地震沉积学在识别三角洲沉积体系中的应用

第 35 卷 　 6 期 第 　 2008 年 12 月

　

　

　

成都理工大学学报 ( 自然科学版)

　

　

　

J OU RNAL O F CH EN GDU UN IV ERSIT Y O F TECHNOLO GY (Science & Technology Edition)

Vol. 35 No . 6 Dec. 2008 　

　　 地震沉积学是地震地层学和层序地层学之后 出现的又一门交叉学科 。Zeng 等 ( 2001 ) 指出地 震沉积学是指利用地震资料研究沉积岩石及其形 成过程[ 1 ] ,研究内容主要包括地震岩石学和地震 地貌学两部分 , 主要技术是地震资料 90° 相位转 化和地层切片技术

[2 ]

究和应用中取得了较大发展 , 它有别于经典的地 震地层学 。地震沉积学主要应用地震资料的平面 属性特征来研究沉积岩石学 、 地貌学 、 沉积模式和 沉积历史

[ 1 ]～ [ 4 ]

著的应用效果 。

得克萨斯地区 Webb 县 Gold River Nort h 油田上 白垩 统 Olmo s 组 。从 20 世 纪 20 年 代 开 始 ,

Olmo s组就成为南得克萨斯地区重要的勘探目

标 。Tyler 和 Ambro se ( 1986 ) 详细研究了南得克 萨斯地区 Maverick 盆地 Olmo s 组的沉积体系 , 并指出 Olmo s 组七个重要的油气聚集区 : 上倾方 向的地层圈闭 、 Charlot te 断层区 、 下倾方向的三

[ 文章编号 ] 167129727 ( 2008) 0620625205

地震沉积学在识别三角洲沉积体系中的应用

李秀鹏1 　 曾洪流2 　 　 1 查 明

( 1. 中国石油大学地球资源与信息学院 ,山东东营 257061 ; 2. 美国得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局) [ 摘要 ] 地震沉积学在高频率层序和沉积体系研究中有着特殊的优势 。90° 相位地震资料的振

幅可以和岩性测井曲线对应 ,对地震资料进行 90° 相位转换后可以通过地震振幅分析岩相 。地 层切片技术可以在平面上显示相对同一地质沉积时间的沉积分布特征 ,再结合岩性测井资料 可以较准确分析沉积体系 。美国南得克萨斯地区 Webb 县 Gold River No rt h 油田上白垩统

Olmo s 组钻井资料较少 ,采用地震沉积学方法对其分析 ,可以识别出一套完整的三角洲体系 ,

其中包括前三角洲亚相 、 三角洲前缘亚相 、 三角洲平原亚相 、 曲流河相和下切谷沉积等 ,其中河 道砂 、 河口砂坝和下切谷沉积物是有利的储层 。

[ 关键词 ] 地震沉积学 ; 三角洲 ; 沉积体系 ; 90° 相位 ; 地层切片 [ 分类号 ] P631. 4 ; TE121. 3 　　　　[ 文献标识码 ] A

角洲和陆棚致密气砂岩 、 上倾方向的构造圈闭 、 三 角洲和滨岸砂岩构造圈闭 、 火山丘以及陆棚边缘 [5 ] 圈闭 。Snedden 和 Ker sey ( 1982 ) , Snedden 和

J umper ( 1990) , Tyler 和 Ambro se ( 1986 ) ,Co nrad

等 ( 1990) , 以及 Trevino 等 ( 2007 ) 在南得克萨斯

Olmo s 组中也识别出三角洲岩相类型 [ 5 ] ～ [ 9 ] 。由

。地震沉积学在近十年的研

于研究区钻井资料较少 , 地震地层学和层序地层 学研究受

到一定程度限制 , 而利用地震沉积学方 法进行沉积体系研究在研究区取得了良好的效 果。

,这在钻井资料较少的地区有着显

本次研究所使用的三维地震工区位于美国南

1　 地震岩石学分析

地震岩石学是指调整地震资料使地震波同相 轴可以像测井曲线一样解释地层岩性 。地震岩石 学研究要求把三维地震数据体转化成测井岩性 体 ,在岩性体里将 GR 等测井曲线和邻近的地震 反射进行结合 ,更好地从地震资料上判断圈闭 。

