地层对比方法

地层对比方法
张纪易（2007-7-9）
1、意义
地层研究是一切地质工作最基础、最根本的研究工作。

其任务是查明地质剖面上各类岩石的先后层序关系并确定它们的相对时代或绝对年代，从而进行地域间的对比。

对油气勘探而言，地层研究以野外露头、井下和地面的古生物资料、地震勘探成果以及测井曲线为主要资料，有条件时辅以绝对年龄测定资料。

以界、系、统、组、段为研究对象。

油气开发区的地层研究以勘探阶段地层研究成果为基础，以测井曲线和少量取心资料为主要工具，结合地震、古生物等资料进行研究。

目的是把开发层段中的砂体统一划分到实际可分的最小单元。

这种单元各油田叫法不同，有称为“单元”、“小层”、“细层”者。

每个最小单元的砂体在平面上形成一个或几个（当平面上被泥质岩分隔时）含油砂体，它是油田开发的最基本单元，称为“油砂体”。

当上下相邻油砂体之间缺乏明显隔层的范围占其中任一油砂体面积的70%时，理论上就认为两者不能细分，应属统一的油水运动系统，需合并为一个油砂体。

从宏观上讲，当开发工作做到了以油砂体为单元来研究注采关系、开发效果时，开发工作就算做到了相当细致的程度了。

目前，还很少油田能这样做。

近年来油藏研究中出现了“流动单元”一词，它是根据油砂体内部客观存在的非均质性按物性和含油性的差异作进一步的细分，这种细分和油砂体内沉积微相的差异密切相关。

油藏评价研究是介于油气勘探和油田开发两个阶段之间的过度环节，它的地层研究往往要涵盖勘探和开发两个阶段的任务。

既要了解勘探地层研究的方法和成果，又要遵从开发地层研究的方法和精度，在两者之间建立起的准确合理的过度关系。

因此油藏评价阶段的地层研究直接牵涉到评价目标的选择、储量计算的质量以及今后开发方针的制定。

由此可见地层的详细划分和对比对于整个石油工业来说确实是至关重要的基础研究工作。

2. 方法
无论在教科书上或是在研究报告中，没有或者极少见到关于地层划分对比的方法介绍。

而且不同的地质工种、不同的地区其地层划分对比的内容和侧重点也不相同。

根据本人多年来的实践，总结出了一套地层划分对比的方法，在准噶尔和塔里木盆地的实际应用中较为得心应手。

现将其流程图示如下并根据个人体会逐项作一简单介绍。

2．1流程图
2．2 分项简述
2．2．1.流程图中首项为基础资料，其中岩心是根本，每口井都有的测井曲线是分层的主要工具和手段。

探井分层是重要的参考资料，因为它是从区域宏观角度并充分应用生物地层资料建立的时代地层单元框架（由于探井井距大，有时会对比失当，应用时也要慎重）。

地震资料因其分辨率的局限，只能在确定厚度变化趋势及不整合位置等关键问题时提供帮助。

实验室资料（如古生物、粘土矿物、重矿物等）在勘探、评价阶段应当尽量收集应用，在油藏研究阶段用得很少。

2．2．2. 岩心观察是小层划分对比必须首先进行、绝不能或缺的工作。

其目的首先是了解研究对象的岩性特征，因为不同时代的地层在不同地区有一定的岩石类型，只要是对本地区有一定了解的人，一看到岩心就可以大体确定它的大的时代归属。

其次是要形成岩性—电性相互关系的概念，即明了所划分地层的岩石类型及其在测井曲线上的响应，最终达到基本上能用测井曲线判断岩性的程度。

同时根据岩性及其垂向变化，初步建立起
沉积相的概念。

因为不同沉积相带形成的砂体在三维空间的产状不同，地层对比的方法和思路也不
同。

除此之外，要注意各种特殊现象和岩性，它们往往是对比中的重要标志层或代表着一个重要的地质事件。

为此可举一些例子：
（1）沙南油田梧桐沟组
准噶尔盆地东部的沙南油田，开发层系是上二叠统梧桐沟组（P
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w），该组分上下两段，油层位于该组的下段，但是上段也有三角洲砂体广泛发育。

