曹路通地震沉积学

地震沉积学的核心技术与应用太原理工大学矿业工程学院曹路通一、地震沉积学概要二、90°相位转换技术三、地层切片技术四、分频解释技术五、地震沉积学的展望汇报纲要2005年董艳蕾、朱筱敏等应用地震沉积学方法对黄骅坳陷古近系砂一段进行了研究，发现地层切片对平面上具有独特的展布形态的沉积体比较容易识别，如河流沉积、三角洲沉积；但受断层影响较大，同时三维地震资料的品质也将影响到研究成果。一、地震沉积学概述发展历程1998年曾洪流，Henry，Riola等提出地震沉积学的概念，是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、沉积岩和沉积构造。2001年曾洪流教授提出地震沉积学是利用地震资料研究沉积岩石及其形成过程的学科；地层岩石学和地层地貌学组成了地震沉积学的核心内容。发展历程一、地震沉积学概述2006年林承焰、董春梅、张宪国等在国内发表了地震沉积学研究成果。并提出：1在研究薄互层的地层中，地层切片并不完全等于等时沉积界面；2地层切片技术是基于“在两个等时的沉积界面上的地层的沉积速率不随时间变化”，但事实上沉积速率不随时间变化，其受到构造运动、古气候变化等多种因素影响。

2005年魏嘉、朱文斌等提出90°相位转换是利用地震振幅体进行地震沉积学研究的相关技术，对于构造复杂地区应该考虑三维构造恢复后的地震沉积学研究。学科内涵一、地震沉积学概述地震沉积学是通过地震岩性学（岩性、厚度、物性和流体等特征）、地震地貌学（古沉积地貌、古侵蚀地貌、地貌单元相互关系和演变及其其它岩类形态）的综合分析，研究岩性、沉积成因、沉积体系和盆地充填历史的交叉学科。一、地震沉积学概述研究思路沉积地震学研究思路（据董春梅，2006）点击添加标题一、地震沉积学概述

地震沉积学是以地震储层预测技术(属性分析,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。地震沉积学的研究方法和技术思路与传统的地震地层学却有不同。科目地震沉积学地震地层学研究尺度准层序组体系域数据体90相位数据体常规数据体地震相平面展布特征剖面反射特征标志相动力学几何学相刻画定量描述定性描述地震沉积学作为一门新兴的边缘交叉学科，继承了地质学家的理论思想和地球物理学家的应用技术。相应的方法和技术已经广泛应用到沉积体分析、沉积过程分析、定量储层表征上。尤其在我国的各大油田，油田多处于陆相沉积盆地，构造复杂，沉积环境多变，更需要地震沉积学这样融合了地质理论和地球物理技术的交叉学科来解决实际矿场问题。随着三维地震勘探程度的提高，以及三维地震技术的不断进步，地震沉积学将发挥更大的作用，在隐蔽油气藏的勘探开发方面，应用前景十分广泛。一、地震沉积学概述二、90°相位转换技术1、概念2、相位转换3、旁瓣效应4、技术特点5、应用实例

另外,在零相位地震数据中,波峰、波谷对应地层界面,岩性地层与地震相位间不存在必然的关系,因而难以建立地震数据和岩性测井曲线间联系,尤其是在薄互层的情况下。二、90°相位转换技术1、概念

标准的地震处理通常把零相位的地震数据体作为提供给解释者的最终结果。

零相位数据体在地震解释中具有很多优点,包括子波的对称性、主瓣中心(最大振幅)与反射界面一致以及较高的分辨率等。但是,只有在海底、主要不整合面、厚层块状砂岩顶面等单一反射界面得到的地震反射零相位数据才具有这些优点。

