层序地层学教案总结

1、层序地层学7/13/20221石 万 忠1一、层序地层学中需注意的一些概念术语21、层序的级别问题：（三级、四级、五级）（层序、准层序组、准层序）32、体系域叫法：（低位体系域、海进体系域、高位体系域），（低水位体系域、海进体系域、高水位体系域）4二、陆相盆地与海相盆地层序地层学研究的差异性5陆相盆地与海相盆地层序地层学研究的差异性盆地类别 海相盆地 湖相盆地 控制因素 主要受全球海平面变化，盆地沉降，沉积速率和气候4种因素影响 主要受构造沉降，物源供给，气候，古地形等因素影响水动力条件海底火山等主要作用营力是波浪，潮汐，海流，风暴。主要受大陆水流，波浪，湖流等作用 沉积范围海岸带，陆架，陆坡

2、，深海区冲积扇，河流沉积区，湖泊沉积区沉积层横向连续性横向延伸距离大，连续性好横向延伸距离较短，连续性差构造影响大范围影响，相对较弱频繁影响，相对较强6续 表层序厚度及变化层序厚度大，一般数十米至数百米，厚度较稳定层序厚度相对较小，一般为数十米至百余米，厚度变化较大沉积相变化沉积相连续，稳定，相变逐渐过度沉积相变化快，相的突变常见体系域特征海侵海退幅度大，体系域特征明显湖水进退频繁，幅度较小，体系域特征不明显预测难易程度相对较易相对更复杂，困难7 对于陆相盆地的层序地层学研究尚处于初步，确立非海相层序地层学和断陷盆地的层序地层学研究方法与层序地层模式，目前仍是中国石油地质学家的核心任务之一。

3、8三、层序地层学中的核心内容9成因层序对比模式图（据Cross,1994）10高水位海平面下降，侵蚀低水位海 侵高水位全球海平面变化构造沉降相对海平面变化时间高 程全球海平面变化构造沉降坡折带100FTSPRES小层序I 型层序界面下切河谷充填海(湖)岸平原砂岩和泥岩浅海(湖)砂岩陆架和陆坡泥岩及薄砂岩盆底扇和有堤河道砂岩密集段沉积高水位体系域加积、前积低水位体系域盆底扇、斜坡扇海侵体系域退积低水位体系域低水位楔，前积SPRES100FTI 型层序结构及形成过程11四、层序地层学研究现状及发展的趋势12 当前，层序地层学已成为国际地质科学研究的热门课题，1989年以来的历届AAPG年会上，以及

4、1992年第29届国际地质学大会上，它都成为重要的讨论内容。 出版了一系列的层序地层学专集，其数量不下十余部，最有代表性的是Vail教授的同事和研究生们的一系列著作，如：John C. Van Wagonar，Herry W. Posamentier，Paul Weimer等等。另外，还有国外的一些专业杂志也登载了许多有关文章，如：AAPG Bulletin、Sedimentology、Sedimentary Geology等。此外，还有数不胜数的内部出版物。 13 目前，除了传统的层序格架研究之外，层序地层学的应用领域已涉及到石油勘探与开发的各个领域。其中最为引人注目的便是在高分辨率层序地层

5、基础上的储层地质研究储层预测与评价或储层沉积学。 储层评价与预测一直是油气勘探和开发的重点，目前在大力开展寻找隐蔽油气藏和提高采收率的新形势下（Montgomery and Morgan，1998），储层研究已形成一个独立的学科储层沉积学。储层沉积学是沉积学、储层物理学和储层地球化学相互交叉的产物，她是以沉积学理论为基础，对储层古地理、沉积相、成岩作用、储层地球物理特征、孔隙演化进行综合研究，进而为储层评价和预测提供科学依据的边缘分支学科。 14 层序地层学的发展趋势：高分辨率层序地层学是当今层序地层学发展的主要方向之一。同时，被动大陆边缘之外的其它类型的沉积盆地的层序地层模式研究也是当今层序

