沉積相分析模式
——以新疆陸東地區為例?

肖 斌，朱愛國，范玉華，李 俊，呂文麗

(1.昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650092；2.新疆石油學院，新疆 烏魯木齊 830000；3.云南省地質調查院，云南 昆明 650216)

0 引言

測井技術方法成為沉積相分析的重要手段：常規組合測井、地層傾角測井及成像測井資料的測井相序列特征以及利用神經網絡巖相處理結果的綜合應用，使得沉積相類型確定及古水流方向分析更準確更科學.王貴文等（2009）、郭曦榕及黃地龍（2010）、安志淵（2011）及胡俊（2012）等利用測井技術手段分別對不同類型沉積相進行分析，取得較好的研究效果.詳細的沉積相分析與連井剖面進行對比印證，在鉆井較多情況下建立沉積微相模型，使得沉積相的分析更直觀、更準確且更科學，進而預測有利儲層乃至地層巖性油氣的形成分布具有重要作用.近年來，地層（特別是儲層）沉積相模擬取得長足進展.本文以準噶爾盆地陸東地區沉積相研究為例，工作流程如下（圖1）.陸東地區位于準噶爾盆地陸梁隆起東部，準噶爾盆地的東道海子凹陷以北、滴北凸起以南、莫北凸起以東、克拉美麗山以西的地區，工區地質構造主要包括陸梁隆起上的滴水泉凹陷和滴南凸起[1].

圖1 準噶爾盆地陸東地區白堊系底礫巖沉積相研究流程圖

1 研究方法

（1）白堊系底礫巖段地層對比研究：收集及整理了80余口井的各類錄井、測井資料，對其中50口井進行了白堊系底礫巖段地層對比與劃分.

（2）白堊系底礫巖段沉積相研究：觀察描述取芯井4口，對50余口井的測井相進行了分析，對4口井進行了單井沉積相的分析，對4口井的物性進行分析對比.

（3）對50口井的分層數據進行整理，對地層厚度平面圖、砂體厚度平面圖、砂地比平面圖、礫砂比平面圖進行分析.

2 分層對比

準噶爾盆地陸東地區白堊系底礫巖段地層的劃分以前尚未系統研究過.其野外露頭出露不完整，主要采取以測井曲線、錄井資料相結合的方法對陸東地區白堊系底礫巖段地層進行劃分對比.由于測井信息比地質信息有更高的垂向分辨能力[2]，各種地層界面類型及規模或多或少都可以在測井響應中表現出來，同時也是覆蓋區開展高分辨率層序地層學研究和精細層位劃分必不可少的手段.在實際研究過程中，主要依據測井曲線的形態、垂向疊置樣式的轉變等界面特征進行層位識別.研究區主要對工區內50口井的白堊系底礫巖段地層進行了劃分對比.建立了橫跨全區的五條連井對比剖面，其中東西向三條，南北向兩條，這五條連井剖面覆蓋全區，包括了研究區82%的井.

通過對研究區白堊系測井曲線綜合分析，認為自然伽瑪、自然電位、聲波、電阻率這幾條曲線相對完整，也較好對比.各界面電性特征大體有以下規律.

2.1 白堊系底礫巖段底界

白堊系底礫巖段的底界，即清水河組的底界，是白堊系與侏羅系的接觸界面，為一個區域不整合面，界面之下曲線變化較大齒狀化明顯.

在底礫巖段的下部巖性較粗，為砂礫巖、粗砂巖、中砂巖等沉積，在對工區內的50口井單井柱子進行連井剖面對比過程中，發現在底礫巖段下部巖性較粗的層段，自然電位曲線呈現出低值，自然伽馬曲線呈現出高值，會表現為箱形或鐘形曲線特征[3].

2.2 白堊系底礫巖段的頂界

白堊系底礫巖段的上部發育了一大套較細的巖層，一般為細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖.通過連井剖面對比發現在底礫巖段的頂界有一個區域上的標志層[4]，在測井曲線中表現出自然伽馬值突然增加，電阻率曲線表現出突然減小的特征.

