何金海，李國(guó)蓉，彭 博

（1中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司研究院）（2成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3成都理工大學(xué)能源學(xué)院）

碳酸鹽巖地震地貌學(xué)研究與應(yīng)用
——以四川盆地東北部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組為例

何金海1，李國(guó)蓉2，3，彭 博2，3

（1中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司研究院）（2成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3成都理工大學(xué)能源學(xué)院）

以四川盆地東北部某區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組海相碳酸鹽巖臺(tái)地沉積為例，綜合應(yīng)用鉆井和地震資料，在層序劃分和等時(shí)層序界面追蹤的基礎(chǔ)上，通過(guò)拉平東吳運(yùn)動(dòng)面來(lái)創(chuàng)建地震拉平數(shù)據(jù)體，并沿長(zhǎng)興組頂界面提取地層切片，得到長(zhǎng)興組地震古地貌圖，據(jù)此獲得沉積相帶的大致分布范圍。在井震標(biāo)定和地震相精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，通過(guò)地震相向沉積相轉(zhuǎn)換，對(duì)礁灘體的展布以及研究區(qū)的沉積相平面分布做了精細(xì)刻畫。結(jié)果表明，碳酸鹽巖地震地貌學(xué)是恢復(fù)沉積體系的一種有效方法。

四川盆地；長(zhǎng)興組；碳酸鹽巖儲(chǔ)層；地震地貌學(xué)；地震相；沉積相

地震地貌學(xué)通常是運(yùn)用三維地震成像去研究沉積體系在平面上的展布，它在碎屑巖領(lǐng)域已形成了較成熟的關(guān)鍵技術(shù)和工作流程［1-3］。近年來(lái)，碳酸鹽巖地震地貌學(xué)研究在巖溶古地貌、臺(tái)緣生物礁等方面取得了一定進(jìn)展［4-6］。由于碳酸鹽巖受巖溶作用的影響，地震成像效果一般較差，因此，如何合理解析受巖溶作用改造后的碳酸鹽巖沉積體系，是碳酸鹽巖地震地貌學(xué)研究面臨的挑戰(zhàn)［7-13］。

本次研究以四川盆地東北部某區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組為例，從碳酸鹽巖的沉積特征入手，綜合應(yīng)用鉆井和地震資料，通過(guò)層序地層學(xué)、層拉平及地層切片等碳酸鹽巖地震地貌學(xué)技術(shù)方法，對(duì)研究區(qū)的沉積體系進(jìn)行了探索。結(jié)果表明，地震古地貌分析可以有效地指導(dǎo)地震相解釋，同時(shí)通過(guò)地震相解釋可以精細(xì)刻畫沉積相帶邊界，合理恢復(fù)沉積相的平面展布。

1 碳酸鹽巖地震地貌學(xué)方法

1.1 原理

碳酸鹽巖沉積主要是生物化學(xué)沉積，以原地建隆沉積為主要特征，沉積物的厚度基本反映了當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境，即沉積厚度小，水體就相對(duì)較深，水動(dòng)力弱；而沉積厚度大，水體就相對(duì)較淺，水動(dòng)力強(qiáng)［14］。在近于水平的沉積底形條件下，碳酸鹽巖沉積后的地貌特征可以反映當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境。同時(shí)，碳酸鹽巖沉積的同生期固結(jié)成巖和后期壓實(shí)作用對(duì)巖石體積影響很?。?5］，故可以用古地貌特征來(lái)反演碳酸鹽巖的沉積環(huán)境。

以一條地質(zhì)橫剖面為例，若它受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響而變形較大（圖1a），則目的層的現(xiàn)今地貌已不能反映同生期的沉積特征，那么，可通過(guò)層序地層學(xué)、層拉平、地層切片等方法，拉平下伏鄰近目的層的等時(shí)層序界面來(lái)獲得地震古地貌圖，以恢復(fù)沉積期的地貌特征，并用于分析沉積相帶的展布（圖1b）。

