張學(xué)娟 馮庭樂 馮麗 張靄瑜 佘海燕

重慶科技學(xué)院 重慶 400000

沉積相和巖相的變化可以表現(xiàn)在地震反射特征（與振幅、相位、頻率等相關(guān)） 的整體變化上，而地震反射特征的變化可以表現(xiàn)在地震波形的整體變化上[1-2]。通過對(duì)地震波形變化的分析和分類，可以找出地震波形變化的總體規(guī)律，從而認(rèn)識(shí)沉積相和巖相的變化規(guī)律，為研究目的層沉積規(guī)律提供可靠的地質(zhì)信息[3-4]。

1 研究區(qū)概況

龍12-塔35區(qū)塊位于黑龍江省大慶市杜爾伯特自治縣及大同區(qū)境內(nèi)，研究區(qū)塊工區(qū)面積397.55km2，位于他拉哈向斜北端，西部為龍虎泡大安階地，東部為齊家古龍凹陷見圖1。

圖1 龍12-塔35區(qū)塊構(gòu)造位置圖

研究區(qū)葡萄花油層主要發(fā)育三角洲內(nèi)前緣亞相，沉積水體持續(xù)變深，水下分流河道規(guī)模逐漸減小，交叉變少，河道呈條帶狀，主要巖性：灰綠、紫紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，下部夾灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，棕灰色含油粉砂巖，頂部夾灰黑色泥巖薄層。雙側(cè)向視電阻率曲線泥巖基值較上覆地層抬高，中、上部呈小鋸齒狀，下部為中、高電阻值與低電阻值相間，自然電位曲線具明顯負(fù)異常。

2 波形分類地震相劃分

2.1 地震波形分類技術(shù)基本原理

地震波形分類技術(shù)是地震相分析技術(shù)的延伸和發(fā)展，由于地震信號(hào)各種參數(shù)的變化均會(huì)反映到地震道形狀的變化上，因此，地震波形能夠反映地下地質(zhì)體的特征[5]。地震波形分類是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)目的層段內(nèi)的地震波形進(jìn)行聚類分析，迭代多次形成合成地震道，并與實(shí)際地震道進(jìn)行相關(guān)性分析，把相關(guān)性最高的合成地震道波形賦予模型道見圖2，再利用能反映波形特征的模型道波形與目的層段內(nèi)的實(shí)際地震波形進(jìn)行逐道對(duì)比，實(shí)現(xiàn)對(duì)地震信號(hào)橫向變化的精細(xì)描繪，得到地震異常的平面變化特征，從而完成地震相分類[6]。

圖2 地震波形分類原理圖

2.2 地震相劃分關(guān)鍵參數(shù)

在利用自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)波形分類進(jìn)行地震相分析時(shí)，有3個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：目的層段的時(shí)窗、波形分類數(shù)和迭代次數(shù)，這些參數(shù)的合理選取是獲得最佳地震相波形分類結(jié)果的關(guān)鍵[7-10]。

（1）時(shí)窗的選取

地震相時(shí)窗的選取需要滿足對(duì)應(yīng)的地質(zhì)意義及數(shù)學(xué)意義，才能獲得合理的波形劃分結(jié)果。從地質(zhì)意義考慮，時(shí)窗需要與目的層反射界面對(duì)應(yīng)，因此應(yīng)以目的層頂面地震解釋層位為依據(jù)，確定時(shí)間窗口的長(zhǎng)度；從數(shù)學(xué)意義考慮，目的層頂面反射波是多個(gè)薄層界面反射波疊合的結(jié)果，時(shí)窗的長(zhǎng)度至少包含一個(gè)子波的主峰長(zhǎng)度，根據(jù)實(shí)際情況地震時(shí)窗應(yīng)在半個(gè)波長(zhǎng)至一個(gè)半波長(zhǎng)之間，考慮目標(biāo)層位厚度，以確定最佳參數(shù)。研究區(qū)目的層地震波主頻分布在25～45Hz之間，反射波峰之間距離約為20～40ms，結(jié)合地質(zhì)資料分析本次時(shí)窗選取30ms。

（2）分類數(shù)目的選取

根據(jù)波形分類和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理，波形分類數(shù)是在地震相分析中確定波形分類結(jié)果是否能夠反映地質(zhì)意義的關(guān)鍵因素之一。正確的分類數(shù)需要考慮目的層儲(chǔ)層沉積結(jié)構(gòu)和平面分部規(guī)律，通常分類數(shù)在5～15之間，超過15～20類難以管理和解釋。使用PCA降維分析可確定波形分類數(shù)目，通過主成分分析對(duì)時(shí)窗內(nèi)的地震波形進(jìn)行計(jì)算，用少數(shù)幾種新波形來代替原來的多種波形，最終得到波形分類數(shù)目。

（3）迭代次數(shù)的選取

迭代次數(shù)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，它將影響神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的收斂程度。通常情況下，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)過10次迭代后就能收斂到實(shí)際結(jié)果的80%，但為了保證網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到最佳收斂狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用中最好選用20～40次迭代來進(jìn)行最終解釋。

