层序界面的识别及其在油气勘探中的应用

牛宏图

（长江大学 地球科学学院，湖北武汉 430100）

层序地层学是研究以不整合面或与之相对应的整合面为边界的年代地层格架中具有成因联系的地层[1-3]。早在1963年，在《北美克拉通内的层序》中就已经出现了层序一词，而后在1977年，美国地质学家的著作《地震地层学在油气勘探中的应用》，开启了层序地层学研究的新纪元。层序地层学是一种新兴的地质学理论，在相关学界得到了十分广泛的认可。其次，层序地层学还是一种新兴的油气勘探方法，在全世界范围内都得到了广泛采用。而在层序地层学中，层序界面的识别一直以来都是相关从业者关注的热点和难点。

1 层序界面的相关概念及其形成

层序界面主要有2种界面特征：①不整合面；②与不整合面相对应的整合面，这种界面是在横向上连续发育的，并且分布范围十分广，一般在整个盆地都十分发育。其中，不整合面是一个可以将新、老地层进行划分的界面，沿着这种界面可以研究重大沉积间断的陆上侵蚀削截或者陆上暴露的地质现象[2，3]。而与不整合面相对应的整合面是一种可以区分新老地层的界面，沿着这种界面不会出现陆上或海底侵蚀的直接证据，并且也不会出现十分显著的地层缺失。

一般而言，很多因素和相关条件都会对沉积层序的形成及其相应的特征产生一定的影响，主要有4种：①地质运动；②海平面升降；③湖平面升降；④物源供给等。这些影响因素会造成陆地侵蚀、火山喷发、河流回春、风化剥蚀等现象，从而形成了层序界面。国内外学者的大量研究表明，层序界面的形成不是单一因素的作用，是由各种因素综合作用的结果[4-5]。

2 层序界面的识别

2.1 测井曲线标志

通常，在不整合界面的上下地层之中，存在一些沉积剥蚀以及间断，使得界面上下的测井特征具有比较大的差异，因此，可以通过测井曲线来对层序界面进行分析和识别，主要有以下3种方法：

（1）SP和RT曲线组合识别。在层序界面周围，SP曲线和RT曲线都会出现比较显著的变化，如幅度、形状、组合特征等，不但可以反映地层岩性以及结构的变化，而且在一定程度上能够反映沉积环境的变化[4-5]。因此，研究人员可以利用在垂向上和横向上，不同测井曲线的相应特征来对层序界面进行分析和识别。

（2）AC曲线识别法。AC测井是一种非常常见的测井曲线。如果地层中存在层序界面，则在AC曲线上的一些特征会出现变化，如异常值。如图1所示，由于存在层序界面，馆陶组和东营组之间出现剥蚀面，进而使得声波时差曲线上出现十分明显的异常。

图1 声波时差法识别层序界面

（3）TOC 识别法。该方法是利用测井曲线的重叠法，通常是将2条测井曲线进行相互叠加，一般都是利用RT和AC曲线，在叠加之后，在坐标系的横坐标上就会存在一个差值，然后利用这个差值与TOC之间的关系，找到差值的最小值所对应的区域，就可以对层序界面进行识别。

2.2 地震反射标志

在地震资料的连井剖面上，利用单井资料对层序的发育情况进行分析和研究，然后对地震剖面进行分析，就能够识别出相应的反射特征以及反射终端，从而可以识别出一些层序界面，从图2的地震剖面中可以识别出因塑性岩层侵入所形成的不整合。在地震剖面上，层序的顶底界面会表现出一些特有的反射特征，即反射的振幅比较强、能量大以及同相轴的连续性比较好。与此同时，与其他地方相比，层序界面的地震反射同相轴比较密集，在其顶、底界面上一般会形成非常多的上超、顶超以及削截反射。

图2 地震反射识别层序界面

2.3 沉积地质标志

沉积地质标志的方法具有比较明显的3种特征：①直观性；②完整性；③精确性，这些特征为层序界面的识别提供了一定的依据。这种方法主要分为2种：①相突变，这种方法是根据“相序递变”规律，也即一旦在垂向上一定范围内的相类型具有差异性，表明地层中间存在沉积缺失，进而可以识别层序界面。其次，还能够利用岩性岩相的转换面来识别层序界面；②沉积物空间堆积样式，这种方法是利用地层剖面中的不同堆积样式来判断层序界面，主要有3种样式：加积、进积、退积[5-7]。

