测井曲线旋回分析在碳酸盐岩层序地层研究中的应用*

在碳酸盐岩台地沉积层序的研究中,通过旋回计数和厚度测量,采用费希尔图解法解析高频米级旋回或副层序的叠置形式和空间结构,进而标定三级沉积层序的界面,是目前普遍采用的一个方法。但是,这一方法目前主要用于露头层序地层学研究,而在地下油气勘探区受到极大的限制。文中提出了一种新的计算方法,它可以根据测井资料求取任一地层段沉积旋回的个数和厚度。根据数值模拟,详细讨论了海平面变化周期和幅度与沉降速率、沉积速率的相关关系,提出高频沉积旋回的分布模式和叠加样式可以指示低频海平面变化的轨迹,这为划分三级沉积层序、标定层序界面提供了理论依据。最后,以川西北地区中三叠统雷口坡组为例,说明了应用自然伽马测井资料进行数据处理的流程和步骤,以及根据旋回厚度累积偏差曲线标定层序界面的位置、识别旋回谱系标志。     

地层记录中旋回层序界面的识别方法及原理

应用频谱分析技术对测井物理参数记录的沉积旋回在深度域的变化进行了研究,发现沉积速率变化对沉积旋回波长、旋回谱系的组合样式和连续性具有明显的影响。数字模拟实验研究结果表明,在深度域对测井数据进行递进扫描的频谱分析图中,旋回波长和旋回谱系的终止面和转换面,指示沉积速率突变界面,对应地层间断面或沉积体制转型的位置和深度,这是我们识别旋回层序界面的标志,这一结论在深海钻孔中得到了验证。文中详细地介绍了从测井曲线数据中提取沉积旋回信号的数据处理方法和流程,提出根据原始测井曲线建立的极值曲线,可以检测到最明显的旋回波长为10 m级的频谱信号,这一层级的旋回层序界面,可以作为区域等时对比的基准。文中以川西上三叠统须家河组为例,根据自然伽马测井曲线的频谱分析,讨论了旋回层序界面在解决地震层序界面标定中的实用价值。     

四川盆地中二叠统茅口组米兰科维奇旋回及高频层序

四川盆地中二叠统茅口组形成于中二叠世中晚期。通过分析四川盆地中二叠统茅口组露头剖面岩性特征、对比广元上寺长江沟露头剖面碳氧同位素变化趋势与沉积层序发育特征,将茅口组划分为2个可全盆地追踪的Ⅱ型三级层序,并分析了茅口组三级层序的主控因素。在此基础上,对钻穿中二叠统茅口组典型井的自然伽马能谱测井曲线开展频谱分析,识别出多种具有米兰科维奇旋回特征的高频旋回,并计算出茅口组沉积的平均速率及沉积时限等相关参数。最后,采用数字滤波消除掉其他次要旋回因素的影响而仅保留与主控因素相关的旋回信息,建立茅口组的高频层序划分方案。结果表明,茅口组三级层序在形成过程中主要受控于构造升降及全球海平面变化;茅口组米兰科维奇旋回特征明显,其中长偏心率旋回(413.0 ka)和短偏心率旋回(123.0 ka)分别是形成四级层序(准层序组)和五级层序(准层序)的主控因素,与之对应的平均旋回厚度在龙17井区分别为13.44m和4.31m,在安平1井区分别为16.03m和4.68m;茅口组大约发育15个四级层序,其发育时限大约为6.11Ma;根据构造背景曲线和长偏心率旋回曲线的叠加曲线划分高频层序,其高频层序界面更加接近实际地层的发育情况。     

腾格尔组短期基准面旋回测井响应特征

以高分辨率层序地层学理论为指导,根据可容空间(A)与沉积供给(S)比值的测井响应特征,结合沉积特征、沉积微相以及旋回对称性的变化,利用测井曲线叠加样式,确定短期基准面旋回测井响应特征和体系域内沉积物体积分配。研究结果表明,白音查干凹陷腾格尔组短期基准面旋回分为向上“变深”的非对称型(A型)、向上“变浅”的非对称型(B型)以及向上“变深”再“变浅”的对称型(C型)3种主要类型。再依据低可容空间和高可容空间特点,将A型划分为A1和A2两种类型;将B型划分为B1和B2;依据上升半旋回和下降半旋回的对称性,将C型划分为完全-近完全对称型(C1型)、以上升半旋回为主的不完全对称型(C2型)以及以下降半旋回为主的不完全对称型(C3型)等7种次级短期基准面旋回类型。      

