地震相的地质解释

地震相参数是识别地震相的标志。地震相是不同体系的各级界面、岩性及集合特征在地震剖面上的综合表现。地震相分析则是根据地震资料解释其环境背景和岩相。常用的标志包括内部反射结构、外部几何形态、连续性、振幅、频率、层速度等。
1.反射结构
反射结构 (简称结构)是指地震剖面上层序内反射同相轴本身的延伸情况及同相轴之间的相互关系。它是揭示总体地震模式或沉积体系最可靠的地震相参数。根据内部反射结构的形态划分为平行与亚平行结构、发散结构、前积结构、乱岗状结构、杂乱结构和无反射等类型。河流相地层反射一般呈亚平行结构和无反射两类。
2.外部几何形态
外部几何形态 (简称外形)是指具某种反射结构地震相单元在三维空间内的分布状况。外形可进一步分为席状、席状披盖、楔形、透镜状、丘状、充填形等。外形与反射结构往往有相关关系。外形可以提供有关沉积体的几何形态、水动力、物源及古地理背景等方面的信息。河道型砂体在垂直于河道走向的横剖面上往往呈 “透镜状”或顶平底凸的充填形。
3.连续性
反射连续性与地层本身的连续性有关，它主要反映了不同沉积条件下地层的连续程度及沉积条件变化。一般情况下，反射连续性好表明岩层连续性好，反映沉积条件稳定的较低能环境; 反之，连续性差代表较高能的不稳定沉积环境。衡量连续性的标准包括长度标准和丰度标准。
(1)长度标准
连续性好: 同相轴连续长度大于 600 m; 连续性中等: 同相轴长度接近 300 m;
连续性差: 同相轴长度小于 200 m。
(2)丰度标准
连续性好: 上述连续性好的同相轴在一个地震相中占 70%以上;
连续性差: 连续性差的同相轴在一个地震相中占 70%以上;
连续性中等: 介于上述两者之间。
4.振幅
振幅与反射界面的反射系数直接有关。振幅中包括反射界面上、下层岩性、岩层厚度、孔隙度及所含流体性质等方面信息，可用来预测横向岩性变化和直接检测烃类。由于振幅还受地震激发与接收条件、大地衰减及处理方法等因素影响，使用振幅时应考虑到这些因素的影响。振幅的标准包括强度与丰度标准。
(1)强度标准
强振幅: 时间剖面上相邻地震道振幅值重叠在一起，无法分辨;
中振幅: 相邻地震道部分重叠，但可用肉眼分辨;
弱振幅: 相邻地震道相互分离。
(2)丰度标准
在一个地震相中，强振幅同相轴占 70%以上称强振幅地震相; 弱振幅占 70% 以上时称弱振幅地震相; 两者之间为中振幅地震相。
5.频率
频率在一定程度上和地质因素有关，如反射层厚度、层速度变化等。但它与激发条件、埋藏深度、处理条件也有密切关系，因此在地震相分析中仅可作为辅助参数。
频率可按波形和排列疏密程度分为高、中、低三级。频率横向变化快说明岩性变化大，属高能环境; 频率稳定，属低能或稳定沉积环境。
传统的地震相主要利用地震相标志，即地震反射结构、地震相外形进行定性描述，主要着眼于多个地震反射同相轴的组合特征，所以传统地震相分析在垂向上时间厚度大，往往忽视单个反射同相轴的沉积意义，精度和准确性满足不了储层精细描述的要求 (杨勇，2003)。如在河流相储层预测中，反射结构和外形一般用来分辨辫状河、曲流河、网状河沉积体系，由于古地理环境变迁和后期构造运动影响，在现今采集的地震剖面上已难看到河道沉积。也无法进行薄层单砂体描述。
从剖面上看，曲流河反射特征为强轴反射，同相轴比网状河长，局部可见侧向加积的现象; 网状河反射多表现为较弱的空白反射中夹杂中强短轴反射; 辫状河反射多表现为较弱的空白反射，偶尔夹有较强反射。但是用 “相面法”直接识别单砂体时不仅容易判断错误，而且描述砂体展布形态和分布范围与实钻结果误差比较大。
由于地震参数与所预测对象之间的关系复杂，不同工区和不同储层对所预测对象敏感(或最有效、最具代表性)的地震属性是不完全相同的。即使在同一工区、同一储层，预测对象不同对应的敏感地震属性也是有差异的。同时，地震反射毕竟是第二性资料，是地下地质情况的反映，地质背景的复杂性反映到地震资料上就有多解性。因此，在研究及实践中，应当进行地震属性优化以提高储层地震预测的精度，从而可以更有效地进行储层描述，进一步提高钻井成功率。

