Question

地层旋回的级次划分

Answer 1

不同级次的地层旋回构成不同规模的层序地层单元（Arrken et al.，1995），并响应于不同级次的基准面旋回（邓宏文等，2000）。因此，准确识别不同级次的基准面旋回、理顺旋回级次之间的关系，对分析地层层序控制因素具有重要的意义。

（1）界面的成因类型、识别标志及其在旋回级次划分中的意义

表3-2 不同层序级别划分方案的对应关系

层序划分是层序地层分析的基础，界面是划分层序和确定层序成因类型的依据。目前，国外有关层序划分的方案主要有3种，其一以XXON公司“Vail”学派为代表，以不整合面或相关整合面为层序边界（表3-2）；其二以W.E.Galloway为代表，以最大洪泛面作为层序边界；其三则为J.G.Johnson等所强调的以地表不整合或海侵不整合面为界的沉积层序。与上述层序划分方案有所不同的是，Cross创导的层序划分（表3-2）取决于海平面变化、构造沉降、沉积负荷、沉积通量和沉积地形等综合因素制约的基准面升降过程，一个基准面升降过程中形成的沉积充填序列即为一个成因层序单元，界面对应于基准面下降达最低点位置，既可位于沉积界面之上（相关整合面），也可位于沉积界面之下（不整合面或冲刷面），由界面限定的旋回级次取决于地层基准面旋回周期的长短。国内，王鸿祯、郑荣才等也提出了关于陆相沉积层序级别的划分方案，不同学者关于层序分级方案的对应关系、技术精度及界面标志见表3-2。

郑荣才多年来在辽河断陷盆地、鄂尔多斯和川西前陆盆地、百色走滑盆地进行了陆相层序分析，发现上述盆地的构造性质虽然不同，但在湖盆构造-沉积演化序列中均可识别出6类具不同成因特征、发育规模和识别标志的界面（表3-3），其中同类界面的各项特征及其所限定的层序结构、叠加样式和时间跨度基本一致，由此认为此6类界面可作为划分旋回级次的通用依据。需指出的是，由此6类界面所限定的各级次基准面旋回中，均可发育有级次和规模相当的湖泛面，相对各级次旋回的底、顶界面具不同程度的穿时性，以湖泛面具有更好的等时性和区域对比意义，以及更高的时间分辨率，因而在实际工作中通常以界面为层序划分依据，而湖泛面则为最重要的等时对比界面标志。

表3-3 基准面旋回界面类型及主要是别标志

（据郑荣才等，2001）

（2）旋回级次的划分和控制因素

依据地层基准面旋回周期的长短变化，已有的大多数研究成果将基准面旋回划分为长期、中期、短期3个级次。郑荣才等在同时考虑地层基准面旋回与盆地构造演化关系的基础上，曾提出增加超长期旋回的4级次划分方案，在进行小层或单砂体划分和等时对比时使用超短期旋回概念。由于层序分析对象和要求不同，如以勘探阶段层序分析为目标的研究者，对象主要为长—中期时间尺度的统、组、段地层单元，采用3级次划分方案划分的各级次旋回时间跨度可能偏大；而以开发阶段层序分析为目标的研究者，对象主要为短时间尺度的段、砂层组、砂层（或小层），乃至单砂体地层单元，采用同样的3级次划分方案划分的各级次旋回时间跨度可能偏小，由此很可能将同一地层划分为不同级次的旋回。究其原因无疑与缺乏统一的划分标准有关，也说明仅3个级次的旋回划分方案不能满足勘探开发各阶段的要求。针对上述问题，结合典型陆相含油气盆地的层序发育特征，在原来级次划分方案的基础上，郑荣才等进一步提出了6级次划分方案（表3-4）。与前人的划分方案相比，该方案突出如下几个重点：①充分强调了引起地层记录中不同级次地层基准面旋回周期性变化的不同控制因素，并保存在各类界面中，因而通过界面的成因类型、产状特征、发育规模和识别标志，可对各级次基准面旋回进行更为合理的划分；②基准面旋回的分级命名，同时考虑了各级次旋回的时限变化范围和主控因素，并给予特定的含意，规范了级次划分标准；③相对3级次划分方案，6级次划分方案更能满足油气田勘探开发工程各阶段要求，在统一划分标准的基础上，不仅可降低各级次旋回划分的随意性，同时亦增强了实际应用的可操作性；④6级次划分方案与经典的“Vail”层序划分方案具有一定的可对比性。

表3-4 基准面旋回的级次划分级基本特征

（据郑荣才等，2001）

（3）各级次基准面旋回的特征及其研究意义

1）巨旋回：此类旋回以区域构造运动不整合面为底、顶界面，由原形盆地的完整沉积充填序列组成（表3-3，表3-4）。旋回的时限于不同的盆地差别极大（表3-5），视盆地的形成、演化、消亡过程而定。垂向剖面上，不同构造性质盆地的沉积充填序列虽具很大的差异，但大多由多个相类型变化范围很大的沉积体系交替组成湖进-湖退巨旋回，往往发育有多套不同类型的生储盖组合。在勘探阶段，识别和划分此类旋回是区域地层对比和盆地构造性质描述，预测新区的盆地充填序列、生储盖组合特征和油气勘探远景等基础地质研究的任务之一。