测井信息用于层序地层单元划分及对比研究综述

测井曲线是载有地层沉积旋回信息的信号,运用测井信息划分层序地层单元及地层对比研究自开始以来已取得了长足进步,从定性的分析、识别发展到现在可半定量、定量提取不同级别的沉积单元界面及进行层序地层对比,更进一步克服了地质学家手工划分层序中人为因素的影响,进而也推进了层序地层学研究的定量化发展。岩性突变、沉积韵律是影响其测井响应及曲线形态的两个重要因素,测井响应对沉积单元界面上下岩性的类型及粒度的不同而产生的声、放、电性质的变化,是利用测井信息划分沉积单元界面的基础。随着层序地层学研究的深入,沉积单元界面识别及层序地层对比的测井研究将向更深层次、更定量化的方向发展,短周期及超短周期沉积旋回的测井曲线形态内部特征提取及划分、层序地层智能动态匹配对比的方法研究将是今后开展研究的新方向。     

利用米兰科维奇旋回划分柴达木盆地第四系层序地层

对柴达木盆地第四系自然伽马测井曲线的频谱分析结果表明, 地层中保存着厚度稳定的地层旋回.按柴达木盆地第四纪沉积速率0.87～0.90 m/ka计算,地层中保存的地层旋回厚度在厚度比值和沉积时间周期上都与米兰科维奇旋回周期一致,且主要受控于米兰科维奇旋回中的地轴倾斜度周期, 其引起的地层旋回厚度变化范围为25.0～36.1 m.据此采用Fischer图解法, 求取其可容纳空间变化曲线,以指导层序地层的正确划分.     

高分辨率层序地层学基准面旋回识别

基准面周期性的变化是高分辨率层序地层学研究的基础。基准面周期性旋回的级次不同，形成的旋回不同，旋回界面也有差异。岩心、露头对沉积相识别的分辨率最高，可进行短周期基准面旋回的识别；中周期基准面旋回由短周期旋回叠加而成，通过短周期旋回的叠加样式可识别中周期基准面的变化；应用测井曲线标定，在地震剖面上可识别长周期基准面旋回。     

松辽盆地东岭地区泉头组高频沉积旋回的叠加型式分析

根据自然伽马测井曲线计算的旋回厚度,采用Fischer图解识别高频旋回的叠加型式,试图揭示湖相沉积中GR测井曲线反映的泥质含量波动与气候旋回的关系。选择松辽盆地东岭地区顶底清楚,地层连续的SN109井泉头组测井曲线中作为实验数据,根据极值点法共识别出1166个高频沉积旋回,旋回厚度变化于0.25~2.75 m之间,旋回平均厚度为0.62 m;根据Fischer图解,估算高频旋回的平均周期为17.2 ka,中频旋回周期在86.1~103.3 ka之间,低频旋回周期在305~416 ka之间,分别与米兰科维奇旋回岁差周期19~24 ka,轴斜率周期85~140 ka,偏心率周期350~400 ka存在着对应关系,说明SN109井泉头组湖相沉积旋回的形成受米兰科维奇气候旋回机制的控制。     

基于MATLAB的小波变换在沉积旋回研究中的应用

以黑龙江双鸭山盆地828井为例,选择基于MATLAB的wavelet 1-D和continueswavelet 1-D对GR曲线进行变换分析。结果表明,在Daubechies二进制小波系的db5wavelet1-D分析下,828井60m～570m区间共识别出二个二级旋回、四个三级旋回、八个四级旋回,分别对应于第11、第10、第8尺度的小波变换系数。在continues wavelet 1-D分析下,在10层分解后10个尺度下小波变换高频成份小波系数识别出四个三级层序,与wavelet 1-D变换d10所代表的三级沉积旋回一致。该方法将测井信号与深度的关系转换为深度与尺度域的变化关系,建立与之有对应关系的各级层序界面,使地层内部的隐蔽旋回结构得以清晰展示,这对提高旋回层序的划分精度具有重要的意义。     

