【正文】 下扇）利用定量化的分析方法進(jìn)行了層序地層單元的劃分和對(duì)比，建立了層序地層定量化研究的新思路。 Stratigraphic Division。 Quantification。另外，還利用了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模式識(shí)別，頻譜分析等方法來(lái)對(duì)層序地層單元的劃分進(jìn)行研究。在河流沉積環(huán)境下建立了五類(lèi)準(zhǔn)層序類(lèi)型。（見(jiàn)第4章）3．建立了層序地層單元測(cè)井形態(tài)的描述特征，采用的方法包括對(duì)稱(chēng)斜差法、濾波法以及測(cè)井曲線(xiàn)的數(shù)字特征描述。（見(jiàn)第4章）4．在層序地層單元對(duì)比的定量方法上，采用動(dòng)態(tài)波形匹配的方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)的全局最優(yōu)的對(duì)比。利用地層對(duì)比路徑圖來(lái)描述層序地層單元的對(duì)比過(guò)程，并給出了各種地層結(jié)構(gòu)下的地層對(duì)比路徑圖。層序地層學(xué)的提出是地質(zhì)史上的一次重大革命，特別是把地震、測(cè)井、巖心、露頭資料綜合應(yīng)用于層序地層研究，在油氣勘探和開(kāi)發(fā)中取得了重大的突破。目前各大油田在新區(qū)和老區(qū)都進(jìn)行了層序地層學(xué)的研究，并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前層序地層學(xué)的研究基本上還是處于手工階段，雖然國(guó)外也有不少軟件可以人機(jī)交互的進(jìn)行層序地層學(xué)研究，但應(yīng)用的效果不高，并且不一定能夠適合我國(guó)特殊的地質(zhì)情況。在這方面已有不少學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究，如林暢松[1]通過(guò)層序地層模擬分析表明了各級(jí)層序形成的主控因素。在這方面基本上是通過(guò)人工手段實(shí)現(xiàn)的，由于層序地層學(xué)研究所用的基礎(chǔ)資料是地震和測(cè)井等資料，這些資料的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，人工處理的工作量大，并且人為因素較大的影響了研究的可靠性。由于測(cè)井資料的不斷增加，要想利用人工的方法及時(shí)糾正過(guò)去存在的錯(cuò)誤是不現(xiàn)實(shí)的。根據(jù)層序地層學(xué)研究方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)地層單元對(duì)比有利于建立統(tǒng)一的分層標(biāo)準(zhǔn)，從而可以改變過(guò)去地層單元?jiǎng)澐值幕靵y局面。論文擬通過(guò)一些數(shù)學(xué)處理方法來(lái)進(jìn)行層序地層單元的定量劃分和對(duì)比的探索性研究，從而為建立一個(gè)較完備的層序地層單元定量化對(duì)比方法打下基礎(chǔ)。層序地層學(xué)從70年代中期的地震地層研究開(kāi)始，通過(guò)一大批學(xué)者的共同努力（，1978[4]；，1986[5]；，1987[6]；，1988[7]；. Posmentier，1988[8]；，1988[9]；，1988[10]；，1988[11]；，1990[12]；，1990[13]；，1990[14]；，1990[15]；），經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展形成了一整套理論與方法體系，建立了如“可容納空間”（，1988[11]）等概念。Vail（1991）[17]在論文《構(gòu)造、海平面升降和沉積作用的地層標(biāo)記（綜述）》中對(duì)層序地層學(xué)的最新發(fā)展做了全面的總結(jié)，對(duì)前期論著中的薄弱部分，如構(gòu)造因素的影響，也做了較多的補(bǔ)充。如，（1981[18]，1992[19]）、（1988）[10]；用層序地層學(xué)原理和方法探討碳酸鹽沉積作用與海平面變化之間的關(guān)系；（1992）[20]、（1994）[21]對(duì)陸相地層層序研究進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。