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层序地层总结-

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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层序地层序原理层序地层学(研究以侵蚀面或无沉积作用面、或者与之可对比的整合面为界的、重复的、成因上有联系的地层单元之间在年代地层格架内的岩石关系。是一种分析方法,原理是地层学和沉积学。基本原理:遵循多个沉积学和地层学第一性原理的沉积地层具有特定的形态和时空组合关系,这种形态和时空组合关系在地质历史中周期性地出现,因而具有可测性。尽管层序地层学的原理是确定的,但其概念性模式图却是针对特定沉积条件提出的。由于地质条件的多样性,不可能存在放之四海而皆准的层序地层学模式。但是就沉积体系特点而言可归纳为:海相陆缘碎屑沉积体系、海相碳酸盐岩沉积体系和陆相盆地沉积体系。可容空间(准面:水面高程和盆底地形可合并为一个抽象变量,另一因素是沉积物供给速率及水动力行为。是分隔侵蚀和沉积的理论均衡面(962) 。基准面是一个存在于地球表面的波状起伏的、连续的、略向盆地下倾的抽象面(非物理面) ,其位置、迁移方向和起伏的幅度受多个因素控制(964) 。944) 在该定义上,引进地球主要动力学过程的周期性出现特点,赋予基准面周期性波动的内涵,认为基准面可看作势能面,反映了地球表面偏离其平衡状态的非平衡程度。周期性的趋向平衡态的演化过程表现为基准面受地形、海/湖平面和构造因素的影响而出现旋回性波动,基准面与实际地形之间最大和最小的偏离,随时间推移转化为沉积地层的旋回性。在成因地层对比中,基准面旋回的转折点(,即升/降的转换位置可作为事件地层对比的优选位置(994) 。转折点位置有时表现为连续或不连续地层沉积。对于小尺度高频层序而言,基准面向实际地表接近的过程假设为渐进过程,形成厚度较大分布较广的渐变层序。而基准面与实际地表背离的过程可以假设为突变的,形成发育较差的厚度较小的突变层序。对于低频大尺度层序而言,基准面与实际地形接近和分离的过程可以看作是对称的均匀变化。基准面波动旋回的识别标志:1. 单一物理性质的垂向变化:如单一岩性层段内部层理的改变对于短期旋回的识别有利。2. 垂向相序和相组合的变化。3. 旋回叠置样式的改变:高级别旋回叠置样式的改变记录了低级别旋回中可容空间与沉积物供给比例的变化。叠加样式的改变通常在测井曲线上有显著反映,是识别中长期旋回的基础。4. 地层几何关系的改变:地层在几何关系上的不协调或其它地层结构,如进积、退积、上超、下超等。海进体系域:相对海平面/基准面上升时期形成的一套地层组合,以岸线上超及向陆退积为特征。高位体系域:处于高位期间形成的向盆地方向呈 S 形加积的沉积体系,沉积物向盆地扩展分布,几乎无垂向增生和明显的侵蚀作用。海退体系域:下降期间向盆地进积的沉积体系,在盆地中心可形成盆底扇等重力流沉积,同时在陆地方向原来沉积的高位体系域发生侵蚀。低位体系域:稳定于相对低位期间的沉积体系,以低位契为主要组成。在Ⅰ型层序界面(海平面快速下降)和Ⅱ型(海平面缓慢下降)层序界面至上分别形成两种不同的低位层序组合,前者称为底位体系域,由盆底扇、陆地扇和低位楔组成;后者称为陆棚边缘体系域,以一个或多个微弱前积到加积的准层序组成。垂向加积和 S 形前积反映海平面相对稳定,岸线向海退却。强烈进积指示了相对海平面下降(强制海退) ,是指岸线向海下移。一般,缓慢海平面相对下降形成进积,快速海平面下降海岸线向海迁移。准层序代表了进积的向上变浅的沉积单元,其内部没有明显的不整合和海泛面。海泛面是因水体突然增加形成的地层超覆。典型的准层序缺乏任何退积相,因此是非对称的。准层序不是小尺度的层序,并非以不整合为界的地层单元,类似于成因地层,都是以最大洪泛面为界的。真正的准层序的出现局限在盆地边缘,这里洪泛之后的周期性岸线海退较为常见,而非深水环境、河口湾和冲积环境。由于对层序成因的不同理解和不同应用目的,层序界面选择不尽相同(不整合面、最大洪泛面和最大海退面) 。