层序地层学教案-钻井.ppt

,1,层序地层学应用篇,石万忠,2001年3月,课程内容,1、层序地层学基本概念与原理,2,3、层序地层学应用,2、层序地层学研究手段,层序地层学测井解释,3.1钻井高分辨率层序地层学基本原理T.A.Cross的旋回层序地层学,钻井高分辨率层序地层学原理,高分辨率层序地层学是利用测井、岩心、地面露头等资料进行比常规地震层序地层学分析更为详尽地划分层序的技术与方法。由T.A.Cross领导的成因地层组曾提出一种高分辨率层序地层分析方法基准面旋回分析法。Cross等人认为，受海平面、构造沉降、沉积负荷补偿、沉积物供给、沉积地形等综合因素制约的地层基准面，是理解地层层序成因并进行层序划分的基础。,沉积盆地充填过程和层序发育受一系列相相互作用的地质因数或地质过程的控制。可归纳为两种基本的控制因数，一种是控制可容纳空间产生或消亡的因数，如海平面变化、构造沉降、沉积负荷补偿等。另一种是控制沉积物供给（搬运、沉积）的因数，如河流、波浪、沉积斜坡、重力流等。这些因数相互作用的结果反映在沉积层序的几何形态、层序界面和沉积相的分布上。,1基准面旋回基本原理,陆相盆地与海相盆地沉积充填过程及控制因素有明显的区别。首先表现在陆相盆地，特别是远离外海的内陆盆地，层序的形成与发育与海平面没有任何的内在联系，也不受湖平面变化单一因素的控制。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以发育不整合或沉积间断。,基准面旋回基本原理,事实表明，在盆地的任何地理位置，盆地发育的任何阶段，只要存在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。可容纳空间的变化可用一个基本控制因素来描述，即地层基准面。,基准面旋回基本原理,T.A.Cross(1994)引用并发展了Wheeler提出的基准面旋回的概念，并赋予其时间单元意义。他提出，基准面可以看作是一个势能面，它能反映了地球表面与力求其平衡的地表过程的不平衡程度。要达到平衡，地表要不断地通过沉积或侵蚀作用来改变其形态向更靠近基准面的方向运动。,基准面旋回基本原理,正因为如此，基准面在变化过程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）沉积下来的岩石为一个成因地层单元，而且是时间地层单元。,2基准面旋回与可容纳空间,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。当基准面位于地表之上时，提供了可供沉积物堆积的空间，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，剥蚀作用发生，任何沉积作用均是暂时的或局部的；当基准面与地表重合时，既无沉积作用也无侵蚀作用发生，沉积物仅仅路过地表。,基准面与地表的关系,基准面旋回与可容纳空间,在基准面变化的时间域内，在地表的不同地理位置表现为四种地质作用状态，即沉积作用、侵蚀作用、沉积物路过时的非沉积作用及沉积物非补偿产生的饥饿性沉积作用。,岩性地层剖面及侵蚀作用、沉积物的路过、沉积作用和非补偿沉积作用的时空迁移对比图（据Wheeler图解法）,3可容纳空间与沉积物供给比值,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沉积物补给速率的控制。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实际堆积和保存的程度，该比值还决定了沉积物的内部结构。,可容纳空间与沉积物供给比值,当A/S1时，海（湖）进作用发生，地层呈退积叠加样式；,退积式准层序组,可容纳空间与沉积物供给比值,当A/S1时，海（湖）退作用发生，地层呈进积（前积）叠加样式。,前积式准层序组,可容纳空间与沉积物供给比值,当A/S1时，地层呈加积叠加样式。,加积式准层序组,二、沉积物体积分配,定义：基准面旋回过程中可容纳空间大小随地理位置发生变化，由此堆积在可比较的沉积环境中沉积物体积发生时空变化。这种在基准面期间，在相域内保存不同沉积物体积的过程称之为沉积物体积分配,成因层序对比模式图（据Cross,1994）,三、相分异作用,定义：基准面旋回过程中岩石的沉积学与地层学变化，包括几何形态、相组合和相序、相多样性、层理类型和岩石物性等的差异,3.2基准面旋回识别与对比技术,1基准面旋回的识别技术,依据钻井、测井和地震资料识别基准面旋回主要根据地层所反映出的可容纳空间的变化。