并以西部加拿大盆地的早白堊紀(jì)地層剖面為研究實(shí)例，通過(guò)對(duì)其自然伽馬曲線(xiàn)的小波分析，在小波尺度圖上發(fā)現(xiàn)不同的沉積速率對(duì)應(yīng)于不同的穩(wěn)定狀態(tài)或是混亂狀態(tài)的單元特征，認(rèn)為這些特征可以作為層序地層單元的識(shí)別標(biāo)志。Taizhong Duan（2001）[23]利用句法模式和聚類(lèi)分析的方法對(duì)英國(guó)金卡丁郡盆地上石炭統(tǒng)進(jìn)行高頻層序地層研究。它是通過(guò)建立目標(biāo)函數(shù)，使兩口井的測(cè)井信號(hào)匹配，實(shí)現(xiàn)最大目標(biāo)尋優(yōu)。Olea（1988）[26]結(jié)合交叉對(duì)比技術(shù)和專(zhuān)家系統(tǒng)方法提出了一種綜合的方法。實(shí)際上是利用了具有啟發(fā)性的產(chǎn)生式系統(tǒng)來(lái)模仿手動(dòng)對(duì)比，產(chǎn)生式系統(tǒng)是采用“ifthen”形式的推理機(jī)結(jié)構(gòu)，這種方法解決了利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行對(duì)比所無(wú)法解決的定性推理問(wèn)題。后三步的產(chǎn)生規(guī)則由地質(zhì)專(zhuān)家提供，并重復(fù)第二三步，直到產(chǎn)生正確的對(duì)比。第二步利用了串對(duì)串的匹配算法，這與DWM比較相似?；诜墙y(tǒng)計(jì)學(xué)的自動(dòng)地層對(duì)比方法，最著名的是關(guān)系樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)比方法。該方法著重于曲線(xiàn)形態(tài)相似性，但它是一維的。它的進(jìn)步在于對(duì)信號(hào)形態(tài)描述上的一個(gè)深化，用二維波形樹(shù)來(lái)全面刻劃信號(hào)，并通過(guò)樹(shù)與樹(shù)之間的變換計(jì)算，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)表示樹(shù)的節(jié)點(diǎn)匹配。Smith和Waterman(1980)[30]，Waterman和Raymond(1987)，Bakke和Griffiths(1989)利用了一種動(dòng)態(tài)波形匹配（DWM）方法進(jìn)行了地層對(duì)比。（1992）[31]等運(yùn)用分子生物學(xué)中的序列比較法進(jìn)行了地層對(duì)比的算法研究，開(kāi)發(fā)了一套軟件系統(tǒng)XCORR，他們首先通過(guò)兩口鄰近井對(duì)比進(jìn)行分層，再與另一口井進(jìn)行比較，得到較好的匹配后可以定出分層的“標(biāo)志層”，最后在標(biāo)志層之間進(jìn)行對(duì)比，并給出了兩個(gè)實(shí)際的例子進(jìn)行了分析。 國(guó)內(nèi)研究歷史及現(xiàn)狀近幾年來(lái)，層序地層學(xué)在國(guó)內(nèi)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，理論研究和方法體系日漸成熟，在研究方法上逐漸出現(xiàn)了一些定量化的研究，米蘭柯維奇旋回分析在氣候變化為主導(dǎo)層序地層定量研究中發(fā)揮了重要的作用。齊永安（2000）[34]運(yùn)用頻譜分析方法在塔里木盆地塔中地區(qū)志留系識(shí)別出米蘭柯維奇旋回。另外，根據(jù)反映可容空間變化的泥沙比可以定量的識(shí)別高頻層序，鄭小武（1999）[35]在河流－三角洲沉積體系中采用了泥砂比定量描述可容空間的變化，并將其應(yīng)用到了高分辨率層序的劃分。隨著國(guó)外地層自動(dòng)對(duì)比研究的開(kāi)展，國(guó)內(nèi)的許多學(xué)者也進(jìn)行了這一方面的研究。此方法是在單元素最佳匹配對(duì)比的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的。