在 序地层模式中,海相碎屑沉积体系存在Ⅰ型层序界面(海平面快速下降)和Ⅱ型(海平面缓慢下降)层序界面。1. Ⅰ型层序界面 以河流回春、岩相向盆地迁移、海岸上超、陆上暴露及侵蚀为特征。是全球海平面下降速率超过“沉积滨线坡折带”沉降速率造成的,即强烈的相对海平面下降导致了陆棚坡折带的暴露。2. Ⅱ型层序界面 由于没有明显的相对海平面下降,因此伴随该类层序界面的形成没有明显的陆上侵蚀和岩相迁移。形成于全球海平面下降速率小于“沉积滨线坡折带”沉降速率,没有导致陆棚坡折带的暴露。该界面以朝陆地方向的水上暴露和海岸上超的向下迁移为特点。陆相盆地层序地层学特点与海相层序地层学模式相比,1. 主控因素不同。构造沉降主要控制超层序,海平面升降和地理位置主要控制层序和准层序组,气候变化主要控制米兰科维奇旋回密切相关的层组。2. 海相物源单一,而陆相多物源、近物源。3. 陆相以煤层作为层序界面。4. 陆相湖盆体系域有 4 个, 及湖盆消亡阶段的 . 湖盆缓坡带与陡坡带沉积层序不同,缓坡带可识别出不同体系域之间的叠加关系,而在陡坡带只可以从湖岸带向湖盆区识别出冲积扇扇根端. 海相层序模式中不同体系域所含的沉积体系与含煤坳陷盆地差别较大。海相低位体系中往往发育重力流,如海底扇体系;而在湖盆中低位期湖域小、水体浅,碎屑物供给不充分,几乎不发育重力流沉积,反而在湖侵期间因其半深湖和深湖的存在而可能局部发育重力流。7. 海相层序有利的储集体在 ,主要是盆底扇、斜坡扇及浊积砂体;而陆相含煤盆地主要发育在 ,重要储体是三角洲砂体。表 1 陆相 相层序(吴因业等, 1999)模式 海相层序地层 陆相层序地层盆地 被动陆缘 陆相含煤坳陷主控因素 海平面升降 构造沉降、湖平面、气候、地理物源 较单一 多物源、近物源层序界面 不整合面 不整合面和煤层体系域 底扇、斜坡扇、浊积体近海陆棚岸带砂、河口湾沼泽、曲流河沉积河成平原三角洲、近海沉积河流、下切谷低位沼泽湖侵三角洲,风暴沉积高位沼泽三角洲洲湖退三角洲河流冲积平原、冲积扇陆相盆地层序地层学研究方法砂体展布研究流程:探井――沉积相――砂体分布砂层类型:席状、朵状、指状、弯曲蛇状;砂岩地理分布:平原、单面山、坡折带等砂岩沉积环境:浅湖――半深湖――深湖一般需要提交工作成果包括:(a)几百口探井的地质分层工作;(b)统计整理各地层的砂岩厚度;(c)编制下第三系沉积相图,并全部矢量化;(d)编制主要目的层砂体分布图;(e)完成西部凹陷下第三系砂岩分布成果报告。一般认识:(1)查清凹陷分布规模、时代性质及主要凹陷的结构类型;(2 )建立高分辨率层序地层格架,掌握了地层发育特点、分布及岩性组合特征。(3 )查清盆地砂体储层特征及储层物性的控制因素(4 )确定若干套储集层系(5 )搞清储集砂体的时空展布规律及其主控因素。高分辨率层序地层分析及储层反演的基本原理与方法储集层、盖层是含油气盆地中含油气系统形成的必备地质要素。储集层的性能、发育程度、时空分布及相互配置关系决定了以生烃凹陷为核心的成藏系统中油气的聚集、保存及油气藏的形成与分布。于海相盆地,特别强调海平面对层序成因和相分布的控制作用;而在陆相盆地中,决定沉积物堆积可容纳空间的是地层基准面。在陆相盆地层序地层研究中,只要正确理解和应用基准面旋回及可容纳空问变化的概念及其对地层构型及沉积相空间展布的控制作用,并采用相应的旋回识别与对比技术,层序地层学理论与方法在陆相盆地地层分布预测及油气资源勘探中同样一可以发挥重要的作用。本原理和概念(1)基准面旋回陆相盆地与海相盆地地层充填过程及主控因素有明显的区别,首先表现在陆相沉积盆地,特别是远离外海的内陆盆地,地层的形成发育过程与海平面的变化没有任何的内在联系,也不受湖平面变化单一因素的制约。陆相湖盆中,在远离湖岸线的近山前部位可以堆积巨厚的洪积—冲积体,而在近湖岸线的冲积平原—三角洲地带也可发育不整合或沉积间断。这一事实表明,在盆地的任何地理位置,盆地发育的任何阶段,只要有可供沉积物堆积的可容纳空间,沉积物的沉积作用就会发生。而可容纳空间的变化可用一个基本因素来描述,即地层基准面。地层是在基准面相对于地表位置的周期性变化作用下形成的。L. 962 )明确提出,基准面是分割侵蚀作用与沉积作用的理论均衡面, “在该面之上,沉积物不能停留;在该面之下,可能发生沉积作用和埋藏作用” 。