了得網工業技術_南海深水沉積與儲層的地球物理識別

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《南海深水沉積與儲層的地球物理識別》可以作為石油及天然氣勘探開發專業的高校、科研院所研究生教材，並能給從事石油天然氣地質和海洋地球物理工作以及相關專業研究人員提供參考。

內容簡介

《南海深水沉積與儲層的地球物理識別》為深水油氣地震勘探研究與實踐叢書之一，全面闡述南海深水沉積與儲層的地球物理識別方法，從研究實例出發，對南海深水沉積體繫的地球物理識別方法做了全面繫統的分析和總結。《南海深水沉積與儲層的地球物理識別》共7章，從深水沉積與儲層識別中應用的地球物理方法與技術出發，重點介紹了碳酸鹽臺地、深水水道沉積體繫和塊體搬運沉積體繫等深水油氣賦存的主要沉積體繫以及深水盆地流體與地質災害。在南海深水沉積體繫識別的基礎上，討論並介紹了深水地球物理識別研究中存在的問題。

叢書序
前言
第1章深水地球物理識別技術
1.1地震屬性
1.1.1概念和分類
1.1.2地震屬性分析方法
1.1.3部分屬性及應用
1.2地震相
1.2.1基本原理
1.2.2地震相分析方法
1.2.3地震相分析過程
1.3相干體
1.3.1基本原理
1.3.2相干技術

