地球物理方法在沉积物源分析中的应用

武赛军， 尹太举 (长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023)

马晋文 (中国冶金地质总局三局地质勘查院，山西 太原 030002)

毛丹凤 (长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 荆州 434023)

瞿长青 (中原石油勘探局地球物理勘探公司，河南 濮阳 457001)

柯 钦 (东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072750)

地球物理方法在沉积物源分析中的应用

武赛军， 尹太举 (长江大学地球科学学院，湖北 荆州 434023)

马晋文 (中国冶金地质总局三局地质勘查院，山西 太原 030002)

毛丹凤 (长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 荆州 434023)

瞿长青 (中原石油勘探局地球物理勘探公司，河南 濮阳 457001)

柯 钦 (东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072750)

目前的物源方法一般局限在地质与地球化学方法上，如重矿物分析法、碎屑岩类分析法、同位素法、裂变径迹法等等。但这些方法存在较大的局限性，它们只能反映井上及井周围地层的物质特征。对于一个井少且井分布不均匀的地区，这些方法就不能准确判断物源方向或无法判断物源方向。地球物理方法在这种情况下就占据一定的优势，因为该方法得到的横向上的地层信息较连续。主要概述了如何利用地球物理方法中地震相、反演、地震属性分析方法来判断物源方向，并结合实例使用地震属性中的频谱分解方法分析某工区的物源方向。

物源；地震相；反演；地震属性；频谱分解

物源分析的意义主要体现在确定源区位置、性质、沉积物搬运路径及整个盆地的沉积过程、构造演化史和储集砂体的刻画。物源分析是了解一个新地区的首要任务，它决定着对该地区后续研究的方向及准确性[1]。因此物源分析在沉积研究的过程中占有举足轻重的地位。随着人们对物源分析重要性认识的不断提高、理论研究的不断深入及测试技术的不断完善，使现代物源分析方法呈现出多学科交叉、多资料验证、多技术协同的发展趋势[2-3]。目前的物源分析方法主要从地质与地球化学2个角度出发，或是两者相互结合来分析物源，如重矿物分析法、碎屑岩类分析法、同位素法、裂变径迹法等等[3-4]。

由于每种方法的资料基础、适用条件等存在差异，合理选择符合研究区资料基础的物源分析方法很关键。尤其在稀疏井网条件下，井上信息在局部地区有效，对于横向上井与井之间或无井区就会存在一定的问题。若单从地质或地球化学角度来分析物源，因地层在横向上受到信息量的较大限制，物源分析的结果就不太准确，或是无法确定物源方向。地球物理方法可以弥补这个不足，如地震数据，它能较连续地反映地层的横向信息。在井数量少，分布不均匀的情况下，就可以充分利用地震相、反演、地震属性等分析方法来确定沉积体系的展布、演化规律，进而进行物源方向判别，然后利用井上信息从地质或地球化学角度局部控制分析，最后综合分析确定较可靠的物源方向。

1 地球物理方法

地震数据体中包含着丰富的地质信息，它主要反映了地层之间的波阻抗差异。随着高精度3D地震技术的发展，可以利用一定的数学计算公式从地震数据体中提取反射波的某种信息特征，如振幅能量、反射波的弧长、频率等，再通过分析这些信息特征来指导物源分析研究。一般运用地震相、反演、地震属性等地球物理方法分析古水流方向或砂体的展布特征，因为古水流的流动伴随着物质的沉积，砂体的展布特征表现出沉积物在搬运过程中岩性的变化规律，故可根据古水流方向或砂体的展布特征推断物源方向。

1.1地震相

地震相是地震地层学的核心，是由特定的地震反射参数所限定的三维空间地震反射单元，是特定的沉积相或地质体的地震响应。地震相是指沉积物(岩层)在地震剖面图上所反映的主要特征的总和，包括内部反射结构、反射连续性、反射振幅、反射频率、外部几何形态及其伴生关系，如前积反射结构等。利用前积反射结构可以大致推断古水流方向，从而判断物源方向。当地震测线方向与地层前积方向平行时，剖面上的前积反射形态能反映地层的前积方向[5]，即古水流方向。郭泽清等在柴达木盆地东部三湖地区第四季沉积物源分析中，利用地震前积反射特征与其他物源分析法相结合取得了较好的效果[6]。

1.2反演

反演是由地震信息得到地质信息的过程，其中叠后地震波阻抗反演较为常用，利用该反演可得到阻抗剖面或速度剖面，进而研究岩性变化规律。在反演的过程中主要利用测井与地质资料来约束反演结果的横向变化。该结果是地层中岩性的较直观反映，它能反映岩性的变化规律，为物源分析提供一定的依据。

1.3地震属性

地震属性是指将叠前或叠后地震数据进行数学变换后，导出有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征，主要包括振幅统计类属性、瞬时类属性、相关统计类属性(如波形分类属性)、频(能)谱类属性和层序统计类属性等[7]。通过分析上述地震属性平面的变化规律就可以预测储层或岩性横向变化特征，研究砂体发育规律，结合沉积环境的横向变化、古水流方向，从而确定物源方向。

