层序地层学钻井课件.pptx
课课 程程 内内 容容1、层序地层学基本概念与原理13、层序地层学应用2、层序地层学研究手段第1页/共107页 层序地层学测井解释层序地层学测井解释第2页/共107页3.13.1钻钻井井高高分分辨辨率率层层序序地地层层学学基基本本原原理理 T.A.CrossT.A.Cross的旋回层序地层学第3页/共107页钻井高分辨率层序地层学原理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测井井、岩岩心心、地地面面露露头头等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基准面旋回分析法。Cross等人认为，受受海海平平面面、构构造造沉沉降降、沉沉积积负负荷荷补补偿偿、沉沉积积物物供供给给、沉沉积积地地形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。第4页/共107页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。可归纳为两两种种基基本本的的控控制制因因数数，一一种种是是控控制制可可容容纳纳空空间间产产生生或或消消亡亡的的因因数数，如如海海平平面面变变化化、构构造造沉沉降降、沉沉积积负负荷荷补补偿偿等等。另另一一种种是是控控制制沉沉积积物物供供给给（搬搬运运、沉沉积积）的的因因数数，如如河河流流、波波浪浪、沉沉积积斜斜坡坡、重重力力流流等等。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。第5页/共107页1 1 基准面旋回基本原理基准面旋回基本原理 陆相盆地陆相盆地与海相盆地海相盆地沉积充填过程及控制因素有明显的区别区别。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。第6页/共107页基准面旋回基本原理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，只只要要存存在在可可供供沉沉积积物物堆堆积积的的可可容容纳纳空空间间，沉沉积积物物的的沉沉积积作作用用就就会会发发生生。可容纳空间的变化可用一个基本控制因素来描述，即地层基准面地层基准面。第7页/共107页基准面旋回基本原理基准面旋回基本原理T.A.Cross T.A.Cross(1994)(1994)引用并发展了WheelerWheeler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势能能面面，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，地地表表要要不不断断地地通通过过沉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积或侵蚀作用来改变其形态向更靠近基准面的方向运动。第8页/共107页基准面旋回基本原理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最小小值值或或最最大大值值单单向向移移动动的的趋趋势势，构构成成一一个个完完整整的的上上升升与与下下降降旋旋回回。一一个个基基准准面面旋旋回回是是等等时时的的，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。第9页/共107页2 2 基准面旋回与可容纳空间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，沉沉积积作作用用发发生生，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，剥剥蚀蚀作作用用发发生生，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，沉沉积积物物仅仅仅仅路路过过地地表表。第10页/共107页基准面与地表的关系第11页/共107页第12页/共107页第13页/共107页基准面旋回与可容纳空间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，即沉沉积积作作用用、侵侵蚀蚀作作用用、沉沉积积物物路路过过时时的的非非沉沉积积作作用用及及沉沉积积物物非非补补偿偿产产生生的的饥饥饿性沉积作用。饿性沉积作用。第14页/共107页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WheelerWheeler图解法）第15页/共107页3 3 可容纳空间与沉积物供给比值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潜在在速速度度增加，但沉积物堆积的实实际际速速度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比值值（A/SA/SA/SA/S）决决定定了了在在可可容容纳纳空空间间内内沉沉积积物物实实际际堆堆积积和和保保存存的的程程度度，该该比比值值还还决决定了沉积物的内部结构。定了沉积物的内部结构。第16页/共107页可容纳空间与沉积物供给比值可容纳空间与沉积物供给比值当A/S1A/S1时，海（湖）进作用发生，地层呈退积叠加样式；第17页/共107页退积式准层序组退积式准层序组退积式准层序组退积式准层序组第18页/共107页可容纳空间与沉积物供给比值可容纳空间与沉积物供给比值当A/S1A/S1时，海（湖）退作用发生，地层呈进积（前积）叠加样式。第19页/共107页前积式准层序组前积式准层序组前积式准层序组前积式准层序组第20页/共107页可容纳空间与沉积物供给比值可容纳空间与沉积物供给比值当A/S1A/S1时，地层呈加积叠加样式。