了該技術(shù)方法的科學(xué)性和合理性。本文旨在通過(guò)上述研究，將地震反演技術(shù)引入到地震沉積學(xué)研究中，并以此為基礎(chǔ)探索低井控程度地區(qū)的沉積演化研究方法。

1 工區(qū)概況

張強(qiáng)凹陷位于松遼盆地南端，是一個(gè)在前寒武紀(jì)基底上發(fā)育起來(lái)的中生代早白堊世斷坳型凹陷[6]，呈NS向展布，長(zhǎng)約88 km,寬12～16 km，面積約1 100 km2,隸屬遼河外圍探區(qū)。研究區(qū)Q606區(qū)塊位于張強(qiáng)凹陷南部，東接前辛構(gòu)造帶，西臨四家子凸起，南部為散都背斜，工區(qū)面積約100 km2,完鉆井7口，其中2口位于盆地之外。鉆井揭露地層自下而上依次為中生界白堊系義縣組、九佛堂組、沙海組、阜新組、泉頭組以及新生界第四系，主要目的層系為沙海組。沙海組沉積時(shí)期，工區(qū)屬于濕熱型氣候，湖盆范圍較大，沉積物供應(yīng)充足，QC1井揭露沙海組地層厚度大于800 m且富含植物碳屑和煤層，沙海組下段主要發(fā)育扇三角洲沉積，巖性為灰色砂礫巖、砂巖、細(xì)砂巖與深灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層[7]，底部為暗色泥巖。截至目前，研究區(qū)內(nèi)7口完鉆井揭露沙海組下段巖性特征差異較大，需要預(yù)測(cè)不同時(shí)期的儲(chǔ)層分布范圍及沉積演化史，為確定下一步勘探方向提供依據(jù)。

2 Q606區(qū)塊沉積演化研究

2.1 基于井資料的沉積相分析

基于井資料的沉積相分析主要基于巖性和測(cè)井資料開(kāi)展，它們是對(duì)波阻抗地層切片進(jìn)行巖性解釋和沉積演化分析的基礎(chǔ)和主要依據(jù)[9-13]。研究表明Q606區(qū)塊沙海組下段主要發(fā)育扇三角洲和近岸水下扇，其中Q606-1井發(fā)育近岸水下扇沉積為主，巖性以砂礫巖和含礫砂巖為主，分選差，磨圓差，成分和結(jié)構(gòu)成熟度低，成層性不好，沉積韻律性差(見(jiàn)圖1a)；QC1井主要發(fā)育扇三角洲前緣沉積，巖性主要為中砂巖、細(xì)砂巖夾泥巖，局部含礫石，交錯(cuò)層理發(fā)育(見(jiàn)圖1b)；Q606井為扇三角洲平原，巖性主要為含礫砂巖，分選、磨圓中等(見(jiàn)圖1c)。

2.2 基于波阻抗數(shù)據(jù)體的地震沉積學(xué)研究

傳統(tǒng)地震沉積學(xué)是基于地震數(shù)據(jù)進(jìn)行地層切片、地震屬性分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)沉積環(huán)境變化的解釋，但筆者認(rèn)為阻抗體比較于地震數(shù)據(jù)而言具有更明確的巖性意義，所以基于波阻抗數(shù)據(jù)體提取地層切片進(jìn)行沉積演化分析更合理。

2.2.1 巖石物理分析

巖石物理分析是開(kāi)展波阻抗反演的基礎(chǔ)，也是后期對(duì)反演成果進(jìn)行巖性和沉積學(xué)解釋的依據(jù)。圖2 為張強(qiáng)凹陷Q606塊沙海組下段電阻率與縱波阻抗交會(huì)圖，由該圖可以看出在張強(qiáng)凹陷南部Q606區(qū)塊沙海組下段基于縱波波阻抗可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同巖性進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)縱波阻抗值小于9 020 g/cm3×m/s時(shí)為泥巖；當(dāng)縱波阻抗值在8 650～12 300 g/cm3×m/s之間時(shí)為粉砂巖；當(dāng)縱波阻抗值在11 500～12 900 g/cm3×m/s之間時(shí)為細(xì)砂巖；當(dāng)縱波阻抗值在12 900～13 800 g/cm3×m/s之間時(shí)為含礫砂巖；當(dāng)縱波阻抗值大于13 800 g/cm3×m/s時(shí)為砂礫巖?；谏鲜龇治隹芍谠搮^(qū)通過(guò)波阻抗反演可以有效識(shí)別、區(qū)分各種巖性。

