胜坨油田三角洲前缘地层测井频谱分析及地质意义

严科，毕义泉，赵红兵

（1.中国石化胜利油田博士后科研工作站，山东 东营 257002；2.中国石化胜利油田分公司胜利采油厂，山东 东营 257051；3.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000）

胜坨油田三角洲前缘地层测井频谱分析及地质意义

严科1，2，毕义泉3，赵红兵2

（1.中国石化胜利油田博士后科研工作站，山东 东营 257002；2.中国石化胜利油田分公司胜利采油厂，山东 东营 257051；3.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000）

以东营凹陷胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘地层为例，利用最大熵谱分析法和预测误差滤波分析法，揭示了三角洲前缘地层中的测井频谱特征及地质意义。研究表明，地球轨道周期是控制三角洲前缘地层旋回形成的重要因素，测井频谱特征表现为米氏旋回与非米氏旋回叠加。米氏旋回在三角洲前缘地层中占主导地位，主要存在于同一期次的沉积地层中，反映沉积环境相近或渐变，沉积连续性好。非米氏旋回对应的层段所占比例较小，主要存在于2期三角洲前缘地层的分界处，反映沉积不连续或沉积环境突变，可以作为沉积界面的解释依据。利用频谱趋势曲线，将胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘地层划分为2个完整的中期基准面旋回，合理揭示了地层的成因及沉积过程。

频谱分析；米氏旋回；沉积环境；基准面旋回；三角洲前缘

地层中的沉积旋回是由不同周期的沉积事件叠合而成的，测井曲线能够灵敏、连续地反映地层的旋回特征。长期以来，地质研究主要利用测井资料深度域中蕴含的信息，并在地层划分与对比、测井解释、测井相研究及层序地层研究等方面，形成了较为成熟的理论和方法［1-6］。近些年，随着多种数学运算、数值滤波和频谱分析技术的引入，可以从测井曲线中提取振幅、波长、频率等波谱信息进行统计分析，在频率域的层面开展地质研究，从而实现地层中米氏旋回的识别、沉积速率的计算及层序界面的确定［7-10］。

本文以胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘地层为例，通过测井曲线频谱分析，明确了三角洲前缘地层中米氏旋回的分布特征及地质意义；通过频谱趋势分析，揭示了三角洲前缘地层中基准面旋回变化规律，建立了具有成因意义的高分辨率地层格架。

1 地质概况

胜坨油田位于东营凹陷北部，北面为陈家庄凸起，东邻青坨子凸起，主要发育古近系地层。其中，古近系沙二段为典型的河流—三角洲沉积体系，河流的流域面积大，物源广泛，形成的三角洲规模也较大，整个沙二段下油组都以三角洲前缘和前三角洲沉积为主。沙二段8砂组是沉积最完整、沉积序列最典型的一套三角洲前缘地层，岩性以细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩为主，岩性及电性组合具有明显的反旋回特征。

2 测井频谱分析与米氏旋回

对测井信号进行频谱分析的方法有多种，例如最大熵谱分析、快速傅里叶转换、Gabor波转换、Walsh转换等，其中最大熵谱分析法，即MESA（maximum entropy spectrum analysis），不受取样长度限制，频谱分辨率较高，更适于测井数据的频谱处理［11］。

最大熵谱分析法能够取得测井曲线中不同波长的振幅（强度）分布图，以此反映地层中不同级别旋回的组成及周期性，这种旋回周期可通过米氏理论与地球轨道周期相联系。米氏理论认为，地球轨道参数具有岁差、地轴斜率及偏心率等3种周期，在古近系地层沉积时期，岁差的变化周期为22.5 ka和19.0 ka，地轴斜率的周期为40.0 ka，偏心率的主要周期为413 ka和100 ka［12-13］。地球轨道的周期性变化引起日照量及古气候的变化，古气候通过影响物源及湖平面变化，对陆相层序的形成产生效应，并被记录在沉积地层中，形成不同周期的旋回地层。如果测井频谱分析所揭示的各频段旋回周期比例与地球轨道参数周期比例符合同一叠加模式，则说明地层中存在米氏旋回［14-16］。米氏旋回可以被用来判断地层沉积的连续性。

胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘地层中，通过滤波处理将自然伽马曲线所反映的地层旋回特征分解为不同频段，利用移动窗口最大熵谱分析技术，获得了目的层段连续的频谱分布图（见图1），直观地显示不同深度地层中各频段旋回的特征、周期及地质意义。

