1、層序地層學7/13/20221石 萬 忠1一、層序地層學中需注意的一些概念術語21、層序的級別問題：（三級、四級、五級）（層序、準層序組、準層序）32、體系域叫法：（低位體系域、海進體系域、高位體系域），（低水位體系域、海進體系域、高水位體系域）4二、陸相盆地與海相盆地層序地層學研究的差異性5陸相盆地與海相盆地層序地層學研究的差異性盆地類別 海相盆地 湖相盆地 控制因素 主要受全球海平面變化，盆地沉降，沉積速率和氣候4種因素影響 主要受構造沉降，物源供給，氣候，古地形等因素影響水動力條件海底火山等主要作用營力是波浪，潮汐，海流，風暴。主要受大陸水流，波浪，湖流等作用 沉積范圍海岸帶，陸架，陸坡

2、，深海區沖積扇，河流沉積區，湖泊沉積區沉積層橫向連續性橫向延伸距離大，連續性好橫向延伸距離較短，連續性差構造影響大范圍影響，相對較弱頻繁影響，相對較強6續 表層序厚度及變化層序厚度大，一般數十米至數百米，厚度較穩定層序厚度相對較小，一般為數十米至百余米，厚度變化較大沉積相變化沉積相連續，穩定，相變逐漸過度沉積相變化快，相的突變常見體系域特征海侵海退幅度大，體系域特征明顯湖水進退頻繁，幅度較小，體系域特征不明顯預測難易程度相對較易相對更復雜，困難7 對于陸相盆地的層序地層學研究尚處于初步，確立非海相層序地層學和斷陷盆地的層序地層學研究方法與層序地層模式，目前仍是中國石油地質學家的核心任務之一。

3、8三、層序地層學中的核心內容9成因層序對比模式圖（據Cross,1994）10高水位海平面下降，侵蝕低水位海 侵高水位全球海平面變化構造沉降相對海平面變化時間高 程全球海平面變化構造沉降坡折帶100FTSPRES小層序I 型層序界面下切河谷充填海(湖)岸平原砂巖和泥巖淺海(湖)砂巖陸架和陸坡泥巖及薄砂巖盆底扇和有堤河道砂巖密集段沉積高水位體系域加積、前積低水位體系域盆底扇、斜坡扇海侵體系域退積低水位體系域低水位楔，前積SPRES100FTI 型層序結構及形成過程11四、層序地層學研究現狀及發展的趨勢12 當前，層序地層學已成為國際地質科學研究的熱門課題，1989年以來的歷屆AAPG年會上，以及

4、1992年第29屆國際地質學大會上，它都成為重要的討論內容。 出版了一系列的層序地層學專集，其數量不下十余部，最有代表性的是Vail教授的同事和研究生們的一系列著作，如：John C. Van Wagonar，Herry W. Posamentier，Paul Weimer等等。另外，還有國外的一些專業雜志也登載了許多有關文章，如：AAPG Bulletin、Sedimentology、Sedimentary Geology等。此外，還有數不勝數的內部出版物。 13 目前，除了傳統的層序格架研究之外，層序地層學的應用領域已涉及到石油勘探與開發的各個領域。其中最為引人注目的便是在高分辨率層序地層

5、基礎上的儲層地質研究儲層預測與評價或儲層沉積學。 儲層評價與預測一直是油氣勘探和開發的重點，目前在大力開展尋找隱蔽油氣藏和提高采收率的新形勢下（Montgomery and Morgan，1998），儲層研究已形成一個獨立的學科儲層沉積學。儲層沉積學是沉積學、儲層物理學和儲層地球化學相互交叉的產物，她是以沉積學理論為基礎，對儲層古地理、沉積相、成巖作用、儲層地球物理特征、孔隙演化進行綜合研究，進而為儲層評價和預測提供科學依據的邊緣分支學科。 14 層序地層學的發展趨勢：高分辨率層序地層學是當今層序地層學發展的主要方向之一。同時，被動大陸邊緣之外的其它類型的沉積盆地的層序地層模式研究也是當今層序