90°相位转换是对叠后地震资料相位旋转90°，使反射波主瓣提到薄层中心,以此来克服零相位波的缺点。二、90°相位转换技术1、概念

转换后地震反射的峰(或谷)对应于地层,而不是对应于地层的顶、底界面,这使地震相位也就具有了岩性地层意义。

这时地震相位在一个波长的厚度范围内与岩性相对应。二、90°相位转换技术2、相位转换

从图（秘鲁Dorissa油田）中可以看到,相位转换后地层界面的位置由蓝轴(正相位)内转换到了零相位的位置,这使得层位的追踪更加准确,而且地震相位与岩性测井曲线更加吻合,使地震相位具有岩性地层意义。（引自林承焰等,2006)二、90°相位转换技术2、相位转换地震90°相位转换储层预测流程（陈文雄等）二、90°相位转换技术3、旁瓣效应来自于不同地质界面的反射会叠加在一起子波旁瓣也占据部分能量，因此实际地震记录上，既有与地质界面相对应的来自于子波主瓣的反射轴，又有与地质界面无关的来自于子波旁瓣的反射轴最终来自不同地质界面的主瓣和旁瓣反射叠加在一起，往往会掩盖薄层反射，极大地增加了薄层识别和解释的难度子波旁瓣效应（李敏）二、90°相位转换技术4、技术特点1、运算速度快，适用于有多套地震资料的地区，辅助资料评价。优点：2、无需井和地震层位的约束，适用于海上无井或少井地区，或测井曲线不全的地区。3、尊重原始地震资料,排除了井和模型因素的影响。4、提高了剖面的可解释性，尤其便于薄砂层的解释。不足：二、90°相位转换技术4、技术特点1、本身并没有提高地震资料的分辨率。2、应用条件受储层厚度的影响。地震资料只有在分辨能力窗口内才能准确反映地质体的顶面、底面和厚度。适用条件二、90°相位转换技术4、技术特点1、地震资料应具备较高品质。2、地震资料识别储层的调谐厚度与储层实际厚度匹配良好。3、储层界面地震反射特征较为明显。二、90°相位转换技术5、应用实例零相位地震剖面90°相位转换后的地震剖面墨西哥湾某油田经90°相位调整后的地震剖面几乎所有的砂岩层都对应于地震波谷（红色），不确定性极小。调整后的地震数据使地震道近似于波阻抗剖面从而提高剖面的可解释性。渤海海域南部黄河口凹陷二、90°相位转换技术5、应用实例目的层埋深在1000m至2000m左右，砂体厚度在10m至25m左右，接近1/4波长，该地区的资料非常适合利用90°相位转换技术来描述储层特征。渤中19-4油田B15井剖面的90°相位转换地震剖面（左）和波阻抗反演剖面（右）1644砂体和1710砂体在常规反演剖面上面没有得到有效刻画，无法对其进行追踪和描述。而在90°相位转换剖面上均得到了清晰的刻画，而且横向上连续性较好。（据王军）二、90°相位转换技术5、应用实例渤中34-1油田2井的90°相位转换地震剖面（左）和波阻抗反演剖面（右）该井在1507砂体钻遇到了2.9m的油层，常规反演剖面无法有效识别，利用90°相位转换资料可以非常清楚的识别，有利于砂体的描述，充分体现其薄层解释方面的优势。二、90°相位转换技术5、应用实例黄河口凹陷西洼沙河街二段砂体展布预测对于研究区沉积体系内部砂体的展布特征，将先通过90°相位转换构建地质模型，通过正演模拟技术确定砂体的地质—地震响应特征，最后通过特征属性的提取预测砂体的展布范围。（据潘卫红）转换后的地震资料波形清晰，同相轴特征明显，地震剖面与岩性对应更直观。二、90°相位转换技术5、应用实例上图为以90°相位转换后的剖面为基准，结合研究区块内砂泥岩的统计分析及岩性组合特征，勾画砂岩层（红色至蓝色的颜色渐变表述了振幅能量逐渐变大的过程）。下图为依据地震剖面的同相轴及振幅特征描绘勾画出的砂体剖面展布模型，即剖面地质模型。以砂体剖面展布模型为基准进行正演模拟。二、90°相位转换技术5、应用实例零相位地震正演剖面90°相位地震正演剖面零相位合成记录剖面中，砂岩主要分布于振幅的波峰和波谷之间。45°相位合成记录剖面中，砂岩层略向波谷一侧集中，但砂岩轮廓顶面又超越零值界面偏向波峰。90°相位合成记录剖面，砂岩层整体位于波谷，且随波谷的趋势展布，形状直观明显。正演合成记录道(黄色为砂体展布层段)45°相位地震正演剖面二、90°相位转换技术5、应用实例原始地震剖面与正演合成地震剖面对比对比

90°相位合成记录剖面与原始正演模型生成的地震剖面(绿色代表砂岩层的轮廓)，发现其相似性较高，从而确立砂岩体剖面模型。说明以90°相位转换后地震剖面为基础直接勾画出的岩性模型剖面可信度较高。90°相位转换后的地震资料可以更直观地勾画出砂岩层的地质模型，然后通过与原始地震资料的对比，进行正演模型的反复迭代，即可得到更为真实的砂泥岩纵向分布模式，从而预测砂体的展布。二、90°相位转换技术5、应用实例综上所述：三、地层切片技术研地层切片特点