上下两段的砂体之间是厚约130m的湖相暗色纯泥岩，在电阻和自然伽玛曲线上无特征，密度曲线与声波时差曲线一般同相，但扩径时变化极大。

因此以往很难对上下两段进行正确合理的划分。

2002年4月，观察沙丘5井岩心时，在巨厚的深灰色水平层理湖相纯泥岩中，于井深2430m 处突然发现有1—2m棕褐色含石膏的泥岩并见有植物根系印痕，岩心破碎，明显是沉积后暴露地表或者是暴露在水面之上的陆地沉积。

追踪到另外两口测有FMI的井中，井下成像同样呈破碎的小碎块状。

再仔细分析综合测井图，发现声波时差十分特别：是整个梧桐沟组、至少是上下百余米井段内的最大值，十分醒目。

而且井井存在，层位和特征非常稳定。

它既有明显的电性特征，又有重要的地质涵义，并且后来证实在其南数十km的北三台地区同样存在。

由此解决了以往一直没有解
决的梧桐沟组（P
3
w）上下两段的划分问题。

（2）陆梁油田的“头屯河组”
准噶尔盆地侏罗系头屯组（J2t）是一个次要的含油层系，是石南油田的主要生产层位。

其岩性为棕灰、紫灰色砂砾岩与棕红、黄褐带灰绿色的花斑状不纯泥岩，两者组成具粗厚细薄二元结构的二至三个旋回，属典型的辫状河流环境沉积。

而陆梁油田的头屯河组是一套浅灰色中细砂岩，前人认为是三角洲前缘亚相，向上过渡为深灰、灰黑色湖相泥岩。

石南油田与陆9井区相距仅30km，且从沉积当时至今，陆梁始终处在比石南油田高的地理位置，这样就出现了古地理与沉积物之间的明显矛盾，成为勘探和开发地质研究的一个争论问题。

2002年10月观察陆101、陆102井的岩心发现：陆101井第6筒岩心（2112.20~2114.35m）为棕灰、紫灰色砂砾岩和棕红色为主的花斑状泥岩，砂砾岩仅厚1m左右。

陆102井第八筒岩心（2100.52~2106.85m）的中上部为4.01m浅灰色、灰色中细砂岩；下部为棕灰色、褐灰色泥岩，两者之间明显呈不整合接触。

从而证实陆梁地区确实曾有头屯河组沉积，只是后来遭受侵蚀。

在陆9井区范围内头屯河组的残余厚度为0m~17m，向围斜增厚，都是棕灰色、褐灰色泥岩，无砂层。

到东围斜边部的LU7215井，头屯河组残厚达34m，且保存了泥岩之上一个10m厚的砂层。

所以陆梁油田目前所称的头屯河组开发层系，实为白垩系清水河子组（K1q）的底砂岩。

现在，这一认识已经被大家接受。

（3）红山嘴油田0050井的分层
此次（2007年）工作中，发现红18井块0050井克上、克下组的划分界线高出目前生产上应用分层30ｍ以上。

为了查明真相，从几个方面着手分析检查。

最后是邻近的红82井取心解决了问题，证实原分层把一套应该是克下组S
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的灰色泥岩和细粉砂岩当成了克上组的S
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，长期把两种岩性、物性完全不同的油层用同一套井网合层开采，其开发效果必然不会理想。

这样的例子还有很多。

由此可见，岩心资料在地层对比中的重要性。

由于一个地区的取心井本来不多，因此一定要认真消化这些第一性资料。

2．2．3. 基干剖面的研究
基干剖面是对比工作开始是为了了解工区总的地质概貌而选择的由多井组成的剖面。

对地层对比来说，是从点（取心井）到线的拓展，对比的成败与之息息相关。

选择基干剖面的原则是：（1）穿越工区的主要部位，尽量连接较多的井，能通过一些重要取心井则最好。

（2）尽可能避开构造复杂地带。

（3）一般要选择两条，一条尽量垂直水流方向，一条平行流向。

垂直水流方向者较难对比，但更能反映地层的厚度、岩性（沉积相）变化。

基干剖面的分析研究（千万记住基干剖面是用来分析和研究的，不只是简单地用于划分对比）要解决以下问题：
（1）寻找标志层对比标志层的发现和选择是地层对比中必须首先要做的工作，就象航海要寻找航标和灯塔一样。

