层序地层对比方法定量研究_博士学位论文(编辑修改稿)

层序地层对比方法定量研究_博士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

高斜度井眼的曲线对比、高角度地层曲线的对比、不等厚地层的对比、以及探索长度的选取、质量控制等问题提出新的解决方法，该方法的优点是： ；，使经验性和盲目性系数减小。 不等厚地层的 相关对比问题。 程中去，保证处理结果的准确性。 张超谟 (1998)[41][42]等在两口井之间的对比按由大到小、由粗略到精细的顺序逐步进行，多口井之间的对比采用了循环检测的控制方法。 充分发挥人与计算机两者的优势，既能自动对比，也能在需要的时候交互式给定对比条件、交互式地修改对比结果并自动记录下修改的结果。 该方法的最大特点是使复杂的问题按简单明了的方式逐步进行并有效地解决了地层在横向上的相变问题。 陈锡民（ 1998） [43]等根据专家经验，利用地层一致性概念对测井 信号进行综合分析，研制了一个较实用的测井信号地层自动对比系统，在测井信号对比过程中将局部的相似性和综合的匹配对比有机地结合起来。 在地层对比方面，尤其是在正断层识别和断层情况下的地层划分方面有较好的分析结果，从而使得该系统在实践中取得了良好的应用效果。 之后又应用小波变换进行测井信号自动对比。 邵才瑞（ 2020） [44]等通过对测井曲线形态基元的划分和对专家利用测井曲线进行地层对比经验的归纳，建立了地层对比的形式语言描述规则库。 以此为基础，利用句法分析方法和测井曲线可进行地层的模式识别对比。 它不仅能完成不等厚地层 间的对比，而且在地层尖灭和错断的情况下也能获得较好的对比结果。 张二华 （ 2020） [45]等用动态规划方法进行地层对比的原理，提出了用地震反射同相轴作等时性约束条件的测井曲线对比方法，给出了最佳匹配的递推公式及具体算法。 实际应用表明，该方法是可靠的、有效的，能适用于厚度有横第 1章 引 言 5 向变化及地层有缺失情况下的定量对比。 潘保芝 （ 2020） [46]提出了融合聚类分析和动态波形匹配技术进行地层自动分级对比，解决了用测井数据进行井间地层自动对比中需要解决的地层缺失和厚度不等关键问题。 利用聚类分析划分不同级别的层段。 在高级别层段 划分结果控制下，计算两井任何两个次级层段的累计最小“匹配代价”，再反向追踪找出最佳匹配路径，从而获得最优的地层对比结果。 利用这种动态波形匹配技术进行全局地层对比，使地层对比的可靠性增加。 唐世伟 （ 2020） [47]等提出了一种基于神经网络与图象处理技术相结合的地层对比方法。 首先将测井曲线和地层参数转化为二值点阵图象模式，再经过数据编码压缩，提取和记忆曲线所表征的地层模式特征，最后利用多层神经网络训练条件属性与模式类别之间的映射关系，得到具有较强记忆能力和推广能力的神经网络，对解决地层对比问题具有良好的适应性。 许少华（ 2020） [48]等利用粗集理论中的决策规则最小化算法，去掉冗余的属性特征、样本及相互矛盾的学习样本，将数字化测井曲线和地层参数预处理，转化为二值点阵图象模式。 研究内容和方法 本文在前人工作的基础上，根据地层的结构特点（形态结构、属性结构、接触关系等）， 综合利用测井、岩心、粒度等资料，对层序地层学的分层原则进行研究，在人工识别层序地层单元界面的基础上，建立层序地层单元定量划分的方法，包括 统计学方法、频谱分析方法和人工智能方法等，并通过层序地层单元的内部特征进行相关的对比，具体包括以下研究内 容： 1） 层序地层单元界面的定量识别 、测井、岩心、粒度、测年、颜色等资料，根据实例对层序地层学的分层原则进行研究，在此基础之上总结不同沉积环境下（河流，三角洲及水下扇），层序地层单元发育特点及识别特征，最后用数学方法对层序地层单元界面进行由粗到细的划分； 河流、三角洲及水下扇沉积环境 不同级别的层序地层单元界面的识别标志及其测井响应，如频谱特征等。 2） 层序地层单元对比的定量方法 ，解决对比中的各种匹配问题，根据层序地层单元（体系域、准层序组、准层序 序、层组）内部的综合特征（包括厚度、深度、频谱、曲线形态等）来进行对比； （交叉对比、动态波形匹配、句法动态规划等），总结合适不同沉积环境的定量化对比方法。 