地层层序在油气勘探中的应用
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前言随着近些年层序地层学理论的不断发展和应用领域的不断扩展,“层序地层学成为每位勘探学家必备的实用工具”的看法已经得到广泛的认可。
事实上,层序地层学在勘探和开发中已不仅仅是一种通用工具。
对于应用地球预测科学,在许多方面它还是一种重要的模型。
“层序地层学”是一门新学科,自八十年代后期问世以来,很快在石油勘探业得到响应,并得以广泛的应用。
这不仅是因为它是在地震地层学的基础发展起来的,容易被人们接受外,它提出的模式也大大提高了生油层、储层、盖层及潜在的地层圈闭的预测能力,并能提供一种更精确的地质时代对比、古地理再造和在钻前预测生、储、盖层的先进方法,更适用于当今石油勘探业的需要。
因此被认为是地层学上的一场革命,它开创了了解地球历史的一个新阶段,是盆地分析中最有用的工具之一。
近几年,国内外已应用层序地层学理论,进行了浩繁的研究工作,取得了丰富的地质成果和勘探效果。
此外许多学者还发表了许多有关层序地层学方面的文章,从不同角度和不同研究方面论述了层序地层学的原理及应用,并拓宽了层序地层学理论和应用范围。
本文旨在重点介绍层序地层学的发展状况、基本概念及在应用中应注意的问题,以帮助大家对其有大致了解和具备实际应用能力。
一、层序地层学产生的历史背景自物探方法于30年代应用于石油勘探以来,地震勘探大致经历了三个发展阶段:1、30~70年代构造地震学2、70~80年代地震地层学3、80年代~今层序地层学早期地震资料主要用来勾绘构造图,受当时物探技术的限制(五一型光点记录及模拟磁带记录),人们不可能得到更多的信息和认识。
到60年代未期,随着计算机的发展及数字模拟剖面的出现,地震剖面质量得以改善,也促成了具有深远意义的地震地层学新学科的出现。
自从美国石油地质家协会于1977年推出“地震地层学”专辑(AAPG,Memior26)以来,地震资料的解释已不再是简单地做构造图,它冲破了过去从地震资料只能解释地下构造形态的束缚,力图充分利用当代先进的数字地震和计算机处理所获得的高质量地震资料,结合现代沉积学的概念对地震剖面进行专门分析,预测古代沉积环境、生油层和储层的分布以及可能的有利含油气相带。
层序地层学在油气勘探领域中的应用引言层序地层学在油气勘探中扮演着重要的角色。
通过对地层的层序性质进行深入研究,不仅可以帮助地质学家更好地理解地层的时空分布规律,还能够指导油气勘探的开展。
本文将从层序地层学的概念入手,深入探讨其在油气勘探领域中的应用,并共享个人观点和理解。
一、层序地层学概念及基本原理1. 层序地层学的概念层序地层学是地层地质学的一个重要分支,研究地层的堆积和发育规律,以时间和空间为基础,探讨地层的垂直序列和水平关系,揭示地层的层序性质。
通过对地层的层序性质进行认真研究,可以揭示地层的堆积规律、沉积环境和演化历史,为油气勘探提供可靠的地质依据。
2. 层序地层学的基本原理地层的分层规律不仅受沉积条件、构造运动和物源质量等因素控制,还受海平面波动和气候变化等因素的影响。
层序地层学通过对不同层序特征的分析,可以揭示这些影响因素,从而推断出地层的沉积环境和演化过程。
在油气勘探中,这些信息对于确定有利油气形成和富集区具有重要的指导意义。
二、层序地层学在油气勘探中的应用1. 层序地层学与油气勘探的关系油气勘探的关键在于找准有利的油气富集区,而地层的层序性质往往是决定油气勘探目标的关键。
通过对地层的层序特征进行认真研究,可以揭示油气富集区的空间分布规律和聚集规律,指导油气勘探的开展,提高勘探的成功率。
2. 层序地层学在勘探目标的确定中的应用层序地层学通过对地层层序特征的识别和解释,可以帮助地质学家确定有利的油气勘探目标。
特别是在复杂构造、复杂沉积盆地和难以区分的地质构造中,层序地层学的应用尤为突出,对于确立勘探目标和提高勘探效果具有重要的意义。
3. 层序地层学在勘探实践中的案例分析通过对全球范围内的勘探实践案例进行分析,可以发现层序地层学在油气勘探中的重要作用。
