高分辨率层序地层学

文章编号:1009-3850(2002)04-0102-05高分辨率层序地层学在油田上的应用郝素凤,马立祥(中国地质大学,湖北武汉 430074)收稿日期:2002-03-04摘要:高分辨率层序地层学以全新的思路系统地提出了诸多层序地层学的新概念、新方法、新模式。

运用该理论体系能增加层序地层分析的分辨率,从而可更有效地提高储层描述和储层模拟的合理性,将地质解释、测井解释和地震解释技术有机地结合在一起。

凭借比以前更高精度的高分辨率层序地层学,是对油田进行系统储层评价和预测的一种有效途径,也是未来储层研究发展的一种趋势。

本文就该理论在油田应用方面提出一些看法,阐述了高分辨率层序地层学在油田上的实际应用及目前存在的一些问题。

关 键 词:高分辨率层序地层学;地震地层学;储层预测中图分类号:TE539.2文献标识码:A1 高分辨率层序地层学的发展近20多年来,层序地层学得到了很大的发展,人们广泛将此应用于露头和岩心,并运用古生物、测井、地震等资料,对地层进行划分、对比和综合解释。

1948年,北美地质学会年会的沉积相和地质历史研讨会上,Sloss 提出了地层层序(stratigraphic sequence)的说法,并于第二年与他人共同发表了关于这方面的文章。

1963年,Sloss 发表文章)))/北美克拉通内的层序0,再次强调了层序的含义。

很明显,Sloss 将/层序0定义为:以不整合为界的岩石地层单元,是构造旋回的岩石记录。

在Vail 等(1977)的5AAPG Memoir 266出版前,Sloss 的成果分享者甚少,几乎没有文献论及/层序0(sequence)。

Vail 工作组运用地震资料的地层学解释技术发展了Sloss 以不整合限制的层序,而且Vail 把层序的形成看成是对全球海平面变化的响应。

70年代中期到80年代中期是地震地层学蓬勃发展的年代。

地震地层学的发展为层序地层学打下了坚实了理论和方法基础。

目录1 概述 (2)2 “高分辨率层序地层学”概念的剖析 (2)3 高分辨率层序地层学的基本原理 (2)3.1基准面变化原理 (3)3.2沉积物体积分配原理 (5)3.3相分异原理 (6)3.4物质守恒原理 (6)4 在油气勘探中的应用 (6)4.1 储层对比 (7)4.2 储层分布预测 (7)5 总结 (8)参考文献 (9)1 概述高分辨率层序地层学是由美国科罗拉多矿业学院Cross教授(1988)带领的研究组所提出,它以野外露头、钻井岩芯、测井和高分辨率地震反射剖面资料为基础,根据地层的过程响应沉积动力学原理,通过精细地层层序划分和对比技术将钻井的一维信息转变为三维地层叠置关系,从而建立区域、油田乃至油藏等不同规模层次的储层、隔(夹)层及烃源岩层的成因地层对比格架。

高分辨率层序地层学理论核心为:在基准面变化过程中,由于可容纳空间和沉积物供给量比值(A/S)的变化,在相同的沉积体系域或相域中发生沉积物的体积分配作用,导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型以及岩石结构和相组合类型发生变化。

基本理论包括基准面原理、体积划分原理、相分异原理和旋回等时对比法则。

其理论的关键点是基准面变化控制了层序地层的发育。

2 “高分辨率层序地层学”概念的剖析由于“层序地层学”概念诞生于前,“高分辨率层序地层学”概念诞生于后,在“层序地层学”概念先入为主的情况下,可能会有人认为“高分辨率层序地层学”一词的核心是“层序地层学”。

其实不然,只要深刻地理解了高分辨率层序地层学的理论方法体系构成,不难得出,它与经典的层序地层学是有质的差异的,二者之间无论是在概念、理论体系构成上,抑或是在方法体系构成上都有不同。

高分辨率层序地层学虽然借鉴了经典层序地层学的某些思想,但它不是对经典的层序地层学的一种简单升级,而是质的革新,具有一套完全独立于经典层序地层学的、不但适用于海相地层而且适用于陆相地层的理论方法体系,它摆脱了经典层序地层学关于海平面变化控制层序形成这一思想对陆相层序地层研究的束缚,通过对基准面旋回的不同层次性分析,实现不同级次的层序地层划分与对比,从而构建起高分辨率层序地层格架。

