基于分频地震反射能量地层切片进行沉积体系解释的方法与流程

本发明属于利用地震信息解释沉积体系技术，具体涉及一种基于分频地震反射能量地层切片进行沉积体系解释的方法。

背景技术：

在沉积体系研究中引入地震信息，已是大势所趋，正成为研究的热点。起源于二维地震的地震地层学通过研究地震反射振幅的强弱变化，地震反射频率的高低，地震反射同相轴的连续性及地震反射结构、外形来反映沉积体系的变化。但是，这种方法精度较低，在缺乏大量井的控制下，地震地层学的应用主要局限于低级别(二级或三级)、厚层地层组合。假如地层埋藏不深、地震反射品质好并具有高频信息(主频大于100HZ),利用地震地层学编制薄层(10-100m)四级和五级层序图件一般是可行的；假如地层埋藏深，地震资料仅具有低频信息(主频20-50HZ)，完成这个任务是有困难的。随着深度增加，地震主频降低、速度增加，导致地震分辨率降低和噪音更严重。埋藏深的薄砂体通常低于地震分辨率。在薄砂-泥岩互层地层中，人工追踪地震反射同相轴一般是不可能的，因为这种情况下具有很少的肉眼可以识别出的地震异常。结果，在地震数据体中，人工对比的三维层序界面和最大洪泛面是不精确和不可行的。除非可以获得大量的钻井控制和地震数据的品质和分辨率能够极大得得到提高，否则，必须发展新的方法来编制更高级层序的图件和进行沉积体系解释。

目前已经提出利用地震沉积学来解决高分辨图像和砂岩储层预测问题。地震沉积学是利用地震资料来研究沉积岩及其形成过程。在现今的技术水平下，地震沉积学局限于地震岩石学、地貌学、沉积构型和沉积演化史研究。进行地震沉积学研究的有效技术包括地震道90°相位旋转、地层切片和分频技术。为了将地震地貌与岩性特征相联系，以便进行地震—沉积分析，地震数据的相位必须调整到90°。在此相位，薄层层序阻抗剖面近似于地震震幅道剖面。此外，地震属性必须沿沉积界面拾取，因此，沿此面提取的任何属性都能代表沉积时间单元。这种地震面展示称为“地层切片”。综合利用地层切片、钻井资料和测井相分析可以改善单独利用地层切片得到的解释成果。

传统的地震沉积学是利用地震振幅数据体来创建地层切片和解释沉积体系。地震正演表明，当砂岩速度随孔隙度增高而降低，高孔隙砂岩速度低于周围泥岩速度，如，砂岩速度由5000m/s降低到4000m/s；泥岩速度为4300m/s；砂、泥岩密度保持恒定，为2.44g/cm³；砂岩夹于泥岩中。对于上述地质模型，沿砂岩顶面反射系数就由0.0723降至-0.0361。在50HZ 0°相位Ricker子波合成地震振幅剖面中，致密砂岩顶面位于地震波峰，高孔隙砂岩顶面确位于波谷。砂岩速度降低了20％，地震反射振幅由+1降低到-0.477。在这种情况下，沿砂岩顶面不仅振幅强弱有所变化，而且地震极性也发生了反转。因此，在这种情况下，利用振幅进行岩性解释，将会有很大困难，很有可能将储集性能优良的砂岩解释为泥岩。

在上述情况下，利用地震反射能量代替地震反射振幅有利于进行岩性解释。地震反射能量为振幅的平方。通过地震反射能量可以消除地震极性变化。在地震反射能量剖面中，不论砂岩的速度怎么变化，沿其顶面始终为强能量反射界面。在上述地质模型中，虽然砂岩速度降低20％导致地震反射能量降低了77.3％，但在背景反射中仍表现出强能量反射界面。因此，在这种情况下，利用地震反射能量仍然可以有效的区分砂、泥岩。这就是利用地震能量进行岩性解释的优势。

地震沉积学面临的另一个问题是，当地层厚度大于λ(λ为地震波波长)时，来自顶、底界面的反射子波在时间域内完全分离，地震记录反映了两个界面的最大可能信息；当地层厚度减薄(厚度小于λ)时，来自顶、底界面的地震反射子波逐渐产生叠加；当地层厚度≤λ/4时，地震记录反映了顶、底界面地震反射子波叠加产生的信息。显然，来自不同的、相邻的层序中的多个薄砂岩层的地震反射常常相互干涉，产生同相轴合并。因此，识别出地震反射干涉作用较弱的频带对解释沉积体系是至关重要的。

