《地震沉積學》主要介紹地震沉積學的基本概念、研究思路以及主要技術方法。《地震沉積學》共分8章，主要內容包括地震沉積學研究基礎、地震相分析、地震屬性參數與沉積相、地震波形聚類、地震波阻抗反演與巖性預測等，并對地震沉積學的適用性進行探討。
自從20世紀末（1998年）曾洪流等學者提出地震沉積學以來，地震沉積學作為一門新的學科越來越受到地質學家們的關注。隨著沉積學理論和地球物理勘探技術的發展，地震沉積學的技術手段也在不斷進步。近二十年來，國內外學者就地震沉積學的理論、研究思路、技術方法等發表過很多文章，但關于地震沉積的專著尚未見到，本書希望能在各位學者研究的基礎上，結合筆者的相關研究成果與認識，對地震沉積學的理論、研究方法、技術手段等方面做一個較為全面的論述。
本書在寫法上力求通俗易懂，著重于理論聯系實際，盡量在每一章都給出研究實例。對地震沉積學研究手段的認識，采用的是廣義的定義，即任何有助于沉積體系研究的地震勘探技術都可以視為地震沉積學的技術方法。全書共分8章。第1章主要介紹地震沉積學提出的背景、概念、研究思路、技術方法及發展現狀；第2章從地震勘探的基本原理出發，討論地震沉積學的研究基礎；第3章介紹宏觀地震相的研究方法，以及從地震相到沉積相的轉化；第4章較為系統地介紹地震屬性的提取方法，各類地震屬性的地質含義以及它們與沉積相的關系；第5章介紹波形聚類分析的基本原理和方法，并選取實際地震工區利用波形聚類的方法開展沉積相研究；第6章主要介紹地震波阻抗反演的方法，并利用波阻抗體進行巖性解釋，闡明首先要進行各類沉積地層的物性統計分析，明確各類巖性之間的波阻抗關系，然后才能較好地開展巖性預測，進而開展沉積體系的研究；第7章討論利用地震頻譜分解技術進行薄砂層的檢測方法和原理；第8章對地震沉積學研究方法的適用性進行了討論。
本書得到油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室資助，得到長江大學科學技術發展研究院資助，在此一并表示感謝。
地震沉積學構思、選材與成文過程得到非常規油氣湖北省協同創新中心大力支持與資助，中心主任羅順社教授、陳波教授，首席專家陳孔全教授，就地震沉積學在頁巖氣勘探開發領域中的應用提出了很多指導與建設性的意見。書中部分成果與資料也是在參加非常規油氣湖北省協同創新中心研究團隊中取得的，這里一并表示感謝。
筆者曾就地震沉積學研究與東方地球物理公司大港分院的李玉海總地質師及分院專家、學者進行過多次交流，獲益匪淺，在這里深表謝意。另外，汪勇、徐世敏、左中航、楊鋒、張東軍、黃誠、陳琪、羅明、方旭蕾、張慶、王慶之、李俊飛、徐揚威、易浩、王宇、周影、董林、任智劍、邱鵬、金興學、劉晶、周倩、劉金帥、周舟、孫均、余興、熊冉、劉伶俐、魏三妹、潘喻斌、孫遠成、呂財、劉登、董娉婷、張超、蔡芃睿、孟令陽、廖磊、顏開、王黎等參與本書的部分工作，在此深表感謝。
查看全部↓
目錄
第1章緒論1
1.1地震沉積學提出的背景1
1.2地震沉積學概念1
1.3地震沉積學主要研究思路4
1.4地震沉積學主要技術方法6
1.4.1地震巖石學6
1.4.2地震儲層反演技術6
1.4.3地震資料90°相位轉換8
1.4.4地層切片分析技術8
1.4.5地震屬性分析技術9
1.4.6地震相分析技術10
1.4.7地震波形聚類分析技術12
1.4.8分頻解釋與時頻分析技術13
1.5地震沉積學研究現狀及發展趨勢14
第2章地震沉積學研究基礎15
2.1地震反射波的基本理論15
2.1.1地震波傳播介質15
2.1.2地層巖石的彈性模量16
2.1.3地震波的形成與分類17
2.1.4地震波傳播的基本原理20
2.2影響地震波振幅的主要因素23