6、地层学发展的主要方向之一。 Van Wagoner1990年出版的专著是高分辨率层序地层学的经典理论，它所提出的从纹层到准层序的各种地层单元分级可以切实解决油气及其它矿产勘探中的各种实际问题，如砂层的对比、含油气层段的准确编图等等，由此使层序地层学成为一种实用的油气勘探工具。近年来，由 J. A. Howell和J. F. Aitken编辑出版的英国地质学会第104号文集（1996）High Resolution Sequence Stratigraphy则系统地列举了从测井、钻井、古生物到古地磁、地球化学同位素等各种高分辨率层序地层学研究方法。 15 层序地层学与相模式：传统的沉积相研究在七

7、十年代曾有一个辉煌的发展提出了一系列的沉积相模式，对于它和层序地层学理论的关系，Posamentier、Walker、Allen等人有过精辟的论述，它们从不同的角度讨论了当代的层序地层学理论与七十年代的沉积相模式（facies models）的关系，阐述了层序地层模式中的各个典型组成层序、体系域、准层序组和准层序等中的沉积相带特征和岩相分布，其中代表性的论著有 a）Posamentier, H.W. et. Al. 1993, Sequence stratigraphy and facies associationsb）Walker, R.G. ed., 1992, Facies Models

8、c）Allen, G.P. & Posamentier, H.W. 1993, Sequence stratigraphy and facies model of an incised valley-fill: the Gironde Estuary 16 碎屑岩层序地层学：1988年SEPM的42号专集出版后，传统的地层学家全面接受了层序地层学（或地震地层学）的理论，开展了以等时地层单元的成因分析为核心的地层学分析，形成了一个较完整的学科体系硅质碎屑岩层序地层学，提出了较系统的陆缘碎屑沉积（尤其是海相沉积）的层序地层模式。其研究成果浩如烟海，据不完全统计，近五年来国外公开出版的层序地层学文献

9、近4000篇，其中绝大多数讨论碎屑岩层序地层学，除十余部层序地层学专集外，一些专业杂志也登载了许多有关文章，此外还有数不胜数的内部出版物。其中具有高度概括性的总结论著当数Weimer和Posamentier两大层序地层学领军人物主编的“硅质碎屑岩层序地层学” (P. Weimer & H. W. Posamentier eds. 1994, Siliciclastic Sequence Stratigraphy - Recent Developments and Applications, AAPG Memoir 58) 17 地震层序地层学：层序地层学来源于地震地层学（Posamentier

10、 ，1999），但这并不意味可以不加任何改动地将其标准模式搬入地震解释中，其中还必须考虑地震剖面和地震剖面的差异。对此，国外专家早已提出一些指导性的观点，其中主要有：a）Williams, G.D. & A. Dobb(ed.). 1993, Tectonics and Seismic Sequence Stratigraphyb）Kirby, G.K., & D.J.Evans1994， Seismic Sequence StratigraphyTheory & Application18 前陆盆地层序地层学：作为构造构造沉积典范的前陆盆地，其层序地层学研究或许可以对我国所特有的陆相含油气盆

11、地提供重要的参考。对此，Van Wagonar等人作精辟的总结，提出前陆盆地的层序地层模式（J.C. Van Wagonar & G. T. Bertram eds. 1995, Sequence Stratigraphy of Forland Basin DepositsOutcrop and Subsurface Examples from the Creataceous of North America, AAPG Memoir 64）。 19 碳酸盐岩层序地层学：作为碳酸盐岩沉积相专家，Sarg是最早涉足层序地层学的研究者之一，他在SEPM42号专集中提出的碳酸盐岩层序地层模式为众多的

12、碳酸盐岩沉积学家指明了方向。目前看来，最系统的碳酸盐岩层序地层学研究专著还是Loucks, R.G.和J.Frederick “Rick” Sarg1994年编写的专著“碳酸盐岩层序地层学（Carbonate Sequence Stratigraphy, AAPG Memoir 57）”，其中分别讨论了开阔海盆、半局限海盆和封闭海盆情况下，潮湿气候、半干燥气候和干燥炎热气候条件下的层序地层模式，并讨论了蒸发岩在层序地层模式中的发育部位和形成条件。20 层序地层学格架中的生油岩：著名的有机地球化学专家B. J. Katz曾对层序地层模式与生油岩的关系作过系统研究（1993），他与L. M. Pr

