测井相分析在沉积相识别中的应用

《测井地质学》课程报告测井相分析在沉积相识别中的应用测井相分析在沉积相识别中的应用沉积相研究是油气田勘探、开发中一项重要而基础的工作。

测井资料在用于进行沉积地层的沉积相研究中已逐渐成为一种重要的手段[1]。

精确划分和识别沉积相（特别是沉积微相）是陆相含油气盆地分析的一个重要研究内容，它是盆地油气储层评价和预测的基础。

对于陆相含油气盆地沉积微相的研究主要依靠钻井岩心资料和测井资料，通常钻井岩心资料是判别沉积相最准确和重要的信息。

但是在含油气盆地内部钻井取心资料往往是局部的，并且通常是不连续的，因此，在沉积微相的研究过程中要充分利用测井相方面的信息，因为测井资料具有平面上分布广泛和纵向上连续分布的特点。

在研究过程中通过对测井曲线的幅度、形态、光滑程度、组合特征及接触关系等方面进行综合分析，可提供地层剖面的沉积层序、粒序旋回、砂泥比和不整合面等大量的沉积学信息[2]，进而识别出不同沉积环境和沉积微相的测井响应特征[3]。

利用测井资料来评价或解释沉积相的方法称为测井相分析[4]，测井相研究是从统计分析与岩心分析相结合的角度出发，将测井相与地质资料进行详细对比，确定测井相的岩性类型及沉积环境[5]。

测井沉积微相分析是通过对取心井段不同沉积微相的测井曲线特征进行研究，建立测井相图版，并将这种关系推广到其他的未取心井，进行沉积微相的标定，进而可以利用研究区内丰富的测井资料进行沉积微相研究[6]。

1 测井相与沉积相的关系[7]在不同的沉积环境下，由于物源情况、水动力条件及水深等各方面的不同，造成沉积物组合形式和层序特征的不同，反映在测井曲线上就有不同的测井曲线形态。

沉积相在测井曲线上的表现最重要的是形态信息[8-9]，其最基本要素有幅度、形状、顶底接触关系、曲线光滑程度及齿中线，而形态信息就是这些要素的综合。

不同的测井环境常常具有不同的测井曲线形态特征，从各种环境的不同曲线形态特征中，可以概括出几种基本的形态类型：顶部或底部渐变型；顶部或底部突变型；振荡型；块状组合型和互层组合型。

这些基本的形态类型反映了不同沉积环境从开始到结束沉积物粒度在垂向上的变化，表现出在某一时期内沉积作用的连续性；同时，其基本曲线形态是由水体深度的逐渐变化、搬运流能量的变化、沉积物源供应变化3种主要环境因素决定的[10]。

不同沉积环境对应的测井曲线形态、幅值等特征不同，因此，应用测井资料对沉积相进行识别具有很好的可行性[11]。

2 测井相分析的方法原理[12]表征某种沉积亚相、微相特征的最主要依据是颜色、成分、结构、沉积构造、粒度、古生物、地球化学以及垂向相序等。

在区域沉积背景，即沉积相确定的基础上，最基本的相标志是岩石组合（成分、结构）、沉积构造、粒度及垂向序列特征等，它们在各种亚相、微相中有明显差别。

测井资料（包括常规测井曲线及处理成果、地层倾角测井、成像测井等）可以解释出其中主要的相标志。

沉积相与测井相的有机结合是测井资料解释沉积相的关键，方法是在岩心分析的基础上，利用岩心资料对测井资料进行反复刻度和反演，总结出不同沉积亚、微相的测井相标志，用于确定测井沉积相。

一般来说，常规测井及其处理成果对于岩性特征反映比较好，而成像测井则主要用于反映沉积构造、结构及垂向序列等。

3 测井相的特征要素沉积微相分析的基础是岩石相分析，由于大量取芯不可能在任何一个油田实现，只能是在一些重点层段或重点地区取芯，所以在进行岩石相分析时，我们还是依靠测井资料。

