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宁夏煤炭资源层序地层格架及预测

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:(二)层序地层响应特征层序可划分为若干个体系域,体系域是根据界面类型、它们在层序内的位置以及准层序及准层序组叠置模式客观地加以定义的。(四)连井层序地层分析及地层格架建立依据沉积相和单井层序地层的划分,选择骨干剖面线26条,其中2条南北向剖面涵盖了宁东、宁南煤田的主

宁夏煤炭资源层序地层格架及预测

(一)层序界面响应特征

1.岩性剖面层序界面

标志层(煤层、古土壤层、砂岩层、石灰岩层等)横向分布规律及纵向变化特征,重点进行层序界面、初始湖泛面(低位体系域和海进体系域之间的边界)、最大湖泛面(通常与凝缩段伴生,凝缩段也称凝缩层、密集段,常表现为具有一定厚度的泥岩发育段)以及关键煤层、海相石灰岩或湖相泥岩层、下切谷充填的钻孔、测井、地震等资料的特征研究和识别。

(1)最大湖泛面(MFS)

最大湖泛面经常为很薄的泥岩、炭质泥岩、煤层,在自然伽马(HG)曲线上表现为极大值,电阻率声波时差(AC)表现为低值,见图3-3-2。

图3-3-2 最大湖泛面识别(宁东S203井)

碳酸岩也是很好地识别最大湖泛面的标志,见图3-3-3。碳酸岩在自然伽马(HG)曲线上表现为低值,人工伽马(HGG)的小值(密度较大),电阻率(D3C/DLW)表现为高值,声波时差(AC)表现为低值。

(2)洪泛面(FFS)

洪泛面的岩性主要以泥岩或粉砂岩为主,在自然伽马(HG)曲线上表现为较大值,电阻率表现为低值。洪泛面经常与沉积环境的变化有着直接的联系,表现在测井曲线上的突变,见图3-3-4。

图3-3-3 最大湖泛面识别(丁家梁D105井)

图3-3-4 洪泛面识别(宁东Z502井)

(3)煤层的识别

煤层的识别以人工伽马(HGG)的大值、声波时差(AC)较大、自然伽马(HG)较小为特点,电阻率根据煤质的不同表现为不同的特点,见图3-3-5。

图3-3-5 煤层识别(宁东H601)

(4)下切谷的识别

下切谷在岩性上一般表现为上覆的粗粒砂岩覆盖在泥岩、炭质泥岩或煤层的上部,测井曲线上表现为曲线底部的突变接触,见图3-3-6。

图3-3-6 下切谷识别(宁东JX507井)

2.测井层序界面

层序界面在测井曲线及岩性剖面上表现为岩层厚度突变、岩性突变或测井曲线值的突然改变。层序界面在测井曲线上有明显的反映,层序(旋回)界面测井响应特征如下。

(1)层序界面位于测井曲线基值发生明显改变的转折点上,见图3-3-7、图3-3-8。

图3-3-7 测井曲线基值发生明显改变的转折点(宁南102井)

图3-3-8 测井曲线基值发生明显改变的转折点(宁南603井)

(2)最大湖泛面(MFS)响应

最大湖泛面是碎屑物供给不足或沉积作用很缓慢的记录。测井曲线上表现为退积向进积(或加积)的转换点,见图3-3-9。

图3-3-9 最大湖泛面(红墩子H1201井)

(3)大型河道冲刷面

河道冲刷面及其上覆的滞留沉积物发育。由于基准面下降到地表之下,发生河流侵蚀作用,在河道底部形成块状砂岩和河底滞留砾岩沉积。对应的测井曲线上均出现突变接触关系,表明水体由相对较深到突然变浅的过程。在接触界面上,发育冲刷面或缺失部分地层,河道以下切方式响应基准面的下降,测井响应为底突变的箱形或钟形,见图3-3-10。

图3-3-10 大型河道冲刷面(宁东H803井)

(4)层序界面响应-进积与退积的转换面

在垂向剖面上岩相类型或相组合转换的位置,对应的电测曲线上,表现为曲线组合形式的转换,如退积向进积的转换、进积向加积(退积)的转换、加积向退积转换等。此类层序界面形式是最常见的(见图3-3-11)。

(二)层序地层响应特征

层序可划分为若干个体系域,体系域是根据界面类型、它们在层序内的位置以及准层序及准层序组叠置模式客观地加以定义的。在任何一个相对海面变化周期中(层序),都可发育3种主要的体系域类型,即低位域、海侵体系域和高位域。利用地震资料以及测井资料,总结提炼体系域的特征。

图3-3-11 进积与退积转换面(宁东JN805#)

体系域中包含若干由进积、加积和退积组成的准层序组或准层序。主要利用测井曲线幅度、形态(钟形、箱形、漏斗形、齿形等)、接触关系(突变和渐变,渐变可细分为加速型、均匀型和减速型)、变化类型(顶部或底部渐变型、突变型、振荡型、块状组合型以及互层组合型)以及叠加样式(组合特征,按包络特征分为进积、退积和加积类型)进行研究。

1.进积

进积特征见图3-3-12。

2.加积

加积特征见图3-3-13。

3.退积

退积特征见3-3-14。

(三)单井层序地层分析

利用测井和地震解释资料,在层序界面、体系域以及准层序组或准层序特征研究的基础上,结合岩性特征、沉积特征等研究成果,进行单井和连井层序地层分析。

图3-3-12 进积(宁东JX507井)

图3-3-13 加积(麦垛山805井)

图3-3-14 退积(金凤井田A407井)