6、地層學發展的主要方向之一。 Van Wagoner1990年出版的專著是高分辨率層序地層學的經典理論，它所提出的從紋層到準層序的各種地層單元分級可以切實解決油氣及其它礦產勘探中的各種實際問題，如砂層的對比、含油氣層段的準確編圖等等，由此使層序地層學成為一種實用的油氣勘探工具。近年來，由 J. A. Howell和J. F. Aitken編輯出版的英國地質學會第104號文集（1996）High Resolution Sequence Stratigraphy則系統地列舉了從測井、鉆井、古生物到古地磁、地球化學同位素等各種高分辨率層序地層學研究方法。 15 層序地層學與相模式：傳統的沉積相研究在七

7、十年代曾有一個輝煌的發展提出了一系列的沉積相模式，對于它和層序地層學理論的關系，Posamentier、Walker、Allen等人有過精辟的論述，它們從不同的角度討論了當代的層序地層學理論與七十年代的沉積相模式（facies models）的關系，闡述了層序地層模式中的各個典型組成層序、體系域、準層序組和準層序等中的沉積相帶特征和巖相分布，其中代表性的論著有 a）Posamentier, H.W. et. Al. 1993, Sequence stratigraphy and facies associationsb）Walker, R.G. ed., 1992, Facies Models

8、c）Allen, G.P. & Posamentier, H.W. 1993, Sequence stratigraphy and facies model of an incised valley-fill: the Gironde Estuary 16 碎屑巖層序地層學：1988年SEPM的42號專集出版后，傳統的地層學家全面接受了層序地層學（或地震地層學）的理論，開展了以等時地層單元的成因分析為核心的地層學分析，形成了一個較完整的學科體系硅質碎屑巖層序地層學，提出了較系統的陸緣碎屑沉積（尤其是海相沉積）的層序地層模式。其研究成果浩如煙海，據不完全統計，近五年來國外公開出版的層序地層學文獻

9、近4000篇，其中絕大多數討論碎屑巖層序地層學，除十余部層序地層學專集外，一些專業雜志也登載了許多有關文章，此外還有數不勝數的內部出版物。其中具有高度概括性的總結論著當數Weimer和Posamentier兩大層序地層學領軍人物主編的“硅質碎屑巖層序地層學” (P. Weimer & H. W. Posamentier eds. 1994, Siliciclastic Sequence Stratigraphy - Recent Developments and Applications, AAPG Memoir 58) 17 地震層序地層學：層序地層學來源于地震地層學（Posamentier

10、 ，1999），但這并不意味可以不加任何改動地將其標準模式搬入地震解釋中，其中還必須考慮地震剖面和地震剖面的差異。對此，國外專家早已提出一些指導性的觀點，其中主要有：a）Williams, G.D. & A. Dobb(ed.). 1993, Tectonics and Seismic Sequence Stratigraphyb）Kirby, G.K., & D.J.Evans1994， Seismic Sequence StratigraphyTheory & Application18 前陸盆地層序地層學：作為構造構造沉積典范的前陸盆地，其層序地層學研究或許可以對我國所特有的陸相含油氣盆

11、地提供重要的參考。對此，Van Wagonar等人作精辟的總結，提出前陸盆地的層序地層模式（J.C. Van Wagonar & G. T. Bertram eds. 1995, Sequence Stratigraphy of Forland Basin DepositsOutcrop and Subsurface Examples from the Creataceous of North America, AAPG Memoir 64）。 19 碳酸鹽巖層序地層學：作為碳酸鹽巖沉積相專家，Sarg是最早涉足層序地層學的研究者之一，他在SEPM42號專集中提出的碳酸鹽巖層序地層模式為眾多的

12、碳酸鹽巖沉積學家指明了方向。目前看來，最系統的碳酸鹽巖層序地層學研究專著還是Loucks, R.G.和J.Frederick “Rick” Sarg1994年編寫的專著“碳酸鹽巖層序地層學（Carbonate Sequence Stratigraphy, AAPG Memoir 57）”，其中分別討論了開闊海盆、半局限海盆和封閉海盆情況下，潮濕氣候、半干燥氣候和干燥炎熱氣候條件下的層序地層模式，并討論了蒸發巖在層序地層模式中的發育部位和形成條件。20 層序地層學格架中的生油巖：著名的有機地球化學專家B. J. Katz曾對層序地層模式與生油巖的關系作過系統研究（1993），他與L. M. Pr