第21页/共107页加积式准层序组加积式准层序组加积式准层序组加积式准层序组第22页/共107页二、沉积物体积分配二、沉积物体积分配第23页/共107页定义：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第24页/共107页基准面下降半旋回基准面上升半旋回河 道决口扇复合体洪泛平原湖 泊基准面上升到下降转换位置高梯度低梯度沿沉积剖面沉积物体积分配引起的旋回对称性的变化第25页/共107页成因层序对比模式图（据成因层序对比模式图（据Cross,1994Cross,1994）第26页/共107页第27页/共107页第28页/共107页冲积平原海岸平原/近海海洋陆架具有海侵冲刷沉积物的浅海滨面海侵/浅海基准面上升面上升下降转换面海侵冲刷面基准面下降面下降上升转换面 基准面穿越旋回期间不同相域的沉积物体积分配（Cross,1998)沉积作用侵蚀作用基准面上升时期基准面下降时期+-+-+-+-+-基准面降升（-）（+）(A)岩石地层剖面(B)时间/空间变化第29页/共107页第30页/共107页三、相分异作用三、相分异作用第31页/共107页定义：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第32页/共107页第33页/共107页第34页/共107页3.23.2基准面旋回识别与对比技术基准面旋回识别与对比技术第35页/共107页1 1 基准面旋回的识别技术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：岩岩相相物物理理性性质质的的垂垂向向变变化化；相相序序或或相相组组合合的的变变化化；旋旋回回的的叠叠加加样样式式；地层的几何形态等。地层的几何形态等。第36页/共107页基准面旋回的识别技术基准面旋回的识别技术（1 1）岩相物理性质的垂向变化指的是“相”的的内内部部结结构构、构构造造、层层理理特特征征或或其其它它性性质质的的垂垂向向变变化化。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。第37页/共107页(据Van WagonerVan Wagoner等，1988)1988)第38页/共107页基准面旋回的识别技术基准面旋回的识别技术（2 2）相序和相组合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；第39页/共107页基准面旋回的识别技术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。第40页/共107页第41页/共107页曲流河的经典曲流沙坝模式曲流河的经典曲流沙坝模式(据AllenAllen，1964)1964)第42页/共107页基准面旋回的识别技术基准面旋回的识别技术（3 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/SA/S比值的变化。短期旋回的叠加样式不外乎三种，即进进积积、加加积积和和退退积积，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。第43页/共107页第44页/共107页自然伽玛自然电位声波时差电阻率岩性地层旋回体系域第45页/共107页基准面旋回的识别技术基准面旋回的识别技术（4 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/SA/S比值的增大，顶超现象代表可容纳空间的减少或A/SA/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。第46页/共107页第47页/共107页2 2 旋回等时对比技术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同一一时时间间单单元元的的地地层层或或界界面面的的对对比比，不不是是岩岩性性和和厚厚度度的的对对比比。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，在在地地层层记记录录中中基基准准面面旋旋回回有有时时由由代代表表基基准准面面上上升升和和下下降降的的完完整整的的地地层层旋旋回回组组成成，有有时时仅仅由由不不对对称称的的半半旋旋回回和和代代表表侵侵蚀蚀作作用用或或非非沉沉积积作作用用的的界界面面组组成成。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。第48页/共107页成因层序对比模式图（据成因层序对比模式图（据Cross,1994Cross,1994）第49页/共107页第50页/共107页第51页/共107页旋回等时对比技术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。第52页/共107页新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HSTHSTTSTTSTTSTLSTLSTLSTEq2Eq2Eq3Eq3Eq4Eq4上Eq4Eq4下HST指示北西向物源指示北东向物源第53页/共107页连井高频层序对比图连井高频层序对比图NS第54页/共107页3.33.3地层旋回的划分和堆叠样式地层旋回的划分和堆叠样式第55页/共107页1 1 短期地层旋回的识别原则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。第56页/共107页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第57页/共107页短期地层旋回的识别原则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。第58页/共107页短期地层旋回的识别原则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。第59页/共107页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第60页/共107页2 2 短期地层旋回的特征短期地层旋回的特征（1 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/SA/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。