多域地层切片技术在沉积相分析中的应用——以WA油田流一段下层序为例

张毅,何丽娟

（中海石油<中国>有限公司湛江分公司，广东湛江524057）

随着岩性油藏勘探的蓬勃发展，对沉积相研究精度提出了更高的要求，相应的理论与技术也得到了广泛的发展，比较有代表性的地震沉积学理论与其相应的地层切片技术。地震沉积学的概念最早是由曾洪流教授在1988年提出，定义地震沉积学是利用地震资料分析沉积岩与沉积过程的一门学科[1]。2000年，Schlargert等在多年实践基础上，提出了更为具体的定义，认为地震沉积学是使用高品质地震资料，结合现代沉积环境以及露头古沉积模式，识别沉积单元的三维几何形状、内部结构以及沉积体系平面分布和演化特征[2]。目前，国际上，许多学者在北美、印度多个含油气盆地进行了大量的地震沉积学研究[3]，同时国内学者也在中国东部各盆地广泛开展了地震沉积学研究[4-5]，均在沉积相研究方面取得了较好效果。

地层切片技术、90°相位转化与地震分频技术是地震沉积学的3个核心技术，其中地层切片技术可以利用地震资料刻画出沉积单元几何形态，能较为准确地解释沉积体系平面分布与时空演化特征，在实践应用中取得了较好的效果[6]。目前，该技术主要应用在原始地震数据和反演体中，主要反映了沉积单元在振幅域的平面特征，而针对频率域地层切片研究较少。本文以WA油田流一段下层序为例，研究了地质体在振幅域和频率域里的地层切片特征，探索了多域地层切片综合分析技术在高精度沉积相分析中的应用。

1 区域地质概况

涠西南凹陷位于南海北部湾盆地北部，是在前古近系基岩上发育起来的新生代断陷盆地，具有北断南超的特点，可划分为北部隆起带、一号断裂带、二号走滑断裂带、三号断裂带、涠西南低凸起、东南斜坡带、斜阳斜坡带7个构造带（图1）。

WA油田在研究区内（图1），位于涠西南低凸起构造带上，其流一段是主要的成藏层系。该层序经历了一次湖平面升降变化，发育了一套完成的三级层序，在钻井和地震上能识别出层序顶底的不整合面T80、T83、内部的初始湖泛面T82、最大湖泛面T81，4个界面将流一段划分为上层序（高位体系域）、中层序（湖侵体系域）和下层序（低位体系域），其中下层序为低水位期，主要发育近物源的扇三角洲—湖底扇沉积体系，是岩性圈闭的有利勘探区。

钻探证实，流一段下层序时期，物源规模较小，地质体厚度小于地震资料垂向分辨能力，仅通过地震剖面，很难准确识别不同类型的地质体。

2 研究方法

对于薄层沉积体识别问题，已有大量的研究，形成了2个重要认识：①在地质体特征上，其体横向尺寸通常明显大于其纵向尺寸的的特点。根据Galloway和Ho⁃bady[7]的统计，即使是相变剧烈的陡坡扇体，其平均厚度与宽度的比值也有1∶5左右，而对于相变缓慢的沉积环境，这一比例可达1∶1000；②在地震分辨率上，地震水平分辨率与纵向分辨率通常是近似相等的[8]。这就意味着地质体的地震成像在水平方向上比在纵向上容易得多，所以本文从水平分辨率入手，开展了基于地震沿层切片技术和沿层频谱成像技术综合分析的沉积相精度研究。

2.1 地层切片技术原理

（1）地层切片的概念。目前使用的切片主要包括3种类型，即等时切片、沿层切片和地层切片。等时切片时沿着某一地震反射双程旅行时间制作地震切片，切片方向垂直于时间轴；沿层切片是以地震解释层位为参考面，沿着地震解释层位，或平行于地震解释层位制作地震切片，主要反映了地震反射同相轴意义上的等时性[9]；地层切片时以2个等时地层界面为顶底界面，在顶底界面之间，根据地层厚度等比例内插的方式制作地震切片，这种切片考虑了沉积速率随平面沉积位置的变化，更接近等沉积界面。

（2）地层切片制作流程和关键点。地层切片的基本做法首先在地震剖面上找出具有等时性的顶底界面，然后在顶底界面控制下，按照厚度比例内插制作切片，认为每一个切片都是等时的，并且反映了顶底界面划分出的地层在每一个沉积时间界面处的地震响应。通过地层切片不仅可以刻画地质体的几何外形，还可以识别岩性和划分沉积相带。该制作流程有几个关键点：①顶底等时界面的选择方法；②顶底界面间按厚度比例内插与切片等时性的对应关系。