2.3 白堊系底礫巖段內部分層界面

白堊系底礫巖段的底部為一套粒度較粗的巖層，一般為砂礫巖、粗砂巖、中砂巖、細砂巖等，其上下巖層的巖性一般為粉砂巖、粉細砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖等，上下巖層的巖性與底礫巖段底部巖層巖性表現出明顯的差異.此外，這套巖層的自然伽馬曲線值較高，自然伽馬曲線與自然電位曲線呈現出箱形特征，這就可以很自然的在巖性自下而上方向，將粗粒巖層段與其上的細粒巖層段劃分出來.也可以依據自然伽馬曲線與自然電位曲線構成的箱形頂面深度，將底礫巖段的下段與上段劃分出來（如圖2）.

3 沉積相類型特征

不同類型的沉積相，它的巖性、電性、沉積構造及古生物等方面的特征有明顯的不同，利用這些不同的特征能較為可靠地確定出沉積相的類型及其形成機制[5].研究區由于古生物資料較少，因此，沉積相的研究主要是利用巖性、電性及沉積構造等方面的特征.

圖2 滴西12井與滴西1井連井對比剖面

3.1 巖性特征

通過對研究區底礫巖段取芯井段巖芯的仔細觀察及薄片的鏡下分析，研究區巖性主要為砂礫巖、細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖和粉砂質泥巖及泥巖.砂礫巖主要分布在底部清一段.上部清二段巖性一般為細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質泥巖及泥巖互層.且以泥質粉砂巖和粉砂質泥巖及泥巖為主.從巖性類型說明研究區清水河組底礫巖段底部沉積環境與清水河組底礫巖段頂部沉積環境有差異，前者沉積能量較強，后者沉積能量相對較弱.

3.1.1 巖石組分

沉積巖的巖石組分包括陸源碎屑顆粒和填隙物.陸源碎屑顆粒包括巖石碎屑(即巖屑)和礦物碎屑(主要包括石英、長石、重礦物等).研究區內東道4井取芯資料分析白堊系底礫巖段清一段砂粒成分以石英為主，長石、巖屑次之；東道3井取芯資料分析清一段砂粒成分以巖屑為主，石英、長石次之；滴西2井取芯資料分析清二段砂粒成分以石英為主，巖屑次之，長石少量；滴西7井取芯資料分析清二段砂粒成分主要是長石及石英，巖屑次之；由此可以看出，研究區內清二段成分成熟度相對于清一段成分成熟度較高.

填隙物主要包括膠結物和雜基.經鏡下分析填隙物主要有以下幾種：鈣質、泥質、鈣泥質等鈣質含量相對較高.膠結類型一般為孔隙式膠結，在清一段一般膠結中等，在清二段一般膠結較致密，這就反映了清二段成巖環境較清一段具有比較穩定的水流沉積作用和波浪淘洗作用.

3.1.2 巖石結構

碎屑顆粒的結構指巖石的粒度、球度、形狀、圓度、分選等方面的特征[6].經巖芯觀察及鏡下分析，研究區巖石結構可分為兩大類：一類是白堊系底礫巖段清一段的砂礫巖層，結構成熟度差，顆粒多呈半圓狀，粒度概率圖呈兩段式(如圖3)，分選中等，反映水動力較強的河道沉積特征[7].

圖3 東道3井清一段粒度概率圖

另一類是白堊系底礫巖段清二段的巖石，其結構成熟度中等偏好，顆粒多呈次棱角狀-次圓狀.分選中等偏好，粒度概率圖以兩段式為主(如圖4)，反映水動力能量相對較弱的水下牽引流特征[7].

圖4 滴西2井清二段粒度概率圖

3.2 沉積構造特征

沉積構造是指沉積物在沉積時或固結前物理、化學、生物作用在沉積物內部或表面上形成的[8].沉積構造的研究有助于分析沉積物搬運與沉積的方式、沉積介質的性質及流體的動力狀態，恢復沉積環境，以及估計沉積后的物理與化學變化.通過對取芯井的觀察描述，主要發現有如下幾種沉積構造類型[9](見表1).

表1 陸東地區白堊系底礫巖段沉積構造類型及分布特征

3.2.1 層理構造

（1）水平層理主要出現在灰綠色、棕褐色泥巖、粉砂質泥巖及泥質粉砂巖中，它形成在相對低能環境中，主要分布在濱淺湖相對靜水環境中.