可以用来推断在基准面旋回变化过程中可容纳空间相对大小的地层性质包括：岩相物理性质的垂向变化；相序或相组合的变化；旋回的叠加样式；地层的几何形态等。,基准面旋回的识别技术,（1）岩相物理性质的垂向变化指的是“相”的内部结构、构造、层理特征或其它性质的垂向变化。当地层由某一岩相组成时，这种变化往往与可容纳空间的的增加或减少有关。露头和取心剖面是获得岩相物理性质垂向变化的资料基础。,(据VanWagoner等，1988),基准面旋回的识别技术,（2）相序和相组合记录了彼此相邻的沉积环境在地理位置上的迁移。当相序或相组合反映了沉积环境由盆地中心向盆地边缘方向的迁移，或水体由浅变深的退积变化时，它代表了可容纳空间增加的过程，如河流点砂坝与冲积平原组合；,基准面旋回的识别技术,当相序或相组合反映了沉积环境由盆地边缘向盆地中心方向的进积变化时，则代表了可容纳空间减少的过程，如河口坝的形成。这种性质在露头、岩心的观察和测井曲线分析中均可获得。,曲流河的经典曲流沙坝模式,(据Allen，1964),基准面旋回的识别技术,（3）构成较长期旋回的短期旋回的叠加样式反映了长期地层旋回形成过程中A/S比值的变化。短期旋回的叠加样式不外乎三种，即进积、加积和退积，它们是较长期基准面旋回上升或下降过程中向可容纳空间最大值或最小值单向移动的结果，因此是识别较高级次基准面旋回的基础。地层的测井响应提供了旋回叠加样式的最好信息。,基准面旋回的识别技术,（4）在地震剖面中，地层的几何形态及地震反射终端性质常用来识别地震层序的界面，这些标志也可用来识别较高级次或较长期基准面旋回，如上超现象反映可容纳空间的增加或A/S比值的增大，顶超现象代表可容纳空间的减少或A/S比值的减小。整一现象则反映地层处于加积状态，可容纳空间变化不明显等。,2旋回等时对比技术,以基准面旋回为参照面的地层对比是同一时间单元的地层或界面的对比，不是岩性和厚度的对比。一个完整的基准面旋回，由于其变化过程中可容纳空间的不断改变，沉积物在某一地理位置发生沉积作用，在另一地理位置则发生侵蚀作用或沉积间断。因此，在地层记录中基准面旋回有时由代表基准面上升和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组成。因而在对比中，必须通过地层过程的分析掌握何时岩石与岩石对比，何时岩石与界面对比或界面与界面对比。,成因层序对比模式图（据Cross,1994）,旋回等时对比技术,运用基准面旋回的识别建立地层格架的优点是：基准面旋回的划分是等时地层单元的划分。地层中各级次基准面旋回具有可识别性。多级次基准面旋回识别可进行高分辨率地层对比。以基准面旋回为参照格架的层序地层分析方法在陆相环境也可应用。,新16井,宋6井,熊1井,熊11井,高7井,广24,广深1井,钟53井,钟45井,HST,HST,TST,TST,TST,LST,LST,LST,Eq2,Eq3,Eq4上,Eq4下,HST,指示北西向物源,指示北东向物源,连井高频层序对比图,N,S,3.3地层旋回的划分和堆叠样式,1短期地层旋回的识别原则,短期地层旋回的起点选用了基准面由下降到上升的转换点。该点在测井曲线上较易识别，表现为低自然伽玛、低自然电位、低电阻的特征，一般为水道底部的侵蚀面。这样，每一短期地层旋回都具有如下性质：每一地层旋回均记录了可容纳空间由增大到减小的过程。,BZ29-3-1,东一段,东二上段,东二下段,短期旋回划分的起点,每一地层旋回均记录了可容纳空间由增大到减小的过程,短期地层旋回的识别原则,由于短期地层旋回是同时间的地层界面为界的整合连续沉积，是形成于成因上相关的环境的岩相组合，因而其相组合的垂向与侧向变化符合瓦尔特相律。,短期地层旋回的识别原则,在短期地层旋回内基准面由上升到下降的转换点表现为高自然伽玛、高自然电位、高电阻的测井曲线所代表的最大洪泛面泥质沉积。,BZ29-3-1,东一段,东二上段,东二下段,高自然伽玛高自然电位高电阻,2短期地层旋回的特征,（1）低可容纳空间的短期旋回此类短期旋回仅出现于最低可容纳空间，低A/S比值条件下的中期旋回的两个地层位置上，即中期旋回的底部附近，或者基准面下降到上升的转换点附近。