3 波形分類技術(shù)在研究區(qū)的應(yīng)用

3.1 地震相劃分

本文采用葡萄花頂部反射界面向上10ms、向下20ms，長(zhǎng)度為30ms的時(shí)窗，時(shí)窗內(nèi)包含一個(gè)地震波周期的主峰及部分旁瓣。參數(shù)試算分析表明，波形分類數(shù)為7，迭代次數(shù)為35時(shí)，地震波形模型道的波形特征較為明顯，且波形分類結(jié)果能較好的體現(xiàn)出地質(zhì)規(guī)律的區(qū)域性，在地震波形分類平面圖中，每種顏色代表著一類波形（圖3）。

圖3 波形分類平面圖及地震剖面波形

3.2 波形分類結(jié)果與沉積特征對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

以分類范圍較廣的1～5類波形為例，分析對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層及沉積特征。由于砂體發(fā)育特征與地震波形反射的能量、連續(xù)性及頻率特征具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此在各波形平面分布范圍內(nèi)分別選取10口井進(jìn)行沉積特征分析。根據(jù)研究區(qū)地層發(fā)育特點(diǎn)，將葡萄花油層分為葡Ⅰ上（P11～P12）、葡Ⅰ中（P13～P15）、葡Ⅰ下（P16～P18）3個(gè)砂巖組。

第1類波形（綠色）分布范圍內(nèi)的井，自然電位曲線及伽馬曲線在葡Ⅰ上砂巖組多為箱型，為典型的水下分流河道沉積。在葡Ⅰ中砂巖組多為線性、中幅鋸齒狀。為典型的間灣沉積。在葡Ⅰ下砂巖組多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積。

第2類波形（黃色）分布范圍內(nèi)的井，自然電位曲線及伽馬曲線在葡Ⅰ上砂巖組多為箱型，為典型的水下分流河道沉積，葡Ⅰ中砂巖組多為線性、中幅鋸齒狀。為典型的間灣沉積。、葡Ⅰ下砂巖組多為箱型，為典型的水下分流河道沉積。

第3類波形（深紅色）分布范圍內(nèi)的井，自然電位曲線及伽馬曲線在葡Ⅰ上砂巖組多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積。在葡Ⅰ中砂巖組多為線性、中幅鋸齒狀，為典型的間灣沉積。葡Ⅰ下砂巖組多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積。

第4類波形（紅色）分布范圍內(nèi)的井，自然電位曲線及伽馬曲線在葡Ⅰ上、葡Ⅰ中、葡Ⅰ下砂巖組均多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積特征。

第5類波形（淺藍(lán)色）分布范圍內(nèi)的井，自然電位曲線及伽馬曲線在葡Ⅰ上砂巖組多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積特征。在葡Ⅰ中砂巖組，部分為線性、中幅鋸齒狀，為典型的間灣沉積特征，部分井為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積特征。葡Ⅰ下砂巖組多為指狀、尖峰狀，為典型的席狀砂沉積特征。

第1、2類波形的波形特征為一個(gè)低頻強(qiáng)振幅波峰，波形在剖面上連續(xù)性較好（圖3）。井上砂體發(fā)育特征為砂體單層厚度較大、對(duì)應(yīng)曲線顯示河道正旋回特征明顯，且中間間隔大段純泥巖。砂體具有單層厚、累計(jì)層數(shù)少，整體厚度適中的特征（圖4），因此可將第1、2類波形劃分為同一沉積區(qū)域（區(qū)域Ⅰ）。

圖4 波形與測(cè)井相對(duì)應(yīng)關(guān)系及地震相沉積區(qū)域劃分

第3、4 類波形的波形特征為“兩峰夾一谷”，低-中頻低-中振幅，波形在剖面上連續(xù)性較差（圖3）。井上砂體發(fā)育特征為砂體單層厚度相對(duì)不大、但發(fā)育層數(shù)較多，間隔泥巖互層。砂體具有單層薄、層數(shù)多整體厚的特征（圖4），因此可將第3、4類波形劃分為同一沉積區(qū)域（區(qū)域Ⅱ）。

第5類波形的波形特征為“兩峰夾一谷”，低頻中-高振幅，波形在剖面上連續(xù)性較差，見圖3。其部分井砂體發(fā)育具有區(qū)域Ⅰ特征，部分井具有區(qū)域Ⅱ特征，推測(cè)其為物源交匯區(qū)域，將其劃分為區(qū)域Ⅲ。

結(jié)合單井相分析、地震相分析及沉積區(qū)域劃分可知，區(qū)域Ⅰ主要體現(xiàn)為西北部物源特征，區(qū)域Ⅱ主要體現(xiàn)為北部物源特征。區(qū)域Ⅲ主要體現(xiàn)為物源的交匯特征。由此沉積規(guī)律可指導(dǎo)沉積微相的劃分，見圖5。

圖5 由測(cè)井相分析所得的沉積微相圖

4 結(jié)論

1）應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的波形分類技術(shù)進(jìn)行龍12-塔35區(qū)塊地震相分類研究，通過地震波形及對(duì)應(yīng)區(qū)域井資料的對(duì)比分析，可以明確不同地震波形區(qū)域內(nèi)的沉積特征。

2）以葡萄花油層地震相平面劃分結(jié)果表明，該層研究區(qū)可明顯區(qū)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)沉積區(qū)域，且每個(gè)區(qū)域具有不同的砂體厚度及沉積結(jié)構(gòu)特征，表現(xiàn)出明顯的雙物源特征，

3）波形分類地震相分析結(jié)果能夠反映地下的物源方向及沉積展布范圍等地層沉積特征，對(duì)沉積微相的劃分具有重要的指導(dǎo)意義。