川西孝泉-新场构造中三叠统雷口坡组地震沉积学研究

川西孝泉—新场构造中三叠统雷口坡组地震沉积学研究川西的天然气资源量约为1.2×1012m3,但探明率很低,是四川盆地最具勘探潜力的区域之一。2006年以来,中石化在川西地区相继部署实施了一批重点探井,其中川科1井、新深1井和彭州1井在雷口坡组均测获高产工业气流,不仅实现了川西深层海相油气勘探的新突破,同时也展示了其良好的勘探前景。川西深层海相碳酸盐岩油气勘探的关键就是寻找优质储层,其储层的发育主要受控于复杂的沉积环境和成岩作用。因此,沉积相分析是碳酸盐岩储层预测中必不可少的环节。川西地区海相地层埋藏很深,钻井费用高昂,可用钻井资料少,无法有效的利用钻井来控制这一广阔区域的沉积相划分,必须借助地震资料来完成。相对于稀疏的井资料,3D地震数据覆盖了大片区域,地下地层岩性和流体的变化都会引起地震波振幅、形状、横向连续性和其他地震属性的变化。如果我们能够将这些地震属性上的变化识别出来,并与沉积相变化和储层分布对应上,就能为研究区的沉积相分析提供有力参考和依据。传统的地震相分析和地震层序分析是通过地震反射同相轴的几何特征、接触关系、属性特征来获取沉积信息的。对于宏观的层序和沉积相划分来说,这种较多依靠“相面法”的方法能取得较好的效果；但相对于微观研究(储层尺度)来说,由于受到地震资料分辨率的限制,其实用性就受到了极大的影响,主要表现在当进行储层尺度地震相分析时,“相面法”已无法使用,而较为可靠的地震相分析方法(如波形聚类)也会因为时窗太小(低于1/2个相位)而引入过多的噪音无法取得较好的结果。研究区雷口坡组顶储层薄、地震分辨率低,传统的地震地层学方法无法满足沉积微相研究的要求,因此需要引入地震沉积学的方法。地震沉积学是一门发展中的学科,研究内容定义为“用地震资料研究沉积岩和沉积作用”,多用于小尺度(储层尺度)的油气勘探研究,其核心技术也正在不断探索和开发。很多地震沉积学方法技术在特定的区域能取得较好的效果,但是由于其普遍适用性较差、使用条件较苛刻,无法得到广泛应用。地震沉积学方法技术很多,国内引入地震沉积学方法以后只是使用了其原有的两项核心技术,而很少研究其他方法技术的适用性和有效性。针对研究区的实际情况,本文的研究重心主要放在窄时窗情况(储层尺度)下的地震相分析,所使用的技术包括波形聚类、多属性聚类、分频技术、EMD时频分析等。本文通过大量的分析测试,对比研究了各方法在不同时窗下的适用性和有效性,为地震沉积学新方法技术的开发和探索提供了基础试验资料。通过对比研究认为波形聚类相对稳定可靠,但是在窄时窗下易受到噪音影响而无法输出有效的结果,针对这种情况,本文创新性的提出了基于EMD的SOM波形聚类方法,该方法无论在模型测试还是研究区实际资料应用中,都表现出良好的抗噪性,在窄时窗下仍具备较好的显示效果。因此,可以认为该方法在一定程度上降低了波形聚类对噪音的敏感性,能有效提高分析结果的纵向分辨率,是一种新的地震沉积学方法技术。最后,筛选出合适的地震沉积学方法对研究区进行了地震相分析,为研究区雷口坡组的沉积微相划分提供了参考和依据。本文的具体研究内容与成果如下：1.通过岩心观察、测井、录井等资料的综合分析,结合区域沉积格架,对研究区的川科1井、孝深1井、新深1井进行了单井沉积微相分析和层序划分。根据三口井的单井分析结果显示,研究区在雷三段下半段发育有开阔台地,上半段和雷四段主要发育局限台地,主要的微相为台内滩、潮坪、咸化泻湖三种；结合地震资料,认为雷口坡组分为两个三级层序,雷一段和雷二段为一个,雷三段和雷四段为另一个。2.通过对研究区雷口坡组井旁道的地震波组特征分析,找出了各沉积微相的典型地震相。对研究区雷口坡组顶风化壳古岩溶现象做了详细分析,总结了岩溶储层的测井特征、物性特征和地震相特征,认为其地震相特征为低频中-弱振幅、杂乱反射,常与上覆同相轴存在轻微剥蚀/顶超关系。波形聚类分析可以较好的识别出这一地震相特征,反映出岩溶区域的分布。3.研究区雷口坡组顶岩溶层段的地震同相轴较好,追踪层位所产生的解释噪音以及地震资料本身的噪音较少,具备窄时窗地震相分析的资料基础(研究区雷口坡组地震主频约为26Hz,窄时窗定义为小于半个相位约为19.2ms)；而雷一段至雷四段上部由于膏岩的存在,解释噪音及资料噪音较多,只能进行宽时窗的地震相分析。针对不同层段进行了不同时窗下不同方法(多属性聚类、波形聚类、分频技术)的地震相分析,并对各方法的适用性和有效性进行了总结和评价,认为：1)波形聚类的结果较为稳定、可靠,但是在进行窄时窗(10-20ms级)聚类分析时极容易受到解释噪音和资料噪音的影响,在本区雷口坡组顶岩溶地层需要达到20ms宽的时窗才能有较好的显示结果,这个宽度根据地震同相轴杂乱程度和噪音多少而定。2)多属性聚类对解释噪音和资料噪音并不敏感,在10ms宽的时窗甚至更窄的时窗下依然具备较好的显示结果。但是其结果不稳定,变化幅度较大,如果想要得到一个可靠的结果,需要对选取的属性进行甄别和分析。3)分频数据体进行波形聚类分析时,频率越高的数据体能够显示更多的细节,但是却有更多的噪音。通过对各个频率数据体进行波形聚类分析,筛选出结果较好的频段,将这些频段的地震数据重构进行波形聚类,可以得到更多的细节和更好的效果。4)时窗选取。在进行小时窗波形聚类分析时,无论是波形聚类还是多属性聚类,时窗最好选用非等厚时窗(类似本研究中的时窗c),这种时窗较好的截取出了目标层段的信息,避免引入其他层段的信息,大大减少了解释结果的噪音和不可靠性。5)多属性聚类时的属性选取。瞬时频率在小时窗的属性聚类中,表现较为稳定,可以作为识别储层信息的有用属性；而瞬时相位在属性聚类中,对时窗的要求较高,不好的时窗选取(如本文中的等厚时窗b)可能会带来完全错误的结果。因此,在使用等厚时窗进行小时窗的多属性聚类时,最好移除瞬时相位。4.针对波形聚类分析在窄时窗下容易受到解释噪音和资料噪音影响的情况,创新性的提出了基于EMD的SOM波形聚类方法：将原始地震数据分解为若干个IMF分量,筛选出包含主要特征、噪音较少、和原始资料相关系数较高的IMF分量进行重构,再将重构后的数据用SOM进行波形聚类。该方法无论在模型测试还是研究区实际资料应用中,都表现出良好的抗噪性,使得10ms时窗的波形聚类结果依然具备较好的显示效果,提高了地震相分析的纵向分辨率。因此,可认为该方法在一定程度上解决了窄时窗(储层尺度)下地震相分析效果较差的问题,能有效提高抗噪性和分辨率,是一种新的地震沉积学技术。5.通过方法测试和分析,优选出合适的方法和技术,利用