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地震相分析技术在地震资料解释中的应用

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第三章 地震相分析• 地震相的概念• 地震相的四大标志:外部形态 、 内部结构 、 顶底接触关系 、 动力学与运动学标志及地质意义• 地震相分析方法:盆地边界分析 、 古流向分析 、特殊沉积体系分析 、 沉积中心分析 、 古隆起类型及对沉积体系控制的分析 、 微相分析• 地震相图制作方法• 碳酸盐地震相分析:各相区反射特征 、 礁的反射特征 、 斜坡带反射特征 、 岩溶反射特征 、 刺穿反射特征一 岩石符号及岩性比例反映出的沉积与环境特征。 沉积相:指沉积物特征及其所反映的环境。 地震相:沉积相在地震资料上的响应。包括在地震剖面上的响应,在水平切片或层振幅平面 图上的响应,在反演速度剖面上或正演模型上的响应等。 地震相分析:指用地震资料分析沉积相的过程。包括区域地震相分析和地震微相分析。 区域地震相分析:往往以层序为单元。研究单元厚度不薄于 2个同相轴,或 100合于盆 地分析或区带评价研究中的沉积体系分析。如据河谷、前积等反射确定某些大型沉积体系,利用层速度研究砂比,利用振幅、频率、连续性研究相组合的变化等。  地震微相分析:通过研究一根同相轴的振幅、频率、波型等变化,确定某种岩石,如储层砂 岩的厚度变化、尖灭、物性、连通性等特征及其与沉积微相的关系。如在辫状河沉积区利用 窄带状强振幅异常确定主河道微相,利用振幅减弱或终止确定某种岩性的尖灭等。 地震相分析需要的基础知识:沉积相、地震勘探原理。二者均很熟练,才能做好地震相分析 。 地震相的四大标志及地质意义 :•外部形态•内部结构•顶底接触关系•动力学与运动学标志 (振幅、频率、连续性及速度 )(一 )地震相或层序的外形:它直接反映了沉积体的外形,因而可据其解释沉积体。同一沉积 体不同方向具不同的外形。席状:薄、广、顶底平行、平直、也可称板状 •席状披盖:顶、底面呈波状,中间稍薄,其它同上以上两种形态最常见,很多湖泊、冲积平原均具有此形态特征,反映大范围近等速加积的特 点。 •楔状:盆地边缘差异升降造成的沉积体外形。扇的倾向剖面,可向盆地边缘减薄 (古隆起的 缓坡 ),也可向盆地边缘加厚 (前陆或断陷陡坡、断崖 )。 •滩状:向某一个方向快速减薄尖灭的席状称滩状。•透镜状:多指双凸形透镜状,河道、三角洲、含气或高孔隙礁易形成此形态。前两者是由于 早期下蚀、后期堆积和差异压实而形成,后者则有低速眼球效应的结果。 •丘形:常见于扇三角洲的横切面、底平上凸,具侧积下超。不规则滑塌体、扇体等多具丘形 ,各种礁可具丘形。 •充填形:包括河谷充填、盆地充填 (陆相 )和海相的斜坡状充填。 以上形态中,除席状外,其它并不十分多见,但一旦识别出这些形态,在沉积相和古流向分 析中具重要作用。(二 )内部反射结构: 指沉积体内部地震反射延伸状况和彼此关系。有点类似于野外露头的层理,但规模要比后者 大得多。 又可分平坦和波状的,多见于席状、席状披盖和充填单元中。可据振 幅、连续性或周期宽度,对这种简单的反射结构进一步划分。这种类型一般代表陆棚或平原 地区的均速沉积作用。 对应于楔型单元。大多数横向加厚是由于频变造成,少数则是由于加厚带侧向 非系统性终止造成的。某些终止现象可能是由于地层逐渐减薄到低于分辩率而造成的。发散 的地质意义是沉积速度的横向变化,和古沉积表面的倾斜。 带沉积物水流将沉积物依次向前堆积形成的一种反射结构。按结构可分为:•具透镜状外形,薄的上段(顶积层 )、下段 (底积层 )和厚的中段 (前积层 )。前积倾角通常小于 1° 。反映能量较低。 •斜交前积 :无顶积层和底积层,倾角可高达10° 。