叢書序

前言

第1章深水地球物理識別技術

1.1地震屬性

1.1.1概念和分類

1.1.2地震屬性分析方法

1.1.3部分屬性及應用

1.2地震相

1.2.1基本原理

1.2.2地震相分析方法

1.2.3地震相分析過程

1.3相干體

1.3.1基本原理

1.3.2相干技術

1.3.3相干技術應用

1.4三維可視化

1.4.1基本原理

1.4.2分析方法

1.4.3實現步驟

1.5彈性波阻抗反演

1.5.1基本原理

1.5.2應用條件

第2章碳酸鹽臺地

2.1碳酸鹽岩識別

2.1.1岩石物理學基礎

2.1.2測井特征

2.1.3地震特征

2.2碳酸鹽岩深埋溶蝕

2.2.1幾何學特征

2.2.2成因分析

2.3生物礁

2.3.1概念及分類

2.3.2地球物理識別特征

2.4碳酸鹽臺地周緣丘形沉積體

2.4.1識別特征

2.4.2成因分析

第3章深水水道沉積體繫

3.1中央峽谷水道沉積體繫

3.1.1區域背景

3.1.2中央峽谷水道

3.2瓊東南盆地高彎曲水道沉積體繫

3.2.1分布範圍

3.2.2地震相特征

3.2.3時空展布特征

3.2.4成因機制探討

3.3珠江口盆地白雲凹陷水道沉積體繫

3.3.1地質背景

3.3.2沉積特征

3.3.3演化過程

3.3.4成因機制探討

第4章塊體搬運沉積體繫

4.1塊體搬運沉積體繫

4.1.1基本概念

4.1.2地球物理特征

4.1.3沉積模式

4.1.4成因機制

4.1.5研究意義

4.2華光塊體搬運沉積體繫

4.2.1區域背景

4.2.2時空分布

4.2.3地球物理特征

4.2.4成因機制分析

4.3白雲塊體搬運沉積體繫

4.3.1區域背景

4.3.2分布範圍

4.3.3地球物理特征

4.3.4成因機制分析

第5章深水盆地流體繫統

5.1聚集型流體繫統類型

5.2斷層相關的聚集型流體繫統

5.2.1構造斷層聚集型流體繫統

5.2.2多邊形斷層聚集型流體繫統

5.3侵入相關的聚集型流體繫統

5.3.1南海北部泥底闢、泥火山和氣煙囪流體活動繫統

5.3.2砂岩和岩漿侵入流體繫統

5.4管狀相關的聚集型流體繫統

第6章白雲凹陷深水地質災害

6.1天然氣水合物

6.1.1白雲凹陷水合物分布

6.1.2含水合物層地球物理特征

6.2白雲海底滑坡數值模擬

6.2.1分布範圍

6.2.2影響因素

6.2.3數值模型構建

6.2.4數值模擬分析

6.3淺水流

6.3.1基本概念

6.3.2地球物理識別方法

6.3.3壓力場數值模擬

第7章深水地球物理識別中存在的問題

7.1丘狀反射體的地質成因

7.1.1塊體搬運沉積體繫

7.1.2三角洲朵葉

7.1.3等深積體

7.1.4泥底闢構造

7.2天然氣水合物地震資料解釋中的問題

7.2.1似海底反射層的真偽

7.2.2水合物穩定帶分布範圍

7.2.3遊離氣的圈閉類型

7.33D地震解釋中的假像

7.4AVO技術在深水油氣檢測中的問題

參考文獻

在線試讀

第1章深水地球物理識別技術
1.1地震屬性
1.1.1概念和分類
地震屬性（seismic attributes）一詞，於20世紀70年代由Anstey等正式提出。但實際上，屬性分析自20世紀30年代就已經出現，地球物理學家從野外地震記錄中拾取地震走時。起初，國內在譯名上並不完全統一，直到20世紀末纔基本統一稱作地震屬性。地震屬性的發展與計算機技術的變革密切相關，20世紀60年代數字記錄的出現提高了地震振幅測量的精度，由此發展起來的亮點技術指出了烴類孔隙流體與強振幅之間的對應關繫；70年代引入彩色顯示技術使得地震反射強度、頻率、相位和層速度等信息從過去的黑白地震道上凸現出來；80年代地震解釋工作站的出現為實現人機交互和井震結合解釋提供了硬件支持；現今，技術人員利用功能強大的大型機站操縱地震數據體，提取各類屬性用於追蹤地質或儲層信息已是司空見慣的事（Chopra and Marfurt，2005）。
地震屬性，概括而言，就是對地震勘探中有利區域特征的定量表征。從數學意義上講，是地震資料的幾何學、運動學、動力學及統計學特征的一種量度；從屬性的提取過程來說，是一種描述和量化地震資料的特性，是原始地震資料中包含全部信息的子集。
地震屬性的分類形式多種多樣，很多學者均對此進行過研究。Brown和Fisher（1980）將地震屬性分為時間、振幅、頻率和衰減4類，並提出了疊前屬性和疊後屬性的分法；Taner等（1979）將地震屬性分為幾何屬性和物理屬性；20世紀90年代末，Chen和Sidney（1997）在上述分類方法的基礎上提出了一套比較繫統的分類方法。依據疊前屬性和疊後屬性的不同，分為幾何學屬性、運動學屬性、動力學屬性和統計學屬性。其中統計學屬性一般沒有明確的物理意義，但卻含有更豐富的地質意義，在石油勘探中應用非常廣泛。
1.1.2地震屬性分析方法
眾所周知，儲層參數主要包括儲層的岩性、物性和含油氣性。地震儲層預測主要研究地震反射波的振幅、頻率、相位、速度等信息，其中速度信息為關鍵。儲層岩性、物性、儲層內的流體性質、地層縱向組合等的變化，都能引起速度的相應變化，而振幅、頻率等則是速度變化的具體表現形式。利用地震屬性進行儲層預測就是通過上述參數的研究來達到預測儲層性質及其變化規律的目的。第1章深水地球物理識別技術

1.1地震屬性

1.1.1概念和分類

地震屬性（seismic attributes）一詞，於20世紀70年代由Anstey等正式提出。但實際上，屬性分析自20世紀30年代就已經出現，地球物理學家從野外地震記錄中拾取地震走時。起初，國內在譯名上並不完全統一，直到20世紀末纔基本統一稱作地震屬性。地震屬性的發展與計算機技術的變革密切相關，20世紀60年代數字記錄的出現提高了地震振幅測量的精度，由此發展起來的亮點技術指出了烴類孔隙流體與強振幅之間的對應關繫；70年代引入彩色顯示技術使得地震反射強度、頻率、相位和層速度等信息從過去的黑白地震道上凸現出來；80年代地震解釋工作站的出現為實現人機交互和井震結合解釋提供了硬件支持；現今，技術人員利用功能強大的大型機站操縱地震數據體，提取各類屬性用於追蹤地質或儲層信息已是司空見慣的事（Chopra and Marfurt，2005）。

地震屬性，概括而言，就是對地震勘探中有利區域特征的定量表征。從數學意義上講，是地震資料的幾何學、運動學、動力學及統計學特征的一種量度；從屬性的提取過程來說，是一種描述和量化地震資料的特性，是原始地震資料中包含全部信息的子集。

地震屬性的分類形式多種多樣，很多學者均對此進行過研究。Brown和Fisher（1980）將地震屬性分為時間、振幅、頻率和衰減4類，並提出了疊前屬性和疊後屬性的分法；Taner等（1979）將地震屬性分為幾何屬性和物理屬性；20世紀90年代末，Chen和Sidney（1997）在上述分類方法的基礎上提出了一套比較繫統的分類方法。依據疊前屬性和疊後屬性的不同，分為幾何學屬性、運動學屬性、動力學屬性和統計學屬性。其中統計學屬性一般沒有明確的物理意義，但卻含有更豐富的地質意義，在石油勘探中應用非常廣泛。