地层切片应用1234地层切片制作地层切片技术的产生地层切片：以解释的两个等时沉积界面为顶底，在地层的顶底界面间按照厚度等比例内插出一系列层面，沿这些层面逐一生成地震属性切片，这种切片比时间切片和岩层切片更加接近于等时沉积界面。三、地层切片技术步骤：1、选择与地质时间相同的地震参考层。2、地层时间模型的建立。3、建立地层切片。三、地层切片技术1、地层切片技术的产生地层切片实现示意图三、地层切片技术1、地层切片技术的产生地震资料所反映的精度要小于准确判断地质体需要的精度。岩层较厚的反射波可以分开（据陆基孟）（a）延长某工区地震子波频谱图（b）辽河某工区地震子波频谱图

若地震子波主频40HZ、波速3600m/s、波长90m，则垂向分辨率为22.5m。三、地层切片技术1、地层切片技术的产生地质体横向和垂向比例图准确地在平面上分析沉积体的沉积特征可以更好地研究厚度比地震分辨率薄的沉积体，地层切片技术可以较准确的实现。三、地层切片技术2、地层切片技术的特点时间切片时间切片是沿某一固定地震旅行时对地震数据体进行切片显示，切片方向是沿垂直于时间轴的方向。只适合同水平基准面平行的沉积体系,才能保证提取的地震属性信息是等时的,而对于同水平基准面不平行的沉积层系则存在穿时现象。三、地层切片技术2、地层切片技术的特点沿层切片沿层切片是沿某一特定地质反射界面即沿着或平行于追踪地震同相轴所得的层位进行切片，它更倾向于具有地球物理意义。它即适应席状的但并非平卧的地层也适应地层的起伏变化,可以比较准确地反映倾斜地层的地质特征和沉积储层变化特点,但只适合同倾斜基准面平行的沉积体系,才能保证提取的地震属性信息是等时的。三、地层切片技术2、地层切片技术的特点地层切片地层切片是以解释的两个等时沉积界面为顶底，在地层的顶底界面间按照厚度等比例内插出一系列的层面，沿这些内插出的层面逐一生成地震属性切片，这种切片比时间切片和沿层切片更加合理而且更接近于等时沉积界面。它可以在既不是席状的也不成平卧状不规则地层中使用。保证了层间地震信息提取的等时问题,使沉积体系识别和储层刻画更加合理。三、地层切片技术3、地层切片技术的制作1、选择与地质时间相同的地震参考层。关键是确定所选的层位一定要是等时的，通常情况下选择海相地层的最大洪泛面或陆相地层的最大湖泛面。和地质等时界面相当或平行的同相轴广泛分布且清晰地震剖面图（a）inline373（b）inline385最大洪泛面和层序边界的地震反射反射轴可进行区域性地质界面的追踪（a）inline475（b）xline750地震剖面图三、地层切片技术3、地层切片技术的制作2﹑地层时间模型的建立。时代模型建立示意图在参照轴之间运用线性内插函数以建立一个近似表述真实地层时代的构造模型。z轴代表的是相对地质时间，所有时代切片对应的地质年代面总是上面的较之下面的新.3、建立地层切片。三、地层切片技术3、地层切片技术的制作地层切片示意图

模型建立后，便形成了地质上等时的地震数据体，可以直接沿层面提取各种地震属性，一些重要但是细微的地层特征可以通过地层切片更清楚的识别出来。地层切片体示意图（据曾洪流）地震属性三、地层切片技术4、地层切片技术的应用振幅类频率类相位类相干类主要反映速度、密度及孔隙内的流体性质的变化沉积物颗粒的粗细有关,颗粒粗共振频率低,颗粒细频率高，砂岩通常情况下对应着高振低频主要反映地震波穿过地层时所引起的延时作用主要反映沉积物相似和不相似分布区属性分析可以使地震数据中提取的属性解析为与储层物性，岩性等地质因素相关的信息，可以用于推断沉积环境。三、地层切片技术4、地层切片技术的应用图为海拉尔盆地贝尔凹陷三维数据体2405线的剖面,主频为30Hz,地层埋深为1300～1500m。确定A、B反射界面为参考等时面,在A、B之间非等间距内插时间层面制作地层切片。大磨拐河组河道砂体地层切片（刘洪林）三、地层切片技术4、地层切片技术的应用地层切片技术在松辽盆地大庆长垣xblp1三维工区的应用松辽盆地北部萨尔图油层地层柱状图（霍正旺）1泥岩，2泥质粉砂岩，3粉砂岩，4介形虫泥岩，5介形虫层，6油页岩三、地层切片技术4、地层切片技术的应用以追踪的两个等时沉积界面和为顶、底，在顶、底间等比例地内插出一系列的层位，再沿这些内插出的层位逐一生成瞬时振幅切片。三、地层切片技术展示的是

