揭開地震沉積學的神秘外衣

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seismic sedimentology

石油天然氣的勘探開發是技術密集型領域，隨著勘探開發難度的提高，催生了大批新技術，尤其是邊緣學科的發展與應用，融合了地震科學與沉積學的“地震沉積學”就是其中之一。一提起地震沉積學，很多人感覺十分神秘，其實不然。下面，我們不妨揭開她的神秘外衣，簡單了解一下。

什么是地震沉積學

簡單地講，地震沉積學是應用地震信息研究沉積巖及其形成過程的學科，是繼地震地層學、層序地層學之后的又一門新的邊緣交叉學科。其研究內容、方法和技術與地震地層學、層序地層學和沉積學等其他學科都有所不同，地震沉積學最大的理論突破在于對地震同相軸穿時性的重新認識。但它是沉積學的發展而不是替代，地震沉積學研究要以地質研究為基礎，在沉積學規律的指導下進行。90°相位轉換、地層切片和分頻解釋是地震沉積學中的三項關鍵技術。相位轉換使地震相位具有了地層意義，可以用于高頻層序地層的地震解釋；地層切片是沿兩個等時界面間等比例內插出的一系列層面進行切片來研究沉積體系和沉積相平面展布的技術。基于不同頻率地震資料反映地質信息的不同，采用分頻解釋的方法，使得地震解釋結果的地質意義更加明確。

為了更好的發揮地震沉積學的優勢，系統的沉積地質研究和精細的單井/剖面沉積相解釋是前提，充分發揮測井曲線（尤其是聲波與自然伽馬曲線）的橋梁作用，井-震聯合（wellseism combination）的層位劃分與解釋互動是關鍵，鉆井地質信息的校驗是保障，以井為骨架，靠地震展開的細分層序平面沉積相圖為最終成果。

地震沉積學：千呼萬喚始出來

地震沉積學討論的是運用地震資料研究沉積巖及其形成過程的研究思路與方法，它包括地震巖石學和地震地貌學兩個組成部分。地震巖石學主要依據地震屬性與巖石特征之間的關系，進行儲層巖性預測等研究；地震地貌學則主要依據年代地層框架模型，進行參考等時界面的拉平，從而研究區域的古地貌特征。地震沉積學研究強調地震同相軸并不一定是等時的，由于它以90°相位轉換、地層切片和分頻解釋為主要研究手段，結合其他地球物理技術進行等時地層格架下的沉積微相研究。

隨著地球物理技術的發展及其在石油地質研究中的廣泛應用，出現了一種新的分支學科——地震沉積學，地震沉積學在國內外的地震地質綜合研究中得到了廣泛的應用，也取得了較好的應用效果。目前，地震沉積學的應用多是從幾個關鍵技術的應用角度出發，比如，通過90°相位轉換技術來解決地層巖性估計問題、通過地層切片技術來解決地層的等時性分析問題、采用分頻解釋的方法使得地震解釋結果的地質意義更加明確，因此常常將這三種技術稱為地震沉積學的關鍵技術。

利用地震資料進行沉積研究和巖性識別在地震沉積學出現之前就已經得到了廣泛的使用。早在1981年，Brown等就提出了基于三維地震水平切片進行沉積相解釋的理論。中國訪美學者曾洪流等1996年在《根據三維地震資料進行相成圖》一文中指出，沿著或平行于追蹤地震同相軸所得的層位進行沿層切片，更具有實際的地質意義和地球物理意義。1998年，它提出了“地震沉積學”這個概念。2000年Schlager指出，地震沉積學將作為沉積學的一個新興的分支學科而發展。2001年，Posamentier提出了地震地貌學的概念。2001年，曾洪流教授連續發表了幾篇關于地震沉積學的文章，從此，越來越多的人開始認識地震沉積學。2004年，曾洪流教授等提出了地震沉積學的詳細定義，指出地震沉積學是用地震資料研究沉積巖及其作用的一門學科，在當前條件下體現為地震巖石學和地震地貌學的綜合。2005年2月，地震沉積學國際會議在休斯敦召開，標志著這門新學科的發展進入了一個新的階段。2011年6月，曾洪流教授發表文章對地震沉積學進行了回顧和展望，并指出了陸相沉積盆地地震沉積學的發展方向。

