黃驊坳陷孔南地區(qū)沙河街組井震基準(zhǔn)面旋回匹配

薛林福，孫 晶，白 燁，潘保芝，王建強(qiáng)

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130026 2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東青島 266071 3.吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026

黃驊坳陷孔南地區(qū)沙河街組井震基準(zhǔn)面旋回匹配

薛林福1，孫 晶2，白 燁1，潘保芝3，王建強(qiáng)2

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春 130026 2.青島海洋地質(zhì)研究所，山東青島 266071 3.吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長春 130026

提出了井震基準(zhǔn)面旋回匹配的概念與方法。該方法通過測(cè)井和地震層序地層分析，以高分辨率層序地層學(xué)的基準(zhǔn)面旋回為約束，利用合成記錄建立測(cè)井和地震反射之間的匹配關(guān)系。采用該方法可獲得更可靠的井震匹配關(guān)系，并能賦予各主要地震反射軸的層序地層意義，搭建起地震層序地層與高分辨率層序地層之間的橋梁?？啄系貐^(qū)沙河街組30多口井的井震基準(zhǔn)面旋回匹配研究結(jié)果表明：層序Ⅰ包括4個(gè)主要反射軸，A1、A2和A3分別代表了層序Ⅰ內(nèi)部的3個(gè)四級(jí)層序初始洪泛面，A4反射軸相當(dāng)于層序ⅠC3U旋回上升半旋回的初始洪泛面；層序Ⅱ內(nèi)部主要包括B1和B2 2個(gè)正相位連續(xù)反射軸，分別代表了層序Ⅱ內(nèi)部2個(gè)基準(zhǔn)面旋回的洪泛面；層序Ⅲ內(nèi)部主要發(fā)育了C1和C2 2個(gè)明顯的正相位較連續(xù)的反射軸，其中C1相當(dāng)于層序Ⅲ的C2U旋回與C3D旋回的分界，C2反射軸對(duì)應(yīng)于層序ⅢC3U旋回的初始洪泛面。各三級(jí)層序內(nèi)部的正相位反射軸通常為四級(jí)層序的初始洪泛面或最大洪泛面。

孔南地區(qū)；高分辨率層序地層學(xué)；井震基準(zhǔn)面旋回匹配；沙河街組；地震響應(yīng)

0 前言

黃驊坳陷位于天津市東南渤海之濱，為渤海灣新生代盆地內(nèi)的次級(jí)坳陷。孔南地區(qū)位于黃驊坳陷南部（圖1），主要充填了古近紀(jì)陸源碎屑沉積，其自下而上發(fā)育孔店組（Ek）、沙河街組（Es）、東營組（Ed），分別記錄了沉積盆地由初始裂谷期的孤立小湖盆，經(jīng)裂谷期半封隔廣湖盆、開闊湖盆及裂陷晚期湖盆萎縮消亡，繼而并入裂谷期華北沖積沉降平原等五大階段的演化歷程［1－3］。沙河街組自下而上可以劃分為沙三段、沙二段和沙一段，沉積物主要為一套暗色湖相砂泥質(zhì)沉積，在一些地區(qū)夾有基性火山巖及湖成碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖。沙三段與沙二段間為整合接觸，沙一段中部與沙一段上部在邊緣地區(qū)呈不整合接觸，在坳陷內(nèi)為連續(xù)沉積。

層序地層與高分辨率層序地層對(duì)比是目前建立等時(shí)地層對(duì)比格架的核心方法。特別是隨著大量更高分辨率地震資料和井?dāng)?shù)據(jù)的獲得，高分辨率層序地層學(xué)方法被普遍用于地層對(duì)比和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。高分辨率層序地層劃分對(duì)比的核心問題是建立井震聯(lián)系，確定主要地震反射軸的層序地層意義，建立等時(shí)地層對(duì)比格架。但在單井資料與地震資料結(jié)合過程中，三級(jí)層序發(fā)育的地震反射軸難以與單井劃分的基準(zhǔn)面旋回建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。該問題使地震解釋中很多地震軸不具有實(shí)際層序地層學(xué)中界面和沉積旋回含義，制約了通過地震解釋進(jìn)行層序地層學(xué)研究的效果。