在勘探初期，井网稀疏条件下，井数量少，其分布亦不均匀，井上信息在局部地区有效。用其分析研究区的物源时，横向上的井与井之间或无井区就会存在一定的问题。此时，可以借助地球物理方法，如地震相、反演、地震属性等分析方法来研究沉积体系的展布及演化规律，控制物源大致方向，再结合地质与地球化学方法分析进一步精确确定源岩性质及物源方向。

2 应用实例

图1 井的合成记录

某工区的面积达483.67km2，工区内的井数量为18口，地层近乎呈单斜构造，倾向近西北方向。在工区内的东部有背斜构造，所有的井几乎都打在背斜构造的轴部附近。在这些井中有2口井在目的层A层(其顶为a，底为b如图1所示)出水，其余全出的是油。这些井在A层处岩性大部分为砂岩，远离这些井的地方就不清楚地层的岩性变化规律。该工区以后的钻井开发工作面临着一个棘手的问题——以后的井应该定位在何处。由于对整个地区的物源方向没有清楚地认识，所以砂体的分布规律也未得到落实。

首先将每口井的声波曲线进行校正归一化，该工区内的井没有密度曲线，密度使用Gardener公式计算，而后进行合成记录的精细标定。合成记录的精细程度直接影响后面地震剖面上地层的解释。该工区内部分井的合成记录情况如图1所示，图1中标定的是地层的顶界。

层位标定完成后，在地震剖面上对标准层、A层的顶底及其相邻若干层位进行追踪解释。在该工区中主要对A层采用频谱分解的方法来研究砂体的展布情况。频谱分解主要提取地震波中的单一频率成分所对应的振幅信息，它是地震属性的一类：频(能)谱类属性。频谱分解是利用小波变换或傅里叶变换，沿层或沿固定时窗把地震反射波中的各频率成分对应的调谐能量识别出来，形成对应频率的能量异常图，从而使得储层或岩性得以检测[8]。该方法对地质体在3D地震资料时间厚度中不连续成像时，将频率域中每个频率所对应的振幅进行分析，排除了时间域内不同频率成分的相互干扰，这对物源分析非常有利。

采用沿层时窗方式提取A层地震反射波中的20、30、40、50Hz频率成分，它们分别所对应的调谐能量异常体如图2所示。通过观察频谱分解图，可知图中异常体变化趋势随着频率的增加其展布范围亦随之发生明显变化。

对于砂泥岩来说，一般砂岩所反映的频率较高，而泥岩较低，再与井上岩性资料对比，结果显示在该井A层处为砂岩，利用频谱分解对A层进行分析得出砂体主要分布在东北角，向西南、东南方向延伸。据此可进一步推断物源方向很可能与箭头所指方向一致，即沉积物是从东北方向注入该工区后，在工区内分别向西南和东南堆积。

图2 频谱分解图

3 结 语

在井少且井分布不均匀的地区，利用地球物理方法可以直观地分析出物源的大致方向，如分析地震相、反演、地震属性。该方法操作简单，且在实际的应用中也取得了较明显的成果，如上述实例中运用频谱分解的方法推断出工区内的物源大致方向，指导了今后的研究工作。这主要得益于地震资料的横向连续性，弥补了地质与地球化学分析方法的局限性。在应用上述方法时应注意：①地层等时格架的准确建立；②合成记录的精细制作，地质层位准确标定；③该方法需要结合井上信息进一步分析物源方向，因为该方法只能大致确定物质的来源方向，不能判断源岩性质。

[1]张琴,朱筱敏.黄骅坳陷沙一段物源分析及地质意义[J].油气地质与采收率, 2009，16(6):8-11.

[2]Gert Jan Weltje. Quantitative provenance analysis of sediments: review and outlook[J]. sedimentary geology, 2004, 171(1-4): 1-11.

[3]赵红格,刘池洋.物源分析方法及研究进展[J].沉积学报, 2003 ,21(3):409-415.

[4]周祖翼,毛凤呜,廖宗廷,等.裂变径迹年龄多成分分离技术及其在沉积盆地物源分析中的应用[J].沉积学报, 2001，19(3):456-458,473.

[5]张金伟,王军,吴明荣.利用地震前积反射特征确定古水流方向的沉积几何方法[J].油气地质与采收率, 2008，15(5)： 53-55.

[6]郭泽清,孙平,张林,等.柴达木盆地东部三湖地区第四纪沉积物源分析[J].第四纪研究, 2010,30(5)：1044-1054.

[7]王利田,苏小军.地震属性分析在彩16井区储层预测中的应用[J].地球物理学进展, 2006,21 (3):922-925.

[8]赵爽,李仲东，许红梅.分频解释技术及其在陆相砂岩地层地震勘探中的应用分析[J]. 矿物岩石, 2006,26(2):106-110.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409.2012.01.019

P618.13

A

1673-1409(2012)01-N059-03