層序地層對比方法定量研究論文

1、學(xué)校代號：10425學(xué) 號：B0201008層序地層對比方法定量研究（申請中國石油大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文）學(xué)科專業(yè)：地質(zhì)資源與地質(zhì)工程 研究方向：盆地分析與資源評價(jià)博 士 生：指導(dǎo)教師：The Quantitative Research of Sequence Stratigraphic CorrelationDissertation Submitted toChinaUniversity of PetroleumIn partial fulfillment of the requirementsFor the degree ofDoctor of EngineeringByJianbing,

2、Zhu（Geologic resources and Geologic engineering）Dissertation Supevisor Youlu, Jiang （Professor） Youliang, Ji （Professor） Shanwen,Zhang （Professor）95 / 105摘 要定量化研究是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢，也是地質(zhì)科學(xué)研究中相對比較薄弱的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，層序地層學(xué)的定量研究主要是在計(jì)算機(jī)的層序模擬方面，而對于層序地層單元的識別與對比的定量研究涉與的比較少。然而進(jìn)行層序地層單元定量識別和對比是開發(fā)層序地層相關(guān)應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)性工作，是將層序地層學(xué)研究中煩雜的數(shù)據(jù)

3、分析工作智能化的前提。論文從層序地層單元的定量劃分和定量對比方法兩個方面展開研究。在分析了大量地震、測井等資料的基礎(chǔ)上，通過不同的數(shù)學(xué)方法（如R/S分析法、活度曲線法、小波分析法等），建立相應(yīng)的層序地層單元識別方法，并對這些方法的適用性進(jìn)行了討論。在層序地層單元的定量對比方法上首先對層序地層單元的部特征從頻譜特征、測井曲線形態(tài)、地球化學(xué)標(biāo)志，古生物特征等方法進(jìn)行了描述，并將這些特征通過數(shù)字化或是字符串鏈碼轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行定量化。其中在頻譜特征的描述中對河流相沉積環(huán)境建立了Fu旋回、FuCu旋回、CuFu旋回加Cu旋回、CuFu旋回加Cu旋回和Cu旋回五種準(zhǔn)層序類型。在三角洲沉積環(huán)境中建立了CuF

4、u型、CuCu型和FuFu型三種準(zhǔn)層序類型的頻譜特征。在近岸水下扇沉積環(huán)境中建立了CuFu型、CuCu型和CuHu型三種準(zhǔn)層序類型的頻譜特征。通過這些特征值的對比就可以建立層序地層單元的定量對比。在層序地層單元的定量對比中摒棄了傳統(tǒng)地層對比中層層單一比較的方法，而是采用了動態(tài)波形匹配算法，通過對井間所有層序地層單元的部特征的比較，選擇匹配代價(jià)最小的對比路徑，從最優(yōu)化的角度來選取相關(guān)的層序地層單元，并且建立了不同地層結(jié)構(gòu)下的地層單元的對比路徑圖。最后，以里格和勝利油田東營凹陷等地區(qū)的實(shí)際剖面為例，對不同沉積環(huán)境（河流、三角洲、水下扇）利用定量化的分析方法進(jìn)行了層序地層單元的劃分和對比，建立了層序

5、地層定量化研究的新思路。主題詞：層序地層學(xué)；地層劃分；地層對比；定量化；數(shù)學(xué)模型The Quantitative Research of Sequence Stratigraphic CorrelationDissertation Submitted toChinaUniversity of PetroleumByJianbing, Zhu（Geologic resources and Geologic engineering）Dissertation Supevisor Youlu, Jiang （Professor） Youliang, Ji （Professor） Shanwen,Zha

6、ng （Professor）AbstractNowadays，the quantitative research is an inevitable tendency of the development of science and a relatively weak point in the study of geologic science. At the present time, the quantitative research of sequence stratigraphy mainly focuses on sequence stratigraphic modeling by

7、computer, but it touches a little on the recognition and correlation of sequence stratigraphic units. However, to carry out the quantitative recognition and correlation of sequence stratigraphic units is the basic work for application software development corresponding to sequence stratigraphy and p

8、rerequisite for making complicated data analysis work intelligentized during the study of sequence stratigraphy. The dissertation is discussed from two parts: the quantitative division and correlation methods for sequence stratigraphic units. Based on the analysis of a great deal of seismic data, lo

9、gging data and so on, with different mathematical methods (such as the Analysis of R/S, Activity Curve Analysis and Wavelet Analysis), the recognition methods corresponding to sequence stratigraphic units are established, and the applicability of these methods is discussed. At first, the quantitativ

10、e correlation method of sequence stratigraphic units carries out some descriptive work on the interior characters of sequence stratigraphic units from different angles such as spectrum signature, log curve shape, geochemical sign and palaeontologic character. And then it quantifies these characters

11、with methods of numeralization or chain code of character string conversion. In the description of spectrum signature, for fluvial facies sedimentary environment, five parasequence types such as Fu,FuCu,CuFuCu,CuFu and Cuare established. For deltaic sedimentary environment, the spectrum signatures o

12、f three parasequence types: Cu-Fu, Cu-Cu, Fu-Fu are established. For near shore submerged fan, Cu-Fu, Cu-Cu, Cu-Hu are established. Through the correlation of these eigenvalues, the quantitative correlation can be done. The quantitative correlation method of sequence stratigraphic units abandons the

13、 method of comparison between single stratums in traditional stratum correlation. It takes dynamic waveform matching arithmetic, according to comparison of interior characters of all sequence stratigraphic units between wells, chooses correlation route which has the least matching value, selects cor