2.3影響地震波速度的主要地質因素25
第3章地震相分析31
3.1地震相概念31
3.1.1定義31
3.1.2主要地震相參數及其地質意義32
3.1.3地震相與沉積相的關系36
3.1.4地震相轉化為沉積相37
3.2地震相標志38
3.2.1地震相或層序的外形38
3.2.2內部反射結構40
3.2.3動力學(dynamic)和運動學(kinetic)標志44
3.2.4層序的頂、底接觸關系45
3.3主要沉積體的地震相特征47
3.3.1陸相湖盆主要砂巖沉積體地震相特征47
3.3.2碳酸鹽巖構造形態、地質體的一般反射特征54
3.4地震相分析方法57
3.4.1地震相的特點57
3.4.2地震相分析的思路61
3.4.3基于地震地貌學的相劃分法62
3.5地震相圖制作方法62
第4章地震屬性及其地質含義64
4.1地震屬性的概念及其發展歷程64
4.2地震屬性的類型65
4.3三維體屬性提取66
4.3.1道積分66
4.3.2反射強度體67
4.3.3相位體68
4.3.4頻率體69
4.3.5地震體相似性檢測70
4.4地震層屬性提取時窗選取72
4.5地震反射層面屬性提取75
4.5.1振幅類75
4.5.2復地震道統計類79
4.5.3頻譜分析類83
4.5.4層序分析類85
4.5.5相關性分析類88
4.6地震屬性的地質意義90
第5章地震波形聚類分析92
5.1地震道波形聚類研究原理93
5.1.1地震道分類技術基本原理94
5.1.2地震道分類技術核心和技術特點94
5.2地震波形聚類工作方法95
5.3地震波形聚類實例分析96
5.3.1油田基本概況96
5.3.2研究區單井相分析98
5.3.3波形聚類分析101
5.3.4沉積相帶劃分106
第6章地震波阻抗反演與巖性預測111
6.1地震波阻抗反演的主要類型111
6.1.1相對波阻抗反演112
6.1.2遞歸反演113
6.1.3稀疏脈沖反演115
6.1.4基于模型的反演117
6.2常用幾種地震反演方法技術118
6.2.1遞推反演（Seislog）118
6.2.2地震巖性模擬(SLIM)120
6.2.3模型約束反演——Strata 反演120
6.2.4地質統計學反演121
6.2.5波阻抗多道地震反演（ISIS地震反演）122
6.2.6稀疏脈沖波阻抗反演（Jason地震反演）125
6.3巖性預測127
6.4波阻抗巖性預測實例132
6.4.1研究區地質概況132
6.4.2巖石物理分析133
6.4.3測井約束稀疏脈沖反演136
6.4.4巖性預測結果分析140
第7章分頻技術144
7.1分頻解釋技術的原理144
7.2分頻解釋的數據要求及實現步驟148
7.3分頻技術應用149
第8章地震沉積學適用性158
8.1地震資料的分辨率159
8.2對于90°相位轉換技術應用的討論161
8.3分頻技術的討論165
參考文獻167
查看全部↓
第1章 緒論
1998年，曾洪流、Henry、Riola等首次使用地震沉積學一詞；2001年，他們正式提出地震沉積學是利用地震資料來研究沉積巖及其形成過程的一門學科；2004年，Eberli、Masaferro、Sarg等認為，地震沉積學是基于高精度地震資料、現代沉積環境和露頭古沉積環境模式的聯合反饋來識別沉積單元三維幾何形態、內部結構和沉積過程的一門新興學科。近年來，多位學者，如曾洪流、林承焰、陸永潮、杜學斌、魏嘉、朱文斌等對地震沉積學的概念、研究方法、技術手段等進行了較為深入地探討與研究，推進了地震沉積學的發展與繁榮。
1.1地震沉積學提出的背景