在北美地区的页岩气勘探中,层序地层学对于确定页岩气富集区的空间分布和富集规律起到了关键作用,为页岩气的大规模开发提供了可靠的地质依据。
三、个人观点和理解从事多年的油气勘探工作,我深切体会到层序地层学在勘探中的重要作用。
层序地层学的发展现状以及未来研究方向的讨论作者:岳亚东来源:《中国科技博览》2018年第17期[摘要]在对经典层序地质学理论和现代层序地质学理论的研究过程中,我们通过观测地震层序地层、露头层序地层和测井层序地层活动特点的研究,发现层序地层的计算机模拟分析方法,然后利用层序地层计算机具体的分析了其出现的过程,这个过程被誉为地球科学的第一次革命,并依此对层序地层学提出了如今和未来研究方向的想法。
本文将对层序地层学目前的发展状况和以后的发展方向进行论述,希望对相关从业人员给予一定能够得启发。
[关键词]层序地层学;发展现状;未来研究方向中图分类号:P539.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)17-0118-01前言:层序地层学作为各个世纪年代发展的一个重要的学科,它是以地震地层学作为参考,并结合地震、钻井及露头等方面知识,同时涵盖沉积环境与岩相古地理的理论,最后对地层层序格架做更加全面、综合的理论分析和实际预测的科学。
层序地层学也贯穿生物地层学、年代地层学和岩石地层学发展过程,所以层序地层学逐渐发展成为一科地质学的单独学科。
1.层序地层学的发展1.1 全球海平面变化根据最新全球海平面的实际情况,以及结合了海平面所处位置的地质年代、磁性地层和生物地层等相关地质分析,同时联系海相盆地的地震剖面及露头剖面的层序地层特征,最终绘制出目前全球海平面的变化曲线。
通过这个全球海平面的变化曲线可以再根据目标探测地点的历史地震资料,可以对所在地的地下岩石和海平面的性质进行钻前预测,同时和全球性地层进行比较。
1.2 不同构造背景下的层序地层学模式目前中国内陆所特有的盆地类型为主动大陆边缘型、裂谷型、前陆型盆地这三种类型,这是根据海相被动大陆边缘的构建所划分。
现在中国面临最普遍的问题就是怎样解决陆相断陷盆地的资源勘探问题,研究其层序地层学特征有利于中国未来解决特殊的地质问题。
1.3 对湖相盆地的层序地层学月球对地球的吸引会引起海平面的升降变化和潮汐现象,在海相盆地中,利用层序地层学的理论和方法在湖相盆地中进行应用,科学家发现地球上的湖平面的变化规律和湖相沉积环境的变化规律与海平面对前海地层的控制作用有关,并且两者所产生的效果非常相似。
储层预测技术是岩性油气藏的核心技术之一,可以对储层的岩性、厚度、物性、含油气性都能做到定性和定量的预测。
随着勘探程度的不断深入,储层地球物理研究重点由勘探早期以寻找构造圈闭为主,发展到现在以研究储层特征横向变化、预测油藏参数、研究油藏非均质性为主,利用的地震信息更多,工作内容以储层地震反演、属性提取和地震综合解释为主。
油气田勘探中实用的储层反演、属性提取及分析、相干体及频谱分解、可视化等储层预测技术得到空前的重视。
陆相盆地沉积体规模较小,沉积相横向上变化较快,需要从三维空间角度进行沉积特征识别和层序划分[1]。
三维地震资料能够较好地消除偏移归位问题,通过不同方向地震切片的分析,可以更为准确地识别层序和体系域边界及沉积体在三维空间的分布特点。
不整一反射特征是识别层序和体系域的重要依据。
指示层序上部边界的地震反射类型是顶超或削截,是沉积物分布范围不断收缩或构造抬升与侵蚀的结果。
指示层序底部边界的地震反射类型主要是上超,有时还有一些侵蚀充填特征。
上超面是由于构造沉降作用或沉积物分布范围逐渐扩大,造成沉积物逐渐向上超覆,充填在前期层序边界之上的结果。
区分水进体系域和高位体系域的最大洪泛面,一般对应于全区最稳定、最清晰的强连续同相轴,有的地区还可见到地震反射下超现象;下超面的形成是由于盆地中心部分沉积速率较低,近源沉积相向盆地方向推进的结果。
根据地震相的差异有时也可以识别出不同类型体系域。
