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1、高精度沉积层序分析 的地层切片技术 中国石油大学（北京） CNPC物探重点实验室 曹 思 远 内 容 引言 地震同相轴的穿时性 地层切片制作的步骤 与其它方法的比较 切片上的岩相图实例 结论 引 言（1） 在许多地方三维地震资料中，地震同相轴与数据频 率的关系密切。尽管有些同相轴与频率变化无关， 但许多同相轴因频率变化而发生变化，因此，这些 同相轴与地质时间界面不平行。 这里介绍的资料中，低频剖面上地震同相轴的最大 穿时跨度可达120ms。低频资料中的强烈干扰可能 产生虚假的地震相并且使真正的地层关系变得模糊 不清。这种现象对地震解释具有很重要的意义，尤 以层序地层解释为甚。 引 言（2） 地
2、层切片技术已极大地减缓了穿时的问题。制作 地层切片（stratal slicing）时，首先追踪不随频 率变化而变化的、相当于地质时间界面的参照地 震同相轴。然后在两个参照层之间根据线性内插 建立地层时间模型和作振幅地层切片数据体。 新的地层切片数据体的X、Y轴与原坐标系统的一 致，而Z轴则为相对地质时代。 引 言（3） 地层切片是盆地分析和储层粗略描述中的 一项有用的新办法，它使沉积相成图工作 变得比较简单，特别适合于楔形沉积层序 的分析。 一些实例也表明河道、三角洲和海底浊积 等沉积体系可以在横向分辨率较高的三维 地震资料中显示出来。 引 言（4） 介绍在地震解释中同相轴与频率变化有关 的
3、特性和受频带宽度变化影响的实例 一些同相轴近于平行于等时面，而另外的 同相轴则是穿时的。这种地层对比的误差 对高精度层序地层研究及储层表征来说是 不能允许的。 在地震等时参照面之间，用地层切片或假 想层作图的方法有可能改进目前的地震界 面切片的方法 引 言（5） 分析表明，等时地震同相轴与频率变化无关，这为 识别实际地震数据的穿时性提供了一种机理。 实际三维资料的研究表明，地层切片不仅适用于比 较简单的、沉积层序，同时也适用于岩相、厚度横 向变化剧烈的沉积盆地中的地震数据。 各种沉积相的高质量图像最能说明这种方法的有效 性，用其它方法是很难对它们进行沉积相分析的。 二、实际地震同相轴的穿时性
4、图1 a是从墨西哥湾 海域三维地震数据体 中随机提取的一条地 震部面。 剖面方向为北西-南 东，剖面上显示了陆 坡上的几个上新世到 更新世的前积层序。 地层的构造变形很弱 ，只有二条断距小的 正断层。 资料质量很高，在 0.5-2.1s时窗范围内 信噪比较高，频带较 宽，为5-60Hz，主 频达到30Hz。 低通滤波处理后，高频成分衰减并使主频降到14HZ左右。 尽管低频剖面中减少了一些同相轴，但两条剖面的几何形态仍是很相似的。 两条剖面上的一些同相轴是一致的，或者至少还是互相平行的，说明它可能 具有年代地层的特性。然而，仔细地对比低频剖面中的同相轴与较高频剖面 中对应的同相轴，就显示出两者间
5、的明显差异 （a）是原地震记录的频谱； (b)低频谱 地震资料的振幅谱，是地震剖面0.5-2.0s时窗内的 10个空间地震道的平均值。 不随频率变化而变化的层位 随频率变化而变化的层位 低频剖面图(右)中，同相轴AA被确定在一组斜交前 积反射之顶（顶超）。而在左图剖面中，该同相轴却 表现为横切一个上超层序，从顶部贯穿到底部。 低频剖面图中的同相轴BB明显是在一组S形反射中的一个轴，而在左图上却表 现为相干性很差、并且突然插入到两组性质不同且不连续的雁行斜列同相轴之中 。 上超 层序 顶超 层序 低频剖面左图中的同相轴CC被解释为一套顶超层序之顶，而在右图高 频剖面中则可见到它切过一套S形同相轴