1.2 工作流程

地震地貌學(xué)方法的工作流程可用圖2所示，即以區(qū)域地質(zhì)為基礎(chǔ)，通過(guò)野外露頭、巖心、薄片及錄井巖屑等資料的觀察，結(jié)合測(cè)井、錄井和分析測(cè)試資料，充分利用地震資料，以分析研究區(qū)的層序和沉積相；在建立研究區(qū)等時(shí)層序地層界面的基礎(chǔ)上，通過(guò)層拉平、地層切片等技術(shù)手段獲得原始地震古地貌圖（選取一個(gè)下伏鄰近目的層且沉積期近水平的等時(shí)層序界面作為層拉平面，通過(guò)層拉平處理創(chuàng)建一個(gè)地震拉平體，在地震拉平數(shù)據(jù)體內(nèi)沿等時(shí)層序界面和體系域界面提取等時(shí)地層切片，即為地震古地貌圖）；在地震合成記錄標(biāo)定和地震相分析的基礎(chǔ)上，利用原始地震古地貌圖刻畫沉積相帶的范圍和邊界，與地震相交互驗(yàn)證，并通過(guò)地震相向沉積相轉(zhuǎn)換，即可精細(xì)地去刻畫沉積相平面展布，以進(jìn)一步研究沉積相的演化特征。同時(shí)，沉積相帶的刻畫也可用于完善地震古地貌圖，以進(jìn)行古地貌演化分析。

圖1 碳酸鹽巖地震地貌學(xué)原理示意圖

圖2 碳酸鹽巖地震地貌學(xué)工作流程圖

2 應(yīng)用實(shí)例

本次研究選擇的四川盆地東北部某區(qū)，目的層為上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組，礁灘相儲(chǔ)層是主要勘探目標(biāo)。由于印支期以來(lái)研究區(qū)構(gòu)造變形較復(fù)雜［16］，如何有效地在平面上識(shí)別礁灘體的分布范圍和空間演化就顯得尤為重要［17-19］。為此，本文開(kāi)展了地震地貌學(xué)研究。

2.1 層序地層學(xué)分析

四川盆地東北部長(zhǎng)興組的三級(jí)層序一般劃分為下部（SQ1）和上部(SQ2)兩個(gè)部分，在臺(tái)地區(qū)均只發(fā)育海侵體系域（TST）和高水位體系域（HST）［20］（圖3），該方案適用于本研究區(qū)。在單井三級(jí)層序劃分（圖3）的基礎(chǔ)上，通過(guò)削截、上超、下超等反射終止現(xiàn)象的識(shí)別，可在地震剖面（圖4）上解釋三級(jí)層序界面。通過(guò)地震合成記錄標(biāo)定與連井對(duì)比，可以建立起研究區(qū)的三級(jí)層序地層格架，同時(shí)利用地震同相軸的等時(shí)性原理，可以追蹤研究區(qū)的等時(shí)層序地層界面（圖4）。

2.2 單井沉積相分析

研究區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)興組沉積期為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積背景，發(fā)育了臺(tái)地內(nèi)部、臺(tái)地邊緣、臺(tái)緣斜坡和陸棚四個(gè)相區(qū)［21］。通過(guò)巖心觀察、薄片鑒定和巖屑分析，結(jié)合地球化學(xué)測(cè)試資料分析和測(cè)井曲線分析，建立了對(duì)應(yīng)井的巖性解釋剖面，進(jìn)行了沉積微相分析，主要發(fā)育的微相有生物礁、生物碎屑灘、灘間、潮坪、潟湖等（圖3）。通過(guò)對(duì)研究區(qū)多口井的單井沉積相分析，就可以控制沉積格局，為沉積相平面分析奠定基礎(chǔ)。

