黃驊坳陷孔南地區沙河街組井震基準面旋回匹配

薛林福，孫 晶，白 燁，潘保芝，王建強

1.吉林大學地球科學學院，長春 130026 2.青島海洋地質研究所，山東青島 266071 3.吉林大學地球探測科學與技術學院，長春 130026

黃驊坳陷孔南地區沙河街組井震基準面旋回匹配

薛林福1，孫 晶2，白 燁1，潘保芝3，王建強2

1.吉林大學地球科學學院，長春 130026 2.青島海洋地質研究所，山東青島 266071 3.吉林大學地球探測科學與技術學院，長春 130026

提出了井震基準面旋回匹配的概念與方法。該方法通過測井和地震層序地層分析，以高分辨率層序地層學的基準面旋回為約束，利用合成記錄建立測井和地震反射之間的匹配關系。采用該方法可獲得更可靠的井震匹配關系，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。孔南地區沙河街組30多口井的井震基準面旋回匹配研究結果表明：層序Ⅰ包括4個主要反射軸，A1、A2和A3分別代表了層序Ⅰ內部的3個四級層序初始洪泛面，A4反射軸相當于層序ⅠC3U旋回上升半旋回的初始洪泛面；層序Ⅱ內部主要包括B1和B2 2個正相位連續反射軸，分別代表了層序Ⅱ內部2個基準面旋回的洪泛面；層序Ⅲ內部主要發育了C1和C2 2個明顯的正相位較連續的反射軸，其中C1相當于層序Ⅲ的C2U旋回與C3D旋回的分界，C2反射軸對應于層序ⅢC3U旋回的初始洪泛面。各三級層序內部的正相位反射軸通常為四級層序的初始洪泛面或最大洪泛面。

孔南地區；高分辨率層序地層學；井震基準面旋回匹配；沙河街組；地震響應

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的次級坳陷。孔南地區位于黃驊坳陷南部（圖1），主要充填了古近紀陸源碎屑沉積，其自下而上發育孔店組（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沉積，在一些地區夾有基性火山巖及湖成碳酸鹽巖和蒸發巖。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呈不整合接觸，在坳陷內為連續沉積。

層序地層與高分辨率層序地層對比是目前建立等時地層對比格架的核心方法。特別是隨著大量更高分辨率地震資料和井數據的獲得，高分辨率層序地層學方法被普遍用于地層對比和儲層預測。高分辨率層序地層劃分對比的核心問題是建立井震聯系，確定主要地震反射軸的層序地層意義，建立等時地層對比格架。但在單井資料與地震資料結合過程中，三級層序發育的地震反射軸難以與單井劃分的基準面旋回建立對應關系。該問題使地震解釋中很多地震軸不具有實際層序地層學中界面和沉積旋回含義，制約了通過地震解釋進行層序地層學研究的效果。

1 井震基準面匹配方法與步驟

1.1 井震基準面旋回匹配

基準面旋回是高分辨率層序地層學的核心概念之一。一個基準面升降過程稱為一個基準面旋回。在一個基準面升降過程中所形成的地層，稱之為一個成因層序單元，簡稱為成因層序。成因層序是等時地層單元，可以通過對比成因層序建立等時高分辨率層序地層學對比格架［4－5］。基準面旋回識別是高分辨率層序地層劃分與對比的基礎，可以通過GR、SP和電阻率等測井曲線進行進積、退積和加積三種疊加樣式識別，并在此基礎上進行基準面旋回劃分。

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

井震基準面旋回匹配是在高分辨率層序地層學模式約束下的井震匹配方法。通過測井資料和井旁地震記錄制作合成記錄，在測井基準面旋回識別及地震層序分析的基礎上，建立基準面旋回界面與地震反射軸的一一對應關系［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的巖性地層分層界面與地震反射軸匹配的方法，該方法內涵是基準面旋回與地震軸的匹配關系必須符合高分辨率層序地層學模式。井震基準面匹配對加深研究區的層序地層的理解具有重要意義。

1.2 井震基準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比，建立等時地層格架的基礎。采用合成紀錄方法進行井震匹配是油氣勘探中建立井資料和地震資料關系的基本方法。以往通過合成記錄進行井震匹配主要側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系，很少從不同級別基準面旋回的角度考慮基準面旋回單元與地層反射軸之間的對應關系。

在常規井震匹配研究過程中，利用聲波測井資料制作合成記錄，建立測井資料與地震資料之間的橋梁；但由于測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設置的誤差，測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行有效匹配，常規的做法是對合成記錄進行移動、拉伸和壓縮操作。這種井震匹配方法的準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應，僅僅是一種形態上的匹配，沒有考慮地震反射軸的層序地層學意義，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應關系。

測井層序地層學研究是通過疊加樣式進行層序地層單元劃分的，地震層序地層學分析是通過地震反射終止關系進行層序地層單元劃分的。單純根據測井或地震資料進行層序地層劃分存在著一定的局限性，但通過井震基準面旋回匹配，建立測井層序地層單元與地震層序地層單元之間的關系，賦予主要地震反射軸的層序地層學意義。在進行基準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，反映較短周期基準面旋回變化的地震反射終止關系難以識別，地震反射軸的層序地層學意義不能確定；但根據測井資料可以進行明確的基準面旋回劃分。在此情況下，可先通過合成記錄建立大的測井層序地層界面與地震層序界面的對應關系，然后根據測井基準面旋回劃分結果，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，在地震剖面上標定層序界面。通過井震層序和基準面旋回匹配研究，使根據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系。