如果认为基准面处于水平状态,那么在某一时间单元不同的地理位置必然存在着划分沉积作用和侵蚀作用的无数条基准面,这显然是令人费解的(图 3)。因此, 964)认为基准面是个相对于地球表面波状升降的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面(非物理面),其位置、运动方向及升降幅度不断随时间变化( 图 3)。994)等引用并发展了 出的基准面旋回的概念,并赋予其时间单元意义。基准面可以看作是一个势能面,它反映了地球表面与力求其平衡的地表过程间的不平衡程度。要达到平衡,地表要不断地通过沉积或侵蚀作用,改变其形态向更靠近基准面的方向运动。因此,基准面在变化中总是有向其幅度的最小值或最大值单向移动的趋势,构成一个完整的上升与下降旋回。一个基准面旋回是等时的,在一个基准面旋回变化过程中(可理解为时间域)保存下来的岩石为一个成因地层单元,即成因层序,其以时间为界面,因而为一个时间地层单元。(2)基准面旋回变化与可容纳空间基准面相对于地表的波状升降伴随着沉积物可容纳空间的变化(图 3。当基准面位于地表之上时,提供了可供沉积物沉积的空间,沉积作用发生,任何侵蚀作用均是局部的或暂时的;当基准面位于地表之下时,可容纳空间消失,任何沉积作用均是暂时的或局部的;当基准面与地表一致(重合)时,既无沉积作用也无侵蚀作用发生,沉积物仅仅路过(己。因而在基准面变化的时间域内( 注意:时间是连续的),在地表的不同地理位置上表现出四种地质作用状态,即沉积作用、侵蚀作用、沉积物路过时产生的非沉积作用及沉积物非补偿产生的饥饿性沉积作用乃至非沉积作用。在地层记录中代表基准面旋回变化的全部时间的这些时间—空间事件表现为岩石+界面(间断面)。因此一个成因层序可以由基准面上升半旋回和基准面下降半旋回所形成的岩石组成,也可由岩石+界面组成。(3) 可容纳空间与沉积物供给比值(A/S)基准面处于不断的运动中,当其位于地表之上并相对于地表进一步上升时,可容纳空间增大,沉积物在该可容纳空间内堆积的潜在速度增加,但沉积物堆积的实际速度还受物质搬运速度的地表过程所限制。也就是说,可容纳空间控制了某一时间内在某一地理位置沉积物堆积的最大值,可容纳空间与沉积物供给量之间的比值(A/S)决定了在可容纳空间内沉积物的实际堆积保存程度及内部结构特征。如对于陆相湖盆来说,当沉积物补给速率大于可容纳空间的增加速率时(A/地层呈退积叠加样式,湖侵作用发生;当沉积物补给速率等于可容纳空间的增加速率时(A/S=1),地层呈加积叠加样式。由于 A/S 比值变化导致的沉积物叠加样式的变化在高分辨率地震、测井及录井剖面中均可清晰地反映出来。层基准面旋回的识别与对比地层的旋回性是基准面相对于地表位置的变化产生的沉积作用、侵蚀作用、沉积物路过形成的非沉积作用和沉积不补偿造成的饥饿性乃至非沉积作用随时间发生空间迁移的地层响应(图 3地层记录中不同级次的地层旋回记录了相应级次的基准面旋回。在每一级次的地层旋回中必然存在着能反映相应级次基准面旋回所经历时间的“痕迹” 。如何据一维钻井或露头剖面上的这些“痕迹”识别基准面旋回,是高分辨率层序划分与对比的基础。基准面旋回界面的识别和级次分析是以地层基准面为参照格架的多级次(高分辨率) 地层对比的关键。与海相层序地层学中的层序特征一样,基准面旋回也具有多级次特征,可以划分出巨旋回、长期旋回、中期旋回、短期旋回和更短期旋回等。准面旋回的识别标志(1) 岩电性剖面上的识别标志用于识别地层旋回及其对称性的性质共有四类,即单一相物理性质的垂向变化、垂相相序和相组合的变化、旋回的叠加样式、地层的几何关系等(图 3(a) 单一相物理性质的垂向变化单一沉积相内构造、结构、层理特征和其它性质的垂向变化记录了 A/S 值的增加或减小,即记录了可容纳空间的变化。当地层由单一相组成时,这种物理性质的变化对较短期旋回的识别是非常有用的(图 3)。(b ) 垂向相序和相组合垂向相序和相组合或者记录了横向上相邻的沉积环境的地理位置的迁移,或者记录了单个沉积环境地貌要素的转换。