高分辨率层序地层学研究

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'高分辨率层序地层学研究'
子洲气田山2气藏高分辨率层序地层学研究子洲气田山2气藏高分辨率层序地层学研究摘要:子洲气IIIL1J2气藏高分辨率层序地层学研究对子洲气山山2气藏的层序地层特征做了 详细研究,主要对山西组做了高分辨率层序地层划分和对比、高分辨率层序地层学对砂层组 划分方案的优化,以及煤层在层序中的位置及对比划分。从而对子洲气mill 2段气川开发建 产进行评价和筛选,为该气田天然气开发和产能建设部署提供基础地质依据。关键词:山西组;层序;沉积;基准面;旋回;划分对比0引言层序地层学是一门相对新兴的地层学分支学科,它是在20世纪70年代地震 地层学的基础上发展起来的,大致经历了以下三个发展阶段:第一阶段:概念盟芽阶段,即本世纪70年代以前,主要建立了层序地层学 赖以发展的地质基础,包括以生物地层学、岩右地层学、年代地层学及动力地貌 学为依据建立的一些层序、旋回及均衡剖面理论等。第二阶段:地震地层学演化的模型形成阶段。地震地层学是层序地层学发展 的第二个重要时期,是以P. Vail等人捉岀地震地层学概念体系和出版《地震地层 学》(C.E. Payton主编,1977)为标志。地震地层学是-?种利用地震资料进行地 质综合解释的学科。它认为,由于岩层屮产生地震反射的物性界而主要是具冇速 度一密度差异的层而和不整合而,所以可将这类界而作为划分年代地层单位的主 要依据。地震地层学的核心是海平面升降旋回变化的周期性,基础是以不整合为 边界的沉积层序的识别。根据Mitchum (1977)的定义,“沉积层序是由相对整 一、连续的,在成因上冇联系的地层组成的、顶底以不整合而或与Z相对应的整 合面为界的地层单元一定的沉积层序代表的时间段可以因地而异,但某个层 序的范围却限于等时界而Z间。因此,它可以为地层对比和沉积相分析捉供一个 埋想的年代地层格架。地震地层学多在盆地规模上利用地震资料,对地层结构、沉积相类型和分布 进行盆地综合分析,但很少利用露头、钻井和测井资料进行层序地层综合分析, 因此,不能在油气藏范围内为沉积地层分析捉供必要的精度。第三阶段:综合发展阶段,即从80年代到现在,随着可容空间概念的建立, 层序地层学的理论和方法趋于成熟并广泛应用。层序地层学进入了理论研究和生 产应用全而发展的时期,开始深入到油气勘探的各个阶段。尽管地震地层学理论解决了层序形成问题,但并未明确层序内部地层的彼此 关系和空间展布特征,并且地震地层学主要应用地震资料在盆地范围内进行盆地 分析工作,所以,Vail等人在吸取其他地质学家建议的同时,进行了大量的露头、 测井、海洋地质和地震资料的综合研究,利用层序地层、磁性地层、年代地层以 及生物地层屮所反映的海平面变化和同位索年龄等大量资料,编制了中生代以来 的年代地层和海平而旋回曲线图,厘定了不整合而、海平而变化的概念,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。在石油勘探领域,应用这一新的理论体系和方法,已经为储集砂体的预测带 来了战略性的变化,取得了重耍的成就。特别是低位体系威底界而上的深切谷充 填砂体的预测和发现,为寻找发现地层岩性圈闭提供了有利靶区。如Amoco石 油公司根据层序地层研究,在Beaufort:桶⒗辜臃⑾至诵碌陌星;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州和西堪萨斯州的工作屮,应用层序地层的方法重新进 行整体评价,发现了长距离延仲的深切谷充填砂体,从而在找油目标上进行了战 略转变。1高分辨率层序地层理论简介高分辨率层序地层学的理论核心是指在基准面旋回变化过程屮,由于沉积物 可容空间与沉积物补给通量比值(A/S)的变化,相同沉积体系域屮沉积物体积 发生再分配作用,导致沉积物堆砌样式、相类型及相序、岩石结构、保存程度发 生变化。这些变化是沉积休系域在基准面旋回屮所处位置和可容空间的函数; 准而旋回变化控制了地层单元的分布模式,这种具冇一定规律的分布型式为人们 进一步预测沉积储层的分布提供了概念性模型。高分辨率层序地层学是对地层记 录屮反映基准面旋回变化的时间地层单元进行“二元划分二其关键是在地层记录 屮识别代表不同级次基准而旋回的不同级次地层旋回,进而进行高分辨率等时地 层对比,探讨等时地层格架内的地层分布模式,预测有利的坯源岩、储集层和盖 层的分布位置。1.1地层基准面原理T. A. Cross等(1994)引用并发展了 Wheeler (1964)提出的基准面的概念, 分析了基准而旋回与成因层序形成的过程一响应原理。他们认为地层基准而 (Baselevel)并非海平面,也不是相当于海平面的一个向陆方向延伸的水平面, 而是相对于地球表面波状升降的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面(菲物理 而),其位置、运动方向及升降幅度不断随时间而变化;济嬖诒浠凶苁窍蚱浞鹊淖畲笾祷蜃钚≈档ハ蛞贫那魇,构成一个 完整的基准面上升与下降旋回(图1 一 1);济娴囊桓錾仙胂陆敌爻莆 个基准而旋回;级梢酝耆挥诘乇碇匣蛟诘乇碇掳诙。也可以穿越地 表,从地表之上摆动到地表之下再返冋到地表之上,这就是基准面穿越旋冋(Base level transit cycle)o 一个基准面旋回是等时的。在一个基准面旋回变化过程屮(可 理解为时间域)保存下来的岩石为一个成因地层单元,即成因层序,其以时间而 为界面,因而为一个时间地层单元。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:供给充分时的有效沉积物通最(单.位时间内的沉积物补给址)图1 — 1 基准面、可容空间和反映可容空I'可与沉积物供给Z间平衡时的地貌(1) 沉积作用,(2) 侵蚀作用,(3) 沉积物路过时产生的非沉积作用,(4) 沉积物非补偿(可容纳空间、沉积物供给量比值)产生的饥饿性沉积作用乃至非沉积作用。在地层记录中代表基准面旋回变化的时间一空间事件表现为岩石+界面(间 断面)。因此,一个成因层序可以由基准面上升半旋回和基准面下降半旋回所形 成的岩右组成,也可以由岩右+界而组成。在沉积物质供给速度不变的情况下,可容空间与沉积物供给量比值(A/S 值),决定了可容空间沉积物的堆积速度、保存程度及内部结构特征;级枋隽丝扇菘占涞慕⒒蛳,与沉积作用间的作用变化过程。可将 基准面看成一个势能面,它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,改变其形态向靠近基准面 的方向运动。1.2体积划分原理基准面旋冋及其伴随的可容空间变化的动力学系统控制着地层的结构与沉 积特征。为了进一步理解这一过程一响应关系,Cross (1994)提出了沉积物体 积划分(Volumetric partitioning)的概念。沉积物体积划分即指在一个成因地层 单元内,沉积物可以被划分成不同的和域过程。它是基准面变化过程中,不同沉 积环境内可容纳空间的四维(空间+时间
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