海域区古近系含煤地层基准面旋回识别与对比:以琼东南盆地为例

研究了琼东南盆地古近系含煤地层的沉积体系。研究区主要发育冲积扇/扇三角洲-海底扇体系、滨浅湖-中深湖-浊积扇体系、辫状河-辫状河三角洲-水下扇体系、潮坪-泻湖体系、滨浅海-浊积扇体系等沉积体系,其中辫状河-辫状河三角洲-水下扇体系、潮坪-泻湖体系聚煤作用较强。运用高分辨率层序地层学理论与技术方法,进行了中、短期基准面识别与对比。短期基准面对比界面主要类型是冲刷现象及其上覆的滞留沉积物、土壤化沉积与泥炭化事件沉积组合、微相岩相类型或相组合在垂向剖面上转换、测井曲线突变界面等。琼东南盆地古近系的地层中,由不同成因特征的边界所界定的短期基准面旋回主要有向上"变深"的非对称型短周期旋回层序(A型层序)、向上变浅的非对称型短周期旋回层序(B型层序)和向上变深再变浅的对称型短周期旋回层序(C型层序)。     

桂西南地区三叠系沉积型锰矿床成因研究

桂西南地区锰矿床资源富集并具有较好的找矿前景,然而目前有关该区三叠系主要沉积地层的地层格架划分尚较薄弱且鲜有探讨。利用桂西南地区东平锰矿区四口钻孔的自然伽马测井曲线进行去趋势、高通滤波处理以及累计残差计算等方法,对桂西南地区含锰岩系进行了旋回地层学研究。研究结果表明:含锰岩系下三叠统北泗组共可划分为四个海进-海退旋回层序,碳酸锰矿层发育的旋回层序位置主要出现于各旋回层序内海退沉积序列中,并位于旋回层序内海退-海侵界面附近,锰矿沉积主要发生在相对海平面由缓慢下降至逐渐上升的时期的转换时期。综合研究区锰矿形成的海平面变化、古地理条件、锰质来源、氧化还原条件等特征的基础上,笔者提出了研究区锰矿成因模式,即具有地理隔绝形式的、并由同生断裂控制的"局限海"台盆相碳酸锰矿沉积模式,碳酸锰矿的形成主要经历以下3个阶段:1）海平面下降-氧化锰矿物形成阶段;2）海平面上升-氧化锰矿物转化碳酸锰矿物阶段;3）最高海泛面-少量碳酸锰矿物发育阶段。该研究成果可为桂西南地区今后锰矿勘探工作中的地层分析、建立区域内高频层序单元格架及锰矿成因等研究提供一种新的方法和手段。     

陕北地区侏罗系层序地层与油气聚集关系

在现代沉积学和层序地层学理论的指导下,综合利用沉积环境标志、露头剖面、岩芯、录井、测井、地震和古生物等资料,通过层序界面的识别和划分,认为鄂尔多斯盆地东南部侏罗系划分为6个三级沉积层序更为合理。根据侏罗系旋回特征和体系域的发育情况,分析了沉积旋回的边界及演化特征和层序对侏罗系生储盖配置关系的控制作用。认为主要储层位于延安组底部的第一个长期旋回LSC2中,是位于水进体系域(TST)的河道亚相砂岩,盖层则是位于水进体系域之上的河道泛滥平原沉积的泥岩,与三叠系层序中的生油岩构成下生上储式组合,与侏罗系层序中河道间泛滥平原亚相的泥质沉积形成自生自储式组合。     

苏里格气田北部下石盒子组盒8段沉积微相研究

通过对苏里格气田北部20余口钻井岩心的岩石学特征、沉积构造、剖面结构的详细研究,结合测井相标志和古生物标志,认为苏里格气田北部盒8段属辫状河沉积,发育河道和洪泛平原两个业相。河道亚相可进一步划分为河床底部滞留沉积和心滩两个微相,往往组成向上变细的剖面结构,测井曲线一般为中-高幅的齿化或微齿化的箱形或钟形;洪泛平原亚相在剖面结构上表现为砂泥岩的不等厚互层,测井曲线多呈锯齿状。在微相分析的基础上,编制了盒8上和盒8下两个时期的沉积微相平面图,其显示出河道心滩砂体呈南北向展布的规律。根据沉积相的时空展布规律,建立了本区盒8段的沉积相模式。     