（2）平行層理、斜層理研究區取芯井段該類層理十分發育，一般出現在中砂巖中，形成于較強的水動力條件下.三角洲水下分支河道、河口砂壩及濱淺湖中的灘壩、灘砂等微相中常出現這種層理.

（3）交錯層理研究區研究層段交錯層理較發育，一般出現在底礫巖及細砂巖中，形成于能量強的水動力條件，河道、三角洲水下分支河道、河口壩及濱淺湖中的灘壩等微相中常有該種層理發育.

（4）透鏡狀層理出現在粉砂巖、泥質粉砂巖中.形成于水動力條件較弱條件下，泥的供給、沉積和保存均比砂有利.研究區內各段的三角洲前緣亞相中的道間、側緣微相及濱淺湖的灘砂中常出現.

3.2.2 層面構造

巖層表面表現出的各種不平坦的沉積構造痕跡統稱為層面構造.研究區白堊系底礫巖段常見的層面構造主要是沖刷構造，這種構造主要發育在三角洲水下分支河道沉積中.沖刷面起伏程度不一，一般為幾厘米，沖刷面之上被砂巖所充填，被沖刷的巖層大部分是泥巖，沖刷面之上有時可見泥礫.

3.3 測井相特征

由于取芯費用很高等一些條件的限制，取芯井往往很少.測井信息的運用也就隨著人們認識的加深日益廣泛，并逐漸形成了一套用各種測井方法進行地層評價和沉積相研究的方法，即測井相分析.由于測井曲線可以提供一口井所鉆穿地層的連續紀錄，且具較高的垂向分辨率.測井響應中包含著大量有關巖性、孔隙度、流體成分及垂向層序的信息.因此，測井信息分析是進行相分析的有利工具.測井相分析方法有很多，包括曲線形態分析法、梯形圖或星形圖分析法以及地層傾角測井法，本文主要是利用測井曲線形態分析法對陸東地區白堊系底礫巖進行沉積相分析，其它方法不加論述[10,11].

測井曲線信息是地層垂向層序等的響應，測井曲線形態的不同，反映的沉積信息不同，通過建立形態模式可用來對比劃分沉積相.因此，測井相分析首先要分析測井曲線形態.測井曲線的形態要素包括有幅度、形態、接觸關系、曲線光滑程度及齒中線等[12].

3.3.1 齒化箱形

曲線呈箱形，頂底突變，其包絡線呈加積式.該類曲線說明物源供應相對充足，曲線齒化代表水流能量略有變化，沉積物中含有部分泥質.該類曲線常代表河道沉積，如滴西26井清水河組底礫巖段的清一段（如圖5）.

3.3.2 齒化漏斗形

曲線上部突變，中-高幅，下部漸變，包絡線為減速水退式.該類曲線反映砂體向上部建造時水流能量加強，顆粒變粗，分選性變好.研究區主要代表三角洲前緣河口砂壩沉積和濱淺湖的灘壩沉積[13]（如圖6）.

圖5 滴西26井測井相分析

圖6 滴西7井測井相分析

3.3.3 齒化鐘形

曲線呈鐘形，曲線底部突變，上部曲線幅度逐漸變細小.該類曲線反映水流向上逐漸減少或沉積物供應量降低.底部粒度粗，上部細.常代表河道或三角洲水下分支河道[14]，如滴南7井（如圖7）.

圖7 滴南7井測井相分析

3.3.4 齒形曲線

曲線為中低幅，包絡線可為水進、水退、加積式.該類曲線反映水流能量較弱且時常變化，主要對應三角洲前緣席狀砂、道間及濱淺湖中的灘砂泥坪沉積[15]，巖性上呈砂泥互層（如圖8）.

圖8 東道3井測井相分析

上述四種曲線類型為最基本的也是最典型的相標志.但在通常情況下由于沉積環境及水動力條件的差異以及時空演變的不同，這四種曲線的不同組合也可反映不同的沉積環境.

3.4 沉積相類型

通過上述巖性、構造、電性等相特征分析，認為研究區主要發育了以下三種沉積相類型(如表2)：三角洲相、濱淺湖相和河流相.