2.3 地震相分析

圖3 研究區(qū)D井上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組沉積-層序綜合柱狀圖

圖4 過(guò)D井的層序界面與地震相解釋剖面（剖面位置見(jiàn)圖5c）

對(duì)已知地質(zhì)體進(jìn)行模型正演，可以為地震相分析提供依據(jù)；同時(shí)，結(jié)合不同地質(zhì)體的沉積特征，就能總結(jié)出一些特定的地震反射特征用來(lái)進(jìn)行地震相解釋。礁的地震反射特征為丘狀外形，內(nèi)部為近空白雜亂反射［22］（圖4）；而灘的地震反射特征為低幅的丘狀外形，內(nèi)部也為近空白反射（圖4）。通過(guò)對(duì)研究區(qū)的剖面解釋，可以得到礁、灘地震相圖（圖5a）。結(jié)合單井相分析，通過(guò)合成記錄可以約束地震相解釋，并為地震相轉(zhuǎn)換成沉積相奠定基礎(chǔ)。

碳酸鹽巖以生物化學(xué)沉積為主，沉積環(huán)境越穩(wěn)定，沉積物的橫向變化就越小，地震反射的連續(xù)性也越好。深水沉積往往以低頻、光滑、連續(xù)、強(qiáng)反射為特征，而淺水沉積往往以高頻、連續(xù)性差、相對(duì)弱反射為特征［23］，據(jù)此可在地震剖面上劃分出大的沉積相帶（圖4）。

2.4 地震古地貌與平面沉積相分析

四川盆地東北部上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組與下伏吳家坪組呈整合接觸，吳家坪組底界為中、上二疊統(tǒng)之間的平行不整合面（又稱東吳運(yùn)動(dòng)面）［24］。本次研究中，選取東吳運(yùn)動(dòng)面為層拉平面。由于吳家坪組沉積時(shí)期研究區(qū)為碳酸鹽巖臺(tái)地內(nèi)部沉積環(huán)境，沉積分異不明顯，厚度變化不大，故可用層拉平面之上的地層厚度作為古地貌來(lái)輔助分析目的層長(zhǎng)興組的沉積相。

通過(guò)拉平東吳運(yùn)動(dòng)面來(lái)創(chuàng)建地震拉平數(shù)據(jù)體，然后在拉平數(shù)據(jù)體中沿等時(shí)層序界面提取地層切片，即為地震古地貌圖。在該地震拉平數(shù)據(jù)體中沿不同的層序和體系域界面提取切片，可以得到不同時(shí)期的地震古地貌圖，用于分析長(zhǎng)興期的古地貌演化。

在長(zhǎng)興組頂面的地震古地貌圖（圖5b）中，由地貌高處到低處，紅色和黃色區(qū)為可能的生物礁分布范圍，綠色區(qū)為可能的生物碎屑灘分布范圍，這與地震相解釋的礁灘體發(fā)育區(qū)（圖5a）大致吻合；淡藍(lán)色區(qū)為可能的局限臺(tái)地，藍(lán)到深藍(lán)色區(qū)為可能的臺(tái)緣斜坡，粉紅色和紫色區(qū)為陸棚。圖5b中各個(gè)相帶大體呈北西—南東向展布，從西南到東北依次為臺(tái)地內(nèi)部—臺(tái)地邊緣—臺(tái)緣斜坡—陸棚，各相帶分布范圍清晰，這為地震相和沉積相解釋提供了依據(jù)和指導(dǎo)。

筆者注意到，在地震古地貌圖中未發(fā)育礁灘的地區(qū)，精細(xì)解釋和掃描也很難再有新的發(fā)現(xiàn)；同時(shí)，并不是地震古地貌圖中所有的礁灘體在地震剖面上都有響應(yīng)。通過(guò)區(qū)內(nèi)13口井（圖5c）的地震合成記錄標(biāo)定，可以約束地震相解釋和將地震相轉(zhuǎn)換為沉積相；通過(guò)地震相的精細(xì)解釋，可以減少地震古地貌圖的多解性（如人為色標(biāo)的調(diào)整會(huì)造成相帶邊界誤差），精細(xì)地刻畫沉積相帶邊界，最終得到的研究區(qū)沉積相平面分布如圖5c。