13、att女士合編的專著“層序地層格架中的生油巖”系統地討論了生油巖的發育特征，并提出利用地球化學指標輔助確定層序地層類型的觀點。近來，層序地層模式中的生油巖問題又有了較好的發展，ExxonMobil石油公司的K. E. Peter博士提出了低位體系域的生油問題（2000），它不僅可以發現新的生油巖，為油氣勘探實踐帶來新的戰場；還可能會更好地融合層序地層學與油氣地質理論。在經過二十余年的研究，許多專家已開始總結層序地層學的研究經驗與成果，英國殼牌石油公司的D. Emery和K. Myers博士1996年出版了一部教科書式的專著“層序地層學”，其中介紹了各種沉積盆地模式（沉積背景）和沉積環境下的層序

14、地層模式。 21五、高分辨率層序地層學研究方法221、用同位素進行高分辨率層序地層學研究 23 S.F.MITCHELL et al.認為層序邊界是粘土物質堆積增長的標志并可以不溶殘渣的增加為識別依據。上超面代表一洪泛面，并與碳同位素的突然增大相聯系（Onlap surfaces represent flooding surfaces, and associated carbon excursion speak）。在把13C偏移量（13C excursion）作為獨立的方法在同一規模的對比段中，碳同位素的偏移量在地層分辨率之內顯示出同步性。在白堊紀時期13C的背景值與長期增長的海平面變化之間的

15、詳細對比表明13C可以認為是海平面升降估算的一個獨立方法(圖5、6)。與迅速的海退海進循環相聯系的碳循環的變化導致的13C偏移量的變化，尤其是由于海進沉積期間的及存儲在深部的有機碳和中間水塊中有機碳埋藏量的增加（如與海進有關的富有機質的黑色泥巖）。 24圖6中森諾曼階下部碳偏移量的詳細對比（MCEIa和MCEIb）表明精細的巖性充填序列及碳同位素標志，與層序地層解釋一起（柱1）標準的年代地層（2），菊石帶（3），和亞帶，以及Gales（1990）的數個韻律體系（R）。陰影部分為海浸沉積。25 但碳同位素值對與淺水地下成巖作用相聯系的成巖作用的變化僅有微弱的變化反應，因為在碳酸鹽巖儲層中的碳的體

16、積遠比溶解在孔隙水中的碳的體積大的多（Marshall,1992），溫度控制的分餾效應對碳同位素來說遠比對氧同位素在接近表面的埋藏溫度少的多。 13C excursion可能在當確定層序邊界的其他標準模糊或缺乏時是有用的。 262、用伽瑪能譜特征進行高分辨率層序地層學研究 27 S.J.DAVIES & T.ELLIOTT認為高分辨率層序地層學的應用要求具有識別記錄相對海平面變化的關鍵界面的能力，次級界面的研究中，伽馬能譜測井用于確定層序邊界和洪泛面具有普遍意義。最大洪泛面可有一個特別的U峰（5ppm）和較低的Th/U比（6）的特征。河間地的橫向對比以特征性的古土壤為代表能以較低的K含量（17

17、）在伽馬能譜資料中較明確地識別出來。準層序的疊加類型可使用Th/k比率的趨勢從連續的準層序的砂巖中識別出來。這一高分辨率的層序地層學方法對分析河流三角洲沉積體系的地下界面具有特殊的參考價值。 28圖7 Tulling 砂巖和上覆的體系域，Carrowmore 處。這個剖面包括一個與下切谷（IVF）充填有關的侵蝕不整合面（層序邊界）和一個洪泛面體系：準層序、初始洪泛面、最大洪泛面。下切谷（3m）的底部具有高Th/K比率（12），且這里沒有底礫巖。初始洪泛面（27m）具有較高的伽瑪總量和一具有與下切谷充填相比降低的Th/K比率（6）。最大洪泛面（72m）有最低的Th/U比率（1.2）和具有Th/U

18、3.8）生物密集序列。29圖8 Tulling 砂巖及其上覆體系域。在海侵體系域（4.521m），砂巖減少的退積式疊置樣式：向上泥沙比具有向較低的Th/K比演化的趨勢（與準層序序列相比）。下切谷充填具有低伽瑪總量（50cps）的特征。在下切谷充填的底部（ Th/K比12，圖7）上覆于侵蝕不整合面之上的底礫巖抑制Th/K比并且較高的比率是與上覆層（ Th/K比1214）相聯系的。303、古地磁反轉地層法進行高分辨率層序地層學研究 31 IAN D.BRYANT介紹了一種廣泛實用的地下界面的物理測定方法古地磁反轉地層法（Palaeomagnetic reversal stratigraphies）

