利用SP曲线与GR曲线分析沉积相

利用SP曲线和GR曲线分析沉积微相
（宏波）
长庆石油勘探局录井公司
在曲线要素中，SP曲线和GR曲线幅度反映在测井条件相同的条件下地层沉积时水动力能量的强弱；SP曲线和GR曲线形态反映物源供给的变化和沉积时水动力条件的变化；SP曲线和GR曲线顶、底部形态的变化反映沉积初、末期水动力能量和物源供给的变化速度；SP曲线和GR曲线的光滑程度反映水动力对沉积物改造所持续时间的长短；SP曲线和GR曲线的齿中线组合方式反映沉积物加积特点；；SP曲线和GR曲线包络形态反映在大层段垂向层序特征和多层砂在沉积过程中能量的变化。

一、SP曲线和GR曲线测井基本原理
用淡水泥浆钻井时，地层水矿化度小于泥浆滤液矿化度，在砂岩段形成扩散电位——在井眼砂岩段靠近井壁的地方负电荷富集，地层砂岩段靠近井壁的地方正电荷富集，导致砂层段井眼泥浆的电势低于砂层电势，正象一个平行于地层且正极指向地层的“电池”（第一个）。

在泥岩段，泥浆滤液与地层水之间存在矿化度差及选择性吸附作用形成吸附电位——在井眼泥岩段靠近井壁的地方正电荷富集，地层中泥岩段负电荷富集，导致泥岩段井眼泥浆的电势高于地层电势，正象一个平行于地层且正极指向井眼的“电池”（第二个）。

又因为泥浆和地层各具导电性，正象两条导线把以上两个“电池”串联了起来而形成回路，这样在地层中电流从砂岩段（第一个电池正极）流向泥岩段（第二个电池负极）；在井眼中电流从泥岩段（第二个电池正极）流向砂岩段（第一个电池负极）。

在此回路中，地层也充当电阻的作用，总电动势等于扩散电动势和吸附电动势之和。

用M电极在井眼中测的
自然电流在泥浆中产生的电位降即得自然电位曲线。

其值在正常情况下与对应地层中泥质含量关系密切，砂岩中泥质含量增加，则电位降下降，异常幅度减小；砂岩中泥质含量下降，则电位降上升，异常幅度增大。

另外，当泥浆柱与地层流体间存在压力差时发生过滤作用形成过滤电动势——动电学电位。

（如图1）
＋－
＋－
＋－
●●●●●●●●●－＋●●●●●●●●
●●●●●●●●－＋●●●●●●●●
●●●●●●●●●－＋●●●●●●●●
图1 SP 曲线原理示意图
沉积岩的放射形取决于岩石中放射性元素的含量，放射性元素的含量主要取决于粘土和泥质的含量，粘土和泥质含量越高放射性越强。

GR曲线主要测量地层的放射性。

二、利用SP曲线和GR曲线分析沉积微相的曲线要素及地质意义
（一）、SP曲线和GR曲线幅度
SP曲线和GR曲线幅度指地层中砂岩段自然电位值和自然伽玛值与纯泥岩基线的差值，两者形态相似（GR曲线齿化严重），主要反映沉积时水动力能量的强弱。