时频分析是研究地震信号在时频域中的变化特征的有力工具。俄罗斯学者最早利用时频信息进行沉积旋回规律研究。随着小波变换这一新兴数学工具的出现，克服了傅里叶变换时频域局部性差及时频分辨率固定等缺点，能够在多尺度、多分辨率条件下对信号进行时频分析。利用时频分析可以确定砂岩地震反射中地震波干涉相作用对较弱的频带。同时，时频分析与砂岩的岩石物性资料，如声波测井、密度测井及孔隙度分析资料结合，可以确定岩石物性对砂岩地震反射特征的影响。这有助于对地震信息进行沉积学解释。

技术实现要素：

为了克服上述现有方法的缺点，本发明的目的在于提供一种基于分频地震反射能量地层切片进行沉积体系解释的方法，该方法具有可操作性强、适用范围广、解释精度高、多解性更低的优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

基于分频地震反射能量地层切片进行沉积体系解释的方法，包括以下步骤：

第一步，统计分析砂、泥岩的岩石物性特征

基于声波时差测井(AC)、自然伽马测井(GR)和孔隙度(POR)数据，绘制AC—GR—POR散点图，确定砂、泥岩的天然放射性特征，分析砂、泥岩的声波传播速度的差异及孔隙度对通过砂、泥岩的声波速度的影响；

第二步，高精度层序地层分析

根据野外露头和岩心观察及测井曲线分析，结合界面性质、界面级别、层序结构和叠加样式研究，在详细的沉积相分析基础上，划分长期(LSC)、中期(MSC)和短期(SSC)基准面旋回层序；

第三步，对井旁地震道进行时频分析，压制地震波干涉作用

利用时频分析技术，确定砂岩层的调谐频率，分析不同地震子波频率的干涉作用强弱特征，优选出地震波干涉作用较弱的频带；通过地震滤波，压制地震振幅数据体中地震波干涉作用的影响；时频分析砂岩的岩石物性资料，将声波测井、密度测井及孔隙度分析资料结合，确定岩石物性对砂岩地震反射特征的影响；

第四步，识别参考等时地震反射同相轴，创建高精度等时地层格架，建立井—震对应关系

等时地震反射同相轴具有非频变特征或阵列滤波，通过等时地震反射同相轴识别参考等时地震反射界面，通过在参考等时地震反射同相轴之间进行线性内插，形成地层切片；经过时深标定，建立短期地层旋回层序界面与地层切片之间的对应关系；

第五步，形成分频数据体，创建目标振幅地层切片，生成地震反射能量地层切片

基于小波变换，利用分频技术，对滤波后的地震数据体进行分频处理，形成不同频率的振幅数据体，结合上述第四步，创建目标振幅地层切片；地震反射能量是地震振幅的平方，据此将振幅地层切片转换为地震反射能量地层切片；

第六步，对地震反射能量地层切片进行沉积学解释，编制沉积体系平面分布图

将第一步的岩石物性特征研究、地震反射能量特征、单井及连井沉积相分析和测井相分析相结合，在分析区域沉积背景，古地理环境、古流向及不同沉积微相特征的基础上，对能量地层切片进行沉积体系解释，确定沉积体系平面分布分布特征。

本发明第一步将岩石物性特征研究、地震反射能量特征、单井及连井沉积相分析和测井相分析相结合。在分析区域沉积背景，古地理环境、古流向及不同沉积微相特征的基础上，对能量地层切片进行沉积体系解释，确定沉积体系平面分布分布特征。本发明引入时频分析，选择地震干涉较弱的频带，压制地震干涉作用，同时，将地震振幅地层切片转换成地震反射能量地层切片，这既可以提高利用地震信息解释沉积体系的精度，也可以降低解释的多解性，是对传统地震沉积学的重要改进，具有更广阔的适用范围和更好的实用性。

【附图说明】

图1本发明的方法流程图；

图2实施例的AC—GR—POR交汇图；

图3实施例的高精度层序地层对比剖面图；

图4实施例的井旁地震道时频分析图；

图5实施例的短期旋回界面与地层切片之间的对应关系图；

图6实施例生成的分频地震反射能量地层切片及其沉积体系解释图。图中粗黑线代表解释的沉积体系；

图7实施例编制的沉积体系平面分布图。

【具体实施方式】

结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

本实施例为利用基于分频地震反射能量地层切片进行沉积体系解释的方法研究鄂尔多斯盆地延长探区高家河三维区上古生界盒八段沉积体系平面分布特征。

参见如图1本发明的方法流程图，本实施例包括以下步骤：

第一步，统计分析砂、泥岩的岩石物性特征

本实施例统计分析了盒八段声波时差测井(AC)、自然伽马测井(GR)和测井解释孔隙度(POR)数据。从AC—GR—POR交汇图可知，见图2，砂岩GR一般低于130API。砂、泥岩声波速度范围重叠较大，砂岩速度整体上略高于泥岩速度。在砂岩中，孔隙度发育可以导致声波速度降低。高孔隙砂岩的声波传播速度一般高于3700m/s，但最低可以达到3200m/s。