图1 自然伽马曲线最大熵谱分析及地质意义

三角洲前缘地层测井频谱特征主要表现为米氏旋回与非米氏旋回的叠加。米氏旋回主导的层段中，各种波长的比例关系与米氏天文周期高度吻合（见图2a）；非米氏旋回主导的层段中，各种波长的比例关系与米氏天文周期不匹配（见图2b）。

总体上看，胜坨油田沙二段三角洲前缘地层中，地球轨道周期是控制地层旋回形成的重要因素，米氏旋回占主导地位，主要存在于同一沉积期次的三角洲前缘地层中，反映沉积环境相近或渐变，沉积连续性好。非米氏旋回对应的层段所占比例较小，主要存在于2期三角洲前缘地层的分界处，反映沉积不连续或沉积环境突变，可以作为沉积界面的解释依据。

图2 米氏旋回与非米氏旋回频谱特征

3 频谱趋势分析与层序地层

在最大熵谱分析的基础上，开展频谱趋势分析，能够揭示沉积环境的变化，这可以用于层序地层的研究和解释。频谱趋势分析主要应用预测误差滤波分析方法，即PEFA，通过计算自然伽马曲线中每一个深度点的最大熵谱分析预测值与对应的测井曲线真实值之间的差值，可以得到GR-PEFA曲线（见图3）。

图3 自然伽马曲线预测误差滤波分析及地质意义

对GR-PEFA曲线进行积分处理后能够得到反映其变化趋势的曲线（GR-INPEFA）。GR-INPEFA曲线由低值向高值增大的过程定义为正向趋势，表明自然伽马曲线反映的实际泥岩含量比预测值高，指示该段地层形成于一个水进阶段；曲线由高值向低值减小的过程定义为负向趋势，表明自然伽马曲线反映的泥岩含量比预测值低，指示该段地层形成于一个水退阶段。从正向趋势到负向趋势的转折点为负向拐点，代表湖泛面；从负向趋势到正向趋势的转折点为正向拐点，代表沉积作用转换面。

胜坨油田沙二段8砂组三角洲前缘地层的GRINPEFA曲线，总体上呈现为2个完整的水进—水退过程，并由此将整个地层划分为2个完整的中期基准面旋回，这与高分辨率层序地层分析所取得的认识基本一致，较好地揭示了地层的成因及地层沉积过程（见图3）。

地层沉积初期，基准面处于上升周期，研究区处于欠补偿状态，形成了一套以泥岩、粉砂质泥岩为主的沉积地层，当基准面上升到最高点时，形成了第一次最大湖泛面，沉积物以纯泥岩为主。最大湖泛面之后，基准面处于下降周期，可容空间不断减少，砂体不断向湖区前积，形成了大规模分布的三角洲前缘砂体。基准面下降末期，在全区范围内形成了以钙质胶结粉砂岩和泥质粉砂岩为主的沉积界面，以此作为沉积作用转换面，研究区又进入基准面上升周期，随着可容空间不断增大，有效可容空间向陆上迁移，形成了具有退积特征的三角洲前缘砂体，当基准面上升到最高点时，形成了第二次最大湖泛面。最大湖泛面之后，基准面进入下降周期，有效可容空间不断向湖区迁移，又一次形成了较大规模的三角洲前缘砂体，并最终完成了对湖盆的充填过程。

4 结论

1）基于最大熵谱分析和米氏理论，能够确定地层中米氏旋回的分布和保存状况，从而判断地层沉积的连续性。

2）基于预测误差滤波分析的频谱趋势分析，能够有效识别地层中的基准面旋回和层序界面，建立反映成因和沉积过程的高分辨率层序地层格架。

3）测井曲线频谱分析能够从频率域揭示地层的旋回特征及地质意义，是对在深度域开展地质研究的有效扩展和延伸。

［1］ 袁新涛，沈平平.高分辨率层序框架内小层综合对比方法［J］.石油学报，2007，28（6）：87-91.

［2］ 宋子齐，景成，孙宝佃，等.自然电位、自然伽马测井曲线在文15块的应用［J］.断块油气田，2011，18（1）：130-133.

［3］ 崔光锋，汪庆芳.高分辨率层序地层分析技术及其应用［J］.断块油气田，2003，10（3）：32-35.