2.4 地球化学标志

地球化学标志的方法众多，如化学元素、化合物的含量等，这些都可以用来识别层序界面。以氧化物的矿物为例，在湖盆边缘，湖泊处于收缩衰退期时，一旦层序边界暴露在空气中，这时的下伏地层就会遭受比较强烈的地质应力，进而会形成氧化物矿物，利用氧化物矿物的峰值数据就可以识别层序界面[4-5]。

3 层序界面对于油气勘探的意义

3.1 油气成藏

层序界面和油气成藏之间具有十分紧密的关系，层序界面对其具有一定的控制作用，主要体现在对一些成藏要素可以起到一定的配置作用，如烃源岩、储层以及盖层等。从具体情况而言，主要是对层序界面上下岩性的砂体分布情况具有非常大的影响[5-6]。

3.2 油气聚集

油气聚集和层序界面也同样具有非常密切的关系，后者对前者具有十分重要的影响，主要体现在以下3个方面：①因为经过沉积之后的一些成岩作用，如压实作用、重结晶作用、胶结作用等，改变了层序界面上的泥岩的部分性能，使其具有相对较好的封闭性，足以作为盖层。因此，层序边界能够成为油气聚集比较好的遮挡层；②层序边界也能够作为油气运聚的疏导层；③如果层序边界上下地层自身也具有良好的储层条件，在条件适合的情况下，自身就能够进行油气成藏和聚集。

3.3 油气运移和盖层

一般情况下，在盆地的内部都能够划分出很多不同级别的层序界面，主要有一级、二级、三级、四级等。这些界面对油气勘探的意义也不一样，主要分为以下2点：①一级层序主要是在全球地质构造运动的影响之下而形成的，延伸的范围十分广，而且面积巨大，通常比盆地的大部分地区或者整个区域都大。二级层序的界面主要是受到盆地构造运动的作用和影响，一般都是处于盆地的边缘地带。在油气勘探的意义方面，上述的两级层序界面都能够起到油气运移通道的作用。与此同时，在层序界面的上下地层中，时常会出现低位或高位体系域的三角洲砂体储层，这就能够成为寻找有利储层的一个非常关键的标志，一旦找到这种有利储层，其储量通常都非常大，对于整个盆地的油气储量和产量具有非常重要的影响；②三级层序的界面分布范围非常狭小，湖盆的边缘就正好对应着沉积的间断面，因此，在界面的上下地层中会发育各种各样的油气藏[7-8]。而在湖盆的内部中，其层序界面对应的沉积界面比较连续，不会突然断开，进而能够形成低位体系域的油气储层。四级层序界面的分布情况和上述的三级层序界面基本相同。在湖盆的边缘地带存在多种砂体的叠置，进而形成油气储层。其次，在湖盆的内部会发育一些泥岩，这种岩性对油气可以起到一定的遮挡作用，进而可以成为盖层。因此，三、四级层序界面对油气勘探也具有比较重要的意义和作用。

4 结语

1）一般而言，多种因素都会对层序界面的形成产生一定的影响，而且其并不是瞬间形成的，而是经过了漫长的地质历史时期而最终形成的。层序界面的识别方法众多，各有优缺点。在油气勘探中，层序界面不但能够为油气的聚集提供良好的遮挡，而且也能够起一定的疏导作用。其次，层序界面的类别不同，对油气勘探的作用和意义也就不一样，通常一、二级层序界面的作用更大一些。

2）目前，虽然我国层序地层学发展较快，但是相对于西方先进的理论和技术，我国的研究人员还应该努力奋斗，从我国地质的实际情况着手，充分发挥我国地域的特点和优势，加强层序地层学方面理论和技术方法的研究，尤其是层序界面的识别，充分发挥层序地层学在我国油气勘探中的作用和价值，从而为我国各大油田的勘探开发提供相应的技术支持和保障。