如果一个垂向相序和相组合表示了沉积环境从盆地边缘到盆地中央的进积的变化过程,那么这种相序和相组合就代表了从低可容纳空间到高可容纳空间的变化过程,所以它被解释为基准面上升半旋回时形成的(图 3,左);反之,如果一个垂向相序和相组合表示了沉积环境从盆地中央到盆地边缘的退积的变化过程,那么这种相序和相组合就代表了从高可容纳空间到低可容纳空间的变化过程,所以它被解释为是在基准面下降半旋回时形成的(图 3,右)。(c) 旋回叠加样式一系列较低级次旋回的叠加样式记录了较高级次的 A/S 比值的增加或减小,这是因为组成较长期旋回的短期旋回特定的叠加样式(进积、加积、退积),是在较长期基准面旋回上升与下降过程中向其幅度的最大值(最大可容纳空间)或最小值(最小可容纳空间) 单向移动的结果(图 3) 。这些叠加样式常具有鲜明的测井响应,是识别中期旋回或较高级次旋回的基础。(d) 地层几何关系地层的几何不协调现象或其它地层结构也可用于旋回的识别。诸如退覆(进积)、下超和侵蚀削截等几何关系表明 A/S 比值减小,上超、顶超、整合(加积)表明 A/S 比值增加。这些标志常是较高级次旋回的识别标准。可识别出的基准面旋回的级次,特别是高频级次与研究区研究层位的资料基础有关。一般来说,岩心、钻井剖面、测井,特别是三维露头剖面是低级次或较短期基准面旋回识别的基础。而测井、地震剖面是较高级次或较长期基准面旋回识别的资料基础。(2) 、地震剖面上的识别标志地震反射界面追随的是时间界面,因而可以运用地震反射剖面进行层序地层分析。但受地震信息的垂向分辨率的限制,地震基准面旋回的划分精度与地震资料的品质和分辨率密切相关。一般来说,地震反射剖面通常只能用来识别较长期的基准面旋回。地震地层学中用来识别地震层序界面的标志同样适合于旋回界面的分析,如区域分布的不整合面或反映地层不协调关系的地震反射波终止类型,即顶超、削截、上超等(图 3前面已经谈到,基准面相对于地表运动过程中,存在四种沉积作用过程,即沉积作用、侵蚀作用、沉积过路冲刷作用、沉积非补偿作用。基准面位于地表之下的侵蚀作用,在地震剖面上表现为削截现象,是地震层序界面,也是较长期基准面旋回界面。基准面与地表重合时,后期沉积物对前期沉积物表面产生过路冲刷作用,在地震剖面上常表现为顶超现象。这种沉积间断作用在具有前积作用的三角洲、扇三角洲区常常发育。基准面位于地表之上,沉积物供给相对不足产生的非补偿作用在地震剖面上则表现为下超。因此根据地震反射终端性质可以识别基准面旋回中的重要界面。此外,用来识别旋回界面的主要地震标志还包括:(a)、与较长期基准面旋回上升到下降转换位置(最大可容纳空间位置)相对应的地震反射常为高振幅、高连续的反射或一组反射。(b)、测井曲线或岩芯观察到的区域相变相对应的地震反射常表现出在振幅、连续性、频率、地震相在区域上发生重大变化。(c)、测井曲线和岩芯中可观察到的地层叠加样式变化在地震剖面上可表现出地震反射几何形态的变化,如由高振幅、水平反射到低振幅 S 型反射。(3) 井—震结合的高分辨率层序划分与对比多级次基准面识别与划分是高分辨率地层格架建立的基础,而高分辨率的层格架建立的最终目的是将在钻/测井中的一维信息变为对三维地层关系的预测。钻/测井的纵向分辨率虽高,但毕竟是一孔或几孔之见,在横向上的探测范围很小。地震在横向上可以连续地采集地层与沉积信息,但其纵向分辨率却受到记录频带的限制而远远低于测井。因此,如何将根据测井曲线划分的旋回标定到地震剖面上,充分利用两者的优势是高分辨率层序准确划分和对比的关键,也是确定研究区层序地层平面作图单元的基础。测井与地震所提取的信息在横向上和纵向上的这种不匹配性需要通过测井与地震的结合技术来解决,如时—深转换、合成记录制作与标定、井、地震测井、井间地震和地层反演技术等。其中运用合成记录的精细标定,采用了测井与地震相互校验,解决了传统小层对比易产生的穿时现象,大大提高了层序划分的准确性。回等时对比技术高分辨率地层对比是同时代地层与界而的对比,不是旋回幅度和岩石类型的对比。一个完整的基准面穿越旋回及与其伴生的可容纳空间的增加与减小,在地层记录中由代表二分时间单元(每部分分别代表基准面上升与下降)的完整的地层旋回组成,有时仅由不对称的半旋回和代表侵蚀作用或非沉积作用的界面构成。