14、responding sequence stratigraphic units from the optimizing rule and then establishes correlation route map of stratum units under different stratum frame. Finally, it takes the practical sections of Sulige and Dongying Depression in Shengli Oilfield for example. With the quantitative analysis metho

15、d, it carries out the division and correlation of sequence stratigraphic units for different sedimentary environment (river, delta, nearshore submerged fan) and then it establishes the new idea for the quantitative research of sequence stratigraphy.Key words:Sequence Stratigraphy;Stratigraphic Divis

16、ion; Stratigraphic Correlation;Quantification; Mathematical model層序地層對比方法定量研究創(chuàng)新點(diǎn)摘要1通過對測井?dāng)?shù)據(jù)的分析建立了幾種層序地層單元劃分的定量化方法，如R/S分析法、活度曲線法、小波分析法和砂泥比曲線法。另外，還利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模式識別，頻譜分析等方法來對層序地層單元的劃分進(jìn)行研究。（見第3章）2在層序地層單元劃分的基礎(chǔ)上，對層序地層單元部特征的定量描述進(jìn)行了研究，特別是建立了不同沉積環(huán)境下準(zhǔn)層序單元的測井曲線頻譜特征。在河流沉積環(huán)境下建立了五類準(zhǔn)層序類型。對于準(zhǔn)層序組單元建立了加積型準(zhǔn)層序組、進(jìn)積型準(zhǔn)層序組和退積型準(zhǔn)

17、層序組三種類型；在三角洲沉積環(huán)境中建立了CuFu型、CuCu型和FuFu型三種準(zhǔn)層序類型并給出了相應(yīng)的頻譜特征；在近岸水下扇沉積環(huán)境中建立了CuFu型、CuCu型和CuHu型三種準(zhǔn)層序類型與其頻譜特征。（見第4章）3建立了層序地層單元測井形態(tài)的描述特征，采用的方法包括對稱斜差法、濾波法以與測井曲線的數(shù)字特征描述。其中測井曲線的數(shù)字特征包含了幅度、形態(tài)、厚度、光滑度和頂?shù)捉佑|關(guān)系等方面的定量描述。（見第4章）4在層序地層單元對比的定量方法上，采用動態(tài)波形匹配的方法進(jìn)行動態(tài)的全局最優(yōu)的對比。建立了層序地層單元特征定量比較的方法，對于非數(shù)值型的特征進(jìn)行相應(yīng)的鏈碼轉(zhuǎn)換。利用地層對比路徑圖來描述層序地層

18、單元的對比過程，并給出了各種地層結(jié)構(gòu)下的地層對比路徑圖。（見第5章）目 錄獨(dú)創(chuàng)性聲明i中文摘要ii英文摘要iii創(chuàng)新點(diǎn)摘要vi目錄vii第1章 引言11.1論文研究的目的與意義11.2國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢21.3研究容和方法5第2章 層序地層單元劃分與界面識別方法72.1層序地層單元等級劃分72.2層序地層單元界面識別方法9第3章 層序地層單元界面定量劃分方法133.1層序地層單元界面定量劃分的理論基礎(chǔ)133.2層序地層單元定量劃分方法13第4章 層序地層單元部特征表征32 4.1不同沉積環(huán)境層序地層單元頻譜特征32 4.2層序地層單元測井形態(tài)特征46 4.3層序地層單元地球化學(xué)特征514.

19、4層序地層單元的古生物特征53第5章 層序地層單元定量對比方法54 5.1常規(guī)地層定量對比方法545.2層序地層單元部的定量對比57第6章 研究實(shí)例636.1河流相層序地層單元定量分析與對比636.2河流相層序地層單元定量分析與對比66 6.3河流相層序地層單元定量分析與對比69第7章 結(jié) 論72參考文獻(xiàn)73附錄78致92個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果93第1章 引 言1.1論文研究的目的和意義1.1.1 研究意義層序地層學(xué)是近年來迅速發(fā)展起來的地層分析方法，從最初的概念提出到現(xiàn)在層序地層理論體系的形成，只經(jīng)歷了數(shù)十年的時間。層序地層學(xué)的提出是地質(zhì)史上的一次重大革命，特別是把地震、測井、巖心、露

20、頭資料綜合應(yīng)用于層序地層研究，在油氣勘探和開發(fā)中取得了重大的突破。在國，陸相層序地層學(xué)理論的發(fā)展為層序地層學(xué)的廣泛應(yīng)用提供了有力的保證。目前各大油田在新區(qū)和老區(qū)都進(jìn)行了層序地層學(xué)的研究，并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)層序地層學(xué)的研究方法主要是通過地震、測井、巖心等資料識別層序地層單元邊界，通過井與井之間的對比建立層序地層單元的基本格架，通過不同體系域的劃分來預(yù)測有利的油氣藏。目前層序地層學(xué)的研究基本上還是處于手工階段，雖然國外也有不少軟件可以人機(jī)交互的進(jìn)行層序地層學(xué)研究，但應(yīng)用的效果不高，并且不一定能夠適合我國特殊的地質(zhì)情況。到現(xiàn)階段，國的層序地層學(xué)定量研究主要是在計(jì)算機(jī)模擬方面，運(yùn)用高分辨率層

21、序地層學(xué)和可容空間的概念，可以模擬沉積盆地充填過程和沉積層序的形成過程。在這方面已有不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究，如林暢松1通過層序地層模擬分析表明了各級層序形成的主控因素。但是，在實(shí)際的研究中我們更關(guān)心的是通過層序地層學(xué)方法建立層序地層單元格架，從而指導(dǎo)油氣勘探。在這方面基本上是通過人工手段實(shí)現(xiàn)的，由于層序地層學(xué)研究所用的基礎(chǔ)資料是地震和測井等資料，這些資料的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，人工處理的工作量大，并且人為因素較大的影響了研究的可靠性。從目前的調(diào)查表明，國的大部分油田在層序地層單元對比上投入了極大的人力物力，而且很難達(dá)到對比上的統(tǒng)一。由于測井資料的不斷增加，要想利用人工的方法與時糾正過去存在的錯誤是