圖5 研究區(qū)長(zhǎng)興組頂面地震古地貌圖及沉積相平面圖

3 結(jié)語(yǔ)

以四川盆地東北部某區(qū)上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組碳酸鹽巖臺(tái)地沉積為例，通過(guò)拉平東吳運(yùn)動(dòng)面來(lái)創(chuàng)建地震拉平數(shù)據(jù)體，并沿長(zhǎng)興組頂界面提取地層切片而得到長(zhǎng)興組地震古地貌圖，據(jù)此可以獲得沉積相帶的大致分布范圍，有效指導(dǎo)地震相解釋；在井震標(biāo)定和地震相精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，通過(guò)地震相向沉積相轉(zhuǎn)換，可以精細(xì)刻畫礁灘體的展布以及研究區(qū)的沉積相平面分布。

本次研究證實(shí)，碳酸鹽巖地震地貌學(xué)是恢復(fù)沉積體系的一種有效方法。

［1］POSAMENTIER H W.Seismic stratigraphy into the next millennium:A focus on 3D seismic data［C］.New Orleans:AAPG Annual Conference，2000:A118.

［2］POSAMENTIER H W，DAVIES R J，CARTWRIGHT J A，et al. Seismic geomorphology:An overview［G］//DAVIES R J，POSAMENTIER H W，WOOD L J，et al.Seismic geomorphology:Applications to hydrocarbon exploration and production. London:Geological Society，Special Publication 277，2007：1-14.

［3］曾洪流.地震沉積學(xué)在中國(guó)：回顧和展望［J］.沉積學(xué)報(bào)，2011，29（3）：417-426．

［4］EBERLI G P，MASAFERRO J L，SARG F J.Seismic imaging of carbonate reservoirs and systems［G］//AAPG Memoir 81，2004：1-9．

［5］ZENG H，LOUCKS R，JANSON X，et al.Three-dimensional seismic geomorphology and analysis of the Ordovician paleokarst drainage system in the central Tabei Uplift，northern Tarim Basin，western China［J］.AAPG Bulletin，2011，95(12): 2061-2083.

［6］黃鴻光，陸永潮，鄒卓超．瓊東南盆地松南三維區(qū)臺(tái)緣礁地震沉積學(xué)研究［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2012，34（1）：25-29．

［7］林聞，程岳宏.地震地貌學(xué)研究的現(xiàn)狀及展望［J］．海相油氣地質(zhì)，2012，17（4）：1-7．

［8］蔣韌，樊太亮，徐守禮．地震地貌學(xué)概念與分析技術(shù)［J］．巖性油氣藏，2008，20（1）：33-38．

［9］ZENG H，KERANS C.Seismic frequency control on carbonate seismic stratigraphy:A case study of the Kingdom Abo sequence，west Texas［J］.AAPG Bulletin，2003，87(2):273-293.

［10］張宏，董寧，寧俊瑞，等.利用地震地貌學(xué)刻畫古喀斯特地貌［J］．石油地球物理勘探，2010，45（增1）：125-129．

［11］陽(yáng)孝法，張學(xué)偉，林暢松．地震地貌學(xué)研究新進(jìn)展［J］．特種油氣藏，2008，15（6）：1-5．

［12］CREVELLO P，POSAMENTIER H W，WARMATH A，et al. Paleo-geomorphology of carbonate systems:Unraveling sedimentary geobodies and facies from karst overprint［J］. Geophysical Research Abstracts，2005，7(1):05986.

［13］RAFAELSEN B.Three-dimensional seismic geomorphology: New methods providing new geological models［D］.Norway: University of Troms，2006:1-60.