低位体系域形成于一个构造幕的沉降初期,稳定湖相沉积分布面积较小,往往发育快速堆积的沉积扇、河流相等沉积,常见连续性较差、振幅变化较大的地震反射特征,几何外形常为丘状或楔状。
水进体系域沉积过程中,湖盆面积逐渐扩大,一般为超覆沉积,常为中—强振幅、高连续性、席状分布的地震相,地震厚度横向上变化相对较小。
高位体系域是陆相盆地大型砂体发育时期,常见前积结构地震相,但在比较开阔的盆地,地层比较平缓,层序约束储层预测技术在岩性油藏勘探中的应用王焕弟1,2陈小宏1(1中国石油大学(北京),北京100022;2石油工业出版社,北京100011)摘要:与常规构造油气藏相比,岩性地层油气藏具有更大的隐蔽性,成藏规律更复杂,勘探难度更大,对储层预测等技术的精度要求更高。
层序地层学在油气勘探中的应用地层学是石油勘探中的一个重要学科,而层序地层学作为地层学的一个分支,对于油气勘探具有重要的应用价值。
层序地层学主要研究不同地层单元之间的相互关系及其垂直演化规律,通过对地层的垂向变化进行精细刻画,能够为油气勘探提供更精确的靶层定位和有效储集层预测,从而降低勘探风险,提高勘探效率。
下面将从层序地层学的基本原理、应用技术以及典型案例等方面进行论述。
首先,层序地层学的基本原理需要深入理解。
地层是地球上的一层层不同岩性和岩相的构成,而地层之间的关系有助于我们理解地层的垂向演化规律。
层序地层学通过分析地层单元之间的沉积相对比,可以揭示河流、湖泊、海洋等不同环境条件下的沉积规律,并根据沉积规律构建出层序地层模式。
这些层序地层模式可以帮助我们理解地质历史,预测地层储集潜力,从而指导油气勘探工作。
其次,层序地层学的应用技术也是油气勘探不可或缺的一部分。
现代勘探技术的发展使得我们能够获取更多的地层信息,而层序地层学正是利用这些地质信息来进行油气勘探的。
地震勘探是一种常用的技术手段,通过分析地震波在地下的传播路径和速度变化,可以得出地层的垂向变化情况。
此外,钻井资料和岩心分析也是层序地层学中常用的技术手段,通过分析钻井岩心和测井曲线,可以获得地层的物性数据,从而更准确地判断层序地层模式及其储集潜力。
最后,我们来看一个典型的应用案例。
在某个油气勘探区域,通过地震勘探和钻井资料分析,储量前景较好的靶层被初步确定。
然而,由于构造运动和岩性变化的影响,该靶层在地域范围内存在着垂向变化。
为了更好地预测储集层的空间分布和类型,层序地层学被引入进行精细刻画。
调查人员首先使用地震勘探技术获取该区域的地层结构图,然后使用钻井资料和岩心分析结果对地震图像进行验证。
通过对比分析地层单元之间的沉积相对比,研究人员发现靶层可以划分为不同的层序单元,并构建出相应的层序模式。
根据层序模式,研究人员可以准确预测储集层的位置和类型,从而为油气勘探提供更精准的指导。
一、论述层序、体系域及其界面、滨线迁移轨迹关系(1)层序:为一套成因上相关的、相对整合的连续地层序列,其上下以不整合面或者与之对应的整合面为界。
层序界面:不整合面或与之对应的整合面。
(2)层序通常包括低位体系域、海侵体系域、高位体系域和陆架边缘体系域,其滨线迁移轨迹为先向陆地方向迁移,再向盆地方向迁移。
强调以陆上不整合及其海相相对应的整合作为的层序边界。
一个沉积层序是由三个要素组成,即顶超(退覆)部分、上超或海侵部分、反映最大海泛面的边界。
它的最大海泛面在层序的中部,并将较老的退积沉积体系与较年轻的前积沉积体系联系起来。
通常包括低位体系域、海侵体系域、高位体系域和陆架边缘体系域,其滨线迁移轨迹为先向陆地方向迁移,再向盆地方向迁移。
(3)层序的边界面包括Ⅰ型层序界面和Ⅱ型层序界面。
Ⅰ型层序界面是一个区域性的不整合面,是在沉积滨线坡折带处,由海平面相对下降产生的。
Ⅱ型层序界面是由于全球海平面下降速度小于沉积滨线坡折带处盆地沉降速度时形成的。
这两种层序界面上,沉积滨线均具有向盆地方向的迁移轨迹。
最大海泛面对应于滨线迁移轨迹向陆方向最远时的沉积。
2、(1)体系域:是与海平面升降有关的同期沉积体系。
是指一系列同期沉积体系的集合体,是具有成因联系的、相的三维空间组合。