选择的原则：A、层位稳定，出现在同一时间单元。

B、有明显的测井特征，在多条至少一条曲线上易于识别。

C、有明确的地质含义。

D、岩性稳定，分布广泛。

一般选择湖相泥岩。

不整合面也往往是重要的标志层，但是它只能在较小的地域应用，而且只有不整合面以上的地层具有等时性。

当地域很大时不整合面以上的地层也不一定是同一时间的沉积。

标志层可能是一个厚度不大、特征鲜明的薄层，也可能是一个岩性和电性（测井）特征十分稳定的一个层段。

根据其分布的稳定性可分为区域的和局部的。

在岩性复杂地区应用局部性的标志层必须十分慎重，而且一定要和区域性标志层拉上关系。

在克拉玛依油田的西部（车排子—八区），中生界的三个系中常见的标志层有以下一些（表1）：
除了表中的标志层以外，还会有很多。

在各个地区的地层中标志层是客观存在的，只是数量的多少会有差异。

它们隐藏在整个地层剖面的测井曲线中，而且往往非常隐蔽。

关键是你能不能用心发现它们，把它们找出来为你所用，因此必须做细致的对比工作。

“众里寻他千百度，蓦回首，那人却在灯火阑珊处”，这是寻找标志层经常遇到的过程和乐趣。

寻找标志层的唯一方法就是进行对比剖面的详细分析对比。

只有在多口井组成的对比剖面上才能发现那些分布广泛、特征明显、层位稳定的地层。

在基干剖面上发现以后再外推到更多的剖面和更多的井中。

标志层找到得越多，地层对比的精度就越高。

（2）掌握目的层段的岩性、电性、厚度，也就是宏观沉积特征在工区不同方向上的变化趋势，这是为了给下一步的后继研究工作提前建立起粗略的、轮廓的地质概念。

（3）油层的细分：在评价勘探阶段，要确定详细划分油层的方案，包括划分的方法和划分结果的命名。

确定细分方案的原则要符合沉积旋回（韵律）的变化。

在准噶尔盆地的不同区带目前已经有了不同开发层系的油层细分方案，除了有特殊需要外，即使现行方案存在缺陷和矛盾，也尽量不要作改动，以免牵一发而动全局。

但是对具体井层的划分则应当在服从现有方案的前提下统一起来。

（4）构造分析：根据测井曲线对比，了解是否存在诸如断层之类的复杂现象。

根据以往的经验和研究结果，可以说到目前为止，准噶尔盆地已发现油田的内部或边部，没有一个不存在断层。

通过基干剖面的分析研究，应该对工区的构造特征、复杂程度和复杂部位有所了解。

2．2．4. 对比原则
在选定标志层并确定细分和命名方案后，就可以开始对基干剖面和辅助剖面上的井
进行逐井对比。

其原则就是“旋回对比、标志层控制、厚度约束”十二个字。

沉积岩的成层性和旋回性是区别于岩浆岩和变质岩的最重要特点之一。

沉积岩之所以可以进行地层的划分对比，就是因为它具备了成层性和旋回性的特点。

沉积旋回性在沉积岩中的主要表现就是沉积物性质（岩性、粗细等）的周期性变化。

大到沉积建造，小到韵律纹层都是沉积物旋回性的表现。

沉积物旋回性的形成受沉积当时的构造活动、气候变化以及搬运介质（水、风、冰）的周期性变化控制。

一般认为构造运动和气候变化控制大的旋回，搬运介质周期性变化影响小旋回。

其实，在盆地边缘的沉积物中可清楚地反映构造运动的脉动性，而搬运介质的变化从大的时间阶段来说都受着构造活动的控制。

地层对比就是利用井之间岩性（电性）周期变化的相似性。

由于自然界地层中岩性多变或存在构造变动等原因，沉积物的旋回性有时在一定范围内表现得并不明显，尤其在搬运介质变化起主导作用的次级旋回或韵律中更是如此。

因此，仅仅依靠旋回性来进行开发区的小层划分对比是困难的。

要成功进行地层对比，还必须依赖对比标志层这一工具。

标志层越可靠、相邻标志层间的间隔越小，就越易对比，且质量越高。