2.2.2 波阻抗反演及地層切片

由于遞推反演是對(duì)地震資料直接進(jìn)行轉(zhuǎn)換，比較完整的保留了原始地震反射特征，不存在多解性，而且能夠直觀反映巖性的空間變化，所以本次研究選擇了算法較成熟的約束稀疏脈沖反演技術(shù)[14-17]。在研究區(qū)聲波時(shí)差和密度曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，采用純波保幅地震數(shù)據(jù)開(kāi)展了約束稀疏脈沖反演工作[18-20]。關(guān)鍵點(diǎn)包括層位標(biāo)定和層位處理兩大部分。合成記錄制作是約束稀疏脈沖反演最重要的基礎(chǔ)工作，只有這一步做精確，才能保證測(cè)井地質(zhì)信息與地震信息的正確結(jié)合。首先，制作合成記錄時(shí)要針對(duì)目的層提取地震子波，子波的頻譜特征要與目的層處的地震頻譜一致，尤其是子波相位要能體現(xiàn)地震資料的相位；其次，在標(biāo)志層標(biāo)定的基礎(chǔ)上，要以儲(chǔ)層的精細(xì)標(biāo)定為核心。而層位處理則需要對(duì)約束層位進(jìn)行精細(xì)閉合、平滑以及加密處理，而且層位須用地質(zhì)意義明確的而且反射特征清晰的層位，盡量避免使用油層組或砂組頂?shù)椎鹊刭|(zhì)意義不明確的界面。

2.3 沉積演化分析

以波阻抗數(shù)據(jù)體地層切片、單井相分析為主，結(jié)合物源分析以及構(gòu)造發(fā)育史分析可知：張強(qiáng)凹陷南部Q606區(qū)塊沙海組下段主要發(fā)育扇三角洲沉積，主物源來(lái)自于東南方向，而通過(guò)古地貌分析發(fā)現(xiàn)Q606-1所在區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)繼承性發(fā)育的小型洼陷，沙海組下段沉積初期來(lái)自東南方向的沖積物進(jìn)入工區(qū)后首先在水上形成扇三角洲平原沉積，隨著物源繼續(xù)向湖方向搬運(yùn)，一部分直接在Q606-1井所在洼陷快速堆積，形成厚度較大的近岸水下扇沉積，另一部分經(jīng)Q606井向Q58-20井方向繼續(xù)搬運(yùn)形成扇三角洲前緣沉積，至Q53-2以及QC1井所在區(qū)域演化為前扇三角洲沉積(見(jiàn)圖4a)；隨著沉積物不斷供應(yīng)，Q606-1所在洼陷堆積的近岸水下扇范圍不斷向北、向西擴(kuò)大，Q58-20井、Q53-2井、QC1井所在區(qū)域均變?yōu)樯热侵耷熬壋练e(見(jiàn)圖4b、c)；至沙海組下段沉積末期，隨著Q606-1所在洼陷被填平以及湖平面的上升，Q606井東南區(qū)域發(fā)育扇三角洲平原沉積，Q606-1井、Q53-20井、QC1井以及Q53-2井所在區(qū)域均演化為扇三角洲前緣沉積(見(jiàn)圖4d)。

3 結(jié)論

1)將地震反演技術(shù)引入到地震沉積學(xué)中，基于波阻抗數(shù)據(jù)體進(jìn)行地震沉積學(xué)分析更具有科學(xué)性和合理性，而且該技術(shù)方法是實(shí)現(xiàn)低井控程度地區(qū)沉積演化分析的有效方法，通過(guò)在張強(qiáng)凹陷Q606塊的實(shí)際應(yīng)用表明了該技術(shù)的可操作性。

2)張強(qiáng)凹陷Q606區(qū)塊沙海組下段主要發(fā)育發(fā)育扇三角洲沉積和近岸水下扇沉積，沉積初期來(lái)自東南方向的物源進(jìn)入工區(qū)后一部分在Q606-1所在洼陷快速堆積形成以砂礫巖和含礫砂巖為主的巨厚近岸水下扇沉積，另一部分繼續(xù)向北繼續(xù)搬運(yùn)，形成扇三角洲前緣、前扇三角洲沉積；隨著沉積物不斷供應(yīng)，近岸水下扇面積不斷向西、向北擴(kuò)大；沉積末期隨著洼陷被填充以及湖平面的上升，主要發(fā)育扇三角洲平原沉積和扇三角洲前緣沉積。