3）反映基準面旋回變化的測井響應不明顯，難以進行基準面旋回劃分，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，通過合成記錄標定層序和基準面旋回界面在井中的位置。

由上所述可以看出，在進行高分辨率層序地層分析過程中，以基準面旋回為約束，充分利用測井和地震資料對層序界面響應的優勢，進行井震匹配，測井與地震層序地層劃分結果可以互相驗證與互相補充，可以獲得更可靠的層序地層劃分結果，并賦予主要地震反射軸層序地層學意義。據此筆者提出了基準面旋回井震匹配的概念與方法。

1.3 井震基準面旋回匹配步驟

井震層序和基準面旋回匹配主要包括如下步驟：

1）根據測井和錄井資料，進行疊加樣式分析，采用人工或數值分析方法開展短期和中期基準面旋回分析，進行層序和基準面旋回劃分（圖2）。

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

2）根據地震反射終止關系進行地震層序地層學劃分，確定主要地震反射的層序地層學意義。

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

4）調整或核實測井層序和地震層序劃分結果，使二者能夠合理匹配。根據測井基準面旋回劃分結果，進行井震基準面旋回匹配，確定主要地震反射軸的層序地層學意義。

2 孔南地區沙河街組井震基準面旋回匹配

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，以湖泛面作為成因層序或基準面旋回層序單元的邊界，進行中期和長期基準面旋回劃分。孔南地區沙河街組可劃分為3個三級層序、10個中期基準面旋回（圖3）。

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

層序Ⅰ相當于沙三段，可以劃分為3個四級層序，包括C1旋回的上升半旋回，C2和C3兩個完整旋回，以及旋回C4的下降半旋回。層序Ⅱ大致相當于沙二段，可以進一步劃分為1個四級層序，包括旋回C1的上升半旋回和旋回C2的下降半旋回。層序Ⅲ相當于沙一段，可進一步劃分為3個四級層序，包括旋回C1的上升半旋回，C2、C3兩個完整的旋回，以及旋回C4的下降半旋回。

2.2 層序Ⅰ中期基準面旋回井震匹配

層序Ⅰ內部通常包括3～4個正相位連續反射軸，自下而上的編號分別為A1、A2、A3和A4（圖3），在南皮凹陷可以出現多于4個的反射軸。A1、A2和A3分別代表了層序Ⅰ內部3個四級層序初始洪泛面（圖4）。

文中在描述一個基準面旋回的上升半旋回和下降半旋回時，在旋回名稱后分別以U和D代表基準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反射軸，相當于層序Ⅰ的C1U旋回的初始洪泛面。A2反射軸相當于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。在南皮凹陷反射強度大、連續性好，區域上可追蹤性好，為層序Ⅰ的最大洪泛面。

2.3 層序Ⅱ中期基準面旋回匹配

層序Ⅱ內部主要包括2個正相位連續反射軸（官2205），自下而上的編號為B1和B2（圖3），分別代表了層序Ⅱ內部2個旋回基準面旋回的洪泛面。在許多地區B1反射軸不發育，或與B2反射軸合為一個反射軸，以B2反射軸為界，可以劃分為1個基準面上升半旋回和一個基準面下降半旋回。B1相當于層序Ⅱ的初始洪泛面，B2相當于層序Ⅱ的最大洪泛面。以燈1井為代表的烏馬營地區B1和B2兩個反射軸均較發育（圖4），反射強度大。在集北頭地區（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，B1和B2不發育。

2.4 層序Ⅲ中期基準面旋回匹配

層序Ⅲ內部主要發育2個明顯的正相位較連續的反射軸，自下而上的編號為C1、C2（圖3）。C2之上有時發育一個反射很弱、連續較差的反射軸，編號為C3，該層序底部的地震反射軸編號為C0。

C1反射軸對應于層序Ⅲ中部經常出現的薄砂層頂界，相當于層序ⅢC2U旋回與C3D旋回的分界（烏10井）。在舍女寺地區，由于C2D旋回不發育或缺失，C1反射軸可能不發育。在舍女寺地區，如女75井，在C0和C1反射軸之間可出現C0－1反射軸，在C1和C2反射軸之間可出現C1－1反射軸。

C2反射軸對應于層序Ⅲ的C3U旋回的初始洪泛面，在大多數地區該軸均較發育。

2.5 井震基準面旋回匹配結果討論

通過上述井震基準面旋回匹配結果可以看出，基準面旋回與地震反射軸具有明確的對應關系，這種對應關系主要表現為2種形式：1）地震反射軸對應于基準面旋回的分界，相當于三級或四級層序的最大洪泛面，如層序Ⅱ的內部反射軸B2相當于層序Ⅱ的最大洪泛面，層序Ⅲ的內部反射軸C1相當于C2U旋回與C3D旋回的分界；2）地震反射軸對應于層序的初始洪泛面，如層序Ⅰ內部的3個反射軸分別代表了層序Ⅰ內部3個四級層序的初始洪泛面。

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

通過井震基準面旋回匹配，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，對于建立高分辨等時地層對格架，預測生油層與砂體分布具有重要意義。

3 結論

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

2）井震基準面旋回匹配在孔南地區沙河街組層序地層分析中取得了良好應用效果，通過基準面旋回匹配得出，各三級層序內部的正相位反射軸通常為四級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，為孔南地區地震資料的層序地層解釋提供了依據，為等時地層格架的建立奠定了基礎。

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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目（DGYT－2007－JS－4184）

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