利用地震剖面上反射波的振幅、连续性、丰度及结构等特征，进行地震相的划分；然后结合钻井资料、测井资料、重磁电资料，作出沉积相、岩性的推断。这样可恢复古沉积环境，认识沉积演变史，研究油气的生成、运移和聚集条件，对油气资源作出预测，提出评价意见。这种作法就是地震地层学的方法。地震地层学是地震资料解释中的一个分支。
常规（或称传统）的地震资料解释，主要是应用反射波运动学的特点和剖面上的构造信息，通过波的对比、定层、闭合等办法来确定构造、断层等地质形态，寻找构造油藏。地震地层解释工作是在常规构造解释之后进行的，它主要是利用反射波动力学的特点和剖面上蕴含着的地层和沉积学方面的信息，通过划分地震层序、地震相分析与地质解释，来推断沉积环境和岩相的平面分析，寻找非构造油藏（地层岩性油藏）。
对地震资料采用传统的和地震地层的综合解释工作，可以较充分地利用地震剖面上的有用信息，更有效地寻找构造圈闭、地层岩性圈闭及其他复合型的油气藏。
（一）划分地震层序
在一个沉积盆地中有几千米至上万米的沉积岩，要进行地震地层解释，首先必须要进行地震层序分析，将地层划分成若干个时间地层单位分别进行研究。
时间地层单元也就是沉积层序中的地层单元，即为沉积层序。它是指上下统一的、相互连续的、成因上有联系的一套地层，其顶底界面为不整合面，或者与之相当的整合面为界。在利用地震剖面来划分层序时，可找出剖面中两个相邻的不整合面，分别追踪到整合面处，则在两个整合面之间的地层就是一个完整的沉积层序。从某种意义讲，沉积层序和地震中常说的构造层是相类似的，只是级次上可以更小一些。例如，在华北，古近-新近系的地层呈区域不整合接触，在常规的时间剖面地质解释中，把此不整合面作为构造层的分界面；在地震地层解释中也可以把此不整合面看作为沉积层序中的一个分界面。
要划分地震层序，关键在于取得质量良好并横穿整个沉积盆地的区域性地震剖面；然后从盆地边缘识别地震层序，再向盆地中央追踪。因为在盆地中央很少见到不整合，难以划分合适的时间地层单元，因此应在盆地边缘来寻找不整合现象。
（二）地震相分析
利用地震剖面进行沉积环境分析和沉积相解释叫地震相分析。
不同的沉积环境可形成不同的沉积岩系；不同的沉积岩体因岩性和物性的差异，又会产生与之相应的地震响应，导致反射波特征如形态、振幅、连续性等的不同。这样就有可能利用地震剖面上反射波的特征来反演沉积环境，也可以说地震相分析实际上就是研究反射波的各种特征和沉积相之间的关系。
地震相分析工作是对地震剖面上的每一个层序来进行的，剖面上有几个层序，相分析工作也要分别进行几次。在对其中一个层序来说，普遍采用地震相对比的方法是在横向上分析剖面上的反射特征，划分出若干个地震相单元。
1.地震地层参数和地震相命名
在地震地层中所指的反射特征包括：反射波振幅、连续性、层速度、内部反射结构、地震相单元外部几何形态等，也称作地震地层参数。有人又把前三个参数叫做地震相的物理参数，把后两个参数叫做地震相几何参数。
所谓内部反射结构是指地震剖面上反射波之间的延伸情况和其相互关系。它是鉴别沉积环境最重要的地震因素。内部反射结构的形态划分为平行与亚平行、发散或收敛、前积、杂乱和无反射等，如图5-5-5。平行与亚平行反射结构反映了均匀沉积的陆棚和盆地环境。发散结构反映了地层横向加厚和盆地的不均衡沉降。杂乱反射结构是指不连续的、不规则的反射，它可以是地层受到剧烈变形，破坏了连续性之后造成的，也可以是在变化不定相对高能环境下沉积的。在滑塌岩块、河道的切割与充填体、大断裂、褶皱的地层等都可能产生这种反射结构。另外礁、盐丘、火成岩体、泥岩刺穿等也可以形成杂乱反射。无反射反映了沉积的连续性。前积反射结构反映了水流搬运方向和沉积能量的高低，以及沉积物的供应速度。这种结构一般分顶积层、前积层和底积层。顶积层反射振幅很强，它往往由砂质岩系组成。它的每个反射都随着振幅的改变延伸到中间部分（前积层），在前积层单元的下部（底积层）反射波振幅较强呈水平状或微微下倾。