1 井震基準(zhǔn)面匹配方法與步驟

1.1 井震基準(zhǔn)面旋回匹配

基準(zhǔn)面旋回是高分辨率層序地層學(xué)的核心概念之一。一個(gè)基準(zhǔn)面升降過程稱為一個(gè)基準(zhǔn)面旋回。在一個(gè)基準(zhǔn)面升降過程中所形成的地層，稱之為一個(gè)成因?qū)有騿卧?，簡稱為成因?qū)有?。成因?qū)有蚴堑葧r(shí)地層單元，可以通過對(duì)比成因?qū)有蚪⒌葧r(shí)高分辨率層序地層學(xué)對(duì)比格架［4－5］?；鶞?zhǔn)面旋回識(shí)別是高分辨率層序地層劃分與對(duì)比的基礎(chǔ)，可以通過GR、SP和電阻率等測(cè)井曲線進(jìn)行進(jìn)積、退積和加積三種疊加樣式識(shí)別，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回劃分。

圖1 孔店構(gòu)造帶地理位置圖Fig.1 Geographic location of Kongdian tectonic zone

井震基準(zhǔn)面旋回匹配是在高分辨率層序地層學(xué)模式約束下的井震匹配方法。通過測(cè)井資料和井旁地震記錄制作合成記錄，在測(cè)井基準(zhǔn)面旋回識(shí)別及地震層序分析的基礎(chǔ)上，建立基準(zhǔn)面旋回界面與地震反射軸的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系［6－9］，從而確定地震反射軸的層序地層意義。這種方法不同于常規(guī)的巖性地層分層界面與地震反射軸匹配的方法，該方法內(nèi)涵是基準(zhǔn)面旋回與地震軸的匹配關(guān)系必須符合高分辨率層序地層學(xué)模式。井震基準(zhǔn)面匹配對(duì)加深研究區(qū)的層序地層的理解具有重要意義。

1.2 井震基準(zhǔn)面旋回匹配方法的提出

井震匹配是開展油氣田地層劃分與對(duì)比，建立等時(shí)地層格架的基礎(chǔ)。采用合成紀(jì)錄方法進(jìn)行井震匹配是油氣勘探中建立井資料和地震資料關(guān)系的基本方法。以往通過合成記錄進(jìn)行井震匹配主要側(cè)重于建立井與地震反射軸的地層界面、巖性變化界面、大的層序地層界面之間的關(guān)系，很少從不同級(jí)別基準(zhǔn)面旋回的角度考慮基準(zhǔn)面旋回單元與地層反射軸之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在常規(guī)井震匹配研究過程中，利用聲波測(cè)井資料制作合成記錄，建立測(cè)井資料與地震資料之間的橋梁；但由于測(cè)井和地震資料的獲取方式不同，在制作合成記錄過程中參數(shù)設(shè)置的誤差，測(cè)井和地震資料不能完全匹配。為了使合成記錄與井旁地震反射進(jìn)行有效匹配，常規(guī)的做法是對(duì)合成記錄進(jìn)行移動(dòng)、拉伸和壓縮操作。這種井震匹配方法的準(zhǔn)則是使合成記錄的主要反射軸與井旁地震道上的主要反射軸一一對(duì)應(yīng)，僅僅是一種形態(tài)上的匹配，沒有考慮地震反射軸的層序地層學(xué)意義，在井震資料匹配不好的情況下，難以確定合成記錄與井旁地震道反射的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

測(cè)井層序地層學(xué)研究是通過疊加樣式進(jìn)行層序地層單元?jiǎng)澐值模卣饘有虻貙訉W(xué)分析是通過地震反射終止關(guān)系進(jìn)行層序地層單元?jiǎng)澐值?。單純根?jù)測(cè)井或地震資料進(jìn)行層序地層劃分存在著一定的局限性，但通過井震基準(zhǔn)面旋回匹配，建立測(cè)井層序地層單元與地震層序地層單元之間的關(guān)系，賦予主要地震反射軸的層序地層學(xué)意義。在進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回約束下的井震匹配的過程中，主要存在如下情況：