鄂尔多斯盆地陕北地区上三叠统延长组不同级次层序界面的识别

以高分辨率层序地层学理论为指导,通过对鄂尔多斯盆地陕北地区上三叠统延长组典型露头剖面及岩心观察、描述的基础上,结合大量测井曲线,详细地分析了延长组不同级次层序界面的识别标志。结果表明:鄂尔多斯盆地陕北地区上三叠统延长组由1个超长期旋回,4个长期旋回,9个中期旋回及若干个短期旋回组成。由于印支运动的影响,在研究区形成了两个区域性的构造运动升降面(SLSB2和SLSB1),该界面为超长期旋回的顶、底界面。长期旋回层序为一套区域性湖进-湖退沉积序列,界面是低角度的侵蚀不整合面和与其相应的整合面。研究区3个长期旋回层序界面自下而上依次为:区域性基准面抬升所形成的水进界面,相当于"李家畔页岩";区域性的泥岩、凝灰岩标志层,相当于长6油层组底部的k2标志层;区域性的相转换界面,相当于长4 5和长3的分界面。中期旋回和短期旋回层序界面主要为不同级次的湖泛面、冲刷侵蚀面、岩石类型或相组合的转换面、岩石相内部的层理变化界面、砂泥岩厚度旋回性变化界面等。在界面识别的基础上,对研究区沉积旋回及界面的空间配置进行了分析,认为不同级次界面的识别是高精度层序地层研究的核心,对于油田勘探和开发具有至关重要的作用。     

柴西油泉子地区古近系下干柴沟组下段物源方向与沉积体系研究

目前普遍认为柴达木盆地西部油泉子地区在古近系下干柴沟组下段（E30）沉积时处于滨浅湖泥坪环境,砂岩不发育。但是对油6井E3^1的沉积微相研究表明,第一,该井在MSCl旋回至MSC3上升半旋回发育辫状河三角洲一滨浅湖沉积体系,累计发育111．0m厚的棕红色细砂岩和粉砂岩;第二,在MSC1上升半旋回的4579．0～4598．5m井段发育19．5m厚的棕色辫状河三角洲平原主水道细砂岩;第三,在MSC3上升半旋回的4429．5—4441．0m井段发育11．5m厚的棕色辫状河三角洲前缘分流水道粉砂岩;第四,在MSC4旋回发育滨浅湖-滩坝沉积体系,其中滩坝包括砂质滩坝和鲕粒滩。在综合研究该地区及其邻区的测井、录井资料和连井沉积体系演化剖面后排除了研究区物源的几种可能的来源方向,结合区域古地理背景,首次明确提出研究区E3^1的早期和中期物源是来自其东北的大风山西部一黑梁子地区,这一新认识对于深化该地区的石油地质认识、重新评价与预测优质碎屑岩储层具有重要的勘探实践意义。     

A depositional model for storm- and tide-influenced prograding siliciclastic shorelines from the Middle Devonian of the central Appalachian foreland basin, USA

A stratigraphic motif observed in many foreland basins is the development of basinward tapering siliciclastic wedges characterized by various scales of depositional cycles. The Middle Devonian (Givetian) Mahantango Formation in the central Appalachian foreland basin is such an example. It consists of both small-and large-scale thickening- and coarsening-upward cycles; the small-scale cycles are typically less than 10 m thick whereas larger-scale cycles are generally a few tens of metres thick and commonly contain several of the smaller-scale cycles. Outcrop-based facies analyses indicate that the depositional cyclicity resulted from episodic progradation of a regionally straight, tide-dominated shoreline onto a storm-dominated, shallow marine shelf. The depositional model for this ancient shallow marine system consists of a vertical facies succession in which storm-dominated offshore marine mudstone and fine sandstone pass gradationally upward into storm-dominated nearshore marine shelf and shoreface sandstone overlain by, in proximal sections, tide-dominated shoreline sandstone, pebbly sandstone and mudstone. Transgressively reworked lag deposits cap most of the thickening- and coarsening- upward packets. In this model, coarse-grained rocks, rather than implying basinward shifts of facies, are a consanguineous part of the stacked shoaling cycles. Lateral facies relationships show that the dominance of storm- vs. tide-generated sedimentary features is simply a function of palaeogeographical position within the basin; proximal sections contain tidally influenced sedimentary features whereas more distal sections only display evidence for storm-influenced deposition. These results suggest caution when inferring palaeoceanographic conditions from sedimentological datasets that do not contain preserved examples of palaeoshorelines.     