绪论层序一词(sequence)，由Sloss在1949年第一次引入地质学中，认为它是“比群和超群更高一级的岩石地层学单位”，而没有现代层序地层学的概念．70年代初，北美、西欧一些国家，把地震地层学方法广泛应用于石油和天然气的勘探，取得了显著的经济效益，同时也积累了大量的地震资料和分析解释经验。

许多地质学家从中发现了许多在以往地面露头、岩芯和测井资料研究中忽视了的,或从未发现过的一些重要现象，认识到他们长期信守的某些基本地质概念需要加以修正。

美国石油地质学家协会(AAPG)于1975年以地震地层为中心召开年会，专门讨论这些问题并进行理论总结，随后，于1977年公开出版了由佩顿主编的‘地震地层学”。

层序地层学的主要奠基者P.R.Vail教授在这本书中，发表了他的两篇经典论文，对层序地层学中的众多基本概念、定义和关键性术语，首次作出了明确和系统的说明，因此，从P.R.Vail的两篇经典论文发表时期开始，意味着层序地层学的正式诞生。

80年代初期，以美国埃克森石油公司(EXXON) P.R.Vail为首的研究集体，在这一新的思想指导下进行了大量工作，发表了许多研究成果，同时利用层序地层、磁性地层、年代地层以及生物地层中所反映的海平面变化和同位素年龄等大量资料，编辑了全球中生代以来的年代地层和海平面旋回曲线图，厘定了不整合面与海平面变化的概念，并强调地震剖面、测井和地面露头的综合研究，是识别海平面变化的重要手段；1986年，第12届全球沉积学大会上正式公布的全球沉积学计划(GSGP)中指出，“长期以来，地质学家对地球历史中的韵律和特殊事件的发现和解释，具有浓厚的兴趣，近10年来，有几个方面的进展，已为从全球规模来考虑问题提供了一个新的超常的良机，其中最有希望的进展是层序地层学”；1988年9月，全球沉积地质委员会(GSGC)正式将层序地层学和全球海平面变化纳入GSGC研究计划中，层序地层学被推向“学科研究的前沿”，在1988年正式出版了由C.K.威尔格斯主编的《海平面变化综合分析》(1993年由徐怀大和魏魁生等人译为中译本，译名为“层序地层学原理”)，之后在1989年又相继出版了桑格瑞和维尔等主编的《应用层序地层学》。

1.论述层序地层学发展的主要学派，并阐述他们之间的关键不同点，着重从其形成机制、模式和研究方法论述。

1. 高分辨率层序地层学：是以Cross领导的科罗拉多矿业学院成因地层研究组为代表提出的，邓洪文教授首次将该理论体系在国内作了较为详细的介绍，随后引起了许多地质学家的重视，并逐步在实践中得到应用。

高分辨率层序地层学就是利用高分辨率地震剖面、测井、岩心和露头资料，通过对层序地层基准面的分析，运用精细的层序地层划分对比技术，建立高分辨率层序地层框架，由于时间分辨率的增加，地层预测的准确性大为提高，并能为油藏数值模拟提供可靠的岩石物理模型。

1.理论基础：高分辨率层序地层学理论的核心是：在基准面变化过程中，由于可容纳空间与沉积物通量比值(A／S)的变化，相同沉积体系域或相域中发生沉积物的重新分配作用，导致沉积物的保存程度、地层堆积样式、相序、相类型及岩石结构发生变化。

这些变化是基准面旋回中所处的位置和可容纳空间的函数。

基本理论包括基准面原理、体积划分原理、相分异原理和旋回等时对比法则。

其理论的关键点是基准面变化控制了层序地层的发育。

1.1 高分辨率层序地层学基准面旋回简介：作为对一个基准面旋回变化过程中形成的沉积体进行研究的分支学科，高分辨率层序地层学研究的基本单元是成因层序，即以等时面为界的时间地层单元，研究的基本原理是地层基准面或平衡剖面理论。

地层基准面为一抽象的、动态的非物理界面它是海平面、古构造(区域、局部)、古气候、古物源及沉积物供给速率、古地理等多种影响因子的函数。

基准面位置运动轨迹及方向、波动振幅及频率随时间而变化，并能准确地、动态地反映空间及沉积过程。

基准面在变化中总具有向其幅度的最大值或最小值单向移动的趋势，构成一个完整的上升下降旋回。

一个基准面旋回是等时的，在一个基准面旋回变化过程中(可理解为时代域)保存下来的一套岩石为一个成因地层单元，即成因层序，它以时间面为界，因而为一个时间地层单元。