在一个层段的地层剖面上，标志层的数量毕竟是不多的，而且标志层的形态有时也变得模糊不清。

因此，利用地层厚度来约束分层界线也是必须采用的又一个原则。

因为在没有构造因素影响的情况下，在开发区这样一个面积不大的范围内，在多数情况下，相同时间阶段中沉积物的厚度是相近的。

如果有变化，也是轻微的而且是渐变的。

有一些人在对比时往往既不重视寻找和利用标志层，又忽略厚度约束的重要性，而只强调“旋回对比”，其结果势必影响对比质量。

可以说这些同志在地层对比方面还没有入门。

如果有机会，可以到车排子、乌—奎公路以北或者克拉玛依油田朝盆地腹部的边缘地带那些没有经过人为改造的荒野考察一番，就会看到这里的地表相当平坦、起伏舒缓、高差很小，这是泛滥平原和湖海盆地的普遍特点（山麓冲积扇发育带、风成沙漠以及冰水沉积区例外）。

即使有河流切割地表，小河流的深度一般也就数m，大江大河虽然很深，但是有宽阔的河床和渐变的坡度，绝对不会在小范围、短距离内急剧突变。

我们在对比时一定要意识到：测井图上的1cm，就是地下实际的2m或者5m。

在标准测井图上，1cm就接近于一个两层楼的高（厚）度。

有了这个概念，就容易理解“厚度约束”的重要性了。

2．2．5．逐井对比
逐井对比应当采用剖面对比的方法，这是提高划分对比质量、统一分层界线、减少差错矛盾的最好办法。

有2种建立剖面的方法：
（1）导线对比通过基干剖面上的1口或几口井引出若干近于直线的剖面（导线），以导线上的基干井为参照，对比、划分导线上的其它各井。

（2）闭合对比（在导线对比完成后）任意选择一个个闭合圈（闭合圈的过井数多少可视需要确定）。

沿闭合圈逐井对比，当最后一口井和出发井的分层一致时，说明整个小层对比的工作基本成功了。

对比中还要注意如下问题：
注意收集分层以外的其他信息，如油水层在井剖面上的分布、岩性的变化、特殊现象（隔层的稳定性、厚度突变、不整合、冲刷面等），最好随手记录在案。

不要只局限于目的层段的划分对比，要注意全井段的地层变化，往往会有意外的收获，如发现断层、发现可能油层等。

注意寻找辅助标志层，尤其在岩性多变的地区尤为重要。

2．2．6. 界线划分
在测井图上标划地层界线，就是对该段地层戴上层位和时代的帽子，使之有所归属。

标划地层界线是个细致的工作，不能马虎。

首先，要有旋回的概念，界线应该标划在上下两个旋回的分界部位，即下伏旋回的顶部、上覆
旋回的底部。

由于沉积环境不同，沉积旋回有正反之分。

正旋回内岩性下粗上细，在测井图上电阻和自然电位的包线表现为梯形（钟形）。

反旋回内岩性下细上粗，在测井图上电阻和自然电位的包线表现为漏斗形。

泛滥平原环境的沉积通常是正旋回，底部一般是粒度最粗的砂砾岩，在测井图上电阻率表现为指状或箱状高阻，自然电位是幅度较大的负偏。

在标准测井图上，高阻层的梯度电阻率曲线最大值位于底部，正好就是砂层的底界，分层界线就应当划在这个位置。

而对应到电位电阻率和自然电位曲线上，界线位于曲线下部的半幅点（拐点）处。

在综合测井图上，砂层的底界则都在各条电阻率和声波、密度曲线的下部半幅点（拐点）处。

如前所说，因为界线之下就是下伏旋回的顶部，所以界线之小一般都是低电阻的泥岩。

所谓分层界线要标划正确，就是不要把界线不三不四地划在下部泥岩或上部砂岩的中间。

但是陆相沉积的不稳定性常常出现和教科书不一致的情况。

例如一个旋回的下部或全部没有砂砾岩层；或是旋回顶部出现厚薄不等的砂岩层，而且和上覆旋回底部的砂砾岩层直接接触（也就是上覆旋回底部的砂砾岩直接冲刷、沉积在下伏旋回的砂岩上）。

