地震相在沉积环境中的应用

摘 要：沉积相揭示了煤层的沉积环境、成因及其分布规律.通过沉积相研究可以帮助我们建立煤层地质概念模型.在分析地质资料的基础上,利用地震资料与沉积相的关系,选取合适的参数清晰地展现了物源来向、沉积范围、赋煤范围等特征,采模拟计算方法对沉积相作精细划分,合理推测煤层的赋存范围及验证孔位提供可靠的地质依据.

关 键 词 ：地震相；沉积环境；沉积演化

引言

沉积相是指沉积环境的“古代产物”,也专指环境的“物质表现”.一定的沉积环境有其特定的物质表现,沉积相揭示了目的层段的沉积环境、煤层成因及其分布规律.通过沉积相的研究,揭示了沉积相和煤层及其物性的控制关系,从而帮助工程师建立地质概念模型,了解该地区的沉积环境指导下步地质工作.因此,沉积相的研究对煤田勘探具有重要意义.

对沉积环境的分析最令人信服的做法是首先对大量岩心进行细致全面的观察描述,包括对岩性、沉积构造、古生物标志、地球化学标志等方面的全面描述.然后综合以上描述成果,运用沉积学原理,对古沉积环境作出正确的解释.然而,对于勘探阶段或开发早期阶段来说,由于测井、钻井取芯资料的限制,岩心资料的地质分析虽然能够正确地解决沉积相及微相,但也只是“一孔之见”对于没有钻探资料的地区,其说服力更是是苍白无力的.

与其它方法相比地震勘探具有高分辨率数据和大范围的沉积环境分析,地震资料蕴涵了丰富的地下信息,其中主要包括岩性、沉积范围、沉积规律等特征,另一方面,煤层的这些物性特征会在地震剖面上反映出来.作者在实际工作中,利用地震资料对沉积相的研究进行了一些尝试,在找煤阶段利用二维地震分析沉积环境给定预测孔位和圈定赋煤范围时并取得了一些较好的效果.

1.方法原理

利用地震资料进行沉积相分析的思路是：在区域沉积环境的控制下,利用地震资料进行地震相预测,利用地震资料属性成果进行沉积微相研究.

1.1 沉积相与煤层的关系及其在地震资料上的响应

以某预测区为例,以往地质资表明本区地层自下而上分别为：中侏罗统夏家街组（J2x）；上侏罗统德仁组（J3dr）；上侏罗统久大组（J3j）岩性为黄褐、黄灰、灰色中粗粒、细粒凝灰质砂岩、黑色页岩夹粉砂岩、细砂岩及煤层；上侏罗统安民组（J3a）；上侏罗统长安组（J3c）；下白垩统泉头组（K1q）.其中久大组、长安组为主要含煤地层,安民组为次要含煤地层,由于沉积地层与上下围岩（火山岩）物性差异巨大,目前的地震资料对煤层特征的反映也越来越明显.实践证明,只要选取合适的地震属性,利用地震资料识别沉积相是可行的.

1.2 利用反射强度（A（t））划分地震相

定义为复地震道振幅的绝对值A（t）等于[f（t）2+q2（t）]0.5,通常也称为瞬时振幅或振幅包络,常用来确定沉积层中流体成分、岩性、地层变异等.特定的沉积环境决定了特点岩性特征,高能量的砂岩和低能量的页岩、煤层等往往能形成强振幅特征.可以认为,对于特定的沉积环境,其地震反射特征是一致的,在地震反射强度平面图上相似的地方可以认为是具有相似的沉积环境.

2.实例应用

以某预测区的时间剖面如图1、2为标准时间剖面和瞬时振幅剖面,通过对以往地质资料的在图1分析确定A层位标定位久大组的底界面,B层位标定为长安组底界面,C层位标定为夏家街组底界面,估算久大组和长安组赋煤范围为2300m和1700m.通过图2利用地震相划分的沉积相可以明显的看出久大组和长安组赋煤的范围要远远小于标准时间剖面的范围,估算久大组和长安组赋煤范围仅为450m和300m长.

利用地震相分析沉积环境后推测出预测区的沉积演变规律.本区的沉积格局为高水位体系域的前积斜层的体系,预测区二维地震测线基本处于盆地的边缘,整个盆地方向为一个北东向,盆地宽度从北往南逐渐变宽,沉积的范围及厚度也逐渐变大变厚,烃源类沉积也随之丰富.从以往地质资料和现场露头分析本区主要含煤地层为久大组,长安组为次要含煤地层.预测区成煤期应该是湖退阶段三角洲沉积.湖退阶段的沉积次序从下至上为浅湖沉积――障壁岛沉积――滨岸沼泽沉积（泥炭沉积）,且高水位三角洲沉积的特点是近陆源部分沉积倾角较小,前缘部分由于受到沉积盆地边缘倾角和快速堆积的沉积倾角较大,往往出现两头薄中间厚的透镜体,河水的冲刷往往导致煤层的时断时续的情况；并且随着湖水深度的增加有机沉积物不在具备成煤条件,但是其沉积地层物性差异与煤层差异不大导致标准时间剖面的同相轴继续连续,但是其已经变成煤系地层的反射而不是煤层的反射.预测区验证钻孔表明本区仅久大组地层赋含煤层煤层厚度仅为0.5m,深部仅存在煤系地层.验证结果表明如果利用地震资料的属性分析沉积环境预测成煤范围,仅凭反射轴连续性估算赋煤范围其误差范围将相当的大,本区的误差距达到了5倍.

3.结束语

在煤田预测阶段二维地震已经成为普遍的施工手段,但是目前利用已有的地震资料进行沉积环境的分析与演化的研究开展的较少.如果在预查阶段利用地震资料综合分析沉积环境和赋煤规律将大大提高找煤的成功率,同时也将大大缩短勘探周期和勘探资金.