22、不現(xiàn)實(shí)的。因此，有必要利用不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)，開發(fā)出適合本地區(qū)的層序地層單元對比的算法，讓計(jì)算機(jī)來完成這些繁瑣的對比工作。根據(jù)層序地層學(xué)研究方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)地層單元對比有利于建立統(tǒng)一的分層標(biāo)準(zhǔn)，從而可以改變過去地層單元劃分的混亂局面。因此，如何實(shí)現(xiàn)層序地層單元的定量劃分和對比成為了一個迫切需要解決的問題。論文擬通過一些數(shù)學(xué)處理方法來進(jìn)行層序地層單元的定量劃分和對比的探索性研究，從而為建立一個較完備的層序地層單元定量化對比方法打下基礎(chǔ)。1.2 國外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.2.1國外研究歷史與現(xiàn)狀層序地層學(xué)的提出和概念體系的形成主要源于以Vail為代表的Exxon公司的研究集體（Vail，1977，

23、1987）2,3。層序地層學(xué)從70年代中期的地震地層研究開始，通過一大批學(xué)者的共同努力（W.C.Ptiman，19784；A.D.Mial1，19865；B.U.Haq，19876；J.C.Van.Wagoner，19887；H.W. Posmentier，19888；C.K.Willgus，19889；J.F.Sarg，198810；M.T.Jervey，198811；C.E.Brett，199012；P.W.Goodman，199013；M.R.Cooper，199014；R.K.Goldhammer，199015；），經(jīng)過十余年的發(fā)展形成了一整套理論與方法體系，建立了如“可容納空間”（M

24、.T.Jervey，198811）等概念。其中，海平面變化一種整體性研究（Willgus，1988）9和測井、巖心、露頭研究中的硅質(zhì)碎屑巖層序地層學(xué)（Van Wagoner，1990）16是兩部最具代表性的專著。Vail（1991）17在論文構(gòu)造、海平面升降和沉積作用的地層標(biāo)記（綜述）中對層序地層學(xué)的最新發(fā)展做了全面的總結(jié)，對前期論著中的薄弱部分，如構(gòu)造因素的影響，也做了較多的補(bǔ)充。與此同時，另外一些地質(zhì)學(xué)家，通過多種研究手段和多學(xué)科交叉，將層序地層學(xué)原理和方法應(yīng)用于碳酸鹽臺地、陸相盆地等地層研究中。如，W.Schalager（198118，199219）、J.F.Sarg（1988）10；用

25、層序地層學(xué)原理和方法探討碳酸鹽沉積作用與海平面變化之間的關(guān)系；M.T.Jervey（1992）20、K.W.Shanley和P.J.Maccable（1994）21對陸相地層層序研究進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。近幾年來，也出現(xiàn)了一些有關(guān)層序地層定量研究的文獻(xiàn)，Andreas（1998）利用小波分析進(jìn)行了高分辨率層序?qū)W的研究，通過測井曲線的小波變換可以識別不整合面，估計(jì)高頻層序旋回。并以西部加拿大盆地的早白堊紀(jì)地層剖面為研究實(shí)例，通過對其自然伽馬曲線的小波分析，在小波尺度圖上發(fā)現(xiàn)不同的沉積速率對應(yīng)于不同的穩(wěn)定狀態(tài)或是混亂狀態(tài)的單元特征，認(rèn)為這些特征可以作為層序地層單元的識別標(biāo)志。Ruiz（2000）對潮坪和

26、三角洲沉積環(huán)境進(jìn)行研究，提出了運(yùn)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立層序地層學(xué)的定量研究方法。Taizhong Duan（2001）23利用句法模式和聚類分析的方法對英國金卡丁郡盆地上石炭統(tǒng)進(jìn)行高頻層序地層研究。地層對比的定量研究在國外開展的比較早，Rudman和Lankston（1973）24最早利用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)的地層自動對比，建立了交叉對比算法。它是通過建立目標(biāo)函數(shù)，使兩口井的測井信號匹配，實(shí)現(xiàn)最大目標(biāo)尋優(yōu)。Mann和Dowell25 于1978年給這種方法引入了Fourier變換，給出了一個延伸的時間域信號，從而進(jìn)行頻率域（空間）的剖面對比，解決了對比中的厚度變化問題。Olea（1988）26結(jié)

27、合交叉對比技術(shù)和專家系統(tǒng)方法提出了一種綜合的方法。Statzman和Kuo（1987）27，Wu和Nyland（1987），Lineman（1987）等都利用了專家系統(tǒng)方法進(jìn)行了綜合研究。實(shí)際上是利用了具有啟發(fā)性的產(chǎn)生式系統(tǒng)來模仿手動對比，產(chǎn)生式系統(tǒng)是采用“if-then”形式的推理機(jī)結(jié)構(gòu)，這種方法解決了利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行對比所無法解決的定性推理問題。Statzman和Kuo（1978）的方法分四步：測井曲線的數(shù)字化；分層；測井解釋；對比。后三步的產(chǎn)生規(guī)則由地質(zhì)專家提供，并重復(fù)第二三步，直到產(chǎn)生正確的對比。Wu和Nyland（1987）的對比方法通過兩部分組成：接觸式識別和間斷式識別，產(chǎn)生式規(guī)