1. 1 　 地震属性和岩性关系分析

地震波速度和泥质含量关系可以用来分析地

[ 收稿日期 ] 2008207220 [ 基金项目 ] 中国国家留学基金管理委员会和美国得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局资助项目 [ 作者简介 ] 李秀鹏 (1983 - ) ,男 ,博士研究生 ,研究方向 : 油气藏形成与分布规律及地震沉积学 , E2mail :xiupgli @gmail . com 。

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震振幅和岩性的关系 。泥质含量 ( w sh ) 可以通过 GR 测井曲线计算得来 ,波速 ( v) 从声波时差测井 曲线计算得来 。纯净泥岩的泥质含量最高 , 对应 着最低的波速 ; 而纯净砂岩则对应着最高的波速 ( 图 1) 。需要注意的是 , 凝缩段相对于砂岩和泥 岩来说较为异常 , 对应于较高的波速和高 GR 值 ( 图 1) 。凝缩段的地震反射特征类似于砂岩 , 易 影响地震资料的岩性解释[ 10 ] 。除凝缩段附近岩 层外 ,目的层位岩性与波速关系对应良好 ,可以对 地震资料进行 90° 相位转换 , 这样地震振幅与岩 性测井曲线有很好的对应关系 。

中所选 5 个典型的地层切片 ss1 , ss2 , ss3 , ss4 和 ss5 的位置 。

2　 地震地貌学分析

1. 2 　 地震资料 90° 相位转换 0° 相位地震资料在研究单一反射界面时效果 较好 ,而在对岩层和地层剖面解释时 90° 相位地

震资料效果更好[ 11 ] , [ 12 ] 。由于目的层位各种岩相 对应的波速关系很好 , 所以在 90° 相位时 , 地震振 幅可以和岩性有较好的对应关系 , 因此地震剖面 可以看作地质剖面进行解释 ( 图 2 ) 。地震资料 90° 相位转换是进行地震沉积学研究的一个关键 方法 。一般负振幅 ( 红色振幅 ) 对应着砂岩 , 而正 振幅 ( 黑色振幅 ) 对应泥岩 。值得注意的是 , 较厚 的凝缩段反射容易干扰正常的解释工作 , 可以结 合测井曲线避免这种干扰 。图 2 为 90° 相位转换 之后的地震剖面 , 图中红线为解释的地震层位 Z1 ,Z2 和 Z3 ,黄线为最大海泛面 ,蓝线为本次研究

图1　 Olmo s 组地震波速度和泥质含量关系图 Fig. 1 　Relationship of t he seismic velocity and shale2co ntent of t he Ol

mo s Formatio n

图3　 地层切片原理 Fig. 3 　The p rinciples of time slices , ho rizo ntal slices and st ratal slices

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地震地貌学是指通过地震资料平面成像显示 地质时间界面上的沉积相样式 。进行地震地貌学 分析 ,必须分析同时间沉积面上的地震属性 ,这些 地震属性可以反映出岩性沉积单元 [ 3 ] ,[ 13 ] ,这种地 震界面显示可以通过地层切片技术实现 [ 14 ] 。 2. 1 　 地层切片技术 时间切片只有在地层水平并且厚度均匀时才 能近似反映同一地质时间的沉积特征 , 同样层位 切片也需要沉积层厚度均匀才能很好地反映倾斜 的沉积特征 ,而地层切片则考虑了地层的厚度变 化梯度进行等比例显示切片 ( 图 3) [ 13 ] 。与时间切 片和层位切片相比 , 地层切片能更能近似反映同 一沉积 地 质 时 间 。地 层 切 片 的 制 作 需 要 使 用 Reco n St ratal Slice ( U P TM ) 软件 。 Olmo s 组砂岩厚 5 ～ 20 m , 大多数低于地震 分辨率 ( 厚度