1.晚石炭世—早二叠世太原组—山西组层序地层划分方案

晚石炭世—早二叠世太原组—山西组含煤地层可以识别出3个三级层序,下部2个层序仅发育海侵体系域和高水位体系域,上部层序“三元结构”发育齐全,3个三级层序共发育6个体系域。该地层可进一步识别出7个四级层序,各四级层序区域可对比性较好,见表3-3-1、图3-2-2、图3-3-15。

表3-3-1 宁夏晚石炭—早二叠世太原组—山西组层序地层划分方案表

2.宁夏宁东煤田中侏罗世延安组层序地层划分方案

宁夏宁东煤田中侏罗世延安组可以识别出3个三级层序,各层序“三元结构”发育齐全,共识别出9个层序组,并可进一步详细划分为9个四级层序,全区可以对比,见表3-3-2、图3-3-16、图3-3-17、图3-3-18。

表3-3-2 宁夏宁东煤田中侏罗世延安组层序地层划分方案表

图3-3-15 宁东煤田丁家梁井田D105井沉积相—层序地层综合柱状图

图3-3-16 宁东煤田清水营井田Q203井沉积相—层序地层综合柱状图

图3-3-17 宁东煤田红柳井田H803井沉积相—层序地层综合柱状图

图3-3-18 宁东煤田红柳井田H1403井沉积相—层序地层综合柱状图

3.宁夏宁南煤田中侏罗世延安组层序地层划分方案(www.xing528.com)

宁南煤田中侏罗世延安组层序地层划分同宁东煤田的划分方案,见表3-3-2。各层序“三元结构”发育较齐全,共识别出8个层序组,其中最上一个三级层序缺少LSS层序组,见图3-3-19、图3-3-20。

(四)连井层序地层分析及地层格架建立

依据沉积相和单井层序地层的划分,选择骨干剖面线26条,其中2条南北向剖面涵盖了宁东、宁南煤田的主要煤矿区。

1.宁东地区中侏罗世延安组

从图3-3-21南北向层序地层对比断面图可看出,宁东地区中侏罗世延安组共分为3个三级层序、9个四级层序。其中,对应于第Ⅰ旋回组的1~3四级层序地层厚度较小,发育冲积平原亚相,煤层发育;对应于第Ⅱ旋回组的4~5四级层序厚度相对较大,主要以三角洲平原沉积为主,煤层发育,层数多,但煤层平均厚度较薄;对应于第Ⅲ和第Ⅳ旋回层序的第6和第7四级层序地层发育较厚,沉积主要以三角洲平原沉积为主,煤层较发育,且煤厚平均值较大。

图3-3-19 宁南煤田X703井沉积相—层序地层综合柱状图

图3-3-20 宁南煤田603井沉积相—层序地层综合柱状图

图3-3-21 宁东地区中侏罗世延安组S-N向层序地层对比断面图

图3-3-22 宁东煤田积家井矿区南部W-E向层序地层对比剖面图

图3-3-23 宁东煤田鸳鸯湖矿区W-E向第Q3勘探线层序地层对比剖面图

图3-3-24 宁东煤田清水营矿区W-E向第Q2勘探线层序地层对比剖面图(1∶3000)

图3-3-25 宁东煤田李家小庄矿区W-E向层序地层对比剖面图

从图3-3-22、图3-3-23、图3-3-24、图3-3-25东西向层序地层对比剖面图来看,3个三级层序共划分为9个层序组。9个层序组在不同区域发育不完全一致。积家井矿区9个层序组发育完全,TSS和HSS层序组平均厚度近似相同;鸳鸯湖矿区缺少下部和上部LSS层序组,在中部,TSS发育程度明显大于HSS,所形成的地层厚度大;清水营矿区缺少下部和上部LSS层序组,HSS层序组发育程度大于TSS层序组;李家小庄矿区缺少下部和中部LSS层序组,中下部地层,HSS层序组发育程度明显大于TSS,而在上部,TSS较为发育,其所形成的地层厚度相对较大。整体来看,TSS和HSS层序组均较发育,沉积厚度较大,而LSS一般较薄,或不发育。同时,对该研究区来讲,从南到北,中、下部地层沉积厚度表现为HSS>TSS近似相等到HSS>TSS的变化过程,而上部地层沉积厚度表现为HSS>TSS近似相等到HSS﹤TSS的变化过程,地层厚度的这种变化,从另一个侧面反映了中下部地层沉积时海进作用比较明显,而上部地层沉积时海退作用明显。

2.宁南地区中侏罗世延安组

从图3-3-26东西向层序地层对比剖面图来看,宁南煤田中侏罗世延安组可以识别出3个三级层序,各层序“三元结构”发育较齐全,共识别出8个层序组,其中最上一个三级层序全部缺少LSS层序组。该区主要以冲积平原亚相为主,与宁东地区煤层发育情况比较,煤层的层数、总厚度普遍较少,发育规模也较小。

从8个层序组来看,LSS不发育或地层沉积较薄,TSS期沉积的地层厚度比HSS期沉积的厚度大,地层厚度的这种变化反映了地层沉积时海进作用比较明显,同时煤层主要发育在TSS层序组中。

图3-3-26 宁南煤田王洼矿区W-E向第X2勘探线层序地层对比图(1∶3000)

(五)煤层在层序地层格架中的位置

纵观各地区煤层在三级层序地层格架中的位置,见表3-3-3、表3-3-4、表3-3-5,煤层主要分布在TSS和HSS层序组中部,各区发育情况不完全一致。

表3-3-3 晚石炭—早二叠世太原组—山西组煤层在三级层序地层格架中的位置

注:表中“/”表示煤层不发育。

表3-3-4 宁东侏罗纪延安组煤层在三级层序地层格架中的位置

注:表中“/”表示煤层不发育。

表3-3-5 宁南侏罗纪延安组煤层在三级层序地层格架中的位置

注:表中“/”表示煤层不发育。

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