6、。 低频剖面右图中的同相轴DD看似是同相轴CC之下一组顶超同相轴中 的一个，而在左图高频剖面中却开始于一个S形前积同相轴上、终止于另 外一个S形同相轴上，两者相隔数个波峰和波谷。 几点认识 低频剖面中的一些同相轴（图中的aa-ee）是不 随频率变化而变化的，并且与等时地质面平行 低频剖面中的许多同相轴（图中的AA-DD）与 高频剖面中的同相轴不一致。它们与高频剖面中 的同相轴之间有交角，因此这些同相轴是受频率 变化影响并且是穿时的 如果地震主频从30HZ逐渐减少到14HZ时，会看 到高频剖面中的同相轴是如何经过旋转并互相连 接在一起的 几点认识 在高、低频剖面中，对一些同相轴（如图1 中的同相
7、轴AA、CC和DD）所做的地震相 解释和地层关系解释可能是不同的。 以宽频带剖面中的同相轴作为参照点，对 比低频剖面同相轴的穿时性，则地层的穿 时误差可达120ms或更大（同相轴BB） 几点认识 如果地震同相轴不随频率变化而变化，则 可以做这样的假设，即这些同相轴与时间 界面相平行。 Vail等人在1977年曾主张“原始的地震反射 平行于年代地层（时代地层）界面，而不 是穿时的岩性地层单元”的论点是不完整的 ，（他们仅仅用固定频率的地震资料与井 和古生物资料进行了对比）。 三、地层切片的制作步骤 地层切片很容易完成，尽管它对原始 三维资料做一些修改，其运算比较简 单。在任何一种地震解释系统中都
8、能 完成 不同地震界面切片方法 的对比。 （A）时间切片趋于穿 时倾斜的参考时代界面 。 （B）如果地层存在厚 度变化，则与一个参考 时间面近于平行的层切 片会穿过另一个参考时 间界面。 (C)地层切片成比例地 分布于两个参考时间面 之间，且与这两个参考 面都呈整合关系 在（B）中，如果地层存在厚度变化，则与一个参考时间面近 于平行的层切片会穿过另一个参考时间界面。 这样的顶界面也不一定是平行于等时面的参照地震同相轴 在层切片中，其顶界不是目 的层的顶，需要另外的解释 结果。这是由于目的层在横 向上不是很稳定，因此其顶 界面一般选取在目的层上方 ，离目的层的最近的，但又 在某个区域内稳定的同相
9、轴 ，然后把它拉平。 地层切片制作步骤 第一步-选择平行于等 时面的参照地震同相轴 第二步-建立一个地层 时间模型 第三步-建立地层切片 数据体 第一步：选择平行于 等时面的参照地震同相轴 最重要的是选出具有地质时间界面意义的参照 同相轴。 检验地震同相轴的地质年代简单的方法就是， 依据它的频带宽度选择一个匹配的小波，及相 应的参数，作一个合适的多尺度分解。 第一步：选择参照地震同相轴 如果地震同相轴相当于一个地质时间面，则它在时频分 解的剖面上是不随频率变化而变化的，至少在一个倍频 程的频率范围内是如此。（同相轴aa-ee） 很多情况下，不随频率变化的同相轴在地震剖面中的连 续性与相关性都是
10、很好的。轴也大都是强振幅； 第一步：选择参照地震同相轴 在拾取参照同相轴时，需要注意复杂的地质背景，如断层 ，旁流沉积和角度不整合面， 减低地层切片错误的最佳途径是使用较多的参照同相轴。 在缺乏好的参照同相轴的层段中，如在同相轴aa到bb 之间的顶超层序内，制作地层切片是一个复杂的课题 第二步：建立一个地层时间模型 。一旦选取了参照面并予以拾取之后，即可启用线 性内插公式建立一个地层时间模型t，用以逼近真 实的地层时间构造T（X、Y、S） 第二步：建立一个地层时间模型 地层时间模型的X、Y坐标体系与原来的三维 数据体相同，但Z轴却是相对的地质时间。 这个模型中的每个时间切片所记录下的双程 旅行