又分:•切线斜交: 前积体顶界斜交顶超,底界切线收敛下超,本身形成上凹的地层。整体为楔形。•平行斜交 :即板状前积,向下游可渐变为低角度斜交前积。斜交总体反映了充分的沉积物供应,较小或不变的可容空间。•水平的 顶超指示 了许多小规模的沉积层序,一般解释为前积沉积单元的独立朵叶。•叠瓦状前积反射结构 :特点为薄,首尾相接,顶底平行,内部斜交层也平行、且角度缓。 多见于低能平坦环境,如远源浊积。(不规则、不连 续、亚平行,无系统的反射终止和分裂。前三角洲、三角洲间,干旱扇中形成的指状交互的 分散朵叶地层。 不连续、不平行、无次序排裂。准同生滑塌、高角度断裂褶皱或扭曲的地层、切割 充填的河道综合体等。 空白 ): 均质的、非层状、高度扭曲的。或者倾角很陡的地质单位的反射,例如大 型火成岩体、盐体、厚的地震上可认为均质的页岩或砂岩的反射。(三 )动力学 (运动学 (志 振动离开平衡点的幅度,有正有负,通常取波峰 均方根振幅, 以消除负值影响。相面法取强、中、弱三级振幅,一般把背景振幅称中振幅。振幅大小一般反映了薄层厚度变化和岩性 (波阻抗 )的变化。常用振幅异常的平面形态、延伸 、规模、组合等可确定沉积相类型,振幅大小确定砂厚与尖灭等。与相邻同相轴之间的间距 (周期 )成反比、低速、均一或含气地层一般频率较低。地 震剖面上根据同相轴疏密程度判断的频率为视频率。一般可分强、中、弱三级,中频指背景 频率。可指多个同相轴的排列形态,也可指一个同相轴的形态变化 (对称、尖、向上或下的拉长 )。 前者主要反映前述的结构性标志,后者则与垂向岩性界面的渐变与突变有关。指同相轴延续的长短或稳定程度。它直接与地层或岩性本身的连续性和稳定性有 关。根据具体情况,可将连续性分为好、中等、差。不同岩性、孔隙度对应于不同的速度。因而用层速度可研究砂比、孔隙度等。(四 )层序的顶、底接触关系 •上超可反映沉积边界•退积可反映水进•下超可指示古流向•同心上超反映古隆起•顶超反映沉积过路面等•平面上将多种接触关系组合,还可判断相带的展布。地震相分析方法:•盆地边界分析•古流向分析•特殊沉积体系分析•沉积中心分析•古隆起类型及对沉积体系控制的分析•侵蚀边界 :所研究的地层朝某一方向被削截,这时可称削截线为被削截地层的侵蚀边界。该 边界反映的盆地范围比原始盆地小,且在削截边界上多不发育边缘相,或发育不全。沉积边界 :指盆地原始沉积边界,可发育边缘相,但仅在主物源口才有扇体发育。可用上超 反映这一边界类型:既可是缓坡上超,也可是断坡 (陡坡 )上超。•断裂边界 :又可分 •原生断裂边界 :地层向断裂陡坡带上超,可有边缘相。•后生断裂边界: 地层被断裂切割,且在上升盘缺失。边缘相缺失或发育不全。若上升盘不缺失,则可能成为另一种边界类型。• 直接确定古流向 : 前积或下超• 间接确定古流向:1. 河谷2. 沉积背斜3. 上超带4. 振幅异常的延伸5. 结合砂比或地层厚度的平面变化间接确定。所谓特殊沉积体系指那些规模比较大,在地震剖面上具明显的形态或结构方面的反射标志。丘形透镜形河谷前积由大型的扇、三角洲河流形成。结合区域沉积 相背景则可大致推断其沉积体系类型。各种扇、三角洲的横切面均可出现丘形、透镜形和前积,底界面形态取决于是否存在早期下切 (基准面大幅下降而升起 )或是否含气,顶界面形态则取决于河口堆积速度和差异压实作用。多 个不同位置古流向标志所指示的汇水中心确定了一个盆地或盆地某个区块的古流向、盆地边界之后,则可大致推断沉积中心沉积中心由于泥岩厚、纯,因而具反射弱特点。夹有特殊岩性如灰岩,盐岩等,则可能有连续的强反射存在。不过,颗粒灰岩多沉积于浅水区。 根据隆起与所研究地层之间的关系,可将隆起分为:古隆起: 所研究地层在隆起周围上超缺失。这种隆起规模大时,可提供边缘相、如扇或滨岸 浅滩。