在成因层序的对比中,基准面旋回的转换点(即基准面由下降到上升或由上升到下降的转换位置,可作为时间地层对比的优选位置(994) 。因为转换点为可容纳空间增加到最大值或减小到最小值的单向变化的极限位置,即基准面旋回的二分时间单元的划分界线。转换点在地层记录中某些位置表现为地层不连续面,某些地理位置则表现为连续的岩石序列。岩石与界面出现的位置和比例,是可容纳空间和沉积物供给的函数。因而在对比中,要通过地层过程的分析掌握什么时候岩石与岩石对比、岩石与界面对一比或界面与界面对比。由于基准面变化的地层记录是以多级次频率(多级次旋回)出现在区域范围内,可跨越各种沉积环境,因而以地层基准面识别为基础的地层对比不依赖于沉积环境,也不需要了解海平面的位置与运动方向。相层序地层控制因素在海相盆地中,基准面旋回的变化土要受海平面升降,构造沉降,沉积物补给,沉积地形等诸多因素的控制,地层基准面的变化正是上述变量变化的综合反映。其中,海平面升降是控制层序形成和发育的主要机制,特别是在大陆边缘盆地中。与海相盆地不同,陆相盆地中层序的形成受盆地基底构造升降、沉积物补给、古气候及其导致的湖平面变化所控制。在近海盆地中,海平面的变化和海泛作用导致的基准面的变化显著影响陆相层序的发育特征。随着沉积盆地距离海盆越来越远,湖盆受海平面的影响渐趋减弱,而构造作用、古气候和源区抬升渐成为基准面变化的主控因素(图 3其中构造运动是各影响因素之首。陆相沉积中高级次的旋回(巨旋回或长期旋回)多与古构造运动、构造应力场的转换或大的构造活动造成区域基准面的升降有关,具构造旋回的性质;较高级次的旋回(长期旋回或中期旋回)的形成多是明显的湖平面升降或局部性、地区性构造活动导致的。基准面旋回变化的响应;较低级次旋回(中期旋回和较短期旋回) 受湖平面升降、沉积物补给速率、气候变化等多种因素的控制。构造运动控制层序、层序界面的形成与内部充填序列特征。构造运动导致的基底沉降提供了沉积物堆积的可容纳空间,而可容纳空间变化速率和沉积补给速率的比值决定该可容纳空间内沉积物充填特征。因而构造运动控制着层序的发育和层序充填序列特征。构造运动,特别是区域构造活动引起的盆地基底沉降是高级次层序(构造层序)形成的主导因素。构造运动的多期性导致盆地充填地层层序的多级次性。以断陷盆地为例,在断陷盆地中盆缘同生正断事件是构造运动的主要形式。断层活动中应力的积累与释放决定了其是以不连续的间歇式活动来完成的,或称幕式活动。断层的幕式活动产生基底沉降的阶段性及导致可容纳空间的周期性变化。断层幕式活动的规模、幅度、强度(沉降速率)则控制着可容纳空间的大小及变化速率。具区域规模的断层高级次的幕式活动形成长期地层旋回,其间产生的次级幕式运动则形成级次较小的地层旋回,如中期或较短期的地层旋回,由此形成断陷盆地充填地层的多级次旋回特征。气候变化控制着湖水面的变化,因而在基底构造沉降所提供的可容纳空间上又增加或减少着沉积物堆积的空间,特别是近岸线部位。因此可以说构造运动和古气候是湖相层序发育特征的重要控制因素。除构造因素外,古气侯同时控制着沉积物供给和层序内充填沉积的类型。在可供沉积物堆积的可容纳空间内,沉积物补给则直接控制着地层的内部结构特征。上述各因素的相互影响使陆相层序地层较海相地层要复杂。2 层序地层在储盖分布预测中的应用在盆地分析中应用层序地层学原理和分析方法将有助于对以层序为单元的生、储、盖分布、配置关系和时空演化规律的预测,由此减少盆地油气勘探的风险性。特别是在岩性、地层油气藏的勘探中,层序地层分析更是有效手段之一。基准面的旋回与成藏要素以基准面旋回变化为参照格架的层序地层分析在油气藏预测与评价中应用的基本原理是:基准面升降导致可容纳空间的增加与减小,可容纳空间在基准面旋回内随地理位置的迁移使沉积物以不同比例堆积在不同的沉积环境中,由此导致沉积相的成因类型、几何形态、空间展布、内部结构的变化及特定的生、储、盖空间关系的形成。(1) 基准面旋回与生油层的形成、分布生油岩一般发育在较长期基准面旋回上升到下降的转换位置,因为该位置在基准面旋回中是可容纳空间最大位置。由于湖泛作用明显,水体较深,沉积物沉积速率较低,形成非补偿沉积条件,沉积了富含有机质的暗色泥岩段,即经典层序地层学中的密集段。