1.1.2地震屬性分析方法

眾所周知，儲層參數主要包括儲層的岩性、物性和含油氣性。地震儲層預測主要研究地震反射波的振幅、頻率、相位、速度等信息，其中速度信息為關鍵。儲層岩性、物性、儲層內的流體性質、地層縱向組合等的變化，都能引起速度的相應變化，而振幅、頻率等則是速度變化的具體表現形式。利用地震屬性進行儲層預測就是通過上述參數的研究來達到預測儲層性質及其變化規律的目的。

地震屬性的提取采用多種數學方法來實現。20世紀90年代中期，統計學屬性發展迅速，大量地質統計方法在屬性提取中得到了廣泛應用，如本征值、協方差、線性回歸、小波變換、模擬退火、遺傳算法、人工神經網絡等，這些技術在識別和定性描述儲層的過程中起到了重要作用，如河道砂以及碳酸鹽岩孔洞縫等儲層。下面介紹幾種在實際工作中常用的地震屬性技術。

1）復地震道分析

1979年，Taner等在 Geophysics 上發表文章，提出了復地震道（complex-trace）分析方法，[JP]將信號處理中的Hilbert變換應用於地震資料的解釋。利用該方法可以獲得地震資料的三類屬性值，包括瞬時振幅、瞬時相位和瞬時頻率（圖1-1），簡稱“三瞬屬性”。瞬時振幅也稱反射強度和振幅包絡。

對常規地震道f(t)做Hilbert變換得到其對應的正交道h(t)，將兩者分別作為復地震道c(t)的實部和虛部。虛部具有和實部一樣的包絡和類似的振幅，但相位上做了90°延遲。定義式如下：

該屬性表示所選樣點上各道時間域振幅包絡值［圖1-1（b）］，廣泛應用於地震資料的構造與地層解釋，常與其他振幅屬性一起用於分離高振幅與低振幅區，如亮點、暗點技術等。

圖1-1三維復地震道數據體

(2)瞬時相位，表達式為

該屬性值表示所選樣點上各道相位值［圖1-1（c）］，單位為°或rad，主要用於增強油藏內部弱同相軸，但對噪聲也有放大作用。油氣常引起相位的局部變化，所以該屬性常與其他屬性一起作為油氣的檢測指標之一。同時也可用於測定薄層的相位特征，橫向變化與流體及薄層組合有關。

(3)瞬時頻率，表達式為

瞬時頻率定義為瞬時相位關於時間的一階導數［圖1-1（d）］，單位為°/ms，或rad/ms。常用於估計地震波衰減。儲層油氣往往會引起高頻成分的衰減，這一屬性可以檢測油氣。

這一方法彌補了常規地震數據識別岩性和流體變化的局限，提高了地震波信息的敏感度和識別精度。

2）AVO屬性分析

AVO分析方法是一項利用振幅信息研究岩性、檢測油氣的地震勘探技術。AVO是振幅隨偏移距變化（amplitude variation with offset）或振幅與偏移距關繫（amplitude versus offset）的英文縮寫。AVO技術是利用共中心點（CMP）道集或共（common reflection bin，CRB）資料分析反射波隨偏移距（或入射角 α ）的變化規律，估算界面兩側的彈性參數，進一步推斷儲層的岩性和含油氣性的一種地震數據分析處理技術。圖1-2為幾類不同岩性組合下的AVO（或AVA）異常。

AVO屬性分析主要以CMP道集為輸入，經角度道轉換後，同一角度的道集組成一個角度道道集，簡稱角道集，從角道集上可以觀測和分析地震反射振幅隨入射角的變化。以角道集為輸入，根據相應的算法即可得到截距剖面、梯度剖面等各種AVO屬性剖面。

AVO技術的理論基礎是地震波動力學理論中推導出的Zoeppritz方程組及其簡化思路。目前常用的Shuey近似公式獲得的梯度截距屬性交會圖。

3）譜分解

[JP2]地震勘探中，譜分解（spectral decomposition）是對地震道進行連續時頻分析的方法。時頻分析針對非平穩信號和時變信號，可以將一維地震道變換為二維時頻域分布圖，作為分析時變非平穩信號的有力工具，時頻分析方法提供了時間域與頻率域的聯合分布信息，清楚地描述了信號頻率隨時間變化的關繫（圖1-3）。[JP3]因此，地震道的每個時間采樣點都能產生頻譜。譜分解應用廣泛，包括確定層厚（Partyka et al.，1999）、地層可視化（Marfurt and Kirlin，2001）[JP2]以及烴類的直接檢測（Castagna et al.，2003；Sinha et al.，2005）。譜分解是一個非過程，因而一個地震道可以產生不同的時頻分析結果。譜分解的方法也有很多，包括DFT（離散傅氏變換）、MEM（熵法）、CWT（連續小波變換）、ST（S變換）、MPD（匹配追蹤分解法）以及HHT（Hilbert-Huang變換）等。這些方法，嚴格來講，無所謂“錯”與“對”，每種方法都有利與弊，需要根據實際情況選用不同的方法。圖1-4就是利用DFT方法進行譜分解運算求取的三維數據體的時間切片。