Depositional cycles: an approach to the sequence stratigraphy of the Dakhla Formation, west Dakhla-Farafra stretch, Western Desert, Egypt

The latest Campanian-Middle Palæocene Dakhla Formation has been the subject of few sedimentological studies, despite its great areal distribution. This shale/mudstone unit exhibits marked facies variations in a northwest-southeast direction. The facies distribution patterns, stratal geometries and type, as well as frequency of the associated microfauna, allow a possible subdivision of the Dakhla Formation into ten depositional cycles. These cycles are delineated from each other by a bounding surface, which is defined by an abrupt facies change and/or intensively bioturbated hardground. The sediments of these cycles have been accumulated in a shallow subtidal-upper intertidal-flat environment during Late Cretaceous and in a middle/outer shelf-lower intertidal suite during Palæocene times. Deposition took place in a topographically irregular basin under a constantly high clastic input derived largely from the south and southwest. The cyclic pattern of deposition that characterises the Dakhla Formation, points to repeated relative sea level fluctuations. The submarine palæorelief also plays a significant role on the facies pattern. It is found that the succession was deposited along the marginal part of a palæostructural low. Its deeper area is located around present-day Edmonstone. The study of sedimentary facies characteristics and cyclicity of the Dakhla Formation leads to the recognition of four depositional sequences bounded by five type 2 sequence boundaries. The first and second type 2 depositional sequences correspond to the Late Maastrichtian Mawhoob Shale and lower-middle part of the Beris Mudstone Members, respectively. The third sequence comprises the Beris Mudstone Member ‘upper part’ and the Latest Maastrichtian partition of the Kharga Shale Member. The well-documented Cretaceous-Tertiary boundary marks the type 2 sequence boundary at the top of this sequence. The last depositional sequence coincides with the late Early-Middle Palæocene subdivision of the Kharga Shale Member. These sequences comprise nine systems tracts, mainly of transgressive and highstand systems tract deposits.     

滇西南耿马弄巴地区南皮河组层型剖面地层层序、时代的重新认识

对前人建立的上二叠统南皮河组的层型剖面——弄巴剖面进行了详细研究 ,发现该地层属于一套被动大陆边缘浊积岩为主的沉积岩系 ,可概括为四种层序类型特征 :一为代表浊流沉积的鲍马序列 ;二为由泥质岩与岩屑石英 (杂 )砂岩透镜体 (层 )构成的水道沉积序列 ;三为由薄层状砂岩与泥岩呈韵律状互层构成的浊流远端低密度流序列 ;四为薄层状硅质岩与硅质泥岩呈韵律状组成的基本层序。该组中采获了低等蕨类植物、牙形石和笔石等化石 ,证实其时代属于早泥盆世—晚泥盆世。根据该地层的岩性组合、沉积环境等特征及区域对比 ,应归于泥盆系温泉组。     

开鲁盆地钱家店凹陷含铀岩系姚家组沉积环境及其富铀意义

利用10多口钻孔岩心、电测曲线和分析化验资料,对钱家店凹陷含铀岩系姚家组沉积环境及古气候进行了分析.姚家组为一套以中细粒为主的砂质辫状河沉积产物.含矿层主岩为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,粒度概率累积曲线以悬浮总体含量较高为特征的两段式.一个完整的垂向序列由含砾砂岩或中细砂岩向上变细为粉砂岩和少量泥岩组成的正韵律.碎屑组分含量变化和重矿物分析表明,沉积物源主要来自盆地西北部古隆起的酸性岩浆岩和变质岩.泥岩元素分析、孢粉分析及泥岩颜色等指示,姚家组沉积期古气候主要为亚热带干旱气候,在这一大的气候背景下有过程度较弱的短暂潮湿化事件发生.干旱-半干旱气候为层间氧化带的形成提供了有利的气候条件,周边古隆起或更远山地的酸性火山岩、古老结晶岩和变质岩为该区提供了丰富的铀源,广泛发育、物性较好的辫状河道砂体为铀矿化提供了良好的储渗空间.