在湖盆环境中,由于沉积速率较海相盆地高,湖泛密集段常表现为大段厚层泥岩段。泥岩中有机质的丰度、干酪根类型在三度空间上呈规律性变化。纵向上,处于基准面上升到下降转换位置的泥岩有机质丰度高,干酪根类型最好;其上、下分别为基准面下降期陆源碎屑进积沉积体系前缘的泥岩和基准面上升早期的浅水环境泥岩,有机质丰度较低,干酪根类型也较差。三度空间上,生油岩的分布也并非均一的、等厚的,其向盆地边缘方向逐渐减薄,干酪根类型逐渐变差;向盆地中心加厚,干酪根逐渐变好。因此一套生油岩的形成应包括基准面上升水进期的泥岩和基准面下降水退期进积体边缘的泥岩,丰度最高、有机质类型最好的最大洪泛期泥岩穿越其中。(2) 、基准面旋回与生储盖配置对于断陷湖盆而言,基准面上升早期易形成两类成因砂体,一为近岸水下扇(水下扇 )、浊积扇砂砾岩体,一为辫状河道或辫状三角洲砂岩体。这类成因的的砂砾岩体与上覆水进期的泥岩形成上生下储式生储组合,上覆泥岩同时又是良好盖层,因而具有良好生储盖关系。水下扇、浊积扇处于较深水泥岩包围之中,可以形成自生自储式生储盖组合,常成为油气勘探,特别是岩性油气藏勘探的主要目的层。辫状河道砂岩侧向封闭性有时较差,一般需要构造圈闭。基准面下降期易形成扇三角洲、三角洲进积充填体系,甚至冲积一河流体系。这类砂岩体可与其下基准面旋回转换位置的生油岩形成下生上储式生储关系,油气可以通过断层等通道垂向运移或沿进积到湖内的砂岩体发生侧向运移。由于侧间封堵性较差,这类砂体油气藏形成一般要较好的构造圈闭。这类砂体形成于基准面下降期,如果砂体向盆地方向进积充填作用不断增强,会在顶部形成不整合,因此易缺少良好盖层。冲积成因的砂砾岩储层常缺少良好盖层,油气勘探风险较高。3 储层反演的基本原理众所周知,测井资料具有详细的垂直分辨率,且可进行岩性、岩相研究,划分油、气、水层。但它只是“一孔之见” 。空间的探测范围有限。地震资料虽分辨率不高,却具有沿平面上采样点均匀密集分布的特点。 “地震、测井资料的综合约束反演技术”是在非线性反演的基础上,把这两种资料结合起来,取长补短,充分利用地质与测井资料提供的丰富的构造、地层、岩性等信息,以地质理论为基础,针对多井及构造复杂的地质条件,反演出井以外的岩性剖面。同时,地质、测井资料的约束,减少了反演结果的多解性,是反演结果更加符合地质实际规律。也就是说,综合约束反演技术,是结合地震、地质和测井资料,取得一个适合储层描述的最佳波阻抗模型。当今的地震反演方法,一是建立在波动理论基础之上的。由于其固有的不适定性,反演的效果尚不如以褶积模型为基础的方法,加之这种方法尚不够完善而未能得到普遍推广。二是建立在褶积模型基础上的,即叠后资料反演,其分为三类:(1)带限反演或常规递归法,包括我们通常所说的M 等;(2)稀疏脉冲法,包括最大似然反褶积、范数反褶积、最小熵反褶积等方法。(3)以模型为基础的方法,如方法。常规递推法与稀疏尖脉冲反演法主要是利用反褶积方法来恢复反射系数序列,由经过标定的反射系数序列递推出相对波阻抗。然后,加上从声波测井和地质模型中得到的低频分量,最终得到反演波阻抗。这两种方法的主要缺陷是选择可靠低频信息较为困难,由反射系数递推波阻抗过程中误差累积快,当反射系综合约束反演技术是以模型为基础的反演技术,属于广义线性反演性质(这种反演采用最优化算法,迭代速度和稳定性都很好,克服了波阻抗的相对和绝对标度在递推反演中的缺陷,改善了波阻抗界面的分辨率,消除了子波的剩余效应造成的畸变,受地震带限性质的影响小,提高了反演结果的可信度。八十年代末,率先提出了利用地震剖面所过井位的声波测井资料作为约束条件,在 法的基础上,正、反演结合进行迭代,求取地下波阻抗的方法(将反演方法推向非线性问题。这种新方法利用了测井资料的高频和低频信息,大幅度拓宽了地震信号的频带,可以更好地获得薄层、薄互层的波阻抗信息,因而表现出强劲的发展势头,成为国外各石油公司重点发展的技术。针对辽河断陷西部凹陷的质特点和岩性油藏的勘探难点:东营组为河流相沉积,沙一和沙三为滨浅湖沉积,砂泥岩交互,单砂层厚度薄、岩性横向变化快,地震资料分辨率低,难以准确落实岩性圈闭形态及岩性尖灭点;岩性复杂,沙一和沙三段既有砂岩、碳酸盐岩等储层,又有泥岩、油页岩、钙质页岩等非储层,均能形成比较强的波阻抗界面,其地震反射特征与储层不具唯一对应关系。