28、則廣泛的應(yīng)用于第一步，規(guī)則主要是由地質(zhì)家的知識庫編碼而成。第二步利用了串對串的匹配算法，這與DWM比較相似。Lineman（1987）建立了較廣泛的知識庫，包括了巖性、結(jié)構(gòu)、尺度、和海岸線等與三角洲環(huán)境相關(guān)的特征?；诜墙y(tǒng)計(jì)學(xué)的自動地層對比方法，最著名的是關(guān)系樹結(jié)構(gòu)對比方法。F.Kemp28于1982年通過建立不等區(qū)間的相關(guān)系數(shù)來進(jìn)行測井信號對比。該方法著重于曲線形態(tài)相似性，但它是一維的。樹匹配對比方法起源于模式識別，最早由Yaochou Cheng29和Shinyee Lu（1985）在進(jìn)行斜井測井對比時提出。它的進(jìn)步在于對信號形態(tài)描述上的一個深化，用二維波形樹來全面刻劃信號，并通過樹與樹之

29、間的變換計(jì)算，來實(shí)現(xiàn)對表示樹的節(jié)點(diǎn)匹配。該方法主要是根據(jù)測井曲線的形態(tài)相似性來進(jìn)行對比的，因此對于一些綜合的測井資料并不很適用。Smith和Waterman(1980)30，Waterman和Raymond(1987)，Bakke和Griffiths(1989)利用了一種動態(tài)波形匹配（DWM）方法進(jìn)行了地層對比。DWM是交叉對比的一般化方法，交叉對比方法可以看成是一種DWM方法，通過平移和歪曲一條測井曲線的深度軸使得其與另一條測井曲線在形態(tài)上達(dá)到某種相似，這種深度軸的最佳變形由動態(tài)的程序所決定。J.H.Fang（1992）31等運(yùn)用分子生物學(xué)中的序列比較法進(jìn)行了地層對比的算法研究，開發(fā)了一套軟

30、件系統(tǒng)XCORR，他們首先通過兩口鄰近井對比進(jìn)行分層，再與另一口井進(jìn)行比較，得到較好的匹配后可以定出分層的“標(biāo)志層”，最后在標(biāo)志層之間進(jìn)行對比，并給出了兩個實(shí)際的例子進(jìn)行了分析。Strfan M.Luthi（1996）32以一條可以被一口或多口井有效訓(xùn)練的分接延遲曲線作為輸入層，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法來識別特殊的地層標(biāo)志層，再用此標(biāo)志對其他的井進(jìn)行處理，從而進(jìn)行地層的對比，該方法比一般的地層對比方法識別的效果要好。1.2.2 國研究歷史與現(xiàn)狀近幾年來，層序地層學(xué)在國得到了長足的發(fā)展，理論研究和方法體系日漸成熟，在研究方法上逐漸出現(xiàn)了一些定量化的研究，米蘭柯維奇旋回分析在氣候變化為主導(dǎo)層序地層定量研

31、究中發(fā)揮了重要的作用。通過測井曲線的頻譜分析可以識別高頻層序，王紅罡（2000）33對鄂爾多斯盆地長慶氣田的自然伽馬測井曲線進(jìn)行頻譜分析，找出其洪泛沉積的主頻系列，經(jīng)轉(zhuǎn)換得到泥質(zhì)含量的周期系列，并符合米蘭科維奇周期。齊永安（2000）34運(yùn)用頻譜分析方法在塔里木盆地塔中地區(qū)志留系識別出米蘭柯維奇旋回。對米氏進(jìn)行波動分析表明，高頻率的5Ma周期波波動特征能夠有效地解釋生儲蓋演化。另外，根據(jù)反映可容空間變化的泥沙比可以定量的識別高頻層序，小武（1999）35在河流三角洲沉積體系中采用了泥砂比定量描述可容空間的變化，并將其應(yīng)用到了高分辨率層序的劃分。吳義杰（2003）36從測井資料的砂泥比計(jì)算入手，

32、通過分別對地震反射系數(shù)密集度、合成地震記錄振幅的旋回變化與地震時頻的旋回變化進(jìn)行分析，提出了一種綜合識別基準(zhǔn)面旋回并進(jìn)行高分辨率層序地層自動劃分的方法。隨著國外地層自動對比研究的開展，國的許多學(xué)者也進(jìn)行了這一方面的研究。子云（1993）37等采用了有序多元素最佳匹配法進(jìn)行測井曲線的自動對比。此方法是在單元素最佳匹配對比的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。并給出了多元素對比指標(biāo)選取的原則、各對比指標(biāo)的權(quán)系數(shù)的確定，用動態(tài)規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)了對比的遞推過程。汪炳柱（1994）38等采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測井曲線對比時，具體使用了先學(xué)習(xí)后識別的方法，即先用已知井的層序訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，再用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)去識別待測井的層序，而訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)

33、的誤差可調(diào)。還就BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和傳統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)法的層序?qū)Ρ冉Y(jié)果作了比較，認(rèn)為利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的效果更能明顯地區(qū)分出某種層序模式屬于某一類而不屬于另一類。耿耀輝（1995）39等采用了模式識別與動態(tài)規(guī)劃中有序元素最佳匹配相結(jié)合的方法在完成單井分層解釋的基礎(chǔ)上，根據(jù)測井曲線進(jìn)行地層對比。模式識別與有序元素最佳匹配相結(jié)合的方法進(jìn)行地層對比，既能研究不同地層的相似程度，同時又能確定對比井之一的地層因斷層或尖滅等原因造成的缺失。占松（1997）40等提出一種交互式等序相關(guān)對比方法以解決常規(guī)傾角曲線對比中的一些不足。特別是對高斜度井眼的曲線對比、高角度地層曲線的對比、不等厚地層的對比、以與探索長度的選取