第二步，高精度层序地层分析

通过野外露头和岩心观察及测井曲线研究，本实施例将上古生界本溪组-石盒子组段划分为5长期(LSC)、12个中期(MSC)和23个短期(SSC1～SSC23)基准面旋回层序。

长期旋回层序LSC1-LSC2(本溪组-太原组)具有基本对称基准面旋回叠置特征。上升半旋回和下降半旋回沉积物保存较完整，二分点界线清晰。以滨海—浅海沉积为主，代表边缘海沉积环境。而山西组-石盒子组为长期旋回层序LSC3-LSC5，其特征是上升半旋回为主的不完全对称基准面旋回叠置类型。主要代表河流—三角洲的碎屑岩沉积发育阶段。

短期旋回层序的内部结构特征多种多样，变化多端。具有不同内部结构的短期旋回层序在时空分布上具有各自的特有规律。

通过S231-S232-S208-Y161-S224-S223-Y120-S226-Y287南北向高精度连井层序地层对比剖面，见图3，可以看出,物源区位于研究区南部，该区域的层序主要具有以上升半旋回为主的不完全对称的特征(MMSC2、MMSC3、MMSC4等)；由南向北，旋回层序的对称性越来越好。

第三步，对井旁地震道进行时频分析，压制地震波干涉作用

本实施例对S232井旁地震道进行时频分析，见图4。在盒八段中，低于40HZ的频率成分，地层间地震反射波的干涉作用强烈，而高于100HZ的频率成分主要为噪音引起。因此，能够用来研究盒八段砂岩分布的最佳地震频带为40—100HZ。对地震数据体进行带通滤波，压制地震波干涉作用。

S232井盒八段中下部，深度介于2583—2608m，厚度25m的块状砂岩，平均有效孔隙度为7％，平均声波传播速度4116m/s，对应于地震波峰反射同相轴，调谐频率为46HZ，见图4中B砂岩。对于S232井，盒八段砂岩调谐频率介于45—50HZ。

从振幅谱可知，低孔隙度致密砂岩速度高，对应于波谷反射同相轴，见图4中A砂岩；而高孔隙度砂岩速度低，对应于波峰反射同相轴，见图4中B砂岩。能量谱分析表明，不论是致密砂岩或高孔隙度砂岩，虽然其地震反射特征不同，但从能量的角度看，二者在调谐频率附近均达到最大地震反射能量，形成强能量反射团，见图4。

因此，用地震能量代替振幅，可以消除因砂岩孔隙度变化引起的速度变化所导致的地震反射特征的差异，这有利于区分砂、泥岩，降低岩性解释的多解性。

第四步，识别参考等时地震反射同相轴，创建高精度等时地层格架，建立井—震对应关系

地质上的等时地层界面与等时地震反射同相轴相相对应，因此，等时地震反射同相轴相表现为地层学意义上等时的特征。等时地震反射同相轴是由波阻抗差异所导致形成的，因此，等时地震反射同相轴具有非频变特征。本实施例在上古生界地震反射中识别出了5个参考等时地震反射同相轴，每个地震反射界面一般和中期地层旋回的最大洪泛面具有良好的对应关系。利用线性内插方法，基于90°相位地震数据体，在五个参考等时地震反射同相轴之间生成了311层地层学意义上的等时的地层切片。经过时深标定，创建了短期地层旋回层序界面与地层切片之间的一一对应关系，见图5。

第五步，形成分频数据体，创建目标振幅地层切片，生成地震反射能量地层切片

本实施例基于小波变换，利用分频技术，对带通滤波后的地震数据体进行分频处理，形成45HZ、50HZ和60HZ振幅数据体。通过时深标定，盒八段对应于Slice209—230振幅地层切片，见图5，选择地层切片Slice229来代表盒八段。

前已述及，利用振幅进行岩性解释，很有可能将储集性能优良的砂岩解释为泥岩。依据上述第三步的研究结论，本实施例对振幅数据进行平方数学变换，将相应的振幅地层切片转换为地震反射能量地层切片，见图6，然后，在此类切片基础上进行沉积体系解释。这有助于降低解释的多解性。