［14］姜在興．沉積學(xué)［M］．北京：石油工業(yè)出版社，2003：403-405

［15］侯方浩，方少仙．碳酸鹽巖中的壓實(shí)作用［J］．石油勘探與開(kāi)發(fā)，1981，（4）：18-25

［16］舒姚，胡明．四川盆地東北部地區(qū)構(gòu)造特征及變形期次探討［J］．復(fù)雜油氣藏，2010，3（2）：17-20.

［17］范小軍．超深層礁灘巖性氣藏中高產(chǎn)井成因分析——以四川盆地東北部元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁灘相儲(chǔ)層為例［J］．石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2014，36（1）：70-76.

［18］戴建全．四川盆地東北部元壩地區(qū)長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組氣藏勘探潛力評(píng)價(jià)［J］．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，37（4）：419-423.

［19］郭彤樓．元壩氣田長(zhǎng)興組儲(chǔ)層特征與形成主控因素研究［J］．巖石學(xué)報(bào)，2011，27（8）：2381-2391.

［20］陳洪德，鐘怡江，侯明才，等．四川盆地東北部地區(qū)長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組碳酸鹽巖臺(tái)地層序充填結(jié)構(gòu)及成藏效應(yīng)［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2009，30(5)：539-547．

［21］馬永生，牟傳龍，郭旭升，等．四川盆地東北部長(zhǎng)興期沉積特征與沉積格局［J］．地質(zhì)論評(píng)，2006，52（1）：26-30

［22］張艷艷．海相生物礁的地震識(shí)別模式研究及應(yīng)用［D］.東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)，2011.

［23］FONTAINE J M，CUSSEY R,LACAZE J，et al.Seismic interpretation of carbonate depositional environments［J］.AAPG Bulletin，1987，71(3):281-297.

［24］李蔚洋，劉杰，何幼斌，等.四川地區(qū)上二疊統(tǒng)吳家坪組條帶狀硅質(zhì)巖成因分析［J］.海相油氣地質(zhì)，2011，16（2）：61-65.

編輯：董庸,金順愛(ài)

Research and Application of Seismic Geomorphology: A Case of Changxing Carbonate Depositional System in the Northeast of Sichuan Basin

He Jinhai,Li Guorong,Peng Bo

Based on the principle of sequence stratigraphy and seismic geomorphology,an analysis of seismic geomorphology is successfully applied in reconstructing the depositional system of the Upper Permian Changxing marine carbonate rock at some study area in the northeast part of Sichuan Basin.Base on regional geological information and synthetic seismogram,a seismic paleogeomorphic map is acquired by means of determining the time-equivalent sequence framework and surfaces,flattening layers and extracting the strata slices along the time-equivalent top boundaries of Changxing Formation.After transformation of seismic facies to depositional facies,the characterization of Changxing depositional plane distribution is depicted.

Upper Permian;Changxing Formation;Carbonate rock;Seismic geomorphology;Depositional facies; Sichuan Basin

TE121.3+4

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2014.04.007

1672-9854(2014)-04-0045-05

2012-08-20；改回日期：2013-12-18

本文受國(guó)家科技重大專項(xiàng)“海相碳酸鹽巖層系大中型油氣田分布規(guī)律及勘探評(píng)價(jià)”（編號(hào):2011ZX05005－002）資助

何金海：1984年生，工程師。2007年本科畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)地球物理學(xué)專業(yè)，2013年碩士畢業(yè)于成都理工大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)。從事含油氣盆地層序地層學(xué)、沉積學(xué)研究。通訊地址：510240廣東省廣州市江南大道中168號(hào)；E-mail:jinhaihe2012@sina.com

He Jinhai：male,MSc.,Geophysics Engineer.Add:Shenzhen Branch Company of CNOOC Ltd.,168 Jiangnan Dadao Zhong,Guangzhou,Guangdong,510240,China