13、att女士合编的专著“层序地层格架中的生油岩”系统地讨论了生油岩的发育特征，并提出利用地球化学指标辅助确定层序地层类型的观点。近来，层序地层模式中的生油岩问题又有了较好的发展，ExxonMobil石油公司的K. E. Peter博士提出了低位体系域的生油问题（2000），它不仅可以发现新的生油岩，为油气勘探实践带来新的战场；还可能会更好地融合层序地层学与油气地质理论。在经过二十余年的研究，许多专家已开始总结层序地层学的研究经验与成果，英国壳牌石油公司的D. Emery和K. Myers博士1996年出版了一部教科书式的专著“层序地层学”，其中介绍了各种沉积盆地模式（沉积背景）和沉积环境下的层序

14、地层模式。 21五、高分辨率层序地层学研究方法221、用同位素进行高分辨率层序地层学研究 23 S.F.MITCHELL et al.认为层序边界是粘土物质堆积增长的标志并可以不溶残渣的增加为识别依据。上超面代表一洪泛面，并与碳同位素的突然增大相联系（Onlap surfaces represent flooding surfaces, and associated carbon excursion speak）。在把13C偏移量（13C excursion）作为独立的方法在同一规模的对比段中，碳同位素的偏移量在地层分辨率之内显示出同步性。在白垩纪时期13C的背景值与长期增长的海平面变化之间的

15、详细对比表明13C可以认为是海平面升降估算的一个独立方法(图5、6)。与迅速的海退海进循环相联系的碳循环的变化导致的13C偏移量的变化，尤其是由于海进沉积期间的及存储在深部的有机碳和中间水块中有机碳埋藏量的增加（如与海进有关的富有机质的黑色泥岩）。 24图6中森诺曼阶下部碳偏移量的详细对比（MCEIa和MCEIb）表明精细的岩性充填序列及碳同位素标志，与层序地层解释一起（柱1）标准的年代地层（2），菊石带（3），和亚带，以及Gales（1990）的数个韵律体系（R）。阴影部分为海浸沉积。25 但碳同位素值对与浅水地下成岩作用相联系的成岩作用的变化仅有微弱的变化反应，因为在碳酸盐岩储层中的碳的体

16、积远比溶解在孔隙水中的碳的体积大的多（Marshall,1992），温度控制的分馏效应对碳同位素来说远比对氧同位素在接近表面的埋藏温度少的多。 13C excursion可能在当确定层序边界的其他标准模糊或缺乏时是有用的。 262、用伽玛能谱特征进行高分辨率层序地层学研究 27 S.J.DAVIES & T.ELLIOTT认为高分辨率层序地层学的应用要求具有识别记录相对海平面变化的关键界面的能力，次级界面的研究中，伽马能谱测井用于确定层序边界和洪泛面具有普遍意义。最大洪泛面可有一个特别的U峰（5ppm）和较低的Th/U比（6）的特征。河间地的横向对比以特征性的古土壤为代表能以较低的K含量（17

17、）在伽马能谱资料中较明确地识别出来。准层序的叠加类型可使用Th/k比率的趋势从连续的准层序的砂岩中识别出来。这一高分辨率的层序地层学方法对分析河流三角洲沉积体系的地下界面具有特殊的参考价值。 28图7 Tulling 砂岩和上覆的体系域，Carrowmore 处。这个剖面包括一个与下切谷（IVF）充填有关的侵蚀不整合面（层序边界）和一个洪泛面体系：准层序、初始洪泛面、最大洪泛面。下切谷（3m）的底部具有高Th/K比率（12），且这里没有底砾岩。初始洪泛面（27m）具有较高的伽玛总量和一具有与下切谷充填相比降低的Th/K比率（6）。最大洪泛面（72m）有最低的Th/U比率（1.2）和具有Th/U

18、3.8）生物密集序列。29图8 Tulling 砂岩及其上覆体系域。在海侵体系域（4.521m），砂岩减少的退积式叠置样式：向上泥沙比具有向较低的Th/K比演化的趋势（与准层序序列相比）。下切谷充填具有低伽玛总量（50cps）的特征。在下切谷充填的底部（ Th/K比12，图7）上覆于侵蚀不整合面之上的底砾岩抑制Th/K比并且较高的比率是与上覆层（ Th/K比1214）相联系的。303、古地磁反转地层法进行高分辨率层序地层学研究 31 IAN D.BRYANT介绍了一种广泛实用的地下界面的物理测定方法古地磁反转地层法（Palaeomagnetic reversal stratigraphies）