若隆起规模小,则其周围较少发育三角洲或扇沉积体系。•同生隆起: 地层厚度朝隆起上减薄,同相轴收敛减少。对于湖、海相等水下沉积,同生隆起 上一般沉积较粗,同生坳陷沉积较细,因为沉积粗细受水深控制。对于冲积相来说,同生隆 起与同生拗陷的沉积特征差异不十分清楚。但从准噶尔盆地侏罗系的地震相分析结果看,与物源区连接的同生隆起上冲积相也较粗,但弧立的同生隆起上沉积物要比坳陷中的沉积物细 ,这可能是由于河道易沿构造线方向上的低部位发育的缘故。•后生隆起 :所研究地层虽位于隆起之上,但隆起已停止活动,且无残留古隆起高地形。对于所研究地层来讲,隆起内外的厚度无变化,这样的隆起属于后生隆起,它不控制沉积作用。指用地震手段研究地震可分辩的最小单元储层的沉积相,而不是研究沉积微相,主要包括以下研 究内容: 其他储层 〕 的厚度变化及尖灭情况。 其他储层 〕 的平面展布形态、井间连通性。 其他储层 〕 的物性变化情况。 研究手段: 如通过制作三维层振幅切片,观察振幅异常的形态、大小、延伸,从而判断其为曲流河、直流河、分流河或三角洲等砂体类型。 通过正演模型研究振幅与砂厚、尖灭、物性等的关系,再用实际振幅推算砂厚平面变化、尖灭及物性变化等。 利用反演法获得一个同相轴内部波阻抗或速度的纵横向变化、进一步研究砂厚、物性、含油性等。用已知砂厚、或孔隙度或含油饱和度资料、通过人工神径网络或遗传算法建立它们与地震振幅、频率、速度等之间的关系,再用此关系推断无井区砂厚、孔隙度或含油饱和度方法。 •振幅法、正演模型法较省时省钱•反演法和模式识法费机时,要求约束井资料多,价格高,但结果直观易解释。•它们对薄层的分辨能力从理论上讲应都是一样。•用纯处理手段获得的高分辩率反演所得结论并不十分可信,即使有井约束也是如此,除非同时使用高分辨率采集资料。四、地震相图制作方法 •区域性大范围的地震相 研究主要用于较厚单元的沉积体系分析,地震相图制作方法包括多参数法、特征参数法等 。•不同的研究对象和目的,采用的地震相图作法不同。•油藏描述中所用的小范围储层地震相则多用单参数振幅或反演等地震微相法。 •将振幅、频率、连续性综合起来、识别其特征变化、划分地震相。•主要用于宏观沉积体系研究。•缺点是它们的综合变化与沉积相并无一一对应关系,因而转相 (将地震相图转化成沉积相图 )较难。•如在河漫平原中划分出了 相地区均有钻井控制,为河漫亚相。但从沉积微相上看无明显差异,因而无法转相 。最佳参数作图法 )•即在露头、钻井沉积相研究基础上,确定研究区的背景沉积相,在背景相的基础上,寻找与背景相不一致的各种异常反射、根据异常体的形态、规模与背景相的关系及相序等沉积相知识,确定异常区的微相类型。•如河流背景相上找到的窄带状延伸的强 (或弱 )振幅异常应为河道相;•小于 1大于 1又是潮湿气候,则可能为漫滩沼泽。 特征参数也可以是振幅以外的相标志,如前积、河谷、沉积背斜等,以及分式作图法 (或称接触关系、形态、结构作图法 )。较常见的是三维层振幅切片,直接用振幅异常的大小、形态、延伸情况等分析沉积相类型和砂体分布。如区分河流类型、判断砂体分布和边界。 利用反演波阻抗资料,如长庆油田使用的及利用层速度资料研究较厚地层的砂岩百分含量等均属于单参数作图法。单参数作图比多参数作图效果好 ;特征参数作图法比单参数作图效果好 ; 推荐的地震相分析手段是,首先利用形态、结构反射标志确定特殊沉积体系,或者叫骨架沉积体。如主河道、三角洲、湖泊、盆地边界、汇水沉积中心等。然后再利用特征参数法在背景沉积相反射中寻找异常反射。最后根据异常反射的形态、大小,确定异常区的微相类型。简而言之,地震相的分析过程就是寻找异常的过程。找不到异常,就找不出微相,毕竟前积、丘形、河谷等反射并不是很常见,因而主要的异常是振幅异常。 