19、，這一方法可以在露頭和地下儲層內識別有意義的沉積間斷和控制層序的解釋的情況下輔助建立一個年代地層格架。在儲層規模上，層序和準層序的邊界可有多種方法識別出來，所有這些方法都依賴于通過這些有意義的地層界面的空間的一致性變化。地層水和油氣的地球化學資料在通過層序和準層序的邊界時可顯示一個從最初儲層壓力衰減后測量到的重大變化；類似地，地層壓力剖面通過這些界面時多顯示一個明顯的不連續面（圖9,10）。 32 雖然現在3D地震資料可以顯示一個較高的空間精度，綜合利用地震特性參數可以限定儲層層序的年代和巖性地層格架。但地震反射樣式和古生物學定年所指示的層序邊界的年代跨度是15Ma，這不能滿足儲層規模的高分辨

20、率層序地層學的精度分析要求；全球古地磁反轉法可以提供的分辨率時間尺度為0.10.01Ma，這個方法所提供的分辨率可以達到儲層規模的解釋精度。 33圖9 從新西蘭的Maui油田不同地區的兩口井的對比展示了C1砂巖儲層的古地磁帶和層序地層解釋。注意幾個洪泛面對應著沉積物磁極的變化。（據Turner和Bryant1995.）陸架砂巖河流砂巖淺海濱岸砂巖瀉湖沉積物向上變淺的層序可能的層序邊界洪泛面暴露面無沉積記錄古地磁的對比不確定的極性或無數據正常極性反轉極性34圖10 新西蘭的Maui油田開發井MB11的地層壓力（有旋回表示的）和層序地層解釋。與附近的評價井M07對比表明，壓力區到古地磁區和高分辨率

21、層序地層學的C1砂巖儲層的關系。從M07井早期聚集的壓力表明此區缺少明顯的壓力間斷面。注意層序邊界和FS2都沒有給出壓力上升的間斷面。GOC，油氣接觸面；OWC，油水接觸面。（據Fett等人1994和Turner及Bryant1995修改）層序邊界無沉積記錄無數據正常極性反轉極性準層序邊界354、高分辨率的生物地層法進行高分辨率層序地層學研究 36 高分辨率的生物地層學提供了相對海平面變化的每一個階段的古地理圖的結構框架(圖11，12)。The Gulf of Mexico of Pliocene and Pleistocene的地層中含有豐富的化石并且勘探井樣可提供一個頻率為200300ka

22、的glacial/interglacial循環記錄，這種方法僅適用于大型化石相對豐富的地層中。Paul B.Wignall and James R. Magnard 在High resolution sequence stratigraphy in the early Marsdenian (Namurian, Carboniferous)of the Central Plenniens and adjacent areas一文中研究了一個在短期內快速、高頻的基準面變化的復雜地層序列的盆地充填史，用一個迅速演化的菊石動物群在盆地內進行詳細的地層對比。37圖11 資料展示了Galveston南部

23、MobilA1581井的六個沉積層序的層序界面（波浪線）、海進面（粗實線）和最大洪泛面（間斷線）。體系域和密集段（CD）在右邊已注出；LST，低位體系域；TST，海進體系域；HST，高位體系域。3839 雖然這種方法具有較高的地層對比精度，但是它僅適用于大型化石相對豐富的地層。在我國大多數非海相盆地的高分辨率層序地層學的研究中，大多是由于大型化石不發育，還有一個重要的原因是取樣率的精度不夠。 405、旋回層序地層學進行高分辨率層序地層學研究 41成因層序對比模式圖（據Cross,1994）426、時頻分析技術進行高分辨率層序地層學研究 437、高頻層序的研究44 R.M.Miltchum(19

24、91)提出的以米蘭柯維奇旋回周期的時間為單元，跨度為萬年到10萬年，建立的層序為四級、五級層序，其成因是地球軌道變化效應造成地球接受太陽的輻射量的周期性變化，使氣候發生變化而引起的使基準面發生變動，導致可容納空間的增減及相對海平面升降，而使其在層序、準層序和高頻層序中得以記錄。高頻層序的研究以測井資料、巖心、露頭等高分辨率資料為基礎，打破了以往的傳統地震層序的百萬年的精度，從而建立了高頻層序地層學。 45六、層序地層學在油氣勘探與開發中的作用46 層序地層學代表了地質學領域里的一場新的革命，是一種劃分、對比和分析沉積巖系的新方法，在其理論指導下的地層研究極大地改變了人們對地層形成過程和盆地建造