第六步，对地震反射能量地层切片进行沉积学解释，编制沉积体系平面分布图

本实施例结合地质、测井和地震反射能量特征，对45HZ、50HZ和60HZ能量地层切片Slice229进行分层次解释不同规模的沉积体系，见图6。

45HZ能量切片Slice229反映了盒八段存在大规模的沉积体系。地层切片上存在一南东—北西向强能量弯曲地震反射条带。S232、S205、S228、Yq2及S216位于该反射带内，见图6。这些井盒八段主要由块状砂岩组成，夹少量泥岩，见图6中测井曲线插图。GR曲线表现为箱形(S205、S216)，代表了水动力条件稳定，沉积速率快的特点；齿状箱形(S232)测井相说明了水动力能量波动大、不稳定的特点；漏斗形+箱形(Yq2)测井相表明下部为河口砂坝，上部为水道沉积，这反映了分流水道水动力能量强，河流切割河口砂坝，形成指状砂坝；钟形(S228)测井相表明水动力能量不断减弱，见图7中测井曲线插图。钻井和地震资料结合，说明该地震反射带反映水下分流河道沉积。

Y120、S222、S226及Y218井区为中—强能量带状反射模式，近东西向展布，内部具有斑块状或蠕虫状地震反射样式，见图6，该带岩性组合变化较大。Y120井为泥岩夹砂岩，GR曲线表现为低背景上的尖峰特征，可能代表了水道边缘沉积，见图6中测井曲线插图。S226下部为砂岩，GR具箱状测井相，中、上部为泥岩，可能代表小水道沉积，见图6中测井曲线插图。S222井几乎全由砂岩组成，GR曲线表现为叠置钟形测井相，说明该井位置至少存在两期水道事件，形成拼合砂体，见图7中测井曲线插图。Y218全为块状砂岩，GR曲线为箱形测井相，说明沉积速率快，代表接近河道中心或拼合砂体沉积，见图6中测井曲线插图。总之，该水道带内部结构复杂，非均质性强，岩性变化剧烈。

通过50HZ能量地层切片Slice229，盒八段中等规模水下分流水道、边滩的分布特征十分明显。在S215井区，强能量斑块状地震反射十分明显，具有清晰的边界，位于45HZ能量地层切片中的主水道的凸侧，见图6。S215井的岩性特征表现为具有“夹心饼干”状的三层结构，中间主要为泥岩，而上、下地层主要是砂岩。GR曲线呈箱形测井相，为上、下层砂岩的在测井曲线上的主要特征，见图6中测井曲线插图。中间的泥质披盖是水动力较弱时期垂向加积而形成的。在切片上，曲流河边滩可以细分为三个侧向加积体，指明了河曲的迁移方向是从北东向南西。

中—弱能量蠕虫状、小斑块地震反射出现在西边缘S212、Y127、S210、S246及S247井区，见图6。该区岩性组合为砂岩和泥岩不等厚互层，盒八段底部主要为砂岩沉积，自然伽马曲线上主要表现为具有齿状的钟形测井相，其次为箱状相，见图6中测井曲线插图。这反映了次级小水道的沉积特征。

此外，与主水道高角度相交的三个强能量短带状地震反射发育在近东缘，可能反映了水道分叉的特征见图6。

60HZ能量地层切片Slice229能分辨出主水道带内部沉积单元。S229井区为强能量弯曲短带状地震反射，位于主水道凸侧，其弯曲方向与主水道弯曲方向相反，见图6。岩性组合主要为泥岩夹砂岩，说明该区为废弃水道沉积，见图6中测井曲线插图。

S208、Y161及S207井区为强能量斑状地震反射，见图6，位于主水道凹侧，边界清晰，内部反射结构不均匀。岩性组合以泥岩为主夹砂岩，GR曲线表现为低背景下的尖峰状、小漏斗状特征，应是河水溢出堤岸形成的水下天然堤沉积，见图6中测井曲线插图。

基于上述步骤，本实施例编制了盒八段沉积体系平面分布图，见图7。

从图7可知，盒八段三角洲沉积期，其主要沉积微相为具有较大规模的两条分流河道。其一水下分流河道呈南东—北西向，沿S228、S232、S204、S205、Yq2、S216展布。在河道一侧，于S215井区发育河道迁移形成的边滩。废弃河道主要发育在S229井区，河道溢流形成的水下天然堤见于S207井区。该河道南段可能分叉，形成两条水下分流河道。其二为近东西向，沿Y218、S222、Y120、S226分布的水下分流河道。该河道带岩性特征复杂，非均一性强，具有复杂的内部结构。此外，一规模较小的水下分流河道发育在西缘S212、Y217、S211、S210、S246及S247井区。该水道具有向北走向，最终与南东—北西主水道交汇。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定专利保护范围。