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图2　 ° 90 相位地震剖面 Fig. 2 　 ° hase seismic section 90 2p

第6期

2. 2 　 典型地层切片解释

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2 ) ,并且结合测井资料分析目的层位的岩相 、 形态

通过对 95 个地层切片的综合分析 ,选取 5 个 典型的地层切片 ss1 ,ss2 ,ss3 ,ss4 和 ss5 ( 位置见图

和沉积体系 ( 图 5) 。 ss1 位于目的层位最下部 ,地层切片上主要以

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图4　 原始地震剖面和地层切片体剖面对比 Fig. 4 　St ratal slicing of t he Olmo s Formatio n 32D seismic volume

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成都理工大学学报 ( 自然科学版) 　　　　　　　　　　　 35 卷 第 好 。由于钻井资料较少 , 使用地层切片技术可以 通过分析地震资料平面特征来识别沉积相类型 。 通过对地层切片的分析 ,并结合有限的钻井资料 , 可以识别出一个完整的三角洲体系 , 其中有前三 角洲亚相 、 三角洲前缘亚相 、 三角洲平原亚相 、 曲 流河相和下切谷沉积等 。该三角洲沉积体系中的 河道砂体 、 河口坝和下切谷沉积是潜在的圈闭 ,对 油气勘探有着重要的指导意义 。 感谢 美 国 St . Mary Land and Exploratio n

Co mpany 为本研究提供所需

的地震和测井资料 ,

黑色振幅即泥岩为主 , 对应的 GR 测井曲线高值 也反映了以泥质和粉砂质为主 , 结合 ss1 的平面 特征和位置 , 可以判断地层切片 ss1 为前三角洲 亚相特征 ( 图 52A ) 。 ss2 位于 ss1 的上面 ,地层切片红色振幅对应 的 GR 测井曲线特征为先向上变粗后变细 , 并且 有河口砂坝的形态 , 东南方向大片红色区域判断 为前缘席状砂 ,该地层切片反映在海平面以下的 沉积 ,ss2 为三角洲前缘亚相特征 ( 图 52B ) 。 ss3 可以清晰分辨出下切谷沉积形态 。下切 谷发育区域没有钻井 , 但使用地层切片可以判断 出下切谷砂质沉积物 , 周围黑色振幅区域对应 GR 高值 ,属于泥质沉积 ( 图 52C) 。 ss4 倾向方向上红色振幅呈叶状体分布 ,并且 有分流河道和决口扇形态特征 。红色振幅对应的 GR 测井曲线为先向上变粗后变细的特征 , 这也 说明沉积是一个进积的河道充填过程 。根据地震 振幅形态和测井曲线特征可以判断 ,ss4 反映了三 角洲平原亚相沉积 。在三角洲上倾方向也可以清 晰地识别出下切谷充填的砂岩 ( 图 52D) 。 ss5 位于目的层位顶部 ,红色振幅清晰可以显 示出曲流河形态 , 相应区域可以分辨出决口扇和 沼泽沉积环境 。曲流河对应的 GR 测井曲线为向 上变粗后变细的特征 ,反映砂质河道沉积特征 ; 同 时可以识别出红色振幅包含四条沿倾向方向的下 切谷形态 ,对应的 GR 测井曲线为向上加积的厚 层砂岩 。ss5 可以解释为曲流河相 ,其上有四条下 切谷发育 ( 图 52E) 。 根据对研究区地层切片和测井资料的分析 , 目的层位发育有一套三角洲沉积体系 , 从下到上 依次为前三角洲亚相 、 三角洲前缘亚相 、 三角洲平 原亚相和曲流河相 , 其中下切谷发育 。该三角洲 体系从西北向东南不断由陆地向盆地方向进积 , 其结果是形成从下到上为前三角洲亚相 、 三角洲 前缘亚相 、 三角洲平原亚相和曲流河相的垂向沉 积层序 。在该三角洲体系中 ,河道砂体 、 河口坝和 下切谷沉积是潜在的圈闭 。有效识别三角洲体系 对于油气勘探有着重要的指导意义 。