图5-5-5 内部反射结构分类


图5-5-6 地震相单元外形

地震相单元的外部几何形态是指同一反射结构在空间及剖面上的分布状况，它对于了解单元的生成环境、沉积环境、地质背景及成因有着重要的意义。外部几何形态可分为席状、席状披盖、楔形、滩形、丘形、透镜状、充填形等。如图5-5-6所示。均匀、稳定、广泛的前三角洲、浅海、陆坡、半远洋和远洋沉积，一般为席状。它的主要特点是上下界面接近平行，厚度相对稳定。当它们盖在礁、盐丘、生长断块或其他古地貌单元之上时，可以出现席状披盖外形。超覆在海岸、海底峡谷侧壁、陆坡上的三角洲、海底扇等处出现，可以表现为楔形。滩是楔形的变种，出现在陆棚边角或台地边缘。透镜体多为古河床、沿岸砂体。它的主要特点是中部最厚，向两侧尖灭，外形呈透镜体。丘形体包括礁、海底扇、重力滑塌体、火山堆等形成的沉积体。它是一种凸起或层状地层上隆，高出于周围地层的地震相外形。充填型沉积包括河床充填、海底槽谷充填、盆地充填、斜坡充填等。
因为地震相的外形和它的内部结构是互相关联的，可以联合起来，如席状外形、平行结构，反映在大陆架、三角洲平原等稳定环境下的沉积。楔形发散结构反映沉积物沉积速度沿一个方向均匀变化。河沟充填、平行结构，一般反映高能量的粗粒沉积。
地震相的物理参数，反映沉积的具体特点。反射振幅反映层间波阻抗的差异性。如果相邻地层的波阻抗相近，则不会产生明显的反射，如厚的泥岩、块状砂岩、厚的均化重力滑塌堆积，以及内部结构杂乱无章的礁块，都可能没有反射。砂、泥岩交互层，则可形成高振幅强反射。为了便于描述，可根据工作地区地震剖面上振幅的相对强弱而分为强、中、弱等级别。
反射的连续性反映了地层的连续性和沉积的稳定性。一些在开阔水域稳定条件下沉积的砂泥岩，如浅海、大陆斜坡、远洋沉积，其连续性很好，横向上可以追踪很长距离，高连续一般代表海相或稳定的湖相。反之三角洲中的河道、重力滑塌堆积、生物礁都不会有连续的反射，有些甚至形成无反射带，不连续一般反映河流相或山麓相。一般将连续性分为好（连续）、中（较连续）、差（断续）等级别。
反射的频率反映了沉积的速度。沉积速度慢的深水地区比一般地区反射频率高些。频率可分为高、中、低三级。
2.地震相的命名
根据以上几个主要标志对所研究的地震相单元给以命名，命名要求能反映该地震相参数的特点。若主要以几何参数确定的地震相，可以按外形＋结构来命名。若主要以物理参数确定的地震相，可以按振幅＋连续性来命名，如强振幅连续反射相，强振幅断续相等；也可以按频率＋振幅＋连续性来命名。有时也可以按形态＋结构＋地震物理参数来命名。采用何种命名的办法，可根据探区地震剖面的具体情况来定。一般在斜坡和大陆架边缘地区，地震相的划分几何参数起主要作用，显然地震相命名就采用上述第一种方法。在平坦地区，地震相的划分物理参数起主要作用，相命名就采用第二种方法。
3.编制地震相平面图
把划分相单元的各地震剖面进行平面分析对比，并把它投到测线平面图上，相邻测线相单元分区线进行闭合后，把相同的相单元在平面上连接起来，就编制出一张地震相在平面上变化的地震相平面图。
（三）地震相的地质解释
地震相的地质解释就是把地震相转为沉积相，恢复其古地理。我国技术人员把这项工作简称为转相。
如何对地震相平面图进行地质解释，这是地震地层解释的关键，大致有以下一些做法。
（1）用地震相单元反射特征直接推断沉积相，如我们已分析过的席状外形、平行结构就反映三角洲平原的沉积环境。我们还可以从勘探程度高的盆地中，总结已知沉积相和地震反射特征间的关系，选出不同沉积相在相应的地震剖面上的反射特征作为模式，再用这种模式直接推断沉积相。
（2）进行单井划相。利用钻井资料来确定不同时间地层单元在该井的沉积相，然后与过井地震剖面对比，来标定地震剖面上的沉积相。
（3）绘制和地震相平面图相应的时间地层单位的等厚图，辅助地质解释时判断岩相古地理环境。
（4）充分利用层速度资料进行岩相岩性解释。根据工区钻井、声速测井资料取得该井层速度与岩相岩性对应的关系，然后用过井地震剖面上的层速度与井剖面的层速度类比，从而推断地震剖面上反射层位的岩相。
（5）作合成地震记录。利用钻井取得的声速测井曲线合成地震记录，寻找钻井的地质剖面和地震反射特征间的关系，以确定每个时间地层单元的地质时代及不同反射特征所反映的岩性。
通过以上种种方法，相互借鉴，取长补短，综合利用，可以将地震相平面图转换成沉积相平面图。
图5-5-8是图5-5-7的环境图。