隨著地震勘探原理的不斷完善，相關電子和計算機技術的發展突飛猛進，地震勘探技術業已廣泛地應用于各類油氣田的勘探與開發，成為現今油氣田勘探開發不可或缺的重要手段。自20世紀70年代三維地震首次得到商業性應用以來，地震技術取得了長足進步，完成了從光點地震儀向模擬磁帶地震儀再到數字磁帶地震儀，從二維地震勘探向三維地震勘探，從普通三維地震覆蓋向高分辨率三維地震覆蓋及從三維地震勘探向四維地震勘探的一系列發展。一些盆地三維地震工區已經接近或者可以達到全盆地覆蓋的規模，如國內的珠江口盆地、江漢盆地、蘇北盆地等。三維地震資料具有覆蓋面積大、能客觀反映沉積體系宏觀的三維形態和地層相互接觸關系并能連續追蹤等特點，為建立盆地內的年代地層格架提供了科學依據。
地震記錄不僅反映地下地層界面的展布，還可以間接反映（或通過地震反演）地下地層的原始古地理沉積環境。也就是說，隨著現代地震技術的發展，地震記錄不但能反映地下地質構造特征，還可以進一步從地震記錄中獲得地層沉積單元的巖相、巖性及內部沉積結構等沉積學及沉積巖石學方面的信息。由于不同古地貌、物源等地質背景因素控制著沉積體系的發育，準確恢復這些沉積背景因素對于研究儲集砂體的展布特征具有重大意義。另外，地震多屬性分析技術還實現對沉積體系、巖石物理特征等的定量描述。這就使得地震勘探技術能廣泛地應用于沉積學研究，并能與沉積學研究相融合，即構成地震沉積學。
1.2地震沉積學概念
地震沉積學創立初期首先被定義為“利用地震資料來研究沉積巖及其形成過程的一門學科”（Zeng et al.，1998）。隨后學者認為，應該在沉積學領域里建立一門分支學科，即“地震沉積學”，并將其定義為基于高精度地震資料、現代沉積環境和露頭古沉積環境模式的聯合反饋(mutual feed-back)，以識別沉積單元的三維幾何形態、內部結構和沉積過程的一門學科（林承焰等，2007），其研究核心就是建立更為精細沉積體系的三維構成。而同樣被視為地震沉積學一個學派的地震地貌學，Posamentier（2009）將其定義為“利用三維地震數據中的相關圖像信息，對古地貌進行研究的學科”。地震沉積學被引入國內后，林承焰、張憲國、董春梅等將其定義確立為“利用地震的手段，結合井的資料，進行宏觀的地層、巖石、沉積史、沉積體系和沉積相的平面展布研究”。
2005年2月，在美國休斯敦召開了地震沉積學國際會議，地震沉積學作為一門新的學科越來越受到地質學家們的關注。但是，由于地震資料分辨率和技術研究手段的限制，地震沉積學尚沒有構成一套完整的理論體系，還處于不斷完善之中。近幾年，雖然國內廣泛利用地震資料開展地層巖性識別、沉積相的分析研究，但還沒有出現有關地震沉積學的系統專著。因此，地震沉積學研究一方面顯示出它的優勢和廣闊前景，同時也正需要我們去不斷發展它的理論和關鍵技術。在目前的技術條件下，地震沉積學的研究注重于地震地貌學（古地貌恢復）、地震巖石學、巖相古地理、沉積體系、沉積結構和沉積史研究。
1970年前，主要通過二維地震勘探的地震反射旅行時間來獲取地下的構造形態信息，油氣勘探以尋找構造油氣圈閉為主。隨著二維地震數據質量的提高及各種新地震資料分析技術的投入使用，研究人員開始注重利用地震波的外部形態、內部反射結構及地震反射同相軸的平行性、連續性、振幅強度、波形及顯示頻率等特性的變化，來挖掘地震資料中蘊藏的地層和沉積信息，并形成了地震地層學這門學科。地震地層學是基于下面一個假設：沉積層序的地震反射是沿有明顯聲阻抗差的地層界面產生的，因為地層界面反映等時沉積界面，所以地震反射具有等時意義，這一假設是地震地層學進行地震解釋的基礎。