34、、質(zhì)量控制等問題提出新的解決方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)是：1.不需進(jìn)行斜井校正處理；2.探索長度的選取沒有嚴(yán)格的要求，使經(jīng)驗(yàn)性和盲目性系數(shù)減小。3.等序處理解決了不等厚地層的相關(guān)對比問題。4.交互式對比與質(zhì)量控制使人直接參與到資料處理的過程中去，保證處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。超謨(1998)4142等在兩口井之間的對比按由大到小、由粗略到精細(xì)的順序逐步進(jìn)行，多口井之間的對比采用了循環(huán)檢測的控制方法。充分發(fā)揮人與計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)勢，既能自動對比，也能在需要的時候交互式給定對比條件、交互式地修改對比結(jié)果并自動記錄下修改的結(jié)果。該方法的最大特點(diǎn)是使復(fù)雜的問題按簡單明了的方式逐步進(jìn)行并有效地解決了地層在橫向上的相變問題

35、。錫民（1998）43等根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，利用地層一致性概念對測井信號進(jìn)行綜合分析，研制了一個較實(shí)用的測井信號地層自動對比系統(tǒng)，在測井信號對比過程中將局部的相似性和綜合的匹配對比有機(jī)地結(jié)合起來。在地層對比方面，尤其是在正斷層識別和斷層情況下的地層劃分方面有較好的分析結(jié)果，從而使得該系統(tǒng)在實(shí)踐中取得了良好的應(yīng)用效果。之后又應(yīng)用小波變換進(jìn)行測井信號自動對比。邵才瑞（2000）44等通過對測井曲線形態(tài)基元的劃分和對專家利用測井曲線進(jìn)行地層對比經(jīng)驗(yàn)的歸納，建立了地層對比的形式語言描述規(guī)則庫。以此為基礎(chǔ)，利用句法分析方法和測井曲線可進(jìn)行地層的模式識別對比。它不僅能完成不等厚地層間的對比，而且在地層尖滅和錯斷

36、的情況下也能獲得較好的對比結(jié)果。二華（2000）45等用動態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行地層對比的原理，提出了用地震反射同相軸作等時性約束條件的測井曲線對比方法，給出了最佳匹配的遞推公式與具體算法。實(shí)際應(yīng)用表明，該方法是可靠的、有效的，能適用于厚度有橫向變化與地層有缺失情況下的定量對比。保芝（2001）46提出了融合聚類分析和動態(tài)波形匹配技術(shù)進(jìn)行地層自動分級對比，解決了用測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行井間地層自動對比中需要解決的地層缺失和厚度不等關(guān)鍵問題。利用聚類分析劃分不同級別的層段。在高級別層段劃分結(jié)果控制下，計(jì)算兩井任何兩個次級層段的累計(jì)最小“匹配代價(jià)”，再反向追蹤找出最佳匹配路徑，從而獲得最優(yōu)的地層對比結(jié)果。利用這種動

37、態(tài)波形匹配技術(shù)進(jìn)行全局地層對比，使地層對比的可靠性增加。唐世偉（2002）47等提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與圖象處理技術(shù)相結(jié)合的地層對比方法。首先將測井曲線和地層參數(shù)轉(zhuǎn)化為二值點(diǎn)陣圖象模式，再經(jīng)過數(shù)據(jù)編碼壓縮，提取和記憶曲線所表征的地層模式特征，最后利用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練條件屬性與模式類別之間的映射關(guān)系，得到具有較強(qiáng)記憶能力和推廣能力的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對解決地層對比問題具有良好的適應(yīng)性。許少華（2002）48等利用粗集理論中的決策規(guī)則最小化算法，去掉冗余的屬性特征、樣本與相互矛盾的學(xué)習(xí)樣本，將數(shù)字化測井曲線和地層參數(shù)預(yù)處理，轉(zhuǎn)化為二值點(diǎn)陣圖象模式。1.3 研究容和方法本文在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)地層的結(jié)構(gòu)

38、特點(diǎn)（形態(tài)結(jié)構(gòu)、屬性結(jié)構(gòu)、接觸關(guān)系等），綜合利用測井、巖心、粒度等資料，對層序地層學(xué)的分層原則進(jìn)行研究，在人工識別層序地層單元界面的基礎(chǔ)上，建立層序地層單元定量劃分的方法，包括統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、頻譜分析方法和人工智能方法等，并通過層序地層單元的部特征進(jìn)行相關(guān)的對比，具體包括以下研究容：1） 層序地層單元界面的定量識別a.綜合應(yīng)用地震、測井、巖心、粒度、測年、顏色等資料，根據(jù)實(shí)例對層序地層學(xué)的分層原則進(jìn)行研究，在此基礎(chǔ)之上總結(jié)不同沉積環(huán)境下（河流，三角洲與水下扇），層序地層單元發(fā)育特點(diǎn)與識別特征，最后用數(shù)學(xué)方法對層序地層單元界面進(jìn)行由粗到細(xì)的劃分；b.建立河流、三角洲與水下扇沉積環(huán)境不同級別的層序地層

39、單元界面的識別標(biāo)志與其測井響應(yīng)，如頻譜特征等。2） 層序地層單元對比的定量方法a.在已建立的層序地層格架中進(jìn)行定量對比，解決對比中的各種匹配問題，根據(jù)層序地層單元（體系域、準(zhǔn)層序組、準(zhǔn)層序序、層組）部的綜合特征（包括厚度、深度、頻譜、曲線形態(tài)等）來進(jìn)行對比；b.綜合分析建立層序地層單元定量化對比方法（交叉對比、動態(tài)波形匹配、句法動態(tài)規(guī)劃等），總結(jié)合適不同沉積環(huán)境的定量化對比方法。技術(shù)路線如圖11所示：圖11層序地層單元定量對比方法研究技術(shù)路線圖第2章 層序地層單元劃分與界面識別方法在進(jìn)行層序地層單元定量對比研究之前，必須要對層序地層單元的等級劃分與人工的識別方法進(jìn)行分析。本章首先對研究中所涉與