对于第①点等时界面选取问题，应从2个方面综合考虑。在地震方面，同相轴是各种地质信息叠加后的综合反映，不同频率域的地震信息代表不同级别和类型的地质特征。等时界面通常对应着大的地质界面，在各种地质信息中占主导地位，所以在不同频率域中都有体现，所以选取等时面的基本做法是通过使用不同的频带对地震数据滤波，选择那些不随频率变化的同相轴作为等时界面。在地质方面，通过钻井与地震接触关系，可以识别出层序界面和海湖泛面2种典型的等时界面，但不是每一种等时界面都可以作为制作地层切片的顶底控制界面，例如选取一套层序顶底不整合面作为控制界面，制作的切片横切了层序内部所有层序单元，不具备等时性质，所以通常选取在钻井上容易识别和对比，在区域上广泛分布的海湖泛面作为制作地层切片的控制界面。

对于第②点厚度比例内插与等时性的关系问题，从数学计算的角度分析，等时界面之间按厚度比例内出来的界面具有等时性，但在地质过程中，如果存在沉积间断、地层剥蚀等现象时，就会严重影响到数学线性内插的等时性，所以制作地层切片前，一定要根据地层内部存在的沉积特征，制定相应的工作流程，使得地层切片尽可能接近等时地质界面。

2.2 沿层频谱成像技术原理

（1）频谱成像技术原理。频谱成像的理论基础是薄层反射的调谐效应。当薄层厚度小于四分之一波长时，在时间域内，随着薄层厚度的逐渐增加，地震反射振幅逐渐增强；当薄层厚度等于四分之一波长时，反射振幅达到最大值；之后，随着薄层厚度进一步增大，地震反射振幅逐渐减小[10]。薄层调谐效应引起的振幅干涉特征取决于薄层的波阻抗特征和厚度大小。使用离散傅立叶变换，可以将三维地震资料从时间—振幅域转换到频率-振幅域，然后使用频率域能量体制作等频率切片，就可以得到不同频率条件下薄层的干涉特征。由于具有相似阻抗特征和厚度大小的砂体，在相应的调谐频率上，具有相似的调谐特征，这一规律为储层厚度研究提供了依据，对应的技术称为地震资料的频谱成像储层预测技术。根据调谐理论，薄层的调谐频率通常较高，厚层的调谐频率往往较低，所以在砂层厚度未知的条件中，针对砂层顶面对应的同相轴进行速度扫描，寻找砂体的调谐频率，然后利用调谐频率、地震波速度和砂层厚度的对应关系，预测储层厚度。

（2）频谱成像技术分辨率优势。相对于常规地震属性，频谱成像的主要优势在于分辨能力的显著提高。常规的地震振幅，如地震振幅，根据分辨率计算公式，最高分辨力为λ/4，其中λ指的是地震波主频对应的波长；而频谱成像的最高分辨率中的λ指的是最高有效频段对应的波长。例如，对于主频35Hz、地震波速度为3000m/s、有效频带为10～75Hz的地震资料，根据公式v=λf，计算出常规地震属性分辨率为35Hz主频对应地震波长的1/4，约21m。经频谱分解后，地震分辨率为最高有效频率75Hz对应地震波长的1/4，约10m，分辨率得到显著提高。从分辨率的基本原理上，频谱分解技术突破了常规地震主频下的分辨率极限，能够识别尺度更小的地质体。

基于地震分频技术的地震分辨率优势，以地质体顶面为控制层，开展沿层频谱成像分析，为地质体内部沉积结构的精细刻画提供了一条有效途径。

3 实例分析

3.1 分析典型地质体多属性地层切片识别特征

研究区共钻井11口，证实该区流一段下层序发育扇三角洲—湖底扇沉积体系。在所有钻井中，WA-1和WA-2井钻遇了典型的扇三角洲和湖底扇地质体，并取全了钻井、测井和岩芯资料，为此，本文针对这2口井钻遇的地质体开展了多属性地层切片研究，建立了典型地质体切片识别模式。

