层序地层学教案-地震

1层序地层学研究手段——基于地震资料的层序地层分析石万忠中国地质大学(武汉)石油系课程内容1、层序地层学基本概念与原理23、层序地层学应用2、层序地层学研究手段2.1层序解释的地震基础2.2层序界面的地震解释2.3体系域与沉积体的地震解释二、层序地层学的地震解释层序地层学研究手段1.露头2.古生物3.地震4.测井5.计算机模拟二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础石万忠（中国地质大学（武汉））二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础层序地层研究的技术方法按照波在传播过程中传播路径的特点，地震波可分为入射波、反射波、直达波、透射波、折射波、滑行波等几种。一般来说，当地震波入射到反射界面时，即产生反射纵波和反射横波，又产生透射纵波和透射横波。与入射波类型相同的反射波和透射波称为同类波；改变了类型的反射波或透射波称为转换波。入射角不大时，转换波的强度很小。垂直入射时，不产生转换波，且反射波振幅Ar与入射波振幅Ai和分界面两边介质的波阻抗有如下关系：irAvvvvA112211221.地震反射原理二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础1）反射波形成的条件。当界面波阻抗相等时只有透射而无反射，只有当界面波阻抗不等时才能产生反射波，这是界面形成反射波必要的物理条件。2）反射波强度。波阻抗差越大，反射系数越大，反射波越强；反射波的强度不仅随波阻抗差增大而增强，还随波阻抗之和的增加而减弱。由于一般地层的波阻抗随深度增加而加大，浅层反射界面与深层反射界面具有相同的波阻抗差时，深层反射界面反射系数相对变小，反射波强度减弱，这与我们在地震剖面观察到的反射特征一致。3）反射极性。当反射界面下介质波阻抗（Z2）大于入射介质波阻抗（Z1）时，R0，反射波与入射波的相位相同，称为正极性反射；当Z2Z1时，R0，反射波与入射波相位相反，相位差180°，称为负极性反射。利用反射波极性的变化，可判断地下岩层性质。4）透射波的强度与极性。依据地震波传播理论，地震波透射系数与反射系数之和等于1，且无论Z2Z1或Z2Z1，透射系数总为正，也就是说，透射波的相位与入射波的相位总保持一致。11221122vvvvR1.地震反射原理二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础地震道的褶积模型如下：地震道=子波*反射系数+噪声上式中*代表褶积上式成立的假设条件是：地震道是零偏移距的叠后数据没有多次波没有AVO效应噪音是随机的白噪音,与地震道不相关,即没有相关噪音子波是常量,没有时变性地震数据已经做过偏移,每个地震道只与其下方的反射系数序列有关2.褶积模型二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础地震道的褶积模型如下:地震道=子波*反射系数+噪声2.褶积模型二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础1111-iiiiiiiiiVVrVVdensityoflayerivelocityoflayeriiiV上式只有垂直入射,即忽略AVO效应,时才成立。如果地震数据确实包含着AVO异常,反演就会(错误地)将AVO归结于速度和密度的变化,而不是泊松比的变化。因为反射系数取决于密度和速度的乘积即波阻抗,而不单单取决于二者之一,所以叠后反演不能单独地求解密度或速度.通过反演只能够得到波阻抗。这里：第i个界面的反射系数定义如下：2.褶积模型二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础0.250.23*V*baVlog()log()*log()abV系数a和b可以利用工区中的井资料通过最小二乘法求得.注意:对Gardner公式两边取对数使之线性化通过广义Gardner公式求得速度,即对上式两边求对数：当测井曲线被加载之后,下式中的系数a,b就可以通过菜单来修改。创建密度测井曲线对正演模型而言,需要已知速度和密度.而密度通常是得不到的.STRATA有Gardner公式来计算密度的选项：2.褶积模型二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础•根据井资料建立地质模型•采用合适子波进行合成记录制作•进行不同地层波形特征对比分析•采用去除法进行关键地层波形特征作用分析2.褶积模型二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础地质模型反射系数分步褶积地震响应低速层高速层低速层低速层高速层更高速层123456高速层2.子波为零相位的褶积过程•零相位子波：波峰对应正反射系数除了较大的波峰和波谷以外，其他位置的波形都是有一定延续度的界面子波彼此叠加的结果，没有实际意义。二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础123从上图可以得到以下几点认识1、一般来说，最大波峰与最大波谷基本反映反射系数界面2、其它处的地震振幅是许多有一定延续度的界面子波叠加的结果，一般不反映反射系数界面；3、特别强调:小的波峰、波谷、峰与谷的半幅点处、零振幅处，不确切反映哪个反射系数界面，因而解释这些界面是不可靠的！比如：通过合成记录标定，一油组对应零到波峰的半幅点处，二油组对应由正到负的零振幅处，油组对应波谷到零的半幅点处，因而根据这些特点去横向追踪三个油组，这个方法是错误的！4、判断子波的相位（即地震数据的极性）是至关重要的！比如：煤层顶一般为负反射系数界面，灰岩顶为正反射系数界面，但如果对地震数据的极性不清楚，就不知道是追踪波峰，还是追踪波谷？二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础•分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。度量分辨能力强弱的两种表示：一是距离表示，分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨能力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔dt越小，则分辨能力越强。•定义：时间间隔dt的倒数为分辨率。•垂向分辨率是指沿地层垂直方向所能分辨的最薄地层厚度。•横向分辨率是指横向上所能分辨的最小地质体宽度。3.分辨率的定义二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础•分辨能力是指区分两个靠近物体的能力。度量分辨能力强弱的两种表示：一是距离表示，分辨的垂向距离或横向范围越小，则分辨能力越强；二是时间表示，在地震时间剖面上，相邻地层时间间隔dt越小，则分辨能力越强。