圖1-4南海深水三維數據體1900ms時間切片

4)相干體

地震相干體（coherence cube）技術是20世紀末發展起來的一項功能強大的地震屬性解釋技術，自從1995年Bahorich和Farmer提出相干算法以來，該算法已從代基於互相關的算法（簡稱C-1算法，Bahorich and Farmer，1995）、第二代利用多道相似性的算法（簡稱C-2算法，Marfurt et al.，1998），發展到第三代基於特征結構的相干算法（簡稱C-3算法，Gersztenkorn and Marfurt，1999），主要用於地質構造、沉積環境的解釋和隱蔽性油氣藏的勘探開發。雖然地震相干計算技術用於估算反射界面的傾角、計算折射靜校正、剩餘靜校正和種子點層位自動拾取已有近40年的歷史，但相干體技術應用於地震解釋隻有近20年的時間，其原理及應用將在1.3節進行詳細介紹。

相干體技術利用求同存異的原則更清楚地識別地下間斷面或不連續體，通過三維地震數據體來比較不同地震波形的相似性。相干值較低的點對應地質體邊界（如斷層、煙囪構造、溶洞、灰岩坑、特殊岩性體邊界等），對相干數據體做切片（等時切片、層位切片、地層切片）顯示，可揭示斷層、水道堤岸沉積體繫、塊體搬運沉積體繫、碳酸鹽臺地、岩性體邊界、不整合等地質現像（圖1-5），從而為油藏描述提供特征識別證據。

圖1-5相干時間切片，水道堤岸沉積體繫清晰可見

水道堤岸沉積體繫：①水道；②堤岸；③越岸沉積；④決口扇；⑤滑塌體；⑥碎屑流

5）紋理屬性

“地震紋理”一詞早在20世紀80年代就已提出，當時用於拾取地震剖面上具有共同信號特征的區域。近幾年該屬性有了新的發展，基於統計測量，利用灰度共生矩陣算法對紋理屬性（texture attributes）進行分類。統計測量方法包括能量（刻畫紋理的均一性質）、熵（測量不同紋之間的可預測性）、對比度（重點刻畫了之間的振幅差異）以及均一性（強調了振幅的總體平滑度）。其中，能量、對比度和熵被認為是描述地震數據特征有效的一類屬性。

圖1-6是同一地層振幅和能量水平切片的對比圖，注意到在能量切片中，河道/堤壩沉積可以更好地識別、成像和有效檢測出來。

圖1-6同一地層振幅和能量水平切片的對比圖（Chopra and Marfurt，2005）

6)曲率屬性

曲率是一種三維屬性，它是對一個二次曲面相對於平面彎曲程度的度量。曲率屬性（curvature attributes）屬於地震信號二階導數屬性，與傾角大小、傾角方位角等一階導數屬性相比，曲率可以檢測到地震數據中更細微的信息。地震曲率屬性分析傾角、方位角的橫向變化率，其可以排除原始傾角的影響並且可以更清晰地刻畫地下微小尺度斷裂，這些斷裂往往和主要儲集層或小斷層聯繫緊密（圖1-7），這已經構成了大多數地震解釋工作中不可或缺的部分（Chopra and Marfurt，2005，2008）。

曲率屬性按具體屬性類別可分為構造曲率和振幅曲率，前者由地震時間或深度剖面構造分量的橫向二階導數計算獲得；後者通過計算沿著反射層的地震振幅的二階導數獲得。對於構造曲率數據體，可以計算構造傾角的縱測線和橫測線分量；振幅曲率則類似計算能量加權的振幅梯度的縱橫測線分量，這相當於直接測量振幅的變化。其中振幅曲率常常可以獲得地下線性構造更為細致的信息。

現在的趨勢是直接計算獲得曲率屬性體，其中，目前三維曲率屬性體按屬性值分類，有效的可能是正曲率屬性和負曲率屬性，因為這兩種容易與地質構造產生聯繫，曲率屬性體非常有助於構造變形地層及斷裂中的撓曲、褶皺等精細構造的成像。由Bergbauer等在2003年提出多譜曲率計算方法，並被Al-Dossary和Marfurt在2006年引入到三維體計算。這種方法可以同時獲取長波長和短波長曲率圖，解釋人員就可以對不同尺度的地質體進行刻畫，或用於同一地質體不同尺度下特征的描述，短波長曲率應用於刻畫高密度的、局部的裂隙；長波長曲率則常用於增強展布撓曲的精細特征，常規地震剖面難以做到這一點。

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