这时，分层界线允许而且应该标划在泥岩或砂岩的中间，遇到这种情况，就特别需要利用剖面对比的手段来慎重地选择合理准确的位置。

2．2．7. 复杂井的对比
构造简单地区的地层对比，在有标志层控制的情况下，可以说是相对容易的工作，只要认真细心并且掌握好三条对比原则，一般不会发生大的差错。

难就难在碰到复杂井，对比时往往会感到一头雾水。

也可以说，地层对比的真工夫就体现在处理复杂井的能力上。

复杂井一般是指在对比剖面上地层突然加厚或者变薄的井。

地层加厚或者变薄的原因有多种可能，大体可以用表2表示：
地层厚度变化原因分析表2
变化是突然的还是逐渐递变的。

而且要根据标志层的控制查明厚度变化集中在哪一个层段。

查明厚度变化层段的办法往往是从上下正常层段向中间进逼。

如果是渐变，则不外乎表中的前三种原因。

此时就要分析其间有没有不整合面存在。

有，就是侵蚀或超覆；无，则是同沉积构造活动所造成。

如果是突变，就是钻到了后期构造运动中产生的断层，就要找出通过断层的断点。

准噶尔盆地的构造发展史决定了古代地层中广泛存在着构造运动的形迹—断层，即使是面积不大的开发区一般也都存在断层。

本人也是在实践中得出这一认识的。

典型的如沙南油田，从投产到2002年，指导生产和研究的构造图上没有一条断层，只是南北两个向中间倾伏的鼻状隆起构造。

2002年在地层对比中，发现梧桐沟组油层在各口井中厚度变化十分频繁，经过仔细对比才发现存在大量的断层。

120口生产井中有82口井通过了115个断点，组合出30余条断层，而且大多在生产动态中得到验证（最后在建模时简化到26条）。

其它如陆梁、石西、石南、北三台、漠北等油田，在我们进行油藏研究中，无一例外都发现了内部断层。

它们一方面为油气运聚创造了条件，同时又破坏油层的连通性，给生产带来种种麻烦。

至于油田在开发多年仍然没有认识和发现它们，则与勘探和开发脱节、不重视油藏基础地质研究有关。

从准噶尔盆地总的情况看，在古生代和中生代早期（J2x及以下）的地层中大部分地区主要发育挤压和压扭性断层，盆地东部则有较多正断层发育。

中生代晚期以后地层中的断层则视其所处区域构造位置而异：天山北麓的盆地南缘以挤压和压扭性断层为主，盆地腹部以张性断层为主。

西北缘最晚到侏罗纪末就结束了断裂活动，中拐地区从侏罗系向上基本都是张性断层而且断距不大，红车地区和克夏断裂推覆带的中生界以逆断层为主，同时存在一些断距不大的正断层。

这是研究人员应该了解的基本概念。

正断层在测井曲线上的表现是缺少一段地层。

由于总的说来准噶尔盆地的正断层断距不大，而且它是拉张应力下形成的，因此地层的变形不严重，采用从上下向中间进逼对比的方法，比较容易找到地层突然缺失的位置，就是断点所在。

其缺失的地层厚度就是它的视垂直断距。

逆断层在测井曲线上的表现是多出一段地层。

形成逆断层的挤压力常常使地层不同程度的变形，大型逆断层通过的部位其上下地层可以变得面目全非，要确定断点往往十分困难甚至是自欺欺人。

但是如果有一定依据，可以指出断层在某个井段范围内通过。

对于断距不太大、变形不严重的逆断层，一般应该要求确定断点和断距。

首先还是采用从上下向中间进逼的方法找到地层异常段，此时根据相邻正常井中相应层段的地层厚度就可以知道其视垂直断距（因为断层井的异常段中地层是重复的，加之地层变形，所以其长度必然大于、起码是等于正常地层厚度的两倍）。