准层序是一个以海泛面或与之对应的面为界、成因上有联系的层或层组构成的相对整合序列,是测井层序地层分析的最小基本单元;厚度为几米到几十米。
有成因关联的一套准层序构成准层序组,根据准层序的叠置样式,准层序组可划分为进积、加积、退积三种类型。
体系域的界面有:最大洪泛面、强制海退底界面、海侵浪蚀面、相对应整合面及陆上不整合面等。
(2)体系域界面:是分隔一个层序内某一体系域与其上、下体系域之间的分界,主要由相对海平面(在湖泊层序中为相对湖平面)变化引起。
在沉积特征上常表现为水体深度的突然增加或降低,常伴随着小的水下侵蚀作用和无沉积作用,表明存在小的沉积间断,但在向陆方向与之对应的面,并没有明显的陆上侵蚀作用,也没有海岸上超向下转移或沉积相向盆地方向的迁移。
(3)体系域的边界可以是层序的边界面、最大海泛面、初次海泛面。
初次海泛面是低位与海侵体系域之间的界面,响应于首次越过陆棚坡折带的第一个滨岸上超对应的界面。
最大海泛面是海侵和高位体系域之间的界面,是一个层序中最大海侵时形成的界面,对应于滨线迁移轨迹向陆方向最远时的沉积。
(4)体系域是一个三维沉积单元,体系域的边界可是层序的边界面、最大海泛面、首次海泛面。
可以通过地震反射终止关系,如削蚀、顶超、上超、下超,以及沉积相的组合序列、体系域内部几何形态来识别体系域类型。
在一个海平面升降旋回中,在旋回的不同阶段发育了不同的体系域,即不同的体系域类型发育于某一沉积层序的特定部位。
3、滨线:海岸水面线、海岸线。
海侵:滨线向陆迁移,与之相应发生沉积相带的向陆迁移和邻近滨线区域水体的加深。
海退:滨线向海迁移,与之相应发生沉积相带向海的迁移和邻近滨线区域水体的变浅。
滨线迁移类型是层序地层格架中的一个关键因素,它决定了特定沉积趋势下地层单元的外形和堆积模式,即体系域类型。
基准面变化与沉积之间的关系控制了水深波动和滨线的进积和退积迁移。
滨线迁移(正常海退、强制海退、海侵)代表着在盆地充填的层序地层格架背后的主要驱动力,主要驱动力控制了盆地向海方向的沉积物供给、粒度分级和叠加样式,以及所有界面与体系域的时限。
二、从界面、体系域、滨线迁移轨迹对比沉积层序、成因层序、TR层序1合或沉积间断面。
2、层序成因不同则形成不同体系域、层序界面不同沉积层序是以不整合面或与之对应的整合面为界的一套具成因联系的、连续的沉积单元。
成因层序是以最大海泛面为边界的沉积幕的沉积产物。
T-R层序是从一个海水加深事件到另一个同等规模的加深事件开始之间的一段时间内沉积下来的岩层,界面是海底不整沉积层序形成的根本原因是全球海平面升降变化旋回,全球海平面变化、构造沉降、沉积物供给和气候共同控制了沉积层序的地层构型。
沉积层序主要包括四种体系域:自下而上为低位体系域、海侵体系域、高位体系域,有时还有陆架边缘体系域。
成因地层层序是沉积幕的产物,受到盆地边缘的建造与盆地的充填过程以及盆地边缘的区域性水进过程两个因素的控制,区域性水进过程达到最大范围时,所形成的最大洪泛面就构成了成因地层层序的边界。
成因层序在其内部自下而上分高位体系域、低位体系域及海侵体系域。
T-R旋回是在海平面停滞不变及相对固定的沉积物供给情况下,构造隆起及构造沉降交替作用形成的。
T-R层序以最大洪泛面为界分为海侵体系域和海退体系域,海退体系域又包括高位正常海退、强制海退、低位正常海退。
3、由于划分层序的底界面不同,滨线迁移轨迹有差异。
沉积层序滨线轨迹从低位海退,到海侵,再到高位海退。
成因层序滨线轨迹从高位海退,到低位海退,再到海侵。
T-R层序滨线轨迹从从海侵,到高位海退,到强制海退,再到低位海退。
层序地层学在油气勘探中的应用预测有利生油层段在层序地层学研究中预测有利生油层段的方法最常用的有 3 种:第一种方法是利用钻测井资料通过识别密集段来预测生油岩发育的部位。
在密集段发育部位,泥岩中的有机炭含量可达到峰值,尤其处于门限深度的密集段中有机碳含量、干酪根成熟度等呈现出有利生油岩特征;同时在密集段处古生物比较丰富,反映深水环境的微量元素含量也明显增高[5]。