40、的層序地層單元的特征與識別方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。2.1層序地層單元等級劃分自1977年Vail等提出沉積層序、層序組、超層序、超層序組等概念以來，沉積層序級別的劃分一直受到地質(zhì)學(xué)界的關(guān)注。許多地質(zhì)學(xué)家提出了劃分沉積層序級別的標(biāo)準(zhǔn)與方案，主要有Vail等以海平面變化的相對頻率為基礎(chǔ)49,50(強(qiáng)調(diào)時間區(qū)間)和Embry以基準(zhǔn)面變化的相對振幅為基礎(chǔ)51的兩種系統(tǒng)。王鴻禎教授52(1996)根據(jù)不同級別的天文旋回將層序劃分為6個不同的等級，包括巨層序(Gigasequence)、大層序（Megasequence）、中層序（Mesosequence）、正層序（Orthosequence）、亞層序(Sub

41、sequence)、小層序(Microsequence)。巨層序代表了地史上時間最長的海平面旋回(500-600Ma)；大層序?yàn)橐患墝有蚺c克拉通熱旋回有關(guān)(60-120Ma)；中層序?yàn)槎墝有颍瑢?yīng)的旋回是穿越銀道面旋回(27-40Ma)；正層序?yàn)槿墝有?，對?yīng)于奧爾特旋回(0.5-5Ma)；亞層序?yàn)樗募墝有?，與長米氏旋回有關(guān)(0.05-0.5Ma)；小層序?yàn)槲寮墝有?，對?yīng)于短米氏旋回（0.01-0.05Ma）。在實(shí)際研究中，我們更注重三級層序與更高級別的沉積層序，因此將層序地層單元由大到小劃分為層序（相對于正層序）、準(zhǔn)層序組（亞層序）、準(zhǔn)層序（小層序）三個級別作為研究對象。（表21）。2.1

42、.1準(zhǔn)層序1）準(zhǔn)層序：是以海（湖）泛面與其對應(yīng)的界面為界的一組巖層或巖層組組成。準(zhǔn)層序邊界是海（湖）泛面與其對應(yīng)的界面。一個準(zhǔn)層序的厚度圍為十幾米到幾百米，橫向分布圍為幾十至幾千平方公里。形成時間圍幾百年至幾萬。準(zhǔn)層序在普通地震剖面上難以識別出來，只能從特殊處理的地震剖面、測井、巖芯和露頭資料上識別。在三角洲、扇三角洲、近岸水下扇或湖相沉積環(huán)境中，當(dāng)沉積速率增加的速度大于湖盆基準(zhǔn)面可容空間增加的速度時，就會形成各種類型的沉積扇體準(zhǔn)層序和湖相準(zhǔn)層序。當(dāng)沉積物供給速度小于新增可容空間的形成速度時，則形成準(zhǔn)層序邊界。準(zhǔn)層序邊界形成機(jī)理有：泥巖的壓實(shí)作用，主要發(fā)育在各類沉積扇體的朵體，準(zhǔn)層序面積與朵體

43、本身圍相當(dāng)；斷層活動，主要發(fā)育在在各類濁積扇體當(dāng)中；湖平面的升降，發(fā)育在湖相各種沉積環(huán)境中。2）準(zhǔn)層序邊界特征：侵蝕作用，主要存在于扇三角洲平原地區(qū)與各類水下河道當(dāng)中；界面之上有上超；界面上下層組的疊加形式有明顯變化。準(zhǔn)層序界面有植物根化石。2.1.2準(zhǔn)層序組1）準(zhǔn)層序組：一套組成有特色的疊加形式，一般以明顯的湖泛面或與其相當(dāng)?shù)慕缑鏋榻绲谋舜擞谐梢蜿P(guān)系的準(zhǔn)層組序列。表21 層序地層單元次級劃分表層序地層單元定義厚度圍(m)橫向分布圍(Km2)形成時間(a)界面特征識別手段層序一組有在聯(lián)系相對整合的地層，它以不整合或與之相關(guān)的整合為頂、底的界面幾十米至幾百米幾千平方公里至數(shù)萬平方公里幾十萬年到幾

44、百萬年界面為不整合與其對應(yīng)的整合各項(xiàng)測井參數(shù)的突變面大型構(gòu)造削截面、沉積超覆面，角度不整合面地震勘探資料上識別，也可在測井、巖心和露頭上識別準(zhǔn)層序組一套組成有特色的疊加形式，一般以明顯的海（湖）泛面或與其相當(dāng)?shù)慕缑鏋榻绲谋舜擞谐梢蜿P(guān)系的準(zhǔn)層序序列。10米至數(shù)百米之間，橫向分布圍大約在10平方公里至數(shù)千平方公里幾千年到幾十萬年之間界面上下為不同的準(zhǔn)層序疊加模式；此界面可與層序邊界一致；可以是體系域的下超界面或邊界；間斷面處發(fā)育古土壤，電鏡能譜的特征顯示古土壤以高嶺石為主，湖泛面處發(fā)育碳酸巖層。地震勘探資料上識別，也可在測井、巖心和露頭上識別準(zhǔn)層序是以湖泛面與其對應(yīng)的界面為界的一組巖層或巖層組組成