上31ms处层位的瞬时振幅地层切片平面属性图和TAI22井综合柱状图（霍正旺）915~920m处沉积了5m厚的泥质粉砂岩，自然电位和电阻率表现为异常幅度特征.前端呈树杈状分布的强振幅红色沉积区为三角洲前缘分流河道沉积.水下分流河道呈树枝状分布。三、地层切片技术图为上38ms处瞬时振幅地层切片属性图(左)及XING317井综合柱状图(右)980~985m间沉积了5m厚灰色含油的粉砂岩，自然电位和电阻率表现为较高异常幅度.XING317井证实了红色部分的分布范围仍为三角洲前缘的分布范围。三、地层切片技术

上49ms处瞬时振幅地层切片属性图(左)及XING35井综合柱状图(右)钻井资料XING35井证实了呈片状分布的红色部分仍为三角洲前缘水下分流间湾沉积，岩性以灰色粉砂质泥岩或泥质粉砂岩为主。红色部分的分布范围就代表了为萨尔图油层三角洲前缘的分布范围，水下分支河道呈条形"树叉状分布.三、地层切片技术4、地层切片技术的应用上31ms的瞬时振幅地层切片上38ms的瞬时振幅地层切片上49ms的瞬时振幅地层切片可以看到研究区三角洲沉积的范围在逐渐缩小，湖相沉积面积在逐渐增大，揭示了

到

为湖平面逐渐上升的沉积背景，同时也展示了萨尔图油层在大庆长垣上不同地质历史时期平面分布规律。保证分析层段顶底界面的等时性，这样形成的地层切片等时意义更有效。地层切片技术应用重要考虑的问题一分析层段顶底时窗长度不宜太长，减小地层切片的穿时可能性。二选择有效的地震属性数据进行切片显示，达到地震属性地质化使得地层属性切片具有地质意义。三三、地层切片技术4、地层切片技术的应用四、分频解释技术1、分频解释技术的优势2、分频解释技术原理3、分频解释技术的应用四、分频解释技术1、分频解释技术的优势分频解释技术：利用短时窗离散傅氏变换(DFT)或基于Z变换的最大熵谱方法(MEM),将地震数据变换到频率域，将常规的地震数据处理为频率切片,把地震反射波中的高频率对应的调谐能量识别出来以达到检测储层的目的。分频解释技术主要生成两种新类型的数据体:调谐体和离散频率能量体。四、分频解释技术1、分频解释技术的优势1、该技术在解释时,能够排除时间域内不同频率成分的相互干扰,可以得到高于传统分辨率的解释结果，获得更精细的地质图像。2、该技术可提取地震资料有效带宽范围内所有离散频率对应的调谐振幅,实现了以交互、动态方式研究薄层在纵横向上的连续变化，在构造断裂系统研究、确定油藏边界和储层预测等方面比传统的地震属性研究方法具有更大的优势。3、能够刻画储层时间厚度和横向分布范围。4.突破了以往地震垂向分辨率1/4波长的限制,为储层横向和纵向预测提供了依据。