19、，这一方法可以在露头和地下储层内识别有意义的沉积间断和控制层序的解释的情况下辅助建立一个年代地层格架。在储层规模上，层序和准层序的边界可有多种方法识别出来，所有这些方法都依赖于通过这些有意义的地层界面的空间的一致性变化。地层水和油气的地球化学资料在通过层序和准层序的边界时可显示一个从最初储层压力衰减后测量到的重大变化；类似地，地层压力剖面通过这些界面时多显示一个明显的不连续面（图9,10）。 32 虽然现在3D地震资料可以显示一个较高的空间精度，综合利用地震特性参数可以限定储层层序的年代和岩性地层格架。但地震反射样式和古生物学定年所指示的层序边界的年代跨度是15Ma，这不能满足储层规模的高分辨

20、率层序地层学的精度分析要求；全球古地磁反转法可以提供的分辨率时间尺度为0.10.01Ma，这个方法所提供的分辨率可以达到储层规模的解释精度。 33图9 从新西兰的Maui油田不同地区的两口井的对比展示了C1砂岩储层的古地磁带和层序地层解释。注意几个洪泛面对应着沉积物磁极的变化。（据Turner和Bryant1995.）陆架砂岩河流砂岩浅海滨岸砂岩泻湖沉积物向上变浅的层序可能的层序边界洪泛面暴露面无沉积记录古地磁的对比不确定的极性或无数据正常极性反转极性34图10 新西兰的Maui油田开发井MB11的地层压力（有旋回表示的）和层序地层解释。与附近的评价井M07对比表明，压力区到古地磁区和高分辨率

21、层序地层学的C1砂岩储层的关系。从M07井早期聚集的压力表明此区缺少明显的压力间断面。注意层序边界和FS2都没有给出压力上升的间断面。GOC，油气接触面；OWC，油水接触面。（据Fett等人1994和Turner及Bryant1995修改）层序边界无沉积记录无数据正常极性反转极性准层序边界354、高分辨率的生物地层法进行高分辨率层序地层学研究 36 高分辨率的生物地层学提供了相对海平面变化的每一个阶段的古地理图的结构框架(图11，12)。The Gulf of Mexico of Pliocene and Pleistocene的地层中含有丰富的化石并且勘探井样可提供一个频率为200300ka

22、的glacial/interglacial循环记录，这种方法仅适用于大型化石相对丰富的地层中。Paul B.Wignall and James R. Magnard 在High resolution sequence stratigraphy in the early Marsdenian (Namurian, Carboniferous)of the Central Plenniens and adjacent areas一文中研究了一个在短期内快速、高频的基准面变化的复杂地层序列的盆地充填史，用一个迅速演化的菊石动物群在盆地内进行详细的地层对比。37图11 资料展示了Galveston南部

23、MobilA1581井的六个沉积层序的层序界面（波浪线）、海进面（粗实线）和最大洪泛面（间断线）。体系域和密集段（CD）在右边已注出；LST，低位体系域；TST，海进体系域；HST，高位体系域。3839 虽然这种方法具有较高的地层对比精度，但是它仅适用于大型化石相对丰富的地层。在我国大多数非海相盆地的高分辨率层序地层学的研究中，大多是由于大型化石不发育，还有一个重要的原因是取样率的精度不够。 405、旋回层序地层学进行高分辨率层序地层学研究 41成因层序对比模式图（据Cross,1994）426、时频分析技术进行高分辨率层序地层学研究 437、高频层序的研究44 R.M.Miltchum(19

24、91)提出的以米兰柯维奇旋回周期的时间为单元，跨度为万年到10万年，建立的层序为四级、五级层序，其成因是地球轨道变化效应造成地球接受太阳的辐射量的周期性变化，使气候发生变化而引起的使基准面发生变动，导致可容纳空间的增减及相对海平面升降，而使其在层序、准层序和高频层序中得以记录。高频层序的研究以测井资料、岩心、露头等高分辨率资料为基础，打破了以往的传统地震层序的百万年的精度，从而建立了高频层序地层学。 45六、层序地层学在油气勘探与开发中的作用46 层序地层学代表了地质学领域里的一场新的革命，是一种划分、对比和分析沉积岩系的新方法，在其理论指导下的地层研究极大地改变了人们对地层形成过程和盆地建造