適用于中國陸相斷陷盆地地震沉積學關鍵技術

針對陸相斷陷盆地地震沉積學研究的特點，首先進行了陸相斷陷盆地地震沉積學關鍵技術的開發，形成了相應的專利技術和自主軟件產品。

到目前為止，S變換技術在地震勘探中得到了廣泛的應用，但主要是用于地震信號的譜分解方面，中國的石油科技人員主要使用的有VVA軟件、SpecMAN軟件等，這種譜分解方法與分頻技術還是有一定區別的，可以說，目前能夠用于對地震信號進行分頻處理的方法軟件還相對缺乏。S變換分頻技術相對于傅立葉變換分頻技術來說，在對非平穩的信號進行分頻處理時，就顯得十分的靈活。

在我國陸相地層的油氣勘探中，還采用了巖性估計技術。巖性估計技術通過對地震子波的精確估計，結合貝葉斯參數估計理論來進一步消除子波的影響，可以較好地識別薄層以及巖性，由于該方法充分考慮了地震數據中的相位信息，因此估計結果更加準確可靠。該技術對于任意相位子波的地震資料都適用，因此可以作為90°相位轉換的替代技術。與地震正演記錄相比，90°相位轉換結果并沒有發生很大的改變，它只是將地震波形延遲了90°，因此對于0.1秒處的楔形體、0.5秒左右的濁積巖以及層序的邊界無法有效的識別；與之相反，巖性估計方法對于楔形體、濁積巖以及層序的識別有比較好的效果。

非線性地層切片可以進行更為精細的等時分析。非線性地層切片技術是對傳統的地層切片技術的一種擴展，傳統的地層切片技術只是考慮了沉積速率隨等時參考面的變化，比時間切片和沿層切片更加合理而且更接近于等時沉積界面，而非線性地層切片技術不僅考慮了沉積速率隨等時參考面的變化，而且還考慮了等時參考面終止位置變化對地層切片的影響，因此能夠更好的實現等時切片的拾取。

目前已有軟件能夠實現二維的非線性地層切片技術，但是由于地球物理技術水平的局限性，還無法有效的實現三維上的非線性地層切片技術，從而也使得這種方法從目前的角度來說更多的具有理論上意義。國外已有專家學者嘗試如何進一步改善地層切片方法，但是還未能在實際過程中進行有效的應用。

我國地震沉積學科研人員將陸相斷陷盆地地震沉積學關鍵技術應用于典型的陸相沉積東營三角洲的地震沉積學研究中，他們首先應用地震Wheeler轉換技術、高分辨率時頻分析技術輔助建立精細的等時地層格架；其次通過S變換分頻技術提高地震資料的分辨率，最大程度上保持地震同相軸的等時性；然后應用巖性估計技術對東營三角洲地層的巖性進行估計，進而得到地層巖性體；最后對地層巖性體進行非線性地層切片分析，并輔助以地震屬性分析技術，最終實現了東營三角洲的更為精細的地震沉積學分析。

地震沉積學視為與地震地層學平行的學科，主要研究用地震資料預測沉積體系中沉積巖分布和沉積作用，目前，地震沉積學在國內外的地震地質綜合研究中已經得到了廣泛的應用，并取得了較好的應用效果。針對我國油氣區由陸相沉積地層往往具有橫向上相變快、縱向上相帶窄的特點，使得地震沉積學關鍵技術的直接套用會出現很多問題，因此需要發展適用于陸相沉積盆地的地震沉積學理論和方法。