常规地震数据体与分频数据体在等时切片上的差别很显然,储层的变化特征在分频数据体上得到比较充分的展现。四、分频解释技术1、分频解释技术的优势常规地震数据体分频数据体四、分频解释技术1、分频解释技术的优势20Hz39Hz58Hzd图是用其对应的3张单频图叠加得到的叠加图（赵爽等）a图揭示了在工区西南部部分地区沉积较厚，c图揭示了在工区东南部部分地区沉积较薄。四、分频解释技术1、分频解释技术的优势层状模型道间能量变化关系表假设该模型的参考振幅为100个振幅单位,模型道间与参考道的振幅变化以10%的增量递减至50%地震道之间数据振幅存在的差别通过分频技术可放大约5倍。四、分频解释技术2、分频解释技术的原理地震反射振幅与储层厚度的关系薄层反射的调谐原理当一个薄层顶部和底部厚度接近1/4波长时,振幅响应达到最大值,产生调谐效应。反射振幅最大时所对应的地层厚度为调谐厚度。分频解释技术就是针对在地震勘探时出现的调谐作用使反射波能量变大而存在异常的这种现象利用傅立叶变换，沿层或固定时窗把地震反射波中各频率成分对应的调谐能量识别出来而形成对应频率能量异常图。四、分频解释技术2、分频解释技术的原理分频解释技术的基本思路可用河道模型简单表述不同厚度的沉积体频率30Hz地质体频率15Hz地质体完整的河道地质体调谐体的产生四、分频解释技术2、分频解释技术的原理调谐体的处理流程时窗选取离散傅立叶变换（DFT）或连续小波变换在垂向上为连续变化的频率,在平面上为单一频率对应的经归一化之后的调谐振幅。离散频率能量体的产生四、分频解释技术2、分频解释技术的原理离散频率能量体的处理流程离散频率能量体：是沿短滑动时窗生成一系列离散频率的调谐振幅数据。与调谐体的区别是该数据体在垂向上与常规数据体相同,均为时间,但每个生成的数据体中只包含单一的频率成分。辽河盆地大民屯凹陷的沈143井四、分频解释技术3、分频解释技术的应用沈143井有三套含油气层，根据研究区砂层组薄的特点,将地震分频解释技术应用于研究区各油气层组的砂体分布预测。目的层频段对应的薄层厚度范围四、分频解释技术3、分频解释技术的应用沈181东南部、沈604东部和沈143井区为Es13顶部气层组的有利目标区;沈181井区是Es13I油层组的有利目标区;沈604井东部是Es13II油层组的有利目标区。下表为各目的层振幅特征与钻井对比四、分频解释技术3、分频解释技术的应用黄河口地区某油田南部明下段底部ａ砂体振幅属性（据何兰梅等）红色及黄色代表砂体,蓝色代表泥质。随着频率的增高,砂体显示越明显。45Ｈｚ时,砂体响应最明显,45Ｈｚ以后砂体的异常显示又逐渐不明显。以此推断,该砂体在45Ｈｚ的时候达到了调谐频率。此时异常的形态即代表该砂体的形态。四、分频解释技术3、分频解释技术的应用某沙漠覆盖的研究区目的层主要为河流相沉积30Hz频率对应的调谐振幅（朱庆荣等）40Hz频率对应的调谐振幅

30Hz的振幅变化主要反映了以曲流河道为主的沉积特征。右上角和左下角,可明显看出曲流河的沉积特征。40Hz的振幅变化图上,曲流河的沉积特征依然存在，只是在图的中下部出现了河流沉积侧向变化的特点。四、分频解释技术3、分频解释技术的应用50Hz频率对应的调谐振幅多种频率结合图50Hz时,图中只保留了沉积厚度较薄的沉积特征,左下角发育较厚的曲流河在该频率中消失,但右上角沉积较薄的曲流河沉积特征更加清楚。该区采用了不同频率调谐振幅叠合的方式评价储层.图中的浅色对应厚储层,颜色变深表示储层厚度变薄,背景色黑色为非储层。某区碳酸盐岩油气藏的勘探四、分频解释技术3、分频解释技术的应用ｔｚ82井分频属性与井中试油层段的对应关系图（龚红林）图中的分频属性异常与产油层段有良好的对应关系,分频属性调谐振幅高值异常区,表示碳酸盐岩储层发育。四、分频解释技术3、分频解释技术的应用ｔｚ71井至ｔｚ62井的分频属性联井对比剖面图图中箭头所指位置为目的层段的出油位置,对应着分频属性的高调谐振幅区域。该联井剖面中调谐振幅值高的区域,与图中的红线表示的奥陶系颗粒灰岩段底界范围基本一致,反映了储层的发育向ｔｚ30井ｔｚ71井方向减薄的变化规律,分频属性中的变化差异揭示了井间储层发育的变化规律。四、分频解释技术3、分频解释技术的应用a为联井剖面，b为该联井剖面对应的分频属性在三维空间的响应特征图中可以看出两井分频属性在三维空间的响应特征是相一致的,都是高调谐振幅,而已钻的ｔｚ82井是高产油气井,分频属性与井中实钻数据的一致,说明该方法在该地区储层横向预测的效果是很明显的。五、地震沉积学的展望国内地震沉积学对研究复杂沉积层序中沉积砂体(尤其是薄层砂体)和地层岩性油气藏的价值，正在被越来越多的人所认识。推广地震沉积学符合中国当前大力加强陆相复杂储层研究，增加油气后备储量的国情。中国地震沉积学的近期发展可能出现在陆相盆地地震岩性学方法、陆相盆地的地震沉积相模式及陆相盆地地震沉积学研究规范等方面。国际地震岩性学方法(时频分析、地震参数分析等)，对地层切片方法的改进，露头地貌与地下地震地貌的