45、。準(zhǔn)層序邊界是湖泛面與其對應(yīng)的界面。十幾米到幾百米幾十至幾千平方公里幾百年至幾萬年侵蝕作用，主要存在于扇三角洲平原地區(qū)與各類水下河道當(dāng)中；界面之上有上超；界面上下層組的疊加形式有明顯變化。準(zhǔn)層序界面有植物根化石。普通地震剖面上難以識別出來，只能從特殊處理的地震剖面、測井、巖芯和露頭資料上識別。一個準(zhǔn)層序組的厚度大約在10米至數(shù)百米之間，橫向分布圍大約在10平方公里至數(shù)千平方公里。形成時間大約幾千年到幾十萬年之間。其勘探精度可達(dá)到在地震勘探資料上識別，也可在測井、巖心和露頭上識別。根據(jù)沉積速率與新增可容空間速率之比，將準(zhǔn)層序組劃分為進(jìn)積式、退積式和加積式3種類型。2）準(zhǔn)層序組界面特征：界面上下為

46、不同的準(zhǔn)層序疊加模式；此界面可與層序邊界一致；可以是體系域的下超界面或邊界；間斷面處發(fā)育古土壤，電鏡能譜的特征顯示古土壤以高嶺石為主，湖泛面處發(fā)育碳酸巖層。2.1.3層 序1)層序：為一套成因上相關(guān)的、相對整合的連續(xù)地層序列，其上下以不整合或與不整合相對應(yīng)的整合面為界。一個層序的厚度圍為幾十米至幾百米，橫向分布圍廣泛，大約幾千平方公里至數(shù)萬平方公里。可在地震或測井露頭資料中識別。在層序部可進(jìn)一步劃分體系域，根據(jù)不同的層序類型劃分不同的體系域組合。型層序由低水位體系域、海侵體系域和高水位體系域所組成，其下伏邊界為類不整合與其對應(yīng)的整合。型層序由陸架邊緣體系域、海侵體系域和高水位體系域組成，其下伏

47、邊界為類不整合與其對應(yīng)的整合。2）層序界面特征：層序邊界是不整合與其對應(yīng)的整合面，是橫向上連續(xù)廣泛分布的面。地震反射不整合識別特征：削蝕、上超、頂超等；在測井曲線或露頭上不整合識別特征：a.地表侵蝕削蝕，具有橫向上相應(yīng)的地表暴露面，以土壤或根土層為標(biāo)志；b.上覆地層或是上超在深切谷邊緣上，或是上超在濱岸上；c.濱岸上超的向下遷移；d.侵蝕削蝕與相向盆地的遷移。2.2層序地層單元界面識別方法2.2.1層序地層單元界面的巖芯、測井判識標(biāo)志研究層序地層學(xué)研究主要是利用巖芯、露頭、測井和高分辨率地震剖面資料識別準(zhǔn)層序級的層序地層單元。其研究的關(guān)鍵是界面的判識。1）準(zhǔn)層序界面的識別準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組是層序

48、的基本構(gòu)筑單元。一個準(zhǔn)層序是以海（湖）泛面和與之可以對比的面為界劃分的，是在成因上有聯(lián)系、相對整合的一套巖層或巖層組。準(zhǔn)層序的基本特點(diǎn)是沉積環(huán)境的水深向上變淺，它是在兩次小的水泛之間的沉積。準(zhǔn)層序界面為海（湖）泛面，是水深急劇增長并超過沉積速率所致。在測井曲線與巖性剖面上準(zhǔn)層序有如下特點(diǎn)：a. 巖層厚度突變；b. 巖性突變；c. 測井曲線值突然改變。而準(zhǔn)層序的部特征是：a. 砂巖組或?qū)酉蛏献儽』蜃兒?；b. 砂、泥巖之比向上減小或增大；c. 粒度向上減小或增大。據(jù)準(zhǔn)層序的發(fā)育過程可知，準(zhǔn)層序的形成是一小的海（湖）泛旋回，這一小的海（湖）泛旋回實(shí)際是由3個小階段組成的。第1個小階段是快速的海（湖）

49、進(jìn)時期，其作用以沖刷破壞為主；第2個小階段是海（湖）泛水體穩(wěn)定發(fā)育期，此時礦物質(zhì)碎屑沉積速率緩慢，但由于水深的突然變化，加速了生物死亡速率，造成了有機(jī)質(zhì)堆積速度的相對升高，從而易于形成富含有機(jī)質(zhì)的油頁巖或暗色泥巖；第3個小階段是河流復(fù)活階段，礦物質(zhì)碎屑供應(yīng)和生物死亡速度逐漸趨于正常，從而結(jié)束了富含有機(jī)質(zhì)的相對深水沉積，形成了水深逐漸變淺的其它沉積物。因此，油頁巖底界面常為準(zhǔn)層序界面。(圖21)2）準(zhǔn)層序組界面的識別準(zhǔn)層序組是具有一樣疊加模式與有成因聯(lián)系的不同準(zhǔn)層序序列的組合，其界面與準(zhǔn)層序邊界一樣也是海泛面與與之相對應(yīng)的界面。根據(jù)沉積速率與新增可容空間速率之比可將準(zhǔn)層序組疊加模式分為進(jìn)積式、退

50、積式或加積式。圖21松遼盆地西部斜坡區(qū)準(zhǔn)層序界面劃分實(shí)例（據(jù)董清水53，1997）3）體系域識別特征體系域是一個連續(xù)的同期沉積體系的組合。低水位體系域發(fā)育于可容空間的快速大幅度減小至增大之前。開始時由于可容空間的快速減小，沉積基準(zhǔn)面大幅度向下調(diào)整，沉積作用停止，而侵蝕沖刷作用不斷加劇，碎屑物被輸送到位于沉積基準(zhǔn)面以下的盆地部，并且由于供應(yīng)距離近、堆積快，沉積物以盆底扇、斜坡扇形式堆積下來，沉積物分選、磨圓都很差，孔隙度高，砂、泥比高。在后期可容空間減小趨勢緩慢并略有開始增大之趨勢，低水位前積復(fù)合體便是此期的產(chǎn)物，侵蝕基準(zhǔn)面的向下調(diào)整逐漸停止，對早先沉積地層的切割也逐漸停止，沉積物的顆粒要比低水