技术路线如图 1－ 1 所示： 第 1章 引 言 6 图 1－ 1 层序地层单元定量对比方法研究技术路线图 第 2 章 层序地层单元界面定量划分方法 7 第 2章 层序地层单元划分及界面识别方法 在进行层序地层单元定量对比研究之前，必须要对层序地层单元的等级划分及人工的识别方法进行分析。 本章首先对研究中所涉及的层序地层单元的特征及识别方法进行详细的介绍。 层序地层单元等 级划分 自 1977 年 Vail 等提出沉积层序、层序组、超层序、超层序组等概念以来，沉积层序级别的划分一直受到地质学界的关注。 许多地质学家提出了划分沉积层序级别的标准与方案，主要有 Vail 等以海平面变化的相对频率为基础 [49,50](强调时间区间 )和Embry 以基准面变化的相对振幅为基础 [51]的两种系统。 王鸿祯教授 [52](1996)根据不同级别的天文旋回将层序划分为 6个不同的等级，包括巨层序 (Gigasequence)、大层序（ Megasequence）、中层序（ Mesosequence）、正层序（ Orthosequence）、亚层序(Subsequence)、小层序 (Microsequence)。 巨层序代表了地史上时间最长的海平面旋回 (500600Ma)；大层序为一级层序与克拉通热旋回有关 (60120Ma)；中层序为二级层序，对应的旋回是穿越银道面旋回 (2740Ma)；正层序为三级层序，对应于奥尔特旋回 ()；亚层序为四级层序，与长米氏旋回有关 ()；小层序为五级层序，对应于短米氏旋回（ ）。 在实际研究中，我们更注重三级层序及更高级别的沉积层序，因此将 层序地层单元由大到小划分为层序（相对于正层序）、准层序组（亚层序）、准层序（小层序）三个级别作为研究对象。 （表 2－ 1）。 准层序 1）准层序： 是以海（湖）泛面及其对应的界面为界的一组岩层或岩层组组成。 准层序边界是海（湖）泛面及其对应的界面。 一个准层序的厚度范围为十几米到几百米，横向分布范围为几十至几千平方公里。 形成时间范围几百年至几万。 准层序在普通地震剖面上难以识别出来，只能从特殊处理的地震剖面、测井、岩芯和露头资料上识别。 在三角洲、扇三角洲、近岸水下扇或湖相沉积环境中，当沉积速率增加的速度大于湖盆基准面可容空间增加的速度时，就会形成各种类型的沉积扇体准层序和湖相准层序。 当沉积物供给速度小于新增可容空间的形成速度时，则形成准层序边界。 准层序边界形成机理有：①泥岩的压实作用，主要发育在各类沉积扇体的朵体内，准层序面积与朵体本身范围相当；②断层活动，主要发育在在各类浊积扇体当中；③湖平面的升降，发育在湖相各种沉积环境中。 2）准层序边界特征： ① 侵蚀作用，主要存在于扇三角洲平原地区及各类水下河道当中； ② 界面之上有上超； ③ 界面上下层组的叠加形式有明显变化。 ④ 准层序界面有植物根化石。 第 2 章 层序地层单元界面定量划分方法 8 准层序组 1）准层序组：一套组成有特色的叠加形式，一般以明显的湖泛面或与其相当的界面为界的彼此有成因关系的准层组序列。 表 2－ 1 层序地层单元次级划分表 层序 地层 单元 定义 厚度范围 (m) 横向分布范 围 (Km2) 形成时间 (a) 界面特征 识别手段 层序 一组有内在联系相对整合的地层，它以不整合或与之相关的整合为顶、底的界面 几十米至几百米 几千平方公里至数万平方公里 几十万年到几百万年 界面为不整合及其对应的整合 ① 各项测井参数的突变面 ② 大型构造削截面、沉积超覆面，角度不整合面 地震勘探资料上识别，也可在测 井、岩心和露头上识别 准层序组 一套组成有特色的叠加形式，一般以明显的海（湖）泛面或与其相当的界面为界的彼此有成因关系的准层序序列。 10 米至数百米之间，横向分布范围 大约在 10平方公里至数千平方公里 几千年到几十万年之间 ① 界面上下为不同的准层序叠加模式；② 此界面可与层序边界一致； ③ 可以是体系域的下超界面或边界； ④ 间断面处发育古土壤，电镜能谱的特征显示古土壤以高岭石为主，湖泛面处发育碳酸岩层。 地震勘探资料上识别，也可在测井、岩心和露头上识别 准层序 是以湖泛面及其对应的界面为界的一组岩层或岩层组组 成。 准层序边界是湖泛面及其对应的界面。 十几米到几百米 几十至几千平方公里 几百年至几万年 ① 侵蚀作用，主要存在于扇三角洲平原地区及各类水下河道当中； ② 界面之上有上超； ③ 界面上下层组的叠加形式有明显变化。 ④ 准层序界面有植物根化石。 普通地震剖面上难以识别出来，只能从特殊处理的地震剖面、测井、岩芯和露头资料上识别。 一个准层序组的厚度大约在 10 米至数百米之间，横向分布范围大约在 10 平方公里至数千平方公里。 形成时间大约几千年到几十万年之间。 其勘探精度可达到在地震勘探资料上识别，也可在测井、岩心和露头上识别。 根据沉积速率与新增可容空间速率之比，将准层序组划分为进积式、退积式和加积式 3 种类型。 2） 准层序组界面特征： ① 界面上下为不同的准层序叠加模式； ② 此界面可与层序边界一致； ③ 可以是体系域的下超界面或边界； ④ 间断面处发育古土壤，电镜能谱的特征显示古土壤以高岭石为主，湖泛面处发育碳酸岩层。 层 序 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 合或与不整合相对应的整合面为界。 一个层序的厚度范围为几十米至几百米，横向分布范围广泛，大约几千平方公里第 2 章 层序地层单元界面定量划分方法 9 至数万平方公里。 可在地震或测井露头资料中 识别。 在层序内部可进一步划分体系域，根据不同的层序类型划分不同的体系域组合。 Ⅰ型层序由低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域所组成，其下伏边界为Ⅰ类不整合及其对应的整合。 Ⅱ型层序由陆架边缘体系域、海侵体系域和高水位体系域组成，其下伏边界为Ⅱ类不整合及其对应的整合。 2）层序界面特征：层序边界是不整合及其对应的整合面，是横向上连续广泛分布的面。 ①地震反射不整合识别特征：削蚀、上超、顶超等；②在测井曲线或露头上不整合识别特征： ，具有横向上相应的地表暴露面，以土壤或根土层为标志； 超在深切谷边缘上，或是上超在滨岸上； 下迁移；。 层序地层单元界面识别方法 层序地层单元界面的岩芯、测井判识标志研究 层序地层学研究主要是利用岩芯、露头、测井和高分辨率地震剖面资料识别准层序级的层序地层单元。 其研究的关键是界面的判识。 1）准层序界面的识别 准层序和准层序组是层序的基本构筑单元。 一个准层序是以海（湖）泛面和与之可以对比的面为界划分的，是在成因上有联系、相对整合的一套岩层或岩层组。 准层序的基本特点是沉积环境的水深向上变浅，它是在两次小的 水泛之间的沉积。 准层序界面为海（湖）泛面，是水深急剧增长并超过沉积速率所致。 在测井曲线及岩性剖面上准层序有如下特点： a. 岩层厚度突变； b. 岩性突变； c. 测井曲线值突然改变。 而准层序的内部特征是： a. 砂岩组或层向上变薄或变厚； b. 砂、泥岩之比向上减小或增大； c. 粒度向上减小或增大。 据准层序的发育过程可知，准层序的形成是一小的海（湖）泛旋回，这一小的海（湖）泛旋回实际是由 3 个小阶段组成的。 第 1 个小阶段是快速的海（湖）进时期，其作用以冲刷破坏为主；第 2 个小阶段是海（湖）泛水体稳定发育期，此时矿物质碎屑沉积速率缓慢，但由于水深的突然变化，加速了生物死亡速率，造成了有机质堆积速度的相对升高，从而易于形成富含有机质的油页岩或暗色泥岩；第 3个小阶段是河流复活阶段，矿物质碎屑供应和生物死亡速度逐渐趋于正常，从而结束了富含有机质的相对深水沉积，形成了水深逐渐变浅的其它沉积物。 因此，油页岩底界面常为准层序界面。 (图 2－ 1) 2）准层序组界面的识别 准层序组是具有相同叠加模式及有成因联系的不同准层序序列的组合，其界面与准层序边界一样也是海泛面及与之相对应的界面。 根据沉积速率与新增可容空间速率之比可将准层序组叠加模式分 为进积式、退积式或加积式。 第 2 章 层序地层单元界面定量划分方法 10 大井 202 R 20 mΩ 准层序a3 211 6 5 0 . 0（） m1 7 4 5 . 0114331013314111乾井 13 R20 mΩ 准层序21介形虫灰岩b洮井 95 2 6 . 0（） m5 4 3 . 0c变形透镜体123 粒度曲线 准层序1 6 5 5 . 0（） m1 7 3 4 . 412912912 图 2－ 1松辽盆地西部斜坡区准层序界面划分实例（据董清水 [53]， 1997） 3） 体系域识别特征 体系域。