,退积式准层序组,低可容纳空间,短期地层旋回的特征,（2）高可容纳空间的短期旋回高可容纳空间的短期旋回出现于中期基准面上升半旋回至基准面下降半旋回的转换位置附近，高A/S，与低可容纳空间短期旋回比较，其突出特点是旋回的对称性更好和厚度更大。,前积式准层序组,高可容纳空间,短期地层旋回的特征,（3）中等可容纳空间的短期旋回此类短期旋回主要发育于中期旋回中等A/S比值条件下中等可容纳空间旋回中。中等可容纳空间的短期旋回往往是不对称或对称性较差的，基准面下降半旋回发育的短期旋回，常出现在中期旋回的下降半旋回中，基准面上升半旋回发育的短期旋回，常出现在中期旋回的上升半旋回中。中等可容纳空间的短期旋回的相序或相组合特征介于高可容纳空间和低可容纳空间旋回的相序和相组合特征，呈现一种过渡的相组合或相结合厚度上的变化。,中等可容纳空间的短期旋回,3中期地层旋回的划分和堆积样式,1退积-进积对称型该类型在测井曲线形态上表现为由退积叠加样式渐变过渡到进积叠加样式。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，A/S增大A/S变小，粒度变细，泥质含量增多，泥岩（夹层）厚度增厚；旋回上部砂岩厚度逐渐增厚，粒度变粗，泥质含量减少，泥岩夹层厚度减薄。旋回对称轴或基准面旋回是在上升到下降的转换位置，位于中部泥岩最厚处，即密集段的位置上。,BZ29-3-1,东一段,东二上段,东二下段,退积-进积对称型,中期地层旋回的划分和堆积样式,2退积-进积非对称型该类型在测井曲线形态上表现为由退积叠加样式渐变过渡到进积叠加样式。依退积-进积在中期旋回中所占的比例可分为如下两种类型。（1）以退积为主的退积-进积非对称型此类中期旋回的下部，砂岩渐少，泥岩增多，上部砂岩逐渐增大，泥岩逐渐减少，旋回非对称轴位于泥岩最厚处，该对称轴明显地位于下部。,以退积为主的退积-进积非对称型,中期地层旋回的划分和堆积样式,（2）以进积为主的退积-进积非对称型此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。,以进积为主的退积-进积非对称型,3.4井井、井震层序分层对比,成因层序对比模式图（据Cross,1994）,BZ29-3-1,东一段,东二上段,东二下段,3.5时频分析方法,在传统的地震信号处理中，单独从时间域或频率域按照傅里叶变换来分析信号，这都不能充分地描述信号的特征。时频分析方法就是从时间和频率的角度同时表征信号。这种分析处理方法可以同时从运动学和动力学角度综合研究信号特征。,时频分析方法的原理,1.地震资料的高分辨率处理2.地震信号分离3.地震数据压缩4.层序地层学中的应用,时频分析在地学中的应用,引自陈茂山（石油地球物理勘探局）,为了在频谱图上更清楚地看到旋回特征，对该频谱采用镜像对比技术，把它的镜像频谱图与原图拼在一起，它的旋回性就非常的清楚和明显。在频谱图上把主极值频率用线连接起来，依据主极值频率的变化规律很容易地划出地层沉积的旋回。当然，这样的旋回分辨率与地震波的特征有关，即地震波的频率越高，相位越稳定，振幅越强，时频分析方法划分出的旋回分辨率越高，反之，旋回的分辨率越低。但可以肯定的是它的分辨率要比地震剖面高的多，而且也很直观。,地层沉积旋回的划分,（1）当中期基准面叠置于长期基准面上升半旋回的中早期时，沉积物以粗碎屑为主，储层发育，缺少良好的生油岩，并有上升半旋回的晚期到下降半旋回的早期的泥岩作为良好的盖层。当短期基准面叠置于中期基准面的上升半旋回时，其中期旋回由退积样式的短期旋回叠加样式为主，以较厚的辫状水道相互切割叠置，发育低可容纳空间的短期旋回。,生储盖组合的研究,（2）当中期基准面位于长期基准面下降半旋回时，特别是晚期以陆源碎屑进积作用为主，储层发育，由于该阶段储层封闭性较差，需要有一定的盖层，构造上覆的泥岩等作为封闭条件，才能形成油气藏。同样中期基准面旋回的下降半旋回是由进积型的短期旋回组成，由冲击扇，三角洲的水下分支河道构成。,生储盖组合的研究,（3）当中期基准面位于长期基准面旋回的上升到下降旋回的转换时期时，即最大可容纳空间的发育时期，以水进期的泥岩发育，会形成进积与退积交替出现的砂体，该期是形成生油层的阶段。叠置于长期基准面旋回上升到下降转换时期的中期旋回，短期旋回是呈加积和退积交替出现，以薄层砂泥岩互层，以较厚的泥岩为主且有沼泽存在。,生储盖组合的研究,BZ29-3-1,东一段,东二上段,东二下段,可以根据短期