•定义：时间间隔dt的倒数为分辨率。•垂向分辨率是指沿地层垂直方向所能分辨的最薄地层厚度。•横向分辨率是指横向上所能分辨的最小地质体宽度。3.分辨率的定义二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础3.分辨率的定义4h＝V/F二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础•要制作精确的合成地震记录，必须明确地震剖面的极性，因为它关系到所用子波的极性以及合成地震记录的准确性和精度。对不同极性的地震资料，合成记录制作时也要使用不同极性的地震子波。如果地震资料的极性判别错误，至少在垂向上会产生半个相位的误差。4.地震子波极性判别二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础（1）单轨、双轨同相轴判别法•在正极性剖面上，典型的正反射系数界面（如基岩顶面、火成岩顶面等）表现为单轨强反射波峰；负反射系数界面（如大套油页岩顶面）表现为双轨强峰。在负极性剖面上，特征相反。4.地震子波极性判别二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础（2）利用合成记录确定极性•通过统计合成地震记录与地震剖面的相关性来判识极性。第一，制作合成地震记录；第二，统计每口井合成记录与地震剖面的相关性，根据相关系数的大小，划分为正极性相关好、负极性相关好或不定性三类；第三，去掉不定性的井，如果正极性相关好的井占多数，则确定剖面为正极性，否则为负极性。4.地震子波极性判别二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础（3）模型判别法•对于围岩为泥岩的透镜状砂岩体，其顶界面由低速到高速是正反射系数界面，在正极性剖面上该界面为波峰，在负极性剖面上为波谷；底界反射与其相反。所以透镜状砂岩体在正极性剖面上，顶部呈单轨上凸反射特征；而负极性剖面上，砂岩底部呈单轨下凹反射特征。4.地震子波极性判别二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础地震剖面组成的几个重要参数1.双程反射时间（TWT）；2.CDP、Trace、SP；3.线号（inLine/Crossline）4.道间距（Traceinterval）；5.采样间隔（Sampleinterval）；6.坐标（X/Y）二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础WiggletraceVariableintensitycolor(orgrayscale)scaledtoamplitude(orvoxels)•balancedappearance•nooverlaporclipping•nomislocationofhighamplitudes•higherdynamicrangeSingle-color(e.g.grayscale)goodforstructureDoublecolorgoodforstratigraphy•Blue(positive)-white-red(negative)•MorecolorsforhigherdetailWiggletrace二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础crosslinesinlines二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础Cross-sectionTimeslice二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础地震资料与反演剖面的识别精度对比——波阻抗反演明显高于地震剖面二、层序地层学的地震解释2.1层序解释的地震基础2.1层序解释的地震基础2.2层序界面的地震解释2.3体系域与沉积体的地震解释二、层序地层学的地震解释地震剖面解释的手段1）手工解释2）人机联作解释工作量大，受一些条件的限制，解释的精度相对较低。工作量相对较小，软件提供了许多功能模块，解释的精度相对较高。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释在目前，地震剖面的主要解释系统有两个：GeoFrame和Landmark。在这些系统中，工作者可以应用水平切片技术、层切片技术、剖面放大多窗口类比追踪解释技术、局部自动追踪技术和任意切线技术来追踪构造和层位，可保证解释结果尽可能地准确。利用地震属性参数来研究异常地质体的含油气性，不确定断层的真实性等。充分利用钻井资料，制作井的合成地震记录，用来建立地质层位与地震剖面上的相位对应关系。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释层序界面的识别层序界面的解释地震界面测井界面合成地震记录闭合原理地质认识层序做图单元层序展布分析古地貌分析层序格架内体系域及沉积体解释地震相识别地震属性分析沉积体分布沉积相分析沉积体的类型钻井资料分析古地貌证据沉积体分布综合分析沉积相演化分析沉积相分布储层分析波阻抗反演地震属性技术有利钻探目标储层展布层序解释及分析方法一方面，地震反射同相轴的结构特征直接反映了各个层序界面（等时面）的特点。同时由地震反射的空间连续性，可以方便地在二维或三维空间上追踪这些不规则分布的层序界面。另一方面，地震反射同相轴之间的终止关系可以反映层序内部的地层特征，为体系域研究提供了方便。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释1.层序界面识别依据：（1）地震资料二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释1.层序界面识别依据：（1）地震资料二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释双向下超双向下超上超1.层序界面识别依据：（1）地震资料下超：层序的底部沿原始倾斜面，向下倾方向终止。下超表示一股携带沉积物的水流在一定方向上引力的前积作用。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释（1）底层缺失和暴露作用标志：当盆地出露地表时，大部分地区处于暴露状态，岩芯记录中为古土壤、根土层、铁质浸染、植物碳屑或碎屑、钙质结核或钙结核层、生物垂直钻孔等。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释1.层序界面识别依据：（2）钻井资料（2）下切谷充填沉积：下切谷一般形成于低水位期，充填于低水位晚期及水进早期。二、层序地层学的地震解释2.2层序界面的地震解释（3）水下侵蚀作用标志