1）在開展高分辨率層序地層分析過程中，由于地震分辨率不足，反映較短周期基準(zhǔn)面旋回變化的地震反射終止關(guān)系難以識(shí)別，地震反射軸的層序地層學(xué)意義不能確定；但根據(jù)測(cè)井資料可以進(jìn)行明確的基準(zhǔn)面旋回劃分。在此情況下，可先通過合成記錄建立大的測(cè)井層序地層界面與地震層序界面的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后根據(jù)測(cè)井基準(zhǔn)面旋回劃分結(jié)果，確定大層序界面間地震反射軸的層序地層意義。

2）已確定井中層序地層界面的深度位置，但在地震剖面上不能確定層序界面的位置，可以通過合成記錄，在地震剖面上標(biāo)定層序界面。通過井震層序和基準(zhǔn)面旋回匹配研究，使根據(jù)井所劃分的層序地層界面與地震反射界面有良好的匹配關(guān)系。

3）反映基準(zhǔn)面旋回變化的測(cè)井響應(yīng)不明顯，難以進(jìn)行基準(zhǔn)面旋回劃分，但各地震反射軸的層序地層意義明確，可以在大層序地層界面的約束下，通過合成記錄標(biāo)定層序和基準(zhǔn)面旋回界面在井中的位置。

由上所述可以看出，在進(jìn)行高分辨率層序地層分析過程中，以基準(zhǔn)面旋回為約束，充分利用測(cè)井和地震資料對(duì)層序界面響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行井震匹配，測(cè)井與地震層序地層劃分結(jié)果可以互相驗(yàn)證與互相補(bǔ)充，可以獲得更可靠的層序地層劃分結(jié)果，并賦予主要地震反射軸層序地層學(xué)意義。據(jù)此筆者提出了基準(zhǔn)面旋回井震匹配的概念與方法。

1.3 井震基準(zhǔn)面旋回匹配步驟

井震層序和基準(zhǔn)面旋回匹配主要包括如下步驟：

1）根據(jù)測(cè)井和錄井資料，進(jìn)行疊加樣式分析，采用人工或數(shù)值分析方法開展短期和中期基準(zhǔn)面旋回分析，進(jìn)行層序和基準(zhǔn)面旋回劃分（圖2）。

圖2 井震基準(zhǔn)面旋回匹配流程圖Fig.2 Flow chart of seismic－log and base level cycle matching

2）根據(jù)地震反射終止關(guān)系進(jìn)行地震層序地層學(xué)劃分，確定主要地震反射的層序地層學(xué)意義。

3）通過制作合成記錄，比較根據(jù)井資料劃分的層序與根據(jù)地震資料所劃分層序的一致性。

4）調(diào)整或核實(shí)測(cè)井層序和地震層序劃分結(jié)果，使二者能夠合理匹配。根據(jù)測(cè)井基準(zhǔn)面旋回劃分結(jié)果，進(jìn)行井震基準(zhǔn)面旋回匹配，確定主要地震反射軸的層序地層學(xué)意義。

2 孔南地區(qū)沙河街組井震基準(zhǔn)面旋回匹配

2.1 沙河街組層序地層劃分

采用了層序地層劃分的三分法，以不整合及與之相應(yīng)的整合面作為劃分邊界，并采用高分辨率層序地層劃分方法，以湖泛面作為成因?qū)有蚧蚧鶞?zhǔn)面旋回層序單元的邊界，進(jìn)行中期和長期基準(zhǔn)面旋回劃分?？啄系貐^(qū)沙河街組可劃分為3個(gè)三級(jí)層序、10個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回（圖3）。

圖3 沙河街組層序劃分及基準(zhǔn)面旋回匹配關(guān)系圖Fig.3 Relationship chart beteeen sequence－stratigraphic division and base level cycle matching in Shahejie Formation