3.1.1 扇三角洲多属性地层切片特征

WA-1井钻遇了流一段下层序扇三角洲砂岩，岩性组合为泥岩、页岩与含砾砂岩不等厚互层特征。泥岩、页岩为褐灰色还原色，厚度大，指示了中深湖相深水沉积。砂岩粒度粗，含砾石，分选差，具有近源沉积特征。伽马曲线为齿化箱形，表现为多个反旋回纵向叠置。地震剖面上表现为中—低频、强振幅、连续性较好的单一同相轴特征。受物源供给和水深共同影响，该期扇三角洲规模较小，砂体较薄，其厚度小于地震分辨率，所以在地震剖面上无法识别扇三角洲的前积反射特征，增加了沉积相解释的多解性。

研究区主要目的层横向上沉积速率变化小，地层厚度基本相同，并且地层内部同相轴与层序界面平行，适合地层切片的应用条件。选取流一段下层序地层界面T82、T83作为顶底控制层，通过厚度等比例内插的方式，以20ms为时间间隔，制作了5个地层切片。图5显示，地层切片横向完整切割了每一个同相轴，能够反映地层内部地质体的横向分布范围。

图2a是针对WA-1井钻遇的扇三角洲制作了振幅域地层切片。根据合成地震记录标定结果，该层系砂岩顶面标定在波峰上，切片上强振幅区反映了砂体发育区，具有清晰的三角洲地质外形(图2a、2b)，其振幅值也随着远离物源呈逐渐变弱的特征。为了进一步识别扇三角洲内部的沉积微相特征，笔者利用频谱成像技术，针对横切扇三角洲砂体的地层切片沿层取小时窗，按照5Hz的频率间隔，计算了从0～90Hz共18个等频率能量切片，每一个频率切片反映了相应厚度的砂体分布位置。在45Hz、60Hz频率对应的能量平面分布图上（图2d、2c），能清晰看到扇三角洲内部的分流河道砂体呈发散状从南面物源区向湖盆中心散开。

3.1.2 湖底扇多属性地层切片特征

使用同样的方法分别制作了WA-2井实钻湖底扇扇体对应的振幅域和频率域的地层切片。振幅切片上，强振幅异常体具有圆形的湖底扇外形（图3a），在60Hz频率切片上，能看到湖底扇内部的砂岩储层主要聚集在扇体的近物源端（图3b），与经典的扇体沉积模式和砂体分布特征（图3c、3d）吻合较好，进一步证实了使用多域地层切片技术能有效识别扇三角洲和湖底扇地质体外形与内部砂体分布位置。

3.2 预测目标地质体类型和砂体分布规律

图2 扇三角洲多域地层切片分析图

图3 湖底扇多域地层切片分析图

WA-2、WA-5井在研究区流一段下层序顶面T82钻遇一套砂泥薄互层，测井解释油层厚度在1～2m左右，地震剖面上表现为中—低频、强振幅、连续性好的特征，同样看不出三角洲的前积特征（图4）。钻后分析认为，这2口井钻遇了滨浅湖滩坝相，砂体较薄，在2800m的埋深下，储层物性差，干层较多，导致油层薄，继续扩边勘探不具备经济性。在新一轮研究中，笔者针对WA-2和WA-5井所钻砂体进行了多域地层切片技术分析，发现振幅切片上表现出清晰的三角洲外形（图5a），30Hz频率切片上能看到发散状的分流河道（图5b），重新解释为扇三角洲砂体，并认为2口井没有钻遇河道主体部位，而在向物源方向的三角洲核心区具备厚层砂体的条件。根据切片认识，继续钻探了WA-3井，在T82界面处钻遇厚层砂体，证实了研究的正确性。

4 结论与认识

图4 WA-2、WA-5井单井柱子与连井地震剖面综合图

图5 振幅域与频率域切片平面图

（1）针对研究区钻探证实的地质体使用了多域地层切片技术，其中振幅域地层切片能有效反映出地质体的外形，而频率域切片能刻画出地质体内部沉积微相的平面分布特征，所以使用该技术可以有效提高地质体的研究精度。

（2）针对勘探中出现的沉积相误区问题，使用多域地层切片技术，重新认识了沉积相类型，并成功预测了厚层砂体发育区，进一步证实了该技术是一种有效的储层预测方法。

（3）在本次研究中，通过将常规的振幅域地层切片向频率域拓展，提高了地层切片识别地质体的精度，揭示了多域地层切片技术在沉积相研究和储层预测中的巨大潜力。因此，开展不同属性域内多种地层切片技术的综合研究，能为精细勘探提供更为有效的技术手段。

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