勝坨油田三角洲前緣地層測井頻譜分析及地質(zhì)意義

嚴科，畢義泉，趙紅兵

（1.中國石化勝利油田博士后科研工作站，山東 東營 257002；2.中國石化勝利油田分公司勝利采油廠，山東 東營 257051；3.中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000）

勝坨油田三角洲前緣地層測井頻譜分析及地質(zhì)意義

嚴科1，2，畢義泉3，趙紅兵2

（1.中國石化勝利油田博士后科研工作站，山東 東營 257002；2.中國石化勝利油田分公司勝利采油廠，山東 東營 257051；3.中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257000）

以東營凹陷勝坨油田沙二段8砂組三角洲前緣地層為例，利用最大熵譜分析法和預測誤差濾波分析法，揭示了三角洲前緣地層中的測井頻譜特征及地質(zhì)意義。研究表明，地球軌道周期是控制三角洲前緣地層旋回形成的重要因素，測井頻譜特征表現(xiàn)為米氏旋回與非米氏旋回疊加。米氏旋回在三角洲前緣地層中占主導地位，主要存在于同一期次的沉積地層中，反映沉積環(huán)境相近或漸變，沉積連續(xù)性好。非米氏旋回對應的層段所占比例較小，主要存在于2期三角洲前緣地層的分界處，反映沉積不連續(xù)或沉積環(huán)境突變，可以作為沉積界面的解釋依據(jù)。利用頻譜趨勢曲線，將勝坨油田沙二段8砂組三角洲前緣地層劃分為2個完整的中期基準面旋回，合理揭示了地層的成因及沉積過程。

頻譜分析；米氏旋回；沉積環(huán)境；基準面旋回；三角洲前緣

地層中的沉積旋回是由不同周期的沉積事件疊合而成的，測井曲線能夠靈敏、連續(xù)地反映地層的旋回特征。長期以來，地質(zhì)研究主要利用測井資料深度域中蘊含的信息，并在地層劃分與對比、測井解釋、測井相研究及層序地層研究等方面，形成了較為成熟的理論和方法［1-6］。近些年，隨著多種數(shù)學運算、數(shù)值濾波和頻譜分析技術(shù)的引入，可以從測井曲線中提取振幅、波長、頻率等波譜信息進行統(tǒng)計分析，在頻率域的層面開展地質(zhì)研究，從而實現(xiàn)地層中米氏旋回的識別、沉積速率的計算及層序界面的確定［7-10］。

本文以勝坨油田沙二段8砂組三角洲前緣地層為例，通過測井曲線頻譜分析，明確了三角洲前緣地層中米氏旋回的分布特征及地質(zhì)意義；通過頻譜趨勢分析，揭示了三角洲前緣地層中基準面旋回變化規(guī)律，建立了具有成因意義的高分辨率地層格架。

1 地質(zhì)概況

勝坨油田位于東營凹陷北部，北面為陳家莊凸起，東鄰青坨子凸起，主要發(fā)育古近系地層。其中，古近系沙二段為典型的河流—三角洲沉積體系，河流的流域面積大，物源廣泛，形成的三角洲規(guī)模也較大，整個沙二段下油組都以三角洲前緣和前三角洲沉積為主。沙二段8砂組是沉積最完整、沉積序列最典型的一套三角洲前緣地層，巖性以細砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，巖性及電性組合具有明顯的反旋回特征。

2 測井頻譜分析與米氏旋回

對測井信號進行頻譜分析的方法有多種，例如最大熵譜分析、快速傅里葉轉(zhuǎn)換、Gabor波轉(zhuǎn)換、Walsh轉(zhuǎn)換等，其中最大熵譜分析法，即MESA（maximum entropy spectrum analysis），不受取樣長度限制，頻譜分辨率較高，更適于測井數(shù)據(jù)的頻譜處理［11］。

最大熵譜分析法能夠取得測井曲線中不同波長的振幅（強度）分布圖，以此反映地層中不同級別旋回的組成及周期性，這種旋回周期可通過米氏理論與地球軌道周期相聯(lián)系。米氏理論認為，地球軌道參數(shù)具有歲差、地軸斜率及偏心率等3種周期，在古近系地層沉積時期，歲差的變化周期為22.5 ka和19.0 ka，地軸斜率的周期為40.0 ka，偏心率的主要周期為413 ka和100 ka［12-13］。地球軌道的周期性變化引起日照量及古氣候的變化，古氣候通過影響物源及湖平面變化，對陸相層序的形成產(chǎn)生效應，并被記錄在沉積地層中，形成不同周期的旋回地層。如果測井頻譜分析所揭示的各頻段旋回周期比例與地球軌道參數(shù)周期比例符合同一疊加模式，則說明地層中存在米氏旋回［14-16］。米氏旋回可以被用來判斷地層沉積的連續(xù)性。