依据异常幅x与砂体厚度h的比分为低幅（x/h＜1）、中幅（1＜x/h＜2）和高幅（2＜x/h）三种（如图2）。

SP曲线和GR曲线幅度主要与岩性有关，另外还受地层厚度、饱含流体的性质等影响。

一般在测井条件相同时粒度越粗、分选性越好、渗透性越好的砂体，幅度越高。

图2 SP曲线和GR曲线幅度类型
a、低幅
b、中幅
c、高幅
低幅反映沉积时物源供给不足、砂体分选差、泥质含量高的特征。

典型代表为边滩砂。

中幅反映沉积时物源供给充沛，冲刷与沉积复杂，分选较差等特征。

典型代表为河流沉积。

高幅反映沉积时物源供给充沛，粒度粗，分选好等特征。

典型代表为漫滩？。

（二）、SP曲线和GR曲线形态
SP曲线和GR曲线整体形态相似，只是GR曲线齿化较强。

其除反映粒度和分选性垂向变化外，主要反映物源供给的变化和沉积时水动力条件的变化。

一般情况下分为钟形、漏斗形、对称齿形、反向齿
形、正向齿形、指形、漏斗——箱形、箱形——钟形（如图3）。

图3 SP曲线和GR线形态
a、钟型
b、漏斗型、
c、箱型
d、对称齿型
e、反向
齿型f、正向齿型、g、指型h、漏斗—箱型m、箱型—钟型钟形反应水动力向上逐渐减弱，砂岩颗粒逐渐变细，物源供给逐渐减少。

一般为正粒序和水进序列，典型代表有点砂坝和废弃河道。

漏斗形反映从下到上水动力能量逐渐增强，颗粒变粗，分选性变好。

一般为反粒序结构和水退序列，其典型代表有河口砂坝、前积砂体等。

箱形反映物源充沛，水动力条件稳定。

典型代表有直流河道、风成砂和洪水期能量较强的河道充填等特征。

正向齿形为正粒序结构，反映水下冲刷充填沉积。

其典型代表有
以冲刷充填为主的小河道沉积。

反向齿形为反粒序结构，反映水道末梢前积式席状砂沉积。

对称齿形对称粒序结构，代表急流作用下的席状沉积，其典型代表有洪水期河道决口处的沉积。

指形代表高能量条件下的均匀中层粗砂沉积，如滩砂。

漏斗——箱形代表早期水动力能量逐渐增强，中——晚期水动力能量保持相对稳定条件下物源供应丰富的水下砂体堆积，其典型代表有河口砂坝。

箱形——钟形反映早期水动力能量强且稳定，物源供应充沛；但晚期河道迁移或者废弃，能量衰退，从均质沉积到正韵律沉积的特征。

只有单砂层较厚时，SP曲线和GR曲线异常才形成钟形、漏斗形和箱形。

地层厚度较小时常为齿形（包括正向齿形、反向齿形和对称齿形）。

而漏斗——箱形和箱形——钟形为符合形态。

（三）、SP曲线和GR曲线顶、底界的接触关系
SP曲线和GR曲线顶、底界的接触关系指单砂体SP曲线和GR 曲线顶、底的变化形态，反映砂体形成初、末期水动力能量及物源供给的变化速度。