11、时都保存了相应振幅地层切片的构造信 息，并且是连接原始三维数据体与振幅地层 切片与数据体之间的桥梁。 第三步-建立地层切片数据体 在原始三维数据体中，沿这个地层时间模 型的各地层层位（时间切片）提取振幅便 形成了振幅地层切片数据体 在地层时间模型的指导下，时间上压缩或 伸长各地震道，以相同的数据长度或“厚度” 形成一个新的三维地震数据体 第三步-建立地层切片数据体 与地层时间模型一样，新的三维地震数据 体的X、Y坐标都与原始三维数据体的相同 ，而Z轴却是相对地质时间。 数据体中的任何一张时间切片都代表这一 地层时间模型中相应地质时间界面的地震 响应。 地层切片的做法。（a）原始三维数据体，具有
12、4个已经对比了的不随频率变化 的参照轴（红色）;（b）地层时间模型，其X、Y坐标与（a）中的相同，而Z轴为相 对地质时间;（c）振幅地层切片数据体，其中X、Y坐标与（a）中的相同，而Z轴为 相对地质时间。（b）和（c）中的全部参照轴都被拉平了。 几点说明 内插参数可能导致一些微小的差异，但用 参照面作图的误差总体上可以忽略不计 参照面越多越好，这样，误差的累加就少 参照面常常是最好的地震同相轴 从三维数据体中拾取参照面的“艺术性”较少 ，科学性较高 四、地层切片与层切片 四、地层切片与层切片 层切片与底层解释精 度没关 地层切片与顶底的解 释结果有关 A00 B00 A01 B01 A02 B
13、02 A03 B03 A04 B04 A05 B05 A06 B06 A07 B07 A08 B08 A09 B09 A10 B10 A11 B11 A12 B12 五地层切片上的岩相图实例 地层切片技术为根据三维地震资料进行岩 相成图提供了新的工具 解释人员就不需要首先在二维地震剖面中 识别某地震相或地震异常，根据他们的经 验或直觉来拾取感兴趣的同相轴 可以快速地浏览三维数据体中的所有层序 并且可能发现更多感兴趣的岩相图像和隐 蔽的地层关系 墨西哥湾第三纪地层切片实例 主频为15-40HZ，相应的调谐厚度为633m ，（相应的层速度 为2000-4000m/s），等于或略大于地层中的砂岩厚度
14、 反映埋深1000-3000m的上中新统和上新统，其波阻抗值从纯净 砂岩到泥质砂岩到页岩逐渐上升（波阻抗是岩性的指示器） 地质干扰极小，在选取的地层切片上，没有其它的可被关注砂 体的较强痕迹或阴影 1、河 道 地层切片显示的路易 斯安那州陆上盐丘附 近的新世分流河道体 系。 （a）主频为35Hz（b ）10001200m（ 1000-1207ms） 1、河 道 从三维地震数据体中 选取了两个地震参照 轴，这两个轴比同一 层段内其它轴的连续 性好，相关性强。 时频分析的结果表明 它们不随频率变化而 变化。 1、河 道 地震相呈变振幅、低连续 性的特征 盐丘附近的测井资料已证 实这套地层为典型的河
15、流 沉积 在地震剖面上只能识别极 少的河道 1、河 道 地层中曲流河的振幅图形 存在两组河道：一组为正 振幅（蓝色），另一组为 负振幅（红色）。蓝色河 谷切割红色河谷并覆盖在 其上。 隐蔽关系在剖面上是很难 看到的。根据地层切片上 观测到的这条河道最窄处 的宽度，等于该地震数据 的横向分辨率（约为30m ） 2.河控三角洲 三维资料的主频较低（约18HZ）。 同一地区的钻井资料较少（紧靠研究区的外部） 表明该层序是与古密西西比三角洲有关的一套向 上变粗的层序，由于本区存在同生断层导致的地 层加厚，没有见到倾斜的前积地震相（Sangree 和Windnier，1977）。 没有较多的钻井控制，地