汪炳柱（1994）[38]等采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)比時(shí)，具體使用了先學(xué)習(xí)后識(shí)別的方法，即先用已知井的層序訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，再用訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)去識(shí)別待測(cè)井的層序，而訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)的誤差可調(diào)。耿耀輝（1995）[39]等采用了模式識(shí)別與動(dòng)態(tài)規(guī)劃中有序元素最佳匹配相結(jié)合的方法．在完成單井分層解釋的基礎(chǔ)上，根據(jù)測(cè)井曲線(xiàn)進(jìn)行地層對(duì)比。張占松（1997）[40]等提出一種交互式等序相關(guān)對(duì)比方法以解決常規(guī)傾角曲線(xiàn)對(duì)比中的一些不足。保證處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。充分發(fā)揮人與計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)勢(shì)，既能自動(dòng)對(duì)比，也能在需要的時(shí)候交互式給定對(duì)比條件、交互式地修改對(duì)比結(jié)果并自動(dòng)記錄下修改的結(jié)果。陳錫民（1998）[43]等根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，利用地層一致性概念對(duì)測(cè)井信號(hào)進(jìn)行綜合分析，研制了一個(gè)較實(shí)用的測(cè)井信號(hào)地層自動(dòng)對(duì)比系統(tǒng)，在測(cè)井信號(hào)對(duì)比過(guò)程中將局部的相似性和綜合的匹配對(duì)比有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。之后又應(yīng)用小波變換進(jìn)行測(cè)井信號(hào)自動(dòng)對(duì)比。以此為基礎(chǔ)，利用句法分析方法和測(cè)井曲線(xiàn)可進(jìn)行地層的模式識(shí)別對(duì)比。張二華（2000）[45]等用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行地層對(duì)比的原理，提出了用地震反射同相軸作等時(shí)性約束條件的測(cè)井曲線(xiàn)對(duì)比方法，給出了最佳匹配的遞推公式及具體算法。潘保芝（2001）[46]提出了融合聚類(lèi)分析和動(dòng)態(tài)波形匹配技術(shù)進(jìn)行地層自動(dòng)分級(jí)對(duì)比，解決了用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行井間地層自動(dòng)對(duì)比中需要解決的地層缺失和厚度不等關(guān)鍵問(wèn)題。在高級(jí)別層段劃分結(jié)果控制下，計(jì)算兩井任何兩個(gè)次級(jí)層段的累計(jì)最小“匹配代價(jià)”，再反向追蹤找出最佳匹配路徑，從而獲得最優(yōu)的地層對(duì)比結(jié)果。唐世偉（2002）[47]等提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與圖象處理技術(shù)相結(jié)合的地層對(duì)比方法。許少華（2002）[48]等利用粗集理論中的決策規(guī)則最小化算法，去掉冗余的屬性特征、樣本及相互矛盾的學(xué)習(xí)樣本，將數(shù)字化測(cè)井曲線(xiàn)和地層參數(shù)預(yù)處理，轉(zhuǎn)化為二值點(diǎn)陣圖象模式。2） 層序地層單元對(duì)比的定量方法，解決對(duì)比中的各種匹配問(wèn)題，根據(jù)層序地層單元（體系域、準(zhǔn)層序組、準(zhǔn)層序序、層組）內(nèi)部的綜合特征（包括厚度、深度、頻譜、曲線(xiàn)形態(tài)等）來(lái)進(jìn)行對(duì)比；（交叉對(duì)比、動(dòng)態(tài)波形匹配、句法動(dòng)態(tài)規(guī)劃等），總結(jié)合適不同沉積環(huán)境的定量化對(duì)比方法。本章首先對(duì)研究中所涉及的層序地層單元的特征及識(shí)別方法進(jìn)行詳細(xì)的介紹。