然后在异常段内根据曲线的相似性分析重复的地层，断点就在重复地层之间。

有时，井钻在临近断裂的挠曲变形带上，地层没有重复只是在一定范围的井段内逐层拉长，这也是经常碰到的现象。

凡是遇到断层井或是地层挠曲的井，都应该记录在案。

通常采用编制断层井数据表来记录（如表3 的格式）。

四
2
区断层井数据表表3
2．2．8
剖面检查包括两个方面：测井剖面检查和过井地震剖面检查。

在以对比导线为基础绘制的测井剖面图上标定各井的对比划分结果，形成测井剖面对比图，对划分结果再进行系统的检查。

剖面图只选最有用的测井信息（常用Rt、Rxo、GR、Den、SP），把标志层置于同一水平线上，小层划分的结果合理与否就一目了然。

即使今后出现疑问，也容易查看。

同时测井剖面对比图也是下一步编制沉积相剖面图的基础。

编制数量多少，可酌情而定。

现在DISCORVERY软件已经在油田上广泛应用，利用它来进行剖面检查十分方便，为提高对比质量提供了先进的手段。

在开展油气勘探评价和已经投入开发的油田范围内，通常都已经完成了三维地震勘探或高精度的二维地震勘探。

对于开发区内某个开发层系的地层对比来说，利用过井地震剖面检查分层质量的必要性不是很大，但是对于勘探评价阶段的地层对比成果就必须用地震资料进行检验。

通过地震资料的检验，一方面可以发现对比成果是否正确合理，另一方面同样也是对地震层位标定质量的检查。

由于地震勘探精度的局限，很难对那些比组、段更小的地层划分级别进行检查。

对于系、统、组、段的界线，即使有数m——十几m的误差也就算是两者一致了（这种情况下，应该用测井分层修正地震分层）。

因此，利用地震资料检查测井分层，只要检查系、统、组、段的界线，看同一个分层界线是否走在同一个地震相位上。

在构造相对简单的地区，只要测井对比的质量高，在利用过井地震剖面检查时两者一般都比较一致。

但是在构造复杂区，往往出现矛盾，矛盾的产生有多种可能：1、测井分层确实有误，2、地震标定或相位追踪有误，3、构造复杂区受侧面波、断面波干扰，等等。

此时不要贸然作出结论，可以做以下工作：1、再拉几条测井对比剖面，检查分层是否合理，2、利用声波测井曲线做合成地震记录重新标定地震层位。

3、再切一两条不同方向、尽量避开复杂地段的过井地震剖面。

假如仍然不能统一认识而测井分层确实合理无误，就应以测井为准，修改地震。

2．2．9.建立数据表
以井为单位将小层划分结果记录下来，作为主要成果予以保存。

在后续的所有研究工作中，它都是最重要的基础资料。

分层数据表的内容可以自行设计，最好能在表中同时包含一些其它信息，如完钻深度、补心海拔、完钻时间、地层厚度等，这样可以为做后续工作时提供许多方便。

2．2．10.编制厚度图
按地层划分的最小单元编制厚度图，既是油层细分工作的重要成果，也是其它地质研究工作的基础，而且它还是最后检查划分对比质量的重要手段。

一旦在图上发现厚度变化的异常现象，仍应对分层再作局部的检查或修正。

对于地层对比还需作如下说明：
（1）地层对比的主要方法和手段，尤其是基干剖面的对比，必须依靠纸质测井图和手工操作进行。

虽然计算机提供了先进的手段，但是由于受到缩放比例和对比视野相互矛盾的限制，它只能作为辅助手段加以利用。

同时由于计算机显示的比例较小，划分界线放到纸剖面上些往往会有误差。

（2）地层对比工作不能毕其功于一役，要允许发生必要的修正。

尤其初学对比时，一定要反复认识。

作为相关领导，要充分意识到地层对比的重要性和复杂性，要给操作人员足够的时间进行研究，最好有意识地把对比工作超前安排。

而不要要求操作人员仓促提交成果，尤其在构造复杂地区。

（3）地层对比是一个细致的、关键性的工作，相关单位最好能确定专人，专职或兼职负责所辖地区的对比工作，这样既有利于统一分层标准，实现归口管理，又有利于人才培养，从而加强各单位的基础地质工作。

作为有关领导，一定要充分认识地层问题是一切石油地质工作的基础。

基础不稳，后患无穷。

3、强调几个关键问题
1 必须查看岩心资料，而且在头脑里建立起简单的岩性—电性关系。

2 牢记“旋回对比、标志层控制、厚度约束”三项对比原则，三者缺一不可。

3 对基干剖面要做到“细嚼细品”，尽量从中汲取各种地质信息。

尤其是必须发现一定数量的对比标志层，而且争取多一些。