第61页/共107页第62页/共107页退积式准层序组退积式准层序组退积式准层序组退积式准层序组低可容纳空间第63页/共107页第64页/共107页第65页/共107页油层产出部位（Pz的灰岩和碳酸岩）东二下段东二上段东一段第66页/共107页短期地层旋回的特征短期地层旋回的特征（2 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/SA/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。第67页/共107页前积式准层序组前积式准层序组前积式准层序组前积式准层序组高可容纳空间第68页/共107页油层产出部位（Ar花岗岩）东二下段东二上段东一段第69页/共107页短期地层旋回的特征短期地层旋回的特征（3 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/SA/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。第70页/共107页油层产出部位（Pz的灰岩和碳酸岩）东二下段东二上段东一段中等可容纳空间的短期旋回第71页/共107页自然伽玛自然电位声波时差电阻率岩性地层旋回体系域第72页/共107页3 3 中期地层旋回的划分和堆积样式中期地层旋回的划分和堆积样式1 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/SA/S增大A/SA/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。第73页/共107页BZ29-3-1东一段东二上段东二下段退积-进积对称型第74页/共107页中期地层旋回的划分和堆积样式中期地层旋回的划分和堆积样式2 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 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。第75页/共107页油层产出部位（Ar花岗岩）东二下段东二上段东一段以退积为主的退积-进积非对称型第76页/共107页中期地层旋回的划分和堆积样式中期地层旋回的划分和堆积样式（2 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。第77页/共107页油层产出部位（Ar花岗岩）东二下段东二上段东一段以进积为主的退积-进积非对称型第78页/共107页3.43.4井井、井震层序分层对井井、井震层序分层对比比第79页/共107页成因层序对比模式图（据成因层序对比模式图（据Cross,1994Cross,1994）第80页/共107页第81页/共107页第82页/共107页第83页/共107页PBZWT5测线东营组地震解释剖面图渤南凸起渤中凹陷三角洲第84页/共107页BZ29-3-1东一段东二上段东二下段第85页/共107页PBZ5026测线东营组地震解释剖面图渤南凸起渤中凹陷三角洲第86页/共107页Ed1Ed2uEd2L第87页/共107页Ed3Ed2LEd2uEd1Ed1Ed2uEd2L第88页/共107页3.5 3.5 时频分析方法时频分析方法第89页/共107页 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第90页/共107页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时频分析在地学中的应用频分析在地学中的应用第91页/共107页引自陈茂山（石油地球物理勘探局）第92页/共107页高频低频储层发育盖层发育第93页/共107页 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第94页/共107页第95页/共107页 （1 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。生储盖组合的研究第96页/共107页 （2 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。生储盖组合的研究第97页/共107页 （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。生储盖组合的研究第98页/共107页BZ29-3-1东一段东二上段东二下段第99页/共107页Ed3Ed2LEd2uEd1Ed1Ed2uEd2L第100页/共107页第101页/共107页可以根据短期基准面旋回、中期基准面旋回或长期基准面旋回的变化规律来确定层序的界面。如果叠置于中期基准面旋回上的短期旋回呈退积进积对称型，那么，旋回对称轴是在上升到下降的转换位置处，该位置也是洪泛面的位置，层序的边界不可能在该旋回的边界确定层序边界第102页/共107页如果叠置于中期基准面旋回上的短期旋回呈以退积为主的退积-进积非对称型，反映在该时期是以水进为主的一个过程，层序的下边界很有可能就是该旋回的下边界。如果叠置于中期基准面旋回上的短期旋回呈以进积为主的退积-进积非对称型，反映在该时期是以水退为主的一个过程，层序的上边界很有可能就是该旋回的上边界。如果有钻井资料可以结合使用，效果回更好的。确定层序边界第103页/共107页 分析沉积体是发育在中期基准面的上升半旋回还是下降半旋回，如果识别出来的沉积体是发育在中期基准面上升半旋回的早期时，或是发育在中期基准面下降半旋回的晚期时，即低可容纳空间的短期旋回叠置的部位，该沉积体极有可能是粗碎屑沉积体，而且岩性偏粗分析和预测砂体纵向分布第104页/共107页 如果识别出来的沉积体是发育在中期基准面上升半旋回的中期时，或是发育在中期基准面下降半旋回的中期时，即中等可容纳空间的短期旋回叠置的部位，该沉积体可能是粗碎屑沉积体，岩性为砂泥岩互层。如果识别出来的沉积体发育在中期基准面上升半旋回的晚期时，或是发育在中期基准面下降半旋回的早期时，即高可容纳空间的短期旋回叠置的部位，则该沉积体不可能是粗碎屑沉积体。分析和预测砂体纵向分布第105页/共107页谢谢 谢谢第106页/共107页感谢您的观看！第107页/共107页