許多地質(zhì)學(xué)家提出了劃分沉積層序級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)與方案，主要有Vail等以海平面變化的相對(duì)頻率為基礎(chǔ)[49,50](強(qiáng)調(diào)時(shí)間區(qū)間)和Embry以基準(zhǔn)面變化的相對(duì)振幅為基礎(chǔ)[51]的兩種系統(tǒng)。巨層序代表了地史上時(shí)間最長(zhǎng)的海平面旋回(500600Ma)；大層序?yàn)橐患?jí)層序與克拉通熱旋回有關(guān)(60120Ma)；中層序?yàn)槎?jí)層序，對(duì)應(yīng)的旋回是穿越銀道面旋回(2740Ma)；正層序?yàn)槿?jí)層序，對(duì)應(yīng)于奧爾特旋回()；亞層序?yàn)樗募?jí)層序，與長(zhǎng)米氏旋回有關(guān)()；小層序?yàn)槲寮?jí)層序，對(duì)應(yīng)于短米氏旋回（）。（表2－1）。準(zhǔn)層序邊界是海（湖）泛面及其對(duì)應(yīng)的界面。形成時(shí)間范圍幾百年至幾萬(wàn)。在三角洲、扇三角洲、近岸水下扇或湖相沉積環(huán)境中，當(dāng)沉積速率增加的速度大于湖盆基準(zhǔn)面可容空間增加的速度時(shí)，就會(huì)形成各種類(lèi)型的沉積扇體準(zhǔn)層序和湖相準(zhǔn)層序。準(zhǔn)層序邊界形成機(jī)理有：①泥巖的壓實(shí)作用，主要發(fā)育在各類(lèi)沉積扇體的朵體內(nèi)，準(zhǔn)層序面積與朵體本身范圍相當(dāng)；②斷層活動(dòng)，主要發(fā)育在在各類(lèi)濁積扇體當(dāng)中；③湖平面的升降，發(fā)育在湖相各種沉積環(huán)境中。④準(zhǔn)層序界面有植物根化石。表2－1 層序地層單元次級(jí)劃分表層序地層單元定義厚度范圍(m)橫向分布范圍(Km2)形成時(shí)間(a)界面特征識(shí)別手段層序一組有內(nèi)在聯(lián)系相對(duì)整合的地層，它以不整合或與之相關(guān)的整合為頂、底的界面幾十米至幾百米幾千平方公里至數(shù)萬(wàn)平方公里幾十萬(wàn)年到幾百萬(wàn)年界面為不整合及其對(duì)應(yīng)的整合①各項(xiàng)測(cè)井參數(shù)的突變面②大型構(gòu)造削截面、沉積超覆面，角度不整合面地震勘探資料上識(shí)別，也可在測(cè)井、巖心和露頭上識(shí)別準(zhǔn)層序組一套組成有特色的疊加形式，一般以明顯的海（湖）泛面或與其相當(dāng)?shù)慕缑鏋榻绲谋舜擞谐梢蜿P(guān)系的準(zhǔn)層序序列。地震勘探資料上識(shí)別，也可在測(cè)井、巖心和露頭上識(shí)別準(zhǔn)層序是以湖泛面及其對(duì)應(yīng)的界面為界的一組巖層或巖層組組成。十幾米到幾百米幾十至幾千平方公里幾百年至幾萬(wàn)年①侵蝕作用，主要存在于扇三角洲平原地區(qū)及各類(lèi)水下河道當(dāng)中；②界面之上有上超；③界面上下層組的疊加形式有明顯變化。普通地震剖面上難以識(shí)別出來(lái)，只能從特殊處理的地震剖面、測(cè)井、巖芯和露頭資料上識(shí)別。形成時(shí)間大約幾千年到幾十萬(wàn)年之間。根據(jù)沉積速率與新增可容空間速率之比，將準(zhǔn)層序組劃分為進(jìn)積式、退積式和加積式3種類(lèi)型。 序1)層序：為一套成因上相關(guān)的、相對(duì)整合的連續(xù)地層序列，其上下以不整合或與不整合相對(duì)應(yīng)的整合面為界?？稍诘卣鸹驕y(cè)井露頭資料中識(shí)別。Ⅰ型層序由低水位體系域、海侵體系域和高水位體系域所組成，其下伏邊界為Ⅰ類(lèi)不整合及其對(duì)應(yīng)的整合。2）層序界面特征：層序邊界是不整合及其對(duì)應(yīng)的整合面，是橫向上連續(xù)廣泛分布的面。、測(cè)井判識(shí)標(biāo)志研究層序地層學(xué)研究主要是利用巖芯、露頭、測(cè)井和高分辨率地震剖面資料識(shí)別準(zhǔn)層序級(jí)的層序地層單元。1）準(zhǔn)層序界面的識(shí)別準(zhǔn)層序和準(zhǔn)層序組是層序的基本構(gòu)筑單元。準(zhǔn)層序的基本特點(diǎn)是沉積環(huán)境的水深向上變淺，它是在兩次小的水泛之間的沉積。在測(cè)井曲線(xiàn)及巖性剖面上準(zhǔn)層序有如下特點(diǎn)：a. 巖層厚度突變；b. 巖性突變；c. 測(cè)井曲線(xiàn)值突然改變。據(jù)準(zhǔn)層序的發(fā)育過(guò)程可知，準(zhǔn)層序的形成是一小的海（湖）泛旋回，這一小的海（湖）泛旋回實(shí)際是由3個(gè)小階段組成的。