在總結各項地震地層研究成果的基礎上，Mac Jeryey在20世紀70年代后期在數學上模擬和定量表示了產生全球旋回曲線的海平面、構造沉降和物源供給之間的相互關系，這項工作將地層學和盆地演化研究有機地結合起來，顯示出巨大的研究潛力，為層序地層學誕生奠定了基礎。20世紀80年代后期，Vail、Samgree和van Wagoner等學者正式提出層序地層學概念，并不斷完善層序地層學理論體系，形成獨立的學科。Vail等（1977）以海洋環境為背景，針對被動大陸邊緣提出了層序地層學概念及其相關沉積模式。層序地層學的核心部分是研究全球海平面升降變化對沉積作用的控制，包括對大陸邊緣碎屑沉積作用的控制和對大陸邊緣碳酸鹽沉積作用的控制。層序及其內部組成部分體系域是全球海平面升降、構造沉降，以及沉積物供給之間相互作用的產物。全球海平面升降和構造沉降共同作用的結果是引起海平面的相對變化。在全球海平面升降的控制下，海平面的相對變化速度是碎屑沉積地層類型和巖相分布的主要控制因素；在長期構造運動的背景下，海平面的相對變化控制碳酸鹽沉積地層類型和巖相分布。
層序地層學是在地震地層學的基礎上發展起來的（Vail et al.，1977），它概括了地震地層學的基本概念和方法，并綜合了生物地層學、同位素地層學、磁性地層學、沉積學和構造地質學的最新成果。其基本原理是構造運動、全球絕對海平面變化和沉積物供應速度綜合作用的結果，產生了地層記錄，這些記錄反映了上述地質作用的規模、強弱、持續時間和影響范圍。其中，構造作用與海平面變化的結合引起了全球性相對海平面變化，它控制了沉積物形成的可容空間。構造作用與氣候變化的結合，控制了沉積物的類型和沉積數量，以及可容納空間中被沉積物充填的比例。而河流和海洋環境中的沉積作用又由于水流與地形和水深間的相互影響而引起不同的巖相分布。
層序旋回周期的規模可以分為六級：持續時間大于5000萬年的稱為一級周期，500萬～5000萬年的為二級周期，50萬～500萬年的為三級周期，10萬～50萬年的為四級周期，1萬～10萬年的為五級周期，小于1萬年的為六級周期。一級周期的起因是地殼的拉張、負載引起的地殼下撓、地殼的熱冷縮等，其地層記錄表現為沉積盆地的形成與發展；二級周期的起因是板塊邊界的調整、熱的擾動、大洋盆體積的變化等，表現為大規模的海進-海退旋回、大規模的大陸淹沒與暴露；三級周期的起因是局部或區域性的應力釋放與地質構造運動、氣候的變化、水體體積變化引起的海平面的相對變化，地層記錄表現為褶皺、斷層、巖漿活動、刺穿作用和層序地層學的基本單位沉積層序的形成；第四、第五、第六級周期的起因分別是氣候和水體體積的變化、地球軌道偏心率的變化、地軸傾角的變化，以及歲差引起的米蘭科維奇頻率。地質學界一般認為，海平面的升降是全球性的，而構造活動是地區性或區域性的。盡管后者的強度通常明顯大于前者，但是構造活動只能增強或削弱層序的邊界不整合面和層序內部的沉積間斷面，但不能制造這些面。
層序地層學主要根據露頭、測井、地震資料和高分辨率的生物地層學斷代資料，進行沉積層序分析，解釋層序、體系域、準層序，建立年代地層框架；根據層序邊界編制構造沉降和總沉降曲線，并解釋盆地的地質歷史。將板塊碰撞或離散事件、重大海進-海退旋回、巖漿活動、重大不整合面等構造事件與地層特征聯系起來，進行構造-地層綜合分析，劃分構造-地層單元、編制相應圖件、利用計算機模擬它們的發展歷史，即為層序地層研究過程。
研究層序內部的不同級次地層單位，包括沉積體系域、沉積體系、準層序組和準層序。確定其地層分布模式和相帶分布；編制年代地層框圖、海面升降曲線、古地理圖件、巖相圖件等，以進行綜合解釋；圈定有利生油和有利于形成油藏的地段，提出可供勘探的井位，圈定有利于形成其他礦產，如煤、鐵、磷灰石等沉積礦床的地段，提出可供勘探的靶區。