五、碳酸盐地震相分析 坡、盆地三个相区的识别特征 酸盐沉积相的研究方法与碎屑岩有明显不同,微相划分主要依据反映水体深度的 颗粒粗细及类型表示。碳酸盐的沉积背景与碎屑岩也明显不同,绝大多数碳酸盐都沉积在陆 表海或台地这样一个具广阔浅水特征的背景。根据 酸盐可划为三个相区、九个相带、二十四个微相。由于地震分辨率有限,很难识别到碳酸盐微相,故一般只分析到相区、相带单元。碳酸盐礁、古岩溶带、滩、剌穿等是形成油气藏的重要领域,故服务于油气勘探的较深入的地震相分析,就是在地震资料上识别岩溶带、礁等。坡、盆地三个相区的识别特征 首先,根据杂乱丘形反射、侧向增生、两翼上超等特征识别礁或台地边缘相。或者根据斜交 前积反射、杂乱的滑塌反射、以及同期沉积厚度的急剧变化带识别斜坡相带。识别了礁或坡相带,则可推测其向陆的一方为台地相,向海的一方为盆地相。其次根据相区的划分,在台地边缘无丘形礁的反射时,一般可推测有滩的存在。在斜坡带下方也可有碳酸盐滑塌、垮塌扇等储集相带。结合钻井揭示的泻湖的存在及反射特征,可进一步推断障壁岛礁的范围和追踪泻湖范围。(1)同期地层厚度在礁处明显加厚。 (2)礁内反射杂乱或空白。 (3)无孔隙高速礁底界反射上提,高孔隙低速礁底界反射下拉 (眼球效应 ),后者常具含气的可能。(4)两翼后期地层上超。 (5)多发育在高断块、古隆起或古地形高处。 在不整合面上,应注意与回转波、绕射波、盐丘等的区别。一般在地震剖面上,很难进一步细分某个碳酸盐隆起反射是否骨架礁、或障积礁、或粘结礁,因此笼统将其称为岩隆。 (1)常位于古构造高部位或不整合残丘处,那里的碳酸盐岩中的溶孔、溶洞、溶缝保存较好、有较高的孔隙度,且后期胶结充填作用弱。 (2)常位于两组断裂交汇地带,即区域应力的集中带或先期破碎带。(3)岩溶带内幕多由于孔隙发育,岩体破碎,常表现为空白或杂乱反射。岩溶带顶面则常表现为暗点或亮点的反射,取决于上段地层的岩石类型。若上覆碳酸盐岩时,岩溶顶面为暗点;若上覆碎屑岩时,则为亮点。若渗流带 (波阻抗过渡带 )较厚且渐变时,会使反射振幅减弱 ,周期变宽。 (4)岩溶带较厚时,应具有低速异常或 由于同相轴不连续,精确求取层速度的 由于裂缝和溶洞在声波测井曲线上表现均不明显,故也较难使用井约束反演。但实际上, R、 们对裂缝及溶洞均有反映,可望在储层预测中取得较好的效果。(1)具上拱形态特征 (2)剌穿体内部杂乱、或空白,两侧为正常的层状反射。(3)火成岩剌穿体层速度高 ,盐、泥岩剌穿速度低。(4)可伴随不整合及披盖出现。 (5)剌穿的边界可据振幅变化来确定。 论准同生还是成岩白云岩,均为带小斑点的空白反射。复习思考题: 钻井相分析 )应在地震相分析之前还是之后,为什么 ?些是假像,那些是真相。 角洲、河流、扇三角洲、浊积扇等与盆地边界、沉积中心、古流向的关系,以及可能出现的反射形态和类型。 (以断陷湖盆为例 )。本章参考文献 C E 佩顿编,牛毓荃,徐怀大,陈俊生,吴律等译,地震地层学 (在油 气勘探中的应用 ),石油工业出版社, 1980。陆邦干 油工 业出版社, 1989年。  蒲仁海 . 准噶尔盆地东部侏罗系地震相 , 石油与天然气地质, 1994,15(3): 241 鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩丘形反射的解释及其与礁的关系 , 地质论评 ,1998,44(5)522 蒲仁海 . 前积反射的地质解释 ,石油地球物理勘探 , 1994, 29(4):490准噶尔盆地东部侏罗系西山室组地震相分析 , 石油勘探与开发 , 1993, 20(增刊 ): 57典型地震反射在陆相盆地分析中的应用 《 含油气盆地地质学研究进展 》 西北大学出版, 434
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