可分为突变式和渐变式。

渐变式又可分为加速渐变式、匀速渐变式和减速渐变式（如图4）。

突变式的曲线特征是中部近水平，两端较陡。

顶部突变式右端上升左端下降，说明砂体形成过程中物源供给突然中断。

底部突变式右端下降左端上升，说明短期水动力能量急剧增强，常代表上、下层间存在的冲刷面，如河道底部冲刷面。

顶部加速渐变式的曲线特征是曲线向右上方上倾，且从下到上其斜率逐渐减小，说明砂体沉积后期水动力能量减退，物源供给急剧减少，如废弃河道。

底部加速渐变式曲线向左上方上倾，且从下到上其切线斜率逐渐增大（为负值，其绝对值减小），说明砂体沉积早期冲刷能力较弱，后期增强。

顶部匀速渐变式曲线特征是曲线沿向右上方上倾，其斜率基本不变，说明砂体沉积后期水动力能量和物源供给匀速减弱，如点砂坝。

底部匀速渐变式曲线向左上方上倾，其斜率基本不变，说明砂体沉积早期水动力能量和物源供给匀速增强，如季节性河道沉积、漫滩沉积和天然堤沉积等。

顶部减速渐变式曲线特征是曲线沿向右上方上倾，其斜率逐渐增大，说明砂体沉积后期水动力能量和物源供给缓慢减弱。

底部减速渐变式曲线向左上方上倾，其斜率逐渐减小（为负值，其绝对值增大），说明砂体沉积早期物源供给不足。

（四）、SP曲线和GR曲线的光滑程度
SP曲线和GR曲线的光滑程度反映水动力对沉积物改造所持续的时间的长短或水动力的变化及物源供给的丰富程度。

一般分为光滑、微齿和齿化三级（如图5）。

图5 SP曲线和GR曲线的光滑程度
a、光滑
b、微齿
c、齿化
曲线光滑，反映水动力条件稳定，物源丰富的均质沉积，如滩砂。

曲线微齿，反映物源充足但改造不彻底，如河道砂。

齿化代表能量有节奏变化所形成的韵律性沉积（即间歇性沉积叠加），当粒度变细时幅度变小，代表有辫状河道。

（五）齿中线组合形态
齿中线是SP曲线和GR曲线上次级齿的中线，依据组合形态分为平行式和相交式两大类。

平行式又可分为水平平行式、上倾平行式、下倾平行式；相交式又可分为收敛式和外收敛式（如图6）。

它们反映沉积加积的特点。

收敛式齿中线相交于SP曲线和GR曲线侧（即右侧），曲线上部齿中线向左上方上倾，中部水平，下部向左下部下倾。

曲线上部组合形态以反向齿形组合为主，中部以对称齿形组合为主，下部以正向齿形组合为主。

上部齿中线向左上方上倾，反映水道末期充填沉积，中部齿中线水平，代表河道中期均质沉积，下部齿中线向左下部下倾，代表水道末期滞流冲刷沉积。

整体反映水流能量减少。

a、收敛式
b、外收敛式、c水平平行、m、下倾平行、e上倾平行u、反向齿形、h对称齿形、d正向齿形
外收敛式齿中线相交于SP曲线和GR曲线外侧（即左侧），曲线下部齿中线水平，中部和上部齿中线向右上方上倾。

曲线形态是下部为对称齿形组合，中部和上部为正向齿形组合。

该特征说明水动力由下到上增强，代表水下前积式砂体沉积。

水平平行式齿中线水平平行，曲线形态以对称齿形组合为主，反映水动力能量周期性变化，代表垂向加积式堆积。

齿中线向左上方上倾平行，曲线形态以反向齿形组合为主，反映水动力能量周期性增强条件下的反韵律沉积，如水道末期前积沉积。

齿中线向左下方下倾平行，曲线形态以正向齿形组合为主，反映水动力能量周期性减弱条件下的正韵律沉积。

（六）、SP曲线和GR曲线组合形态（即包络线形态）
SP曲线和GR曲线组合形态指多层曲线的包络线形态，反映大层段垂向层序特征和多层砂体在沉积过程中能量的变化。

大的方面可以分为加积式、后积时和前积式三种；后积时和前积式各自分为加速式、匀速式和减速式三个亚种（如图7）。

图7 SP曲线和GR曲线包络组合形态
加积式SP曲线和GR曲线的包络线竖直或近于竖直，代表水动力强且稳定、物源供给充足条件下的加积式沉积。

后积式SP曲线和GR曲线的包络线总体特征是向右上方上倾，代表水动力能量由强到弱的后积式（亦称退积式或水进式）沉积。

分为加速后积式、匀速后积式和减速后积式。

加速后积式：包络线下陡上缓。

反映水动力能量减小的梯度逐渐增大，能量减小的速度加快的沉积特点。

匀速后积式：包络线呈直线状或近直线状。

反映水动力能量减小的梯度平稳，能量减小的速度稳定条件下的沉积特点。

减速后积式：包络线下缓上陡。

反映水动力能量减小的梯度逐渐减小，
能量减小的速度减小的沉积特点。

前积式SP曲线和GR曲线的包络线总体特征是向左上方上倾，代表水动力能量由弱到强的前积式（亦称进积式或水退式）沉积。

分为加速前积式、匀速前积式和减速前积式。

加速前积式：包络线下陡上缓。

反映水动力能量增加的梯度逐渐增大，能量增加的速度加快的前积式沉积特点。

匀速前积式：包络线呈直线状或近直线状。

反映水动力能量增强的梯度平稳，能量增强的速度稳定条件下的沉积特点。

减速前积式：包络线下缓上陡。

放映水动力能量增强的梯度逐渐减小，能量增强的速度减小的沉积特点。

三、特征相SP曲线和GR曲线特征分析
（一）、三角洲平原亚相
1、水上分流河道微相
水上分流河道微相为三角洲平原亚相的骨架相，其砂体底部有冲刷面，向上依次为砾、砂和粉砂，显正韵律结构。