層序地層學的誕生，提出了一系列新的概念。依照這些新概念，幾乎一切與沉積地質學有關的學科都要接受重新檢驗和研究。層序地層學下一步的重要發展方向是建立和完善不同構造、不同環境背景下的不同級次的層序地層模式，特別是目前研究薄弱的陸相環境及元古宙的模式；改進和完善全球海平面相對變化曲線，以及統一的年代地層表；在層序地層學理論與高分辨率地震巖性勘探和計算機技術相結合的基礎上，實現油藏、氣藏、煤田和沉積礦床等的鉆前預測和合理的資源開發。
層序地層學的最大特色是建立一個受控于海平面變化、物源供給、構造沉降及氣候變化等因素，并具有強大預測功能的沉積地層層序垂向疊置框架模式。層序地層學的主要優勢在于區域地層格架的建立及宏觀的沉積體系的展布與預測研究。隨著石油地質勘探的不斷發展，傳統的層序地層學研究已經不能滿足油氣勘探對儲層沉積體系三維幾何形態進行精細刻畫的實際需求，而地震沉積學卻可以結合層序地層學的優勢，并在層序格架下進一步結合地質、測井資料，通過各種地震資料處理與解釋技術來深化利用地震資料（如形成多種地震屬性體及各類層間屬性切片等），輔助沉積相與沉積體系的研究，從而更充分全面地認識地層或地質體的巖性、沉積過程、沉積特征及物性特征(如孔隙度、滲透率等)。地震地層學及層序地層學研究主要利用縱向的地震剖面與信息，而地震沉積學則綜合利用縱向的地震剖面信息及水平方向的各類地震屬性切片信息。地震沉積學正是在這種背景下誕生的，并且成為油氣儲層精細刻畫及定量描述的主要手段（圖1.1）。
圖1.1地震沉積學學科演變及定位
綜合來看，地震沉積學是利用地震信息研究沉積相、沉積體系及沉積巖形成過程的學科，它是繼地震地層學、層序地層學之后發展起來的又一門新興邊緣交叉學科(吳因業等，2008)，其理論基礎在于對“地下沉積體系任何縱向和橫向的變化都會引起地震波形及屬性變化”的重新認識(林承焰等，2006)，地震沉積學與地震地層學的最大不同在于，它認識到地震同相軸既不簡單反映等時界面，也不單純反映巖性界面，而是受到地震資料頻率的控制，不同頻段的地震數據反映的地質信息是不同的。低頻資料中反射同相軸更多地反映巖性界面信息，而高頻資料中反射同相軸更多地反映等時沉積界面信息。地震沉積學是層序地層學和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（Zeng et al.，1998）。地質記錄是沉積環境的響應，而從地震資料所獲得的各類信息又是地質記錄的地震響應。所以，從地震記錄可以間接地反映和反演出地質記錄的原始古沉積環境。
從上述學者們給出的地震沉積學概念可以看出，地震沉積學是在地震資料成功應用于層序地層格架內沉積體系研究與沉積相劃分的基礎上提出來的，是地震資料應用于沉積學研究和油氣儲層分析定量化需求的必然結果。因此，地震沉積學可以定義為以高精度三維地震資料為基礎，以精細沉積學模式為指導，通過綜合應用地球物理技術方法，在層序地層格架內研究沉積體系分布特征及其演化的一門學科(董春梅等，2006a;2006b)。
1.3地震沉積學主要研究思路
地震沉積學研究的主導思想是利用高精度現代地震技術與沉積學研究進行互動反饋、相互印證。它綜合了當前高新地震勘探技術與現代沉積學思想，充分運用高新地震勘探技術，結合地質與地球物理資料（包括鉆、測井資料及地震資料），對地下地質體進行綜合分析研究，從而得出全面準確的沉積學認識(林正良等，2009)。
地震沉積學以高精度地震資料、露頭古沉積環境模式分析、現代沉積環境研究的綜合研究為基礎，并以識別層序地層格架下各沉積單元的三維幾何形態、內部結構和沉積過程為目的(圖1.2)。
圖1.2地震沉積學研究思路和流程
地震正
查看全部↓
新書資訊