作为第二性资料，测井曲线包含着丰富的地层沉积信息，可以图1 测井相要素图（岩性和孔隙度未列其中）[13]反映出岩性的层序、组合等沉积特征。

在常规的测井解释中，解释员比较注重测井曲线的数字特征，而对能够反映沉积微相的曲线变化形态则注重不多，使得这样的测井解释无法划分沉积微相。

测井曲线不同的要素特征可以反映不同的沉积微相，O’Serra详细总结过这些要素特征。

我们提取测井曲线要素的目的是其能够识别沉积微相，且能够反映储层的物性、岩性和旋回性特征（表1）。

经研究表明，以下测井要素与沉积微相相关性最好（图1）：表1 测井曲线的主要形态及其表征的地质意义[14]（1）曲线幅度差、幅方差及比幅度；能够反映沉积层的物性及岩性特征，经过测井曲线幅度解释可以反映出物源供给强度、水动力作用、沉积粒度分选等特征。

（2）曲线形态；能够反映泥质含量、分选性、含钙与否、粒度、岩性等特征，从而可以反映出在沉积过程中的物源供给的状况、沉积旋回的类型和水动力的大小。

（3）曲线旋回形态（顶底接触关系和曲线旋回样式）；能够反映在砂体沉积的初期和末期的物源供给大小及水动力强度变化的速度和程度。

（4）旋回幅度（或厚度）；能够反映单一曲线的形态在垂向上的大小。

（5）曲线光滑程度；能够反映以曲线形态级别上的水动力为背景，次一级水动力流动能量的变化状况。

（6）齿中线；能够反映沉积物加积的特点。

（7）包络线；能够反映在沉积过程中，多期沉积砂岩的水动力变化速率，从而导致较大层段内的垂向层序变化的特征。

（8）岩性：能够反映物源距离的远近和沉积能量的大小。

（9）孔隙度：能够反映储层的物性特征。

4 测井相分析实例利用测井相判别沉积相已得到广泛应用，在总结前人研究成果的基础上综合利用岩心及常规测井曲线特别是对岩性和旋回性反映较好的自然伽马、自然电位及侧向测井曲线，识别出了多种沉积微相，并从中归纳总结出共性，为指出有利的储层砂体分布区域以及预测有利的勘探区块提供了更为充分的依据。

以下对一些常见的沉积相的测井响应特征进行了简述。

表2 四川盆地上三叠统须二段沉积微相测井曲线响应特征[15]4.1 冲积扇相根据沉积环境和沉积特征，在冲积扇（图2）中可划分出扇根、扇中和扇缘3个亚相。

4.1.1 扇根亚相扇根亚相由多个正粒序旋回组成，可进一步划分为主河道微相和主河道间微相。

图2 冲积扇各部位的测井曲线特征[16]图3 FMI成像测井资料扇根亚相识别模式图[17]扇根主河道主要是杂基支撑砾岩，属于快速堆积条件下的重力流沉积。

FMI图像上呈现亮色棱角状到次棱角状，粗砾石与泥、砂混杂堆积（图3a），可见众多冲刷面及叠覆构造（图3b）。

同时从图4可以看出扇根亚相的常规测井曲线出现中高自然伽马、低声波时差、低中子孔隙度、高密度、高电阻率特征，与FMI图像特征相对应。

主河道间微相岩性主要是泥岩夹粉砂岩或泥质粉砂岩，夹于扇根主河道之间。

FMI图像上显示出互层状（图3c上部），浅色与暗色交替出现，层理明显。

呈现出砾岩-砂岩-泥岩的正粒序特征。

图4 盐22-22井沉积旋回特征及划分[17]4.1.2 扇中亚相模式扇中辫状河道微相的岩石类型主要是颗粒支撑砾岩、砂岩、含砾砂岩或泥质砂岩。

在FMI图像上主要体现正粒序形成的正旋回，砾石主要为次棱角到次磨圆状（图5a），大小不一，杂乱排列，图像颜色差异很大；扇中水道或水道间由细砂岩、粉砂岩或含砾细砂岩夹薄层泥岩组成，FMI图像上呈现黑白相间的条带状（图5b），电阻率曲线呈中低幅微齿状。

图5 FMI成像测井资料扇中亚相识别模式图[17]4.1.3 外扇亚相模式水下外扇亚相主要由正旋回组成，旋回底部为薄层砂砾岩，底部见冲刷面（图6（c））：泥岩中发育水平纹层，夹有多层薄层砂岩（图6a、b）。