因此选择综合反演技术开展了储层和岩性圈闭的研究。合约束反演基本思路和流程综合约束反演技术采用信息融合技术把地质、测井、地震等多元地学信息统一到同一模型上,实现各类信息在模型空间的有机融合,提高了反演的信息使用量、信息匹配精度和反演结果的可信度。综合约束反演分三个阶段进行。首先采用子波提取和层位标定交互迭代技术,获取最佳层位标定和最佳子波;在复杂构造框架和多种储层沉积模式的约束下,采用地震分形技术和地震波形相干技术,建立可保留精细沉积特征的初始地质模型,使反演结果符合研究区的构造、沉积和地质异常体特征。然后采用全局寻优的快速反演算法(模拟退火和宽带约束反演结合的混合算法) ,对初始地质模型进行反复的迭代修正,得到高分辨率反演结果。最后,根据测井曲线分析与岩石的物性分析资料等确定的岩石基质和流体参数,得到速度与密度、孔隙度、渗透率、砂泥百分比含量等参数的关系,进行岩性反演,将波阻抗剖面转化为储层孔隙度、渗透率、砂泥岩含量和油气密切相关的岩性剖面。 (基本流程见图 3分辨率层序地层研究在高分辨率层序地层对比中,旋回的确定是对比的关键和基础。一般说来,高分辨率短期旋回是通过岩心和露头资料识别的;中期旋回可通过岩心、露头、测井和高分辨率地震资料来识别;长期旋回常常通过地震资料和测井资料来识别,以地震资料为主。基准面旋回识别及划分标志岩性剖面(岩心、钻井)比地震反射剖面具有更高的分辨率,是基准面旋回识别的基础。岩性剖面上旋回界面识别标志(如图 4:(a) 、河道冲刷侵蚀界面 。该界面是由于基准面下降到地表之下时发生侵蚀作用而形成的界面,常发育河道块状砂岩和河底的滞留沉积物,后者与前者的区别在于水进冲刷面之上多见盆地内屑且幅度小。(b ) 、作为层序界面的滨岸上超相对于下伏地层向盆地方向迁移,表现为浅水相的粗粒沉积物直接覆盖于深水的细粒沉积之上。(c) 、岩石类型或相组合的垂向剖面上转换的位置,如水体向上变浅的相序和相组合向水体逐渐变深的相序或相组合的转换处。(d) 、砂、泥岩厚度旋回性变化,如层序界面之下,砂岩粒度向上变粗,厚度向上变大,而泥岩向下变纯、变厚。层序界面之上则相反。这种旋回的变化特征常以叠加模式的改变表现出来。(e) 、反映水深、水介质及沉积环境的泥岩原生色也可作为识别短期旋回的依据。2 测井曲线识别标志测井曲线为中、长期基准面旋回的划分提供了良好的资料基础。中、长期基准面旋回的确定可以通过短期基准面旋回叠加样式分析得到,测井曲线对于这一分析尤其有效。在不同的地区不同的层段中组成中期基准面旋回的短期基准面旋回叠加形式是不同的。下面介绍几种典型的类型及其特征(图 4。(a) 、进积—退积非对称型该类型在测井曲线形态上表现为由进积叠加样式渐变过渡到退积叠加样式。对应的岩性剖面则表现为旋回的下部单层砂岩厚度向上逐渐变薄、泥岩增多。(b ) 、退积 —进积非对称型该类型测井曲线特征表现为由退积叠加样式渐变为进积叠加样式。依退积—进积在中期基准面旋回中所占比例可分为如下两种类型:A、以退积为主的退积—进积非对称型;B、以进积为主的退积—进积非对称型。这类中期基准面旋回对称轴上、下两部分以对称轴上部的进积为主。旋回上部的短期旋回的数目远远大于旋回下部的短期旋回的个数,旋回的上部泥岩向上减少,砂岩增厚,下部则相反。此外,还存在进积对称型、进积非对称型及退积非对称型等多种类型,如何确定中期旋回的类型及各种类型的发育程度,必须依据具体井所处的古地理位置及沉积环境的差异来进行具体的综合分析,而不能一概而论。3 单井基准面旋回的划分根据前节所述的钻井层序界面的识别方法,首先识别出短期基准面旋回(相当于四级层序) ,然后根据短期旋回的地层发育厚度、短期旋回间的地层发育厚度、短期旋回间的叠加样式、短期旋回所反映的沉积物类型及沉积特征的相似性等,将多个短期旋回组合成中期旋回,中期旋回相当于三级层序。辽河盆地自新生代以来经历了张裂、初陷、深陷、扩张及收敛五个发育阶段,构造演化的阶段性,导致沉积上的多旋回性。下第三系沉积演化可划分为三个沉积旋回,即:第一旋回(沙四段至三段) 、第二旋回(沙二段至一段) 、第三旋回(东营组) 。先后堆积了沙河街组和东营组等地层。