通过穿过密集段井的取芯分析,就可从纵向上定量评价成熟的生油岩。
第二种方法是利用地震资料通过编制上超点变化曲线来确定密集段生油岩的发育部位,在上超点变化曲线上水位上升最大的段即是密集段的发育部位。
第三种方法是在地震剖面中仔细分析反射同相轴的结构,必要时可以进行剖面的计算机处理和横向压缩,突出它们内部的关系。
一般来说,在明显的下超面附近,发育着最好的生油层段。
此外,在比较大的基准面下降面之上,通常出现复合密集段,伴随着发育有良好的生油层。
利用基准面变化曲线评价油气成藏组合基准面变化曲线之所以会引起人们的重视, 不仅在于它可用于研究沉积盆地的演化历史, 还在于它在油气藏组合评价和有利含油层序预测中的特殊作用。
一个完整的三级海平面变化周期, 必然形成一个以不整合为界的低水位体系域、水进体系域和高水位体系域发育齐全的三级层序。
如果这个三级周期叠置在一个二级周期的不同变化阶段, 将会形成不同的层序特征和体系域特点, 也会给层序内的油气藏组合条件和形成油气的可能性带来不同的影响。
这就是应用基准面变化曲线评价一个层序的含油气性和油气成藏条件的基础预测有利储集层寻找大的碎屑沉积物供应通道(河道) 是建立沉积体系的一个十分重要的步骤,这是因为大的河道提供了形成油气藏的物质基础,即有机质和构成储层和盖层的碎屑物。
在地震剖面上寻找大的物源通道,最直观的办法是寻找大规模的前积现象,这种前积现象的存在说明了附近必然有大的河流存在。
然后溯源而上,追索它的河口、沟口、谷口或者山口。
高分辨率层序地层学划分流动单元依据高分辨率层序地层学进行流动单元划分的理论依据在于储层成因上的层次性。
储层是各种地质过程(沉积、成岩、构造活动等)的产物, 在这一过程中, 各种因素相互作用形成目前储层的面貌。
在这诸多因素中, 沉积作用多起主导作用, 在一定程度上决定了储层的物性特征, 并在一定程度上影响了其它因素的改造作用和过程。
而沉积作用是受控于基准面旋回内的可容纳空间的变化, 或者说过程-沉积响应原理。
高分辨率层序地层学能够通过层序划分和对比的方法实现流动单元的垂向划分和流动单元平面间的对比;通过各级基准面旋回的识别, 建立起单井的基准面旋回格架以完成单井的流动单元划分, 进而完成流动单元的平面和空间对应关系;通过高分辨率层序地层对比, 将储层细化后, 使得无法解决的部分层内矛盾转化为层间矛盾,为开发调整提供了一定的依据。
研究油气运移层序地层学所建立的年代地层格架是以不整合面或与之相对应的整合面为界限定的,在这个地层格架内能将不同年代地层的展布样式、接触关系及其所经历的构造运动展现出来,可以在这一精细分析的基础上来确定油气运移的指向及研究可能的成藏机制。
利用基准面变化曲线评价油气成藏组合基准面变化曲线之所以会引起人们的重视,不仅在于它可用于研究沉积盆地的演化历,还在于它在油气藏组合评价和有利含油层序预测中的特殊作用。
一个完整的三级海平面变化周期,必然形成一个以不整合为界的低水位体系域、水进体系域和高水位体系域发育齐全的三级层序。
如果这个三级周期叠置在一个二级周期的不同变化阶段,将会形成不同的层序特征和体系域特点,也会给层序内的油气藏组合条件和形成油气的可能性带来不同的影响。
这就是应用基准面变化曲线评价一个层序的含油气性和油气成藏条件的基础。
在油气滚动勘探开发中的层序地层学应用滚动勘探开发是针对含油气盆地地质条件复杂的油气聚集区带而提出的简化评价勘探、加速新油田产能建设的快速勘探方法。
通过对研究区油田的整体认识, 优先将高产富集区块投入开发, 实行开发的向前延伸; 在突破重点区块的同时, 在开发中继续深化新层系和新区块的勘探工作, 解决油气田评价的后续问题,实现扩边连片。
对于陆相含油气盆地, 由于沉积相变化快, 砂体发育分布不稳定, 有必要通过层序地层学研究, 进行层序划分对比, 建立起盆地内不同层次的等时层序地层对比格架,并分析不同层次地层格架内烃源岩、储集层和盖层的发育分布规律, 以发现含油气层系和有利含油气区块, 进而分析重点区块内储集砂体的时空展布规律, 对加快油气滚动勘探开发具有重要的理论和实际意义。