3　 论 结

地震沉积学技术在沉积相识别和分析中有着

独特的优势 , 并取得了良好的应用效果 。本次研 究中 ,90° 相位地震资料振幅和岩性对应关系良

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感谢美国得克萨斯大学奥斯汀分校经济地质局研 究员 Tucker F. Hentz 和 Ramo n H. Trevino 在 本次研究中提供的帮助 , 感谢 Austin GeoModel2 ing Co mpany 为本研究提供软件 Reco n St ratal2

Slice TM ,感谢 Landmark Grap hics Co rporatio n 为

本研究提供地震解释软件 Landmark TM 。

[

参 考

文

献

]

[ 1 ] ZEN G H , AMBROSE W A , V ILL AL TA

E. Seismic t he Mioceno No rte Area , Lake Maracaibo , Venezuela [J ] . The Leading Edge , 2001 , 20 : 1260 - 1269.

sedimentology and regional depo sitio nal systems in

[ 2 ] ZEN G H , H EN TZ T F. High2f requency sequence st ratigrap hy f ro m seismic sedimentology : Applied to shore Louisiana [J ] . AA P G Bulletin , 2004 , 88 ( 2 ) : 153 - 174. seismic sedimentology : example f rom Co rp us Christi Bay , Texas[J ] . AA P G Bulletin , 2007 , 91 (7) : 981 1003. ZEN G H. Seismic Sedimentology for [4 ] Resolution Reservoir Imaging ( Abs. ) [ C ]/ / Seismic 2006 Co nference and Exhibitio n. Applications to New Play Identificatio n AA P G Internatio nal 2006 : 153. tion , so ut h Texas [ R ] . Austin : The University of Texas at Austin , 1986. sto ne , Upper Cretaceo us , Webb County , Texas [J ] .

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Miocene , Vermilion Block 50 , Tiger Shoal area , off 2

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High2

第6期

李秀鹏等 : 地震沉积学在识别三角洲沉积体系中的应用

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actio ns , 1982 , 32 : 497 - 518.

[ 7 ] SN EDD EN J W , J U MPER R S. Shelf and shoreface reservoirs , Tom Walsh2Owen field , Texas [ C ]/ / Sandsto ne Pet roleum Reservoirs. New Sp ringer2Verlag , 1990 : 415 - 436. sandstone parasequence2Olmo s Sandsto ne , York :

Abstract : Seismic sedimentologic analysis is superior to standard seismic st ratigrap hic analysis in mapping high2f requency sequences and depo sitio nal systems. Seismic amplit udes can be correlated to sediment2dispersal pat terns and associated depo sitio nal systems o n t he relative geologic time surfaces. Key words : seismic sedimentology ; delta ; depo sitio nal system ; 90° hase ; st ratal slice p

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The Olmo s Formatio n in t he Gold River Nort h field is characterized by a shelf2edge deltaic system , f ro m which five t ypes of depo sitio nal systems are identified : ( 1 ) fluvial plain , which is characterized by fluvial channel s , crevasse splays , and swales ; ( 2 ) deltaic plain , which co nsist s of dist ributary potentially important st ratigrap hic t rap s. channel s , levees , and crevasse splays ; ( 3 ) deltaic2f ro nt mo ut h bar s and sheet sands ; ( 4 ) p rodelta , which is co mpo sed of silt y sediment s ; and ( 5) incised valleys , which were formed during subsequent River Nort h field because t he dist ributary2channel sandsto nes and incised2valley fill s may form low stand ero sio n o n expo sed deltaic sediment s. The Olmo s Formatio n can be p roductive in t he Gold

log lit holo gies using 90°