層序Ⅰ相當(dāng)于沙三段，可以劃分為3個(gè)四級(jí)層序，包括C1旋回的上升半旋回，C2和C3兩個(gè)完整旋回，以及旋回C4的下降半旋回。層序Ⅱ大致相當(dāng)于沙二段，可以進(jìn)一步劃分為1個(gè)四級(jí)層序，包括旋回C1的上升半旋回和旋回C2的下降半旋回。層序Ⅲ相當(dāng)于沙一段，可進(jìn)一步劃分為3個(gè)四級(jí)層序，包括旋回C1的上升半旋回，C2、C3兩個(gè)完整的旋回，以及旋回C4的下降半旋回。

2.2 層序Ⅰ中期基準(zhǔn)面旋回井震匹配

層序Ⅰ內(nèi)部通常包括3～4個(gè)正相位連續(xù)反射軸，自下而上的編號(hào)分別為A1、A2、A3和A4（圖3），在南皮凹陷可以出現(xiàn)多于4個(gè)的反射軸。A1、A2和A3分別代表了層序Ⅰ內(nèi)部3個(gè)四級(jí)層序初始洪泛面（圖4）。

文中在描述一個(gè)基準(zhǔn)面旋回的上升半旋回和下降半旋回時(shí)，在旋回名稱后分別以U和D代表基準(zhǔn)面上升半旋回和下降半旋回。A1反射軸通常為層序Ⅰ底部富砂巖性段頂界的一個(gè)反射軸，相當(dāng)于層序Ⅰ的C1U旋回的初始洪泛面。A2反射軸相當(dāng)于C2U旋回的初始洪泛面。A3反射軸位于C2U旋回的頂部，靠近旋回邊界。A4反射軸為靠近層序Ⅰ頂部的反射軸，相當(dāng)于層序Ⅰ的C3U旋回上升半旋回的初始洪泛面。在南皮凹陷反射強(qiáng)度大、連續(xù)性好，區(qū)域上可追蹤性好，為層序Ⅰ的最大洪泛面。

2.3 層序Ⅱ中期基準(zhǔn)面旋回匹配

層序Ⅱ內(nèi)部主要包括2個(gè)正相位連續(xù)反射軸（官2205），自下而上的編號(hào)為B1和B2（圖3），分別代表了層序Ⅱ內(nèi)部2個(gè)旋回基準(zhǔn)面旋回的洪泛面。在許多地區(qū)B1反射軸不發(fā)育，或與B2反射軸合為一個(gè)反射軸，以B2反射軸為界，可以劃分為1個(gè)基準(zhǔn)面上升半旋回和一個(gè)基準(zhǔn)面下降半旋回。B1相當(dāng)于層序Ⅱ的初始洪泛面，B2相當(dāng)于層序Ⅱ的最大洪泛面。以燈1井為代表的烏馬營地區(qū)B1和B2兩個(gè)反射軸均較發(fā)育（圖4），反射強(qiáng)度大。在集北頭地區(qū)（以小13井為代表，圖4），B1和B2均反射較弱。在以女12井為代表的舍女寺地區(qū)，B1和B2不發(fā)育。

2.4 層序Ⅲ中期基準(zhǔn)面旋回匹配

層序Ⅲ內(nèi)部主要發(fā)育2個(gè)明顯的正相位較連續(xù)的反射軸，自下而上的編號(hào)為C1、C2（圖3）。C2之上有時(shí)發(fā)育一個(gè)反射很弱、連續(xù)較差的反射軸，編號(hào)為C3，該層序底部的地震反射軸編號(hào)為C0。

C1反射軸對(duì)應(yīng)于層序Ⅲ中部經(jīng)常出現(xiàn)的薄砂層頂界，相當(dāng)于層序ⅢC2U旋回與C3D旋回的分界（烏10井）。在舍女寺地區(qū)，由于C2D旋回不發(fā)育或缺失，C1反射軸可能不發(fā)育。在舍女寺地區(qū)，如女75井，在C0和C1反射軸之間可出現(xiàn)C0－1反射軸，在C1和C2反射軸之間可出現(xiàn)C1－1反射軸。