因此，油頁(yè)巖底界面常為準(zhǔn)層序界面。根據(jù)沉積速率與新增可容空間速率之比可將準(zhǔn)層序組疊加模式分為進(jìn)積式、退積式或加積式。低水位體系域發(fā)育于可容空間的快速大幅度減小至增大之前。在后期可容空間減小趨勢(shì)緩慢并略有開(kāi)始增大之趨勢(shì)，低水位前積復(fù)合體便是此期的產(chǎn)物，侵蝕基準(zhǔn)面的向下調(diào)整逐漸停止，對(duì)早先沉積地層的切割也逐漸停止，沉積物的顆粒要比低水位沉積物（盆底扇、斜坡扇）細(xì)，上部楔狀體顆粒更細(xì)，準(zhǔn)層序呈前積型疊加。在地層傾角測(cè)井矢量圖上，低水位體系域一般以亂模式為特征，晚期可能出現(xiàn)綠模式或紅模式，反映出快速堆積的沉積環(huán)境。海侵體系域發(fā)育與可容空間的不斷增大至最大增長(zhǎng)速率之間的時(shí)間段。在自然伽馬和自然電位測(cè)井曲線(xiàn)上，海侵體系域呈齒狀鐘形顯示。海侵體系域的頂界是最大的海泛面。隨著可容空間增長(zhǎng)速率的減小，準(zhǔn)層序組將有退積型式轉(zhuǎn)變?yōu)榍胺e型式，沉積物不斷的向盆地前積。在地層傾角測(cè)井圖上，一般以綠—藍(lán)模式顯示，反映向上變粗的沉積環(huán)境。低水位體系域與海侵體系域之間的界面是初次海泛面。海侵體系域與高水位體系域之間的界面是最大海泛面，最顯著的標(biāo)志是存在密集段。用測(cè)井資料識(shí)別密集段的主要判別準(zhǔn)則是：（1） 密集段在常規(guī)測(cè)井曲線(xiàn)上的特征主要表現(xiàn)為：a. 高自然伽馬；b. 低自然電位、尖峰狀高阻、高密度、高聲波（為薄層鈣質(zhì)泥頁(yè)巖或灰?guī)r反映）；c. 低自然電位、低電阻標(biāo)志層（反映比較純的?；蚝嗄鄮r的存在）；d. 位于向上變細(xì)的測(cè)井響應(yīng)到向上變粗的測(cè)井響應(yīng)的拐點(diǎn)處（反映相對(duì)水平面上升至最大后轉(zhuǎn)為下降的趨勢(shì)）。（3） 密集段在巖性特征和體系域的組合關(guān)系在測(cè)井曲線(xiàn)和巖性剖面上，體系域的識(shí)別主要依據(jù)準(zhǔn)層序的疊置方式和砂、泥巖比率變化等。密集段是海侵體系域晚期到高水位體系域早期沉積的地層，泥巖含量高，自生礦物以及某些微量元素密集。（1） 地震剖面上，層序界面不整合的地震反射特征有：削蝕、上超、頂超等；河流下切形成的下切溝谷特征。在含油氣盆地中，地震和測(cè)井方法應(yīng)用最為廣泛，也最為有效。對(duì)于層序地層學(xué)定量的劃分方法的研究也就需要從地震、測(cè)井資料開(kāi)始，我們主要將資料最豐富的測(cè)井資料作為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)際資料的分析建立了幾種不同的層序地層單元界面定量識(shí)別方法。準(zhǔn)層序界面是海（湖）泛面或與之相對(duì)的界面，不整合界面和海（湖）泛面在地震和測(cè)井中都有特殊的響應(yīng)特征，如在地震剖面上可以通過(guò)削蝕、上超及頂超的同相軸的反射終止方式來(lái)識(shí)別這些特殊的界面，在測(cè)井曲線(xiàn)上這些界面往往表現(xiàn)為曲線(xiàn)的突變，在最大海（湖）泛面之上為低電阻，高伽馬響應(yīng)。 R/S分析法（極差/標(biāo)準(zhǔn)差）眾所周知，層序地層單元的形成主要受基準(zhǔn)面的旋回變化和沉積物的供給影響。因此，層序地層單元也是一個(gè)具有時(shí)間特征的單元體，我們不妨設(shè)層序地層單元序列為一個(gè)有序的時(shí)間序列，層序地層單元的劃分即是對(duì)層序地層單元內(nèi)部的單元體進(jìn)行劃分。下面我們呈述一種判斷層序地層單元序列是否為相互獨(dú)立隨機(jī)序列（相關(guān)性）的方法——尺度重整分析法（Rescaled Range Analysis）或簡(jiǎn)稱(chēng)R/S分析法。對(duì)于一個(gè)一維的隨機(jī)序列，則R/S分析過(guò)程如下： （3－1） （3－2）式中：為逐點(diǎn)分析層段測(cè)井采樣點(diǎn)數(shù)；為隨采樣時(shí)間變量變化的因變參數(shù)；為由端點(diǎn)開(kāi)始在0～之間依次增加的樣點(diǎn)數(shù)；為采樣時(shí)間自變量；、為表示樣點(diǎn)個(gè)數(shù)的變量；為過(guò)程序列全層段極差；為過(guò)程序列全層段標(biāo)