表3-5 几个陆相盆地各级次基准面旋回时限分布

注：ESR年龄资料： ①引自王允诚、郑荣才等《辽河盆地西部洼陷齐曙下台阶—双台子构造带油气富集规律及勘探目标评价》，成都理工学院科研报告，1999；②引自柳梅青、艾国华、郑荣才等《川西及邻区碎屑岩层序地层及储层特征研究》，西南石油局研究院科研报告，1999；引自郑荣才、柳梅青等《川西新场气田蓬莱镇组陆相地层高分辨率层序地层学研究》，成都理工学院，科研报告，1998；④引自郑荣才、彭军、吴朝容《广西百色盆地下第三系层序地层学研究》，成都理工学院科研报告，2000。 （据郑荣才等，2001）

2）超长期旋回：此类旋回由盆地构造演化阶段的沉积充填序列组成，又可称之为超层序，底、顶界面对应构造演化各阶段之间的应力场转换面，通常表现为强烈构造隆升形成的构造不整合面，于盆地范围内可对比性极好，但具较大幅度的穿时性。旋回的时限取决于盆地构造演化阶段的应力场转换频度和速度，或较为一致，或变化较大（表3-5），一般以盆地发展演化阶段发育的旋回时限跨度较大，沉积厚度最大，往往对应烃源岩的主要发育期。垂向剖面上，通常由多个具相邻发育和互呈相变关系的沉积体系按一定的顺序叠加组成湖进—湖退超旋回，旋回内可发育有多套同类型的生储盖组合。旋回之间的不整合面两侧，常可出现强烈跳相现象，所发育的生储盖组合类型亦有所差别。勘探阶段识别此类旋回非常重要，它不仅是对相邻盆地或同一盆地中的次级盆地进行地层对比的基础，可用来优化地层系、统、组的划分方案，建立更为合理的地层层序，同时也可用来描述盆地构造演化各阶段的沉积充填特征和盆-山耦合或山-盆转换的关系。更重要的是，以超长期旋回界面的可对比性和最大湖泛面的等时性为地层等时对比标志和框架，可提供建立长时间尺度的层序地层格架基础。

3）长期旋回：此类旋回由盆地构造演化阶段中各次级构造活动过程形成的沉积充填序列组成，时限有较大的变化范围（表3-5）。底、顶界面对应构造幕式性活动的强弱变动面，在盆地边缘通常表现为局部构造隆升形成的构造不整合面或大型冲刷面，向盆内方向逐渐过渡为相关整合面，于盆地范围内的各次级盆地或相邻沉积体系中有很好的可对比性，穿时幅度在盆缘有时较大，向盆内方向减小，深水区为等时面。垂向剖面上，一般由一个或互呈过渡关系的几个沉积体系叠加组成完整的湖进-湖退沉积旋回，具备相对独立的生储盖组合。在勘探和开发阶段识别此类旋回具有不同的意义，如勘探阶段，利用岩性剖面与测井曲线和地震反射特征、几何形态的可对比性，在地震剖面上识别、标定和追踪长期基准面旋回，建立以超长期旋回界面和最大湖泛面为等时对比框架、以长期旋回为等时地层对比单元的层序地层格架，可用以编制以长期旋回为地层单位的具较高精度的中比例尺等时沉积相图，描述地层格架中长期基准面旋回与生储盖组合的关系，可提高油气藏预测和评价精度。开发阶段，以长期旋回界面的可对比性和最大湖泛面的等时性为地层等时对比的标志和框架，可建立地层识别精度更高的中等时间尺度的层序地层格架。

4）中期旋回：此类旋回由偏心率长周期导致的气候冷、暖变化过程中形成的沉积充填序列组成，时限较为一致（表3-5）。底、顶界面可能对应于夏半年日照量最低的冰期，于盆缘的水道发育区通常表现为间歇暴露面或较大规模的冲刷面，盆内以相关整合面为主，各次级盆地之间的可对比性可能较差，但在同一次级盆地或沉积体系中具极好的可对比性和等时性。垂向剖面上，此类旋回通常限于同一沉积体系中，由某个或两个相邻相带组成长期旋回中的次级湖进-湖退沉积旋回。同一长期基准面升、降过程中发育的各个中期旋回往往具有不同的生储盖组合意义，其中有利于储集相带发育的中期旋回主要出现在长期基准面上升的早中期或下降晚期，而位于上升晚期至下降早中期的中期旋回，一般以发育烃源岩、盖层抑或隔层为主，尤其是同时对应超长期和长期旋回最大湖泛面的中期旋回，往往是含油气陆相盆地中最为重要的烃源岩发育层位。在陆相地层的层序分析中，以中期旋回最具等时对比意义，因而在地层记录中识别此类旋回极其重要。如勘探阶段，以长期旋回界面和最大湖泛面为框架，以中期旋回为等时地层对比单元所建立的中等时间尺度的层序地层格架，可用以编制以中期旋回为地层单元、精度更高的中—大比例尺等时沉积相图，可更为准确地描述有利生储盖相带的平面分布和地层格架中的时空展布和演化规律，提高油气藏预测成功率。开发阶段，则可以中期旋回界面和最大湖泛面为等时对比标志和框架，为建立地层识别精度更高的短时间尺度的层序地层格架提供依据。