其中沙河街组为区内厚度最大和层位最稳定, 亦为深层勘探领域最重要的含油气地层单元。研究区钻井层序分析以具代表性的单井(双深 3 井)层序划分为基础,建立层序划分方案和对比标准。按测井曲线岩性特征, 沙河街组自下而上可划分为沙四至沙一共 4 个岩性段 ;沙三段又可细分为下、中、上 3 个岩性亚段。各岩性段和亚段的地层厚度、岩性组合和沉积相特征综合于表 4。按地层的基准面旋回性(如图 4又可从沙河街组中识别出短期、中期、长期和超长期 4个级次的旋回层序,各级次旋回层序的划分、命名、组合关系和分布特征综合于表 4图 4。西部凹陷下第三系层序通过综合分析测井、岩心、地震、沉积演化等资料(如图 4 在本区识别出 1 个区域性角度不整合面 (古近系底界面, 为巨层序界面)、1 个湖盆内角度不整合面( 新近系底面, 为超层序界面)和 3 个局部不整合面(东营组底面、沙一段底面、沙三段底面,为层序界面 )。(1) 、巨层序( 一级层序)本区新生界底的区域性角度不整合面为巨层序界面, 在地震剖面上显示出明显的不整合和削截(见表 4其上为新生界大陆裂谷盆地充填序列。(2) 、超层序( 二级层序)本区新近系馆陶组与古近系之间为角度不整合界面, 其下为古近系同裂谷沉降超层序,是受生长断裂控制的断陷期沉积, 其上是裂谷后期沉降超层序,是整体沉降阶段的新近系拗陷沉积。本文研究的重点是古近系同裂谷期沉降超层序,其底界面即巨层序界面 ,顶界面表现为明显削截和区域性上超。(3) 、层序(三级层序)在地震剖面上,其界面在近陆源区一侧常为波状起伏的局部不整合面,局部具有下切谷特征 ,界面之下见削截 ,之上为上超(见表 4向湖盆中心方向过渡为整合接触。一个完整的层序包括低位体系域(水进体系域(高位体系域 (这种“三分性”在湖盆边缘往往缺少 沙四段(层序 Ⅰ)只水进体系域(和高位体系域(表 4三级层序主要包括层序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ等四类层序:(1) 、层序Ⅰ( 沙四段)层序Ⅰ底界面与巨层序界面重合,顶界面为沙三段底界面(为Ⅱ型层序界面),湖盆边缘局部见上超和削截。该层序由 成,其中,当于高升油层, 主要由扇三角洲—湖泊沉积体系组成 ,在水进过程中沿 界面发育有水进砂岩, 在半深湖—深湖区见有丘形反射 ,可能为水下重力流沉积 ;当于杜家台油层,也由扇三角洲 —湖泊沉积体系组成, 但未发现丘型结构的水下重力流沉积。高升油层是本区规模最大的一套水进体系域中的砂体,物性较好, 而且处于油源岩之中或紧邻油源岩,是本区最主要油层。杜家台油层砂体较发育, 但由于砂岩的物性较差,含油性差于高升油层。(2) 、层序Ⅱ( 沙三段)层序Ⅱ由 成, 底界面局部不整合现象明显, 界面呈波状起伏,具有下切谷作用的特征, 界面上下见有明显的上超和局部削截现象 (见表 4当于莲花油层 ,由于其砂体厚度、砂地比变化范围大, 分布局限,远离主要油源层,因此含油性较差; 有前积结构和丘型反射特征,反映扇三角洲—湖泊沉积体系(含水下重力流沉积)特征,准层序组叠加方式为典型的进积型;盆地中心(内部)形成湖底扇等重力流沉积,发育水退扇三角洲沉积。(3) 、层序Ⅲ、层序Ⅳ( 沙一、二段和东营组)层序Ⅲ、层序Ⅳ均发育 系域,层序Ⅳ的顶界面与超层序界面重叠。这两个层序也由扇三角洲—湖泊体系组成, 层序内部体系域的共同特点是 布局限, 仅在湖盆中部较发育,积结构明显,发育典型的进积序列的扇三角洲前缘沉积及具丘型结构的水下重力流沉积,但未发现规模性水下重力流沉积。部凹陷层序地层模式本区古近系同裂谷期半地堑式断陷湖盆的缓坡带有两类层序地层模式。完整的层序由 成,发育下切谷。层序内为扇三角洲—湖泊体系, 其中的 深水区可发育水下扇,在 发育水进扇三角洲和底部水进砂岩(如图 4高升油层为水进体系域沉积 ,亦为本区最好的一套油层, 说明本区新生代最大规模水进期的水进砂岩是油气聚集的最有利场所。不完整的层序在高水体基础上再次发生大规模水进而形成,由 成,之下缺少 时 般不发育底部水进砂岩(如图 4
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