勝坨油田沙二段8砂組三角洲前緣地層中，通過濾波處理將自然伽馬曲線所反映的地層旋回特征分解為不同頻段，利用移動窗口最大熵譜分析技術(shù)，獲得了目的層段連續(xù)的頻譜分布圖（見圖1），直觀地顯示不同深度地層中各頻段旋回的特征、周期及地質(zhì)意義。

圖1 自然伽馬曲線最大熵譜分析及地質(zhì)意義

三角洲前緣地層測井頻譜特征主要表現(xiàn)為米氏旋回與非米氏旋回的疊加。米氏旋回主導的層段中，各種波長的比例關(guān)系與米氏天文周期高度吻合（見圖2a）；非米氏旋回主導的層段中，各種波長的比例關(guān)系與米氏天文周期不匹配（見圖2b）。

總體上看，勝坨油田沙二段三角洲前緣地層中，地球軌道周期是控制地層旋回形成的重要因素，米氏旋回占主導地位，主要存在于同一沉積期次的三角洲前緣地層中，反映沉積環(huán)境相近或漸變，沉積連續(xù)性好。非米氏旋回對應的層段所占比例較小，主要存在于2期三角洲前緣地層的分界處，反映沉積不連續(xù)或沉積環(huán)境突變，可以作為沉積界面的解釋依據(jù)。

圖2 米氏旋回與非米氏旋回頻譜特征

3 頻譜趨勢分析與層序地層

在最大熵譜分析的基礎上，開展頻譜趨勢分析，能夠揭示沉積環(huán)境的變化，這可以用于層序地層的研究和解釋。頻譜趨勢分析主要應用預測誤差濾波分析方法，即PEFA，通過計算自然伽馬曲線中每一個深度點的最大熵譜分析預測值與對應的測井曲線真實值之間的差值，可以得到GR-PEFA曲線（見圖3）。

圖3 自然伽馬曲線預測誤差濾波分析及地質(zhì)意義

對GR-PEFA曲線進行積分處理后能夠得到反映其變化趨勢的曲線（GR-INPEFA）。GR-INPEFA曲線由低值向高值增大的過程定義為正向趨勢，表明自然伽馬曲線反映的實際泥巖含量比預測值高，指示該段地層形成于一個水進階段；曲線由高值向低值減小的過程定義為負向趨勢，表明自然伽馬曲線反映的泥巖含量比預測值低，指示該段地層形成于一個水退階段。從正向趨勢到負向趨勢的轉(zhuǎn)折點為負向拐點，代表湖泛面；從負向趨勢到正向趨勢的轉(zhuǎn)折點為正向拐點，代表沉積作用轉(zhuǎn)換面。

勝坨油田沙二段8砂組三角洲前緣地層的GRINPEFA曲線，總體上呈現(xiàn)為2個完整的水進—水退過程，并由此將整個地層劃分為2個完整的中期基準面旋回，這與高分辨率層序地層分析所取得的認識基本一致，較好地揭示了地層的成因及地層沉積過程（見圖3）。

地層沉積初期，基準面處于上升周期，研究區(qū)處于欠補償狀態(tài)，形成了一套以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主的沉積地層，當基準面上升到最高點時，形成了第一次最大湖泛面，沉積物以純泥巖為主。最大湖泛面之后，基準面處于下降周期，可容空間不斷減少，砂體不斷向湖區(qū)前積，形成了大規(guī)模分布的三角洲前緣砂體?；鶞拭嫦陆的┢?，在全區(qū)范圍內(nèi)形成了以鈣質(zhì)膠結(jié)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主的沉積界面，以此作為沉積作用轉(zhuǎn)換面，研究區(qū)又進入基準面上升周期，隨著可容空間不斷增大，有效可容空間向陸上遷移，形成了具有退積特征的三角洲前緣砂體，當基準面上升到最高點時，形成了第二次最大湖泛面。最大湖泛面之后，基準面進入下降周期，有效可容空間不斷向湖區(qū)遷移，又一次形成了較大規(guī)模的三角洲前緣砂體，并最終完成了對湖盆的充填過程。

4 結(jié)論

1）基于最大熵譜分析和米氏理論，能夠確定地層中米氏旋回的分布和保存狀況，從而判斷地層沉積的連續(xù)性。

2）基于預測誤差濾波分析的頻譜趨勢分析，能夠有效識別地層中的基準面旋回和層序界面，建立反映成因和沉積過程的高分辨率層序地層格架。

3）測井曲線頻譜分析能夠從頻率域揭示地層的旋回特征及地質(zhì)意義，是對在深度域開展地質(zhì)研究的有效擴展和延伸。

［1］ 袁新濤，沈平平.高分辨率層序框架內(nèi)小層綜合對比方法［J］.石油學報，2007，28（6）：87-91.