5）短期旋回：此类旋回由偏心率短周期导致的气候旱、湿变化过程中形成的沉积充填序列组成，时限基本一致（表3-5）。底、顶界面对应相对干旱期，于盆缘水道发育区表现为小规模的冲刷面或间歇暴露面，而淹没区则以整合界面为主。此类旋回在次级盆地之间已难以对比，在同一次级盆地中的两个相邻沉积体系之间对比难度亦较大，而在同一沉积体系或油气藏范围内大多数具有较好的可对比性和等时性。垂向剖面上，此类旋回通常限于沉积体系内的某个亚相或两个相邻亚相中，为多个单一岩性或彼此间具成因联系的岩层按一定的样式叠加而成，属中期旋回中的不完整或较完整湖进-湖退韵律旋回。旋回的结构类型远比中期旋回复杂得多，但具有很强的分布规律性。鉴于短期旋回在大区域范围可对比性较差、对比难度大，旋回的结构类型和叠加样式变化复杂，一般在大比例尺的岩性和测井剖面中才能识别，且工作量大，因此勘探阶段短期旋回的层序分析主要限于基干剖面，用于了解有利储集相带在层序地层格架中的分布规律。而开发阶段，由于层序分析一般限于某个区块的沉积体系或油气藏，以含油气层段为层序分析对象，不仅其范围小和可对比性较好，而且旋回的结构类型和叠加样式的变化，可直接显示有利储集相带的展布规律，因而有着广泛的应用前景。如以中期旋回界面和湖泛面为等时地层对比框架，以短期旋回为等时地层对比单元所建立的短时间尺度的层序地层格架，可进一步提高地层分析的精度和储层预测的准确性，特别是在小层砂体对比中的应用，不仅可提高砂体的追踪对比可信度，同时还可对砂体几何形态、时空展布规律、连通性、储层非均质性进行高精度的描述，特别是以短期旋回为地层单元编制的高精度大比例尺等时沉积微相图，可为油气藏（或含油气系统）的精细描述、储层三维预测、储量计算或剩余油分布、流体流动数值模拟、注采工艺等众多开发地质问题的研究提供更可靠的地质模型。

6）超短期旋回：此类旋回由岁差周期伴生的气候短周期冷、暖变化过程中形成的沉积充填序列组成，时限最均一（表3-5），底、顶界面对应相对寒冷期。如同短期旋回，界面于盆缘的水道发育区主要表现为小型冲刷面或间歇暴露面，具较好的可对比性，淹没区则为非沉积作用间断面或整合面。在地层记录中识别此类旋回的工作亦主要限于储集砂体最发育的盆缘水道发育区，而在泥质沉积区难以识别，且识别此类旋回无实际意义。垂向剖面上，通常表现为单一的微相类型，由单一岩性或彼此间具成因联系的多个岩性组成级次较短期旋回更低的湖进—湖退韵律层，因而又可将其视为最小成因地层单元。如以中期旋回界面和湖泛面为框架，以短期旋回为骨架，以超短期旋回为等时地层对比单元，所建立的超短时间尺度的层序地层格架，可大大提高单砂体的追踪对比和几何形态及非均质性的描述精度，以及编制以单砂体为单位、具更高精度的大比例尺等时沉积微相图。但在实际工作中由于编制超短时间尺度的层序地层格架和单砂体沉积微相分布图的工作量极大，因而主要应用于区块的后期开发工程，为储层流动单元划分、建立砂体储层结构和渗流屏障模型、剩余油分布调查、加密井和扩边井部署以及注采工艺的调整提供依据。

（4）大牛地气田山西组—下石盒子组地层旋回级次划分

根据冲积-三角洲体系的基准面旋回的构成特点，参考表3-2中的基准面旋回级次与层序级别的对应关系，本书主要采用郑荣才（2001）关于基准面旋回的划分方案（表3-2至表3-4），将地震剖面识别的三级层序对应为长期旋回。通过对研究区内90口钻井的高分辨率层序地层分析和反复对比，结合地震资料和VSP资料标定，在山西组—下石盒子组识别出LSC1（山西组）和LSC2（下石盒子组）两个长期旋回（LSC1和LSC2）、5个中期旋回（MSC1—MSC5）及27个短期旋回（SSC1—SSC27）。LSC1对应于山西组，包括两个中期旋回（MSC1和MSC2）和12个短期旋回（SSC1—SSC12），为一套三角洲平原亚相沉积；LSC2对应于下石盒子组，包括3个中期旋回（MSC3—MSC5）和15个短期旋回（SSC13—SSC27），为一套冲积-河流相沉积（图3-17）。基准面旋回级次与岩石地层单元的对应关系见表3-6和图3-17。

表3-6 山西组—下石盒子组地层旋回划分