图5-5-7 苏北盐城凹陷新生界B6亚层序地震相

（据地质部石油物探研究大队，1982）

图5-5-8 苏北盐城凹陷新生界B6亚层序沉积环境图

（据地质部石油物探研究大队，1982）
从图中可以看出，本区是一个多物源以河流为主的三角洲泛滥平原沉积环境。来自北、东北和西三个方面的水流在凹陷中部汇合后，沿盐城大断裂的前缘向东流。大断层下降盘陡崖一侧的杂乱反射相的特征表明，沉积物在加积过程中，砂砾相逐渐变为砂泥相，并连续或断续消失在泥岩之中，这是水下冲积扇的特有形态和性质；由于重力滑塌的作用，下降盘接受由隆起搬运而来的沉积物，所以此处也是物源方向。

地震相的地质解释就是解释地震相所反映的沉积环境，把地震相转为沉积相，恢复其古地理面貌，这项工作简称为“转相”。

1.解释方法

地震相的特点是可以直接引出地质解释结果，为了提高地震相地质解释的准确性，应充分利用钻井和地质资料进行综合分析。解释方法一般有以下几种。

1）建立沉积模式

可以用地震相单元反射特征直接推断沉积相，如席状外形平行结构的反射特征，就反映了三角洲平原的沉积环境。也可以从勘探程度高的盆地中，总结已知沉积相和地震反射特征之间的关系，选出不同沉积相在地震剖面上的反射特征作为模式，再用这种模式来推断反射特征的沉积相。在我国东部陆相断陷盆地，经过几年的工作，已经总结出从湖岸到深湖区可以识别洪积锥、冲积扇、河道、扇三角洲、三角洲、生物滩灰岩、浅湖水进砂岩体、水下堤岛沉积、浊积扇、盐膏沉积等十种储集体系的沉积模式。在反射地震资料的解释中，应用这些沉积模式，可以对地震相作出较好的地质解释。

2）进行单井划相

利用工区钻井资料来确定不同时间地层单元在该井的沉积相，然后与过井地震剖面对比，来标定地震剖面上的沉积相。

3）利用层速度进行岩性岩相解释

根据工区钻井、测井资料取得该井层速度与岩性岩相的对应关系，然后用过井地震剖面上的层速度与井剖面的层速度类比，从而推断地震资料上反射层位的岩相。

4）做合成记录

制做理论合成记录，寻找钻井地质剖面和反射特征之间的关系，以确定每个时间地层单元的地质时代及不同反射特征所反映的岩性。

通过以上几种方法，相互借鉴，取长补短，综合分析，可以将地震相平面图转换为沉积相平面图。

图5-3-8 苏北盐城凹陷新生界B₆ 亚层序沉积环境图

图5-3-8就是图5-3-7 的沉积环境图。从图上可知，本区是一个多物源以河流为主的三角洲泛滥平原沉积环境，来自北、东北和西三个方面的水流在凹陷中部汇合后，沿盐城大断裂的前缘向东流动。在大断层下降盘陡崖一侧的杂乱反射相的特征表明，沉积物在加积过程中，砂砾相逐渐变为砂泥相，并连续或断续消失在泥岩之中，这是水下冲积扇的特有形态和性质。由于重力滑塌作用，下降盘接受由隆起搬运而来的沉积物，所以此处也是物源方向。