25、控制作用的認識，其模式分析對地層格架的建立和數字模擬研究提供了一個強有力的手段，使地層學的研究前進了一大步。 47 在石油勘探領域，應用這一新的理論體系和方法，已經為儲集體的預測帶來戰略性的變化，取得了重要的成就。特別是低水位體系域底界面上的深切谷充填砂體的預測和發現，如Amoco石油公司根據層序地層研究，在Beaufort海和阿拉斯加發現了新的靶區；在尼日爾三角洲地區應用墨西哥灣盆地的模式和經驗，在新的地震、鉆井資料的基礎上完成了一系列層序地層大剖面，從而發現了豐富的有經濟價值的油氣圈閉；聯合太平洋公司在東科羅拉多和西堪薩斯州的工作中，應用層序地層學的方法重新進行整體評價，發現了長距離延伸的

26、深切谷充填砂體，從而在找油目標上進行了戰略上的轉變。因此，前AAPG主席P.Weimer指出：自層序地層學應用以來最重要的找油新領域之一是層序界面上的谷地充填砂體。48 隨著石油勘探的深入，在世界范圍內，易于發現的大背斜、斷塊油氣藏越來越少，勘探目標和勘探對象逐步由大的構造型油氣藏轉向小的低幅度構造和巖性、地層油氣藏。層序地層學以其新的理論思路和工作方法適應了這一要求。在盆地勘探階段，層序地層學在地層層序劃分、地層時空展布、油氣成藏規律等關鍵問題上提出了新的概念模式，開拓了新的勘探思路。具體表現在以下幾個方面： 。 49 它可查清含油氣盆地的充填歷史和地層發育狀況，研究盆地構造發育和演化歷史，

27、建立起層序地層年代地層格架，在縱向地層序列中確定出最有利的含油氣層序； 通過沉積基準面變化旋回分析，在層序充填演化過程基礎上，劃分各級沉積層序，確定其內部的體系域發育與配置。研究各層序和體系域的沉積環境和沉積體系，恢復其巖相古地理特征，預測有利的儲集相帶發育區； 50 在層序地層年代地層格架內預測與評價生油層系的時空分布與縱向配置，以便進一步認識與評價生油巖的發育條件、空間展布、質量變化和生油潛力； 在層序地層格架內，通過沿各層序或體系域的追蹤與巖相古地理編圖，綜合研究生儲蓋層縱向組合關系和空間配置模式，預測有利的巖性圈閉分布區； 51 作為盆地地質條件研究的一項重要內容，綜合提供生、儲、蓋資

28、料和盆地構造發育資料，為含油氣系統或成藏動力學研究提供堅實的資料基礎； 在地震資料目標處理的支撐下，在常規層序分析的基礎上進行精細的層序地層學解釋高分辨率層序地層學研究。以地震巖性反演技術為依托，準確預測有利區帶的儲層發育特征。 在全面層序地層學研究的基礎上，綜合各種地震油氣檢測資料，可以在層序格架內的有利區帶中進一步研究地層內部的儲集結構和流體組分特征，指出有利的油氣成藏區塊和具體的靶區，為油氣勘探提供鉆探井位。 52七、層序地層學需要地球物理技術的支撐才能準確地預測油氣藏的位置53 Deepwater ExplorationBP is a world leader in the explo

29、ration of Tertiary Deepwater Basins.Our strategy is to be Number One or Number Two in the Basins we choose to explore by being in the “right places” in these Basins.Current activity is focussed on the Gulf of Mexico, the Atlantic margins, Central Asia/Egypt, Indo-China and Russia.We believe the key

30、to success is a sound understanding of the stratigraphic fill, the petroleum system, and the application of geophysical excellence.We will not drill any dry holes.54強振幅與氣層的對應關系圖勝利油田資料55工區位置圖勝利油田資料56利用強振幅識別氣層的分布位置勝利油田資料57利用低頻率識別氣層的分布位置勝利油田資料58有利區帶平面圖勝利油田資料59 Geophysical Risk ReductionIn conjunction with the Basin Analysis, BP utilises inverted seismic data volumes for detailed interpretation in area of lowest common risk as:It removes the wavelet effectIt looks more like geologyIt has more physical meaning and