图6 FMI成像测井资料外扇亚相识别模式图[17]4.2 曲流河相曲流河河道仅占有同期冲积平原的极小一部分，主要亚相有河道亚相、堤岸亚相、河漫亚相以及牛轭湖亚相[18]。

4.2.1 河床亚相河床滞留沉积：自然电位曲线常为光滑的箱形或钟形曲线，曲线顶、底部常为突变，但顶部有时可能为渐变，电阻率曲线的异常则可能很小，泥质含量较低。

边滩沉积：自然电位曲线上常为钟形或齿化钟形，也有时会出现钟形或齿化钟形的叠加：电阻率偏高，泥质含量较低。

4.2.2 堤岸亚相天然堤：岩性主要为薄的砂泥岩薄互层，自然电位和自然伽马曲线为中—低幅度的指形或锯齿状。

决口扇：自然电位和自然伽马曲线为中—低幅度扁钟形，顶、底界面通常为突变型，但也存在底部突变型和顶部渐变型。

4.2.3 河漫亚相河漫滩沉积：自然电位和自然伽马常为中—低幅度齿化箱形，电阻率异常较小。

河漫湖泊：主要为黏土岩沉积，夹有粉砂岩，测井曲线一般表现为平直型（夹有小尖峰）。

河漫沼泽：测井曲线形态常为平直型（夹有齿化小尖峰），当有碳质泥岩沉积时，自然伽马曲线出现低值，形态表现为指状。

4.3 三角洲相三角洲属于河口沉积环境处于海陆过渡地带，受到河流、滨海、浅海甚至较深海的沉积作用的影响，海陆相沉积相互交替、岩性、岩相多种多样，常见的沉积相为海退序列，在这里河流携带大量物质在河口迅速堆积下来，在没有强大的潮流和波浪能量时形成建设性三角洲，可分为三个亚相：三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲。

4.3.1三角洲平原亚相分流河道微相和分流间湾微相：分流河道微相在自然伽马曲线和电阻率曲线上呈中幅的厚层箱状或钟形及箱形的复合体，齿中线内收敛[19]。

厚层箱状反映了急流条件下河道的快速堆积；图中钟形反映非急流条件下类似曲流河的边滩沉积，为多期的钟形叠加复合体。

分流间湾微相，自然伽马曲线幅度总体较低或呈锯齿状，电阻率曲线为幅度较低到较高的齿化曲线。

无论是自然伽马还是视电阻率曲线的幅值都比分流河道低（图7）。

图7 分流河道和分流间湾微相与测井相关系图[20]4.3.2 三角洲前缘亚相水下分流河道微相：为陆上分流河道的水下延伸部分，沉积物以砂为主，泥质极少。

水下分流河道的自然电位曲线和自然伽马曲线特征为低至中幅微齿或齿化钟形，有时呈箱形或两者的复合[3,21-22]。

齿中线下部水平而上部下倾，反映一种由加积式到前积式的粒序结构，且以前积式砂体为主。

低至中幅度反映出沉积粒度较细，钟形代表了一种正粒序，箱形则为水下河道能量均匀的沉积特征，多期水下河道叠置则会使曲线呈钟形或箱形的相互叠加）[3,21]。

河口坝微相：是由于河流带来的沙泥物质在河口处因流速降低堆积而成。

在该区由于三角洲沉积物整体较细，故河口砂坝沉主要由浅灰色、棕色细砂、粉砂组成，一般分选好，质较纯净。

河口坝的自然电位曲线和自然伽马形态为中到高幅齿化漏斗形，有时呈箱形或二者的组合。

在下部的前积式幅度组合部分，齿中线具外收敛特征。

上部为加积式幅度组合，曲线形态为微齿形，齿中线水平。

箱形为分流河道末端快速堆积的结果。

齿中线水平代表周期的反复，多期叠加使曲线呈现箱形与漏斗形的组合[3,21,23]。

图8 水下分流间湾微相与测井相关系图[20]水下分流间湾微相：为水下分流河道直接相对凹陷的海湾地区，沉积物以粘土沉积为主，含少量粉砂和细砂。

由于泥质含量高，视电阻率幅度值也较低，自然伽马和自然电位曲线幅度总体较低，为低幅的平直形或微齿形态。

在粉砂岩发育层段稍有高幅度异常（图8）。