SP曲线和GR曲线为中——高幅钟形或箱形，底部突变，顶部加速渐变，齿中线向外收敛，曲线光滑或者齿化，包络线为退积式。

2、决口扇微相
决口扇微相为间歇性沉积，其砂体成熟度低，SP曲线和GR曲线为中低幅正向齿形或对称齿形，顶底以渐变式为主，曲线齿化程度高。

3、天然堤微相
天然堤微相砂体分选程度高，磨圆好，成熟度高，颗粒细，以粉砂和泥质为主，夹粉砂薄层。

SP曲线和GR曲线以低幅齿形为主，齿化。

1、泛滥平原微相
泛滥平原微相为三角洲平原亚相的背景相，以泥质沉积为主，夹粉砂岩薄层。

SP曲线和GR曲线以低幅微齿或者光滑型（又称平直型）为主。

（二）、三角洲前缘亚相
1、水下分流河道微相
水下分流河道微相为三角洲前缘亚相的骨架相，沉积物分选程度高，磨圆好，成熟度高，颗粒细，以砂质为主。

SP曲线和GR曲线呈中——高幅钟形，底部突变，顶部加速渐变，曲线光滑或者齿化。

2、封闭间湾微相
封闭间湾微相沉积物粒度细，SP曲线和GR曲线以低幅微齿或近光滑为主。

3、河口坝微相
河口坝微相为反粒序结构，SP曲线和GR曲线呈高——中漏斗形或漏斗——箱形，齿化或微齿，底部为渐变式，顶部为突变式，齿中线外收敛，属前积式组合。

4、远砂坝微相
远砂坝微相为由泥、粉砂、细——中砂组成的多期反韵律沉积。

SP曲线和GR曲线为低——中幅漏斗形，齿中线外收敛，底部为渐变式，齿化或微齿化，包络线为前积式（主要为加速前积式）。

5、前源席状砂微相
前源席状砂微相为三角洲前缘亚相前积薄层，为反粒序席状砂体。

SP曲线和GR曲线为中幅反向齿形，顶、底部为渐变式，微齿或齿化，齿中线外收敛或水平，包络线属前积式。

（三）、前三角洲亚相
前三角洲亚相沉积物粒度细，SP曲线和GR曲线以低幅漏斗状光
滑或微齿形前积式为主，底部渐变，顶部突变。

总之，建设性三角洲平原亚相SP曲线和GR曲线形态以中——高幅钟状或箱形为特征，底部多突变，顶部突变或渐变；曲线多光滑或微齿。

三角洲前缘亚相以中——高幅漏斗形或漏斗——箱形为主，底部多渐变，顶部多突变，多为加积式或前积式。

前三角洲亚相以低幅漏斗形光滑或微齿前积式为特征。

四、总结
利用SP曲线和GR曲线可以分析沉积微相，分析沉积微相过程中所用的曲线要素有曲线的幅度、形态、顶底面形态的变化、光滑程度、齿中线组合形态和包络线形态等。

各自的作用不同。

1、曲线幅度反映沉积时水动力能量的强弱；
2、曲线形态反映物源供给的变化和沉积时水动力条件的变化；
3、顶、底部形态的变化反映沉积初、末期水动力能量和物源供
给的变化速度；
4、曲线的光滑程度水动力对沉积物改造所持续时间的长短；
5、曲线的齿中线组合方式反映沉积物加积特点；
6、曲线包络形态反映在大层段垂向层序特征和多层砂在沉积
过程中能量的变化。