［4］ 肖亮，毛志强，孙中春，等.最优化方法在复杂岩性储集层测井评价中的应用［J］.断块油气田，2011，18（3）：342-345.

［5］ 李阳，刘建民.油藏开发地质学［M］.北京：石油工业出版社，2007：12-14.

［6］ 张海峰，张林晔，姚益民，等.东营凹陷沙河街组四段滩坝砂米氏旋回层序划分与对比［J］.地层学杂志，2008，32（3）：278-284.

［7］ 郑民，彭更新，雷刚林，等.频谱分析法确定乌什凹陷白垩系米氏沉积旋回及沉积速率［J］.新疆石油地质，2007，28（2）：170-174.

［8］ 谢英刚，郭建华，夏保华.东濮凹陷马厂地区沙二下亚段T-R旋回层序与沉积相模式［J］.断块油气田，2004，11（1）：23-25.

［9］ 李广志.广义伽马旋回模型在油气田产量与可采储量预测中的应用［J］.断块油气田，2002，9（2）：40-42.

［10］胡受权，郭文平.断陷湖盆陆相层序中高频层序的米氏旋回成因探讨［J］.中山大学学报：自然科学版，2002，41（6）：91-94.

［11］王贵文，邓清平，唐为清.测井曲线谱分析方法及其在沉积旋回研究中的应用［J］.石油勘探与开发，2002，29（1）：93-95.

［12］石广玉，刘玉芝.地球气候变化的米兰科维奇理论研究进展［J］.地球科学进展，2006，21（3）：278-285.

［13］陈中强，杨建国.米兰柯维奇旋回在我国前第四纪地层之保存［J］.微体古生物学报，1996，13（1）：65-73.

［14］邱桂强，刘军锷，帅萍.米氏旋回基本原理及其在陆相湖盆分析中的应用前景［J］.油气地质与采收率，2001，8（5）：5-9.

［15］张小会，赵重远.鄂尔多斯盆地上三叠统延长组米兰科维奇旋回的确定［J］.石油与天然气地质，2002，23（4）：372-375.

［16］李庆谋.测井曲线Milankovitch周期分析与应用［J］.地球物理学报，1996，39（5）：699-704.

（编辑 杨会朋）

Log spectrum analysis and its geological significance on delta front formation of Shengtuo Oilfield

Yan Ke1，2,Bi Yiquan3,Zhao Hongbing2
(1.Postdoctoral Workstation of Shengli Oilfield,SINOPEC,Dongying 257002,China;2.Shengli Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257051,China;3.Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257000,China)

Taking the delta front formation of Es28sands of Shengtuo Oilfield in Dongying Depression as an example,the maximum entropy spectrum analysis and predication error filter analysis were utilized to describe the logging frequency spectrum features and reveal the geological significance.The study shows that the cycle sequence in the delta front formation is controlled by the earth orbit cycle,and the spectrum feature presents as the superimposition of Milankovitch cycle and non-Milankovitch cycle.The Milankovitch cycles are dominant in the delta front formation and are conserved mainly in equivalent layer,which reflect the similar or gradualchange depositional environments and continuous depositional process.The intervals corresponding with non-Milankovitch cycles occupy a small proportion,and they exited mainly in the strata between two-stage delta front formations,which reflect the discontinuous deposition and the abrupt change of depositional environment and can act as a criterion to distinguish the depositional interface.Based on the spectrum trend curve,the delta front reservoir of Es28sands in Shengtuo Oilfield can be divided into two integral middle-term base level cycle,which revealed the genesis and sedimentary process of formation reasonably.

spectrum analysis;Milankovitch cycle;depositional environment;base level cycle;delta front

国家科技重大专项“胜利油田特高含水期提高采收率技术”（2011ZX05011）；中国博士后科学基金资助项目（2012M511542）

TE132.1+4

A

10.6056/dkyqt201204033

2011-12-21；改回日期：2012-05-13。

严科，男，1973年生，博士，高级工程师，主要从事油藏地质研究。E-mail：yanke.slyt@sinopec.com。

严科，毕义泉，赵红兵.胜坨油田三角洲前缘地层测井频谱分析及地质意义［J］.断块油气田，2012，19（4）：541-544.

Yan Ke，Bi Yiquan，Zhao Hongbing.Log spectrum analysis and its geological significance on delta front formation of Shengtuo Oilfield［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（4）：541-544.