2.用地震地层法寻找非构造圈闭

在油气田勘探中一般先找构造圈闭，后找非构造圈闭。当主要的构造圈闭均被钻探之后，剩余的未被发现的油气资源多储集在难以寻找的非构造圈闭中。在用地质法来寻找这类圈闭时，除了确定勘探重点地区、进行构造圈闭与非构造圈闭的关系研究之外，很主要的一种方法是进行岩相古地理、古地貌、古构造和地质情况的综合分析，确定非构造圈闭的位置。具体的做法以小层为对象，分别作砂岩层数图、砂岩厚度图和砂岩含量图，将这些图与构造图、古构造图、古地貌图、古地质图重叠在一起进行研究，就会发现不少的地层、岩性圈闭。

用物探方法（主要是反射地震方法）来寻找非构造圈闭现在显得越来越重要。特别是随着地震勘探分辨率的提高及资料处理技术的发展，与其他方法相比它具有投资少、收效快的特点。在地震偏移剖面上出现的各种地震反射异常体，绝大部分是由沉积现象引起的，是储集体（如冲积扇、三角洲、浊积扇等）的反映。它们出现在盆地的特定位置上，代表一定的沉积环境。这些地震反射异常体具有自身的地震反射外形、内部结构、地震反射波的物理参数特征。识别圈定这些地震反射异常体，用探井资料和反射地震资料标定其地质含义是地震地层学研究的主要内容，是在复式油气区寻找地层岩性圈闭的主要手段。

近年来，在我国各沉积盆地中，应用地震地层方法寻找非构造圈闭已积累了一些经验，总结了寻找与水下冲积扇、浊流沉积体、河流沉积、不整合面等有关的非构造圈闭的勘探方法，揭示了地层沉积相与地震反射特征的内在联系，从而找到了许多地层岩性圈闭油气藏。

图5-3-9是我国济阳坳陷义东地区冲积扇体的偏移时间剖面。在160.2测线的偏移解释剖面上，可以看出大断层下降盘下第三系沙河街组地层中以冲积扇砂体作储集层的复合油气藏类型，冲积扇表现为无反射或杂乱反射的特征。

图5-3-10是济阳坳陷东营三角洲的98.3测线的地震解释剖面，剖面上三角洲前积反射结构清楚。这种三角洲的沉积可分为三大部分：前积层下方下超点以下为底积层，它具有连续性好的强反射特征；斜交反射本身代表前积层段；斜交的前积层上方，顶超点以上的顶积层具有平行弱反射的特征。

图5-3-9 济阳坳陷义东地区冲积扇体

图5-3-10 济阳坳陷东营三角洲解释剖面

3.用地震地层法评价生、储、盖条件

从地震相解释出来的沉积相是评价石油地质生、储、盖条件的一项重要资料。

由现代沉积和古代沉积的研究可知，储集体是在一定的沉积环境中形成的。河道、三角洲、深水沟等都是产生砂岩储集体的环境。沉积环境不但控制储集体的走向和形态，而且还控制储集层的质量。例如，沉积在三角洲前缘的河口沙坝，由于受到充分的冲洗和簸选作用，沙子纯净，物性良好；而河道砂岩则分选较差，含有较多的岩石碎块和细的基质，其物性不如河口沙坝好。

生油条件包括有机质的丰度、有机质的类型和成熟度三个因素，这三个因素都可以用地震资料来预测。成熟度可用地震资料计算出的时间温度指数（T.T.I）来衡量；有机质的丰度和类型代表生油层的质量，可用地震资料解释出的沉积相来预测。因为通过对大量盆地各种沉积相的地球化学研究，已经总结出沉积相和生油层质量的一般关系。例如，山麓相和河流相的沉积，有机质含量低且都为腐殖型；三角洲沉积的水下部分具有较高的有机质含量和腐泥型或混合型的有机质。湖泊，特别是大面积的深水湖相是良好的生油环境。封闭的浅海相，例如海湾沉积，由于生物丰富和保存条件良好，是最有利的生油环境；而开阔的海相，则因受到氧化作用，保存条件不好，因而不利于生油等。

有了沉积相和生、储、盖条件对比关系后，再根据本区地震相和沉积相的特点，并结合井下资料和速度-岩性资料，就可预测生、储、盖条件。

在对地震资料进行了构造与地震地层解释之后，就可以对工区的油气资源作出远景评价。评价工作是在对区域生油条件、储集及盖层条件分析的基础上，对局部构造进行综合评价，分析圈闭面积、圈闭幅度、油藏类型、目的层深度、生油条件、储油条件、盖层条件等。要分析是否有明显振幅异常或直接烃类显示，要分析断层破坏情况、火山岩活动等情况。绘制相应的构造图、等厚度图、构造的发育演化图、沉积相图，生、储和盖层条件评价图、生油成熟度等级图等，并编写出相应的报告。