51、位沉積物（盆底扇、斜坡扇）細(xì)，上部楔狀體顆粒更細(xì)，準(zhǔn)層序呈前積型疊加。在自然伽馬和自然電位測井曲線上（如圖22），盆底扇呈光滑柱形顯示，上、TST海侵體系域；HST高水位體系域；LST低水位體系域；PGC前積復(fù)合體；SF斜坡扇；LCC堤成谷復(fù)合體；S.B.層序界面；BFF盆底扇圖22 沉積層序和體系域的典型測井曲線模式圖（據(jù)占松54，2000）下界面處測井發(fā)生突變；斜坡扇呈齒狀雙卵形顯示，上部具有向上變細(xì)的鐘形特征；前積復(fù)合體呈齒狀漏斗形顯示。在地層傾角測井矢量圖上，低水位體系域一般以亂模式為特征，晚期可能出現(xiàn)綠模式或紅模式，反映出快速堆積的沉積環(huán)境。低水位體系域的頂界是首次海泛面，底界是層序

52、的底界面。海侵體系域發(fā)育與可容空間的不斷增大至最大增長速率之間的時間段。隨著可容空間的不斷增大，盆地的沉積物供應(yīng)逐漸減少，沉積物幾乎全部被保存在不斷上超的岸線附近，準(zhǔn)層序以退積型式疊加。在自然伽馬和自然電位測井曲線上，海侵體系域呈齒狀鐘形顯示。在地層傾角測井矢量圖上，一般以紅模式顯示，反映向上變細(xì)的沉積環(huán)境。海侵體系域的頂界是最大的海泛面。高水位體系域發(fā)育于可容空間增長速率最大至增長停止或開始減小之間的時間段。隨著可容空間增長速率的減小，準(zhǔn)層序組將有退積型式轉(zhuǎn)變?yōu)榍胺e型式，沉積物不斷的向盆地前積。在自然伽馬和自然電位測井曲線上，高水位體系域呈齒狀柱形齒狀漏斗形顯示。在地層傾角測井圖上，一般以綠

53、藍(lán)模式顯示，反映向上變粗的沉積環(huán)境。高水位體系域的頂界是層序邊界。低水位體系域與海侵體系域之間的界面是初次海泛面。一般來說，它在常規(guī)測井曲線上的特征不明顯，但在自然伽馬能譜曲線上卻有比較明顯的特征，即初次海泛面具有低總計(jì)數(shù)率值，較低的K值、較低的Th值和較高的Th/K比值。海侵體系域與高水位體系域之間的界面是最大海泛面，最顯著的標(biāo)志是存在密集段。密集段是每一個沉積層序中在測井曲線上最易識別的標(biāo)志層，是厚度較薄的海（湖）相地層單元，由沉積速率極緩慢的深海（湖）相和半深海（湖）相沉積物組成。用測井資料識別密集段的主要判別準(zhǔn)則是：（1） 密集段在常規(guī)測井曲線上的特征主要表現(xiàn)為：a. 高自然伽馬；b.

54、 低自然電位、尖峰狀高阻、高密度、高聲波（為薄層鈣質(zhì)泥頁巖或灰?guī)r反映）；c. 低自然電位、低電阻標(biāo)志層（反映比較純的海或湖相泥巖的存在）；d. 位于向上變細(xì)的測井響應(yīng)到向上變粗的測井響應(yīng)的拐點(diǎn)處（反映相對水平面上升至最大后轉(zhuǎn)為下降的趨勢）。（2） 密集段在自然伽馬能譜曲線上的特征主要表現(xiàn)為高總計(jì)數(shù)率值，高K值、高U值、高Th值和較高的Th/K比值與低Th/U值。（3） 密集段在巖性特征和體系域的組合關(guān)系在測井曲線和巖性剖面上，體系域的識別主要依據(jù)準(zhǔn)層序的疊置方式和砂、泥巖比率變化等。海侵體系域準(zhǔn)層序組以退積型為主，向上泥巖比率高；高水位體系域早期準(zhǔn)層序組以前積型為主，向上砂、泥比增高。密集段是

55、海侵體系域晚期到高水位體系域早期沉積的地層，泥巖含量高，自生礦物以與某些微量元素密集。4)層序界面特征層序界面特征一般比較復(fù)雜，在不同的沉積部位表現(xiàn)出不同的特征，并可以用不同標(biāo)志加以識別。（1） 地震剖面上，層序界面不整合的地震反射特征有：削蝕、上超、頂超等；河流下切形成的下切溝谷特征。（2） 在測井層序分析中，層序界面一般表現(xiàn)為如下特征：a. 在巖性剖面上處于由下向上變粗的準(zhǔn)層序組頂部或巖性突變處；b. 在測井曲線上，位于漏斗形曲線的頂部，或測井曲線的幅度發(fā)生明 顯變化處；（3）生物特征識別標(biāo)志a. 生物碎屑層（破碎的貝殼等）b. 植物根跡化石（淡水環(huán)境）（4）沉積學(xué)特征a. 巖性變化b. 層序界面的角度不整合第3章 層序地層單元界面定量劃分方法層序地層單元與其界面的識別是層序地層學(xué)研究中最基本的問題，層序地層單元與其界面識別的主要方法有