C2反射軸對(duì)應(yīng)于層序Ⅲ的C3U旋回的初始洪泛面，在大多數(shù)地區(qū)該軸均較發(fā)育。

2.5 井震基準(zhǔn)面旋回匹配結(jié)果討論

通過上述井震基準(zhǔn)面旋回匹配結(jié)果可以看出，基準(zhǔn)面旋回與地震反射軸具有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種對(duì)應(yīng)關(guān)系主要表現(xiàn)為2種形式：1）地震反射軸對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)面旋回的分界，相當(dāng)于三級(jí)或四級(jí)層序的最大洪泛面，如層序Ⅱ的內(nèi)部反射軸B2相當(dāng)于層序Ⅱ的最大洪泛面，層序Ⅲ的內(nèi)部反射軸C1相當(dāng)于C2U旋回與C3D旋回的分界；2）地震反射軸對(duì)應(yīng)于層序的初始洪泛面，如層序Ⅰ內(nèi)部的3個(gè)反射軸分別代表了層序Ⅰ內(nèi)部3個(gè)四級(jí)層序的初始洪泛面。

圖4 井震基準(zhǔn)面旋回匹配Fig.4 Seismic－log and base level cycle matching

通過井震基準(zhǔn)面旋回匹配，可以在地震層序地層與高分辨率層序地層之間搭建起有效的橋梁和紐帶，對(duì)于建立高分辨等時(shí)地層對(duì)格架，預(yù)測(cè)生油層與砂體分布具有重要意義。

3 結(jié)論

1）井震基準(zhǔn)面旋回匹配通過對(duì)測(cè)井和地震資料的層序地層分析，以基準(zhǔn)面旋回為約束，通過合成記錄建立測(cè)井和地震反射之間的匹配關(guān)系。采用該方法可以獲得更可靠的井震匹配關(guān)系，并且能夠給出各主要地震反射的層序地層意義。

2）井震基準(zhǔn)面旋回匹配在孔南地區(qū)沙河街組層序地層分析中取得了良好應(yīng)用效果，通過基準(zhǔn)面旋回匹配得出，各三級(jí)層序內(nèi)部的正相位反射軸通常為四級(jí)層序的洪泛面或最大洪泛面，明確了各主要地震反射軸的層序地層意義，為孔南地區(qū)地震資料的層序地層解釋提供了依據(jù)，為等時(shí)地層格架的建立奠定了基礎(chǔ)。

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Method of Seismic－Log and Base Level Cycle Matching of Shahejie Formation，Kongnan Area in the Huanghua Depression

Xue Lin－fu1，Sun Jing2，Bai Ye1，Pan Bao－zhi3，Wang Jian－qiang2

1.College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun 130026，China 2.Qingdao Institute of Marine Geology，Qingdao 266071，Shandong，China 3.College of GeoExploration Science and Technology，Jilin University，Changchun 130026，China

The authors propose the concept and method of seismic－log and base level cycle matching.The method established relationship between well logging and seismic reflection by the synthetic notes which is anlysised the well logging and sequence stratigraphy，and as well，the relationships must have been restricted by the base level cycle in the high resolution sequence stratigraphy.This method will get more reliable relationship between well and seism，and give the main significance of seismic reflection meaning that is in the sequence stratigraphic.At the same time，it bridge gap between seismic sequences and high resolution sequence stratigraphy.The 30wells results of seismic－log and base level cycle matching show that sequenceⅠinclude 4reflection axis.A1，A2and A3are representing three first flooding surfaces in the four－order sequences.A4is the first flooding surfaces in high cycle of C3Uof sequenceⅠ.SequenceⅡinclude B1and B2.It is the main seimic reflection horizon and representing flooding surface in the SequenceⅡ.SequenceⅢinclude C1and C2.C1is the boundary between C2Uand C3U.C2is the first flooding surface in the C3Ucycle.The seimic reflection horizons which is in the third－order sequence are representing the first or max flooding surface which in the forth－order sequence.

Kongnan area；high－resolution sequcence stratigraphy；seismic－log and base level cycle matching；Shahejie Formation；seismic response

book=2012,ebook=698

P618.13

A

1671－5888（2012） 04－0935－06

2012－05－10

中國石油化工股份有限公司項(xiàng)目（DGYT－2007－JS－4184）

薛林福（1962－），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事石油地質(zhì)學(xué)及盆地模擬方面的研究，E－mail：xuelinfu2001＠yahoo.com.cn。