［2］ 宋子齊，景成，孫寶佃，等.自然電位、自然伽馬測井曲線在文15塊的應用［J］.斷塊油氣田，2011，18（1）：130-133.

［3］ 崔光鋒，汪慶芳.高分辨率層序地層分析技術(shù)及其應用［J］.斷塊油氣田，2003，10（3）：32-35.

［4］ 肖亮，毛志強，孫中春，等.最優(yōu)化方法在復雜巖性儲集層測井評價中的應用［J］.斷塊油氣田，2011，18（3）：342-345.

［5］ 李陽，劉建民.油藏開發(fā)地質(zhì)學［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2007：12-14.

［6］ 張海峰，張林曄，姚益民，等.東營凹陷沙河街組四段灘壩砂米氏旋回層序劃分與對比［J］.地層學雜志，2008，32（3）：278-284.

［7］ 鄭民，彭更新，雷剛林，等.頻譜分析法確定烏什凹陷白堊系米氏沉積旋回及沉積速率［J］.新疆石油地質(zhì)，2007，28（2）：170-174.

［8］ 謝英剛，郭建華，夏保華.東濮凹陷馬廠地區(qū)沙二下亞段T-R旋回層序與沉積相模式［J］.斷塊油氣田，2004，11（1）：23-25.

［9］ 李廣志.廣義伽馬旋回模型在油氣田產(chǎn)量與可采儲量預測中的應用［J］.斷塊油氣田，2002，9（2）：40-42.

［10］胡受權(quán)，郭文平.斷陷湖盆陸相層序中高頻層序的米氏旋回成因探討［J］.中山大學學報：自然科學版，2002，41（6）：91-94.

［11］王貴文，鄧清平，唐為清.測井曲線譜分析方法及其在沉積旋回研究中的應用［J］.石油勘探與開發(fā)，2002，29（1）：93-95.

［12］石廣玉，劉玉芝.地球氣候變化的米蘭科維奇理論研究進展［J］.地球科學進展，2006，21（3）：278-285.

［13］陳中強，楊建國.米蘭柯維奇旋回在我國前第四紀地層之保存［J］.微體古生物學報，1996，13（1）：65-73.

［14］邱桂強，劉軍鍔，帥萍.米氏旋回基本原理及其在陸相湖盆分析中的應用前景［J］.油氣地質(zhì)與采收率，2001，8（5）：5-9.

［15］張小會，趙重遠.鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)延長組米蘭科維奇旋回的確定［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2002，23（4）：372-375.

［16］李慶謀.測井曲線Milankovitch周期分析與應用［J］.地球物理學報，1996，39（5）：699-704.

（編輯 楊會朋）

Log spectrum analysis and its geological significance on delta front formation of Shengtuo Oilfield

Yan Ke1，2,Bi Yiquan3,Zhao Hongbing2
(1.Postdoctoral Workstation of Shengli Oilfield,SINOPEC,Dongying 257002,China;2.Shengli Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257051,China;3.Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257000,China)

Taking the delta front formation of Es28sands of Shengtuo Oilfield in Dongying Depression as an example,the maximum entropy spectrum analysis and predication error filter analysis were utilized to describe the logging frequency spectrum features and reveal the geological significance.The study shows that the cycle sequence in the delta front formation is controlled by the earth orbit cycle,and the spectrum feature presents as the superimposition of Milankovitch cycle and non-Milankovitch cycle.The Milankovitch cycles are dominant in the delta front formation and are conserved mainly in equivalent layer,which reflect the similar or gradualchange depositional environments and continuous depositional process.The intervals corresponding with non-Milankovitch cycles occupy a small proportion,and they exited mainly in the strata between two-stage delta front formations,which reflect the discontinuous deposition and the abrupt change of depositional environment and can act as a criterion to distinguish the depositional interface.Based on the spectrum trend curve,the delta front reservoir of Es28sands in Shengtuo Oilfield can be divided into two integral middle-term base level cycle,which revealed the genesis and sedimentary process of formation reasonably.

spectrum analysis;Milankovitch cycle;depositional environment;base level cycle;delta front

國家科技重大專項“勝利油田特高含水期提高采收率技術(shù)”（2011ZX05011）；中國博士后科學基金資助項目（2012M511542）

TE132.1+4

A

10.6056/dkyqt201204033

2011-12-21；改回日期：2012-05-13。

嚴科，男，1973年生，博士，高級工程師，主要從事油藏地質(zhì)研究。E-mail：yanke.slyt@sinopec.com。

嚴科，畢義泉，趙紅兵.勝坨油田三角洲前緣地層測井頻譜分析及地質(zhì)意義［J］.斷塊油氣田，2012，19（4）：541-544.

Yan Ke，Bi Yiquan，Zhao Hongbing.Log spectrum analysis and its geological significance on delta front formation of Shengtuo Oilfield［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：541-544.