25、控制作用的认识，其模式分析对地层格架的建立和数字模拟研究提供了一个强有力的手段，使地层学的研究前进了一大步。 47 在石油勘探领域，应用这一新的理论体系和方法，已经为储集体的预测带来战略性的变化，取得了重要的成就。特别是低水位体系域底界面上的深切谷充填砂体的预测和发现，如Amoco石油公司根据层序地层研究，在Beaufort海和阿拉斯加发现了新的靶区；在尼日尔三角洲地区应用墨西哥湾盆地的模式和经验，在新的地震、钻井资料的基础上完成了一系列层序地层大剖面，从而发现了丰富的有经济价值的油气圈闭；联合太平洋公司在东科罗拉多和西堪萨斯州的工作中，应用层序地层学的方法重新进行整体评价，发现了长距离延伸的

26、深切谷充填砂体，从而在找油目标上进行了战略上的转变。因此，前AAPG主席P.Weimer指出：自层序地层学应用以来最重要的找油新领域之一是层序界面上的谷地充填砂体。48 随着石油勘探的深入，在世界范围内，易于发现的大背斜、断块油气藏越来越少，勘探目标和勘探对象逐步由大的构造型油气藏转向小的低幅度构造和岩性、地层油气藏。层序地层学以其新的理论思路和工作方法适应了这一要求。在盆地勘探阶段，层序地层学在地层层序划分、地层时空展布、油气成藏规律等关键问题上提出了新的概念模式，开拓了新的勘探思路。具体表现在以下几个方面： 。 49 它可查清含油气盆地的充填历史和地层发育状况，研究盆地构造发育和演化历史，

27、建立起层序地层年代地层格架，在纵向地层序列中确定出最有利的含油气层序； 通过沉积基准面变化旋回分析，在层序充填演化过程基础上，划分各级沉积层序，确定其内部的体系域发育与配置。研究各层序和体系域的沉积环境和沉积体系，恢复其岩相古地理特征，预测有利的储集相带发育区； 50 在层序地层年代地层格架内预测与评价生油层系的时空分布与纵向配置，以便进一步认识与评价生油岩的发育条件、空间展布、质量变化和生油潜力； 在层序地层格架内，通过沿各层序或体系域的追踪与岩相古地理编图，综合研究生储盖层纵向组合关系和空间配置模式，预测有利的岩性圈闭分布区； 51 作为盆地地质条件研究的一项重要内容，综合提供生、储、盖资

28、料和盆地构造发育资料，为含油气系统或成藏动力学研究提供坚实的资料基础； 在地震资料目标处理的支撑下，在常规层序分析的基础上进行精细的层序地层学解释高分辨率层序地层学研究。以地震岩性反演技术为依托，准确预测有利区带的储层发育特征。 在全面层序地层学研究的基础上，综合各种地震油气检测资料，可以在层序格架内的有利区带中进一步研究地层内部的储集结构和流体组分特征，指出有利的油气成藏区块和具体的靶区，为油气勘探提供钻探井位。 52七、层序地层学需要地球物理技术的支撑才能准确地预测油气藏的位置53 Deepwater ExplorationBP is a world leader in the explo

29、ration of Tertiary Deepwater Basins.Our strategy is to be Number One or Number Two in the Basins we choose to explore by being in the “right places” in these Basins.Current activity is focussed on the Gulf of Mexico, the Atlantic margins, Central Asia/Egypt, Indo-China and Russia.We believe the key

30、to success is a sound understanding of the stratigraphic fill, the petroleum system, and the application of geophysical excellence.We will not drill any dry holes.54强振幅与气层的对应关系图胜利油田资料55工区位置图胜利油田资料56利用强振幅识别气层的分布位置胜利油田资料57利用低频率识别气层的分布位置胜利油田资料58有利区带平面图胜利油田资料59 Geophysical Risk ReductionIn conjunction with the Basin Analysis, BP utilises inverted seismic data volumes for detailed interpretation in area of lowest common risk as:It removes the wavelet effectIt looks more like geologyIt has more physical meaning and