表2 研究區沉積相類型及分布

在研究區內的底礫巖層段主要發育辮狀河三角洲相；三角洲相在底礫巖層段主要發育三角洲平原亞相、三角洲前緣亞相；前三角洲亞相在底礫巖層段沒有具體的井控制，但根據其他臨井研究可以推測在該區小范圍內發育.湖泊相在底礫巖層段發育范圍不大，主要發育濱淺湖亞相.河流相在底礫巖層段較發育，在清一段主要發育辮狀河，曲流河主要發育在清二段.

4 平面沉積相特征

在上述沉積相類型研究的基礎上，通過對地層厚度、砂體厚度、砂地比、礫砂比等方面的研究，對研究區研究層段的沉積相的時空展布規律進行分析，具體如下.

清水河組底礫巖段清一段：地層厚度東薄西厚(圖9)，大體分布在10-40 m之間.陸南2井、陸南4井、東道4井、東道3井等井所圈定的范圍地層較厚，可達34 m左右.其砂體在該組內分兩塊展布，一塊主要是來自西部或西北部的哈拉阿拉特山、德倫山的物源沉積.砂體最大厚度在陸南2井周圍和滴西東道3、東道4井周圍（圖10），均超過30 m，其砂地比也均達到90%以上(圖11).礫巖主要分布在北部和中部，礫砂比可以達到0.65（如圖12）.另一塊是來自東部的克拉美麗山的物源沉積，規模較小，只延伸到滴南5井、滴西23井周圍，砂體最大厚度集中在滴南5井周圍，可達10-20 m，砂地比達到70%以上.

圖9 清一段地層厚度等值線圖

圖10 清一段砂層厚度等值線圖

圖11 清一段砂地比等值線圖

圖12 清一段礫砂比等值線圖

綜合分析認為，清水河組底礫巖段清一段沉積時期，發育辮狀河、三角洲、濱淺湖沉積體系.物源來自兩個方向，即西部或西北部的哈拉阿拉特山、德侖山的物源和東部的克拉美麗山的物源，且以前者物源為主.沉積相平面展布主要為辮狀河相、三角洲相和濱淺湖相，如（圖13）.

圖13 陸東地區白堊系清水河組底礫巖段清一段沉積相平面圖

受燕山運動的影響，研究區在侏羅系沉寂之后發生抬升隆起，侏羅系地層遭受剝蝕[16].到清水河組沉積初期，研究區東部靠近克拉美麗山前地區仍為剝蝕區.自山前向西，形成一層巖性較粗、厚度大小不一的底礫巖，靠近克拉美麗山前為砂礫巖，向盆地內逐漸變為含礫砂巖、細砂巖、粉砂巖，平面上形成辮狀河-辮狀河三角洲沉積體系，在研究區的西部以及東部均發育三角洲沉積體系.

5 主要認識

根據上述研究內容和技術思路，通過地質、測井、地震和大量分析化驗資料的綜合研究，取得了以下主要認識：

（1）陸東地區白堊系頂、底界面為區域不整合面，上、下白堊統界面為局部不整合面；

（2）陸東地區白堊系底礫巖段地層西厚東薄、南厚北薄.底礫巖段下部以砂礫巖、粗砂巖、中砂巖為主，底礫巖段上部以較細的細砂巖、粉砂巖、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖為主；

（3）白堊系底礫巖段主要發育了三角洲相、濱淺湖相和河流相三種沉積相類型，其中河流相分布在部分區域內清水河組底礫巖層段，發育河道與河漫灘微相，呈二元結構；

（4）白堊系砂巖儲層物性較好，受沉積微相的控制比較明顯，三角洲前緣河口砂壩和水下分支河道是最好的油氣儲層.

6 結論

根據對研究區內50口井的錄井、測井以及其它地質資料的研究分析得出以下結論：

（1）白堊系清水河組底礫巖段確實存在，并且整個陸梁隆起的東部該巖性段較為發育；

（2）通過對地質、測井資料分析，對清水河組底礫巖段劃分沉積相.在研究區中西部主要發育三角洲相，中部和西部分別由兩套較大的三角洲平原、三角洲前緣、前三角洲亞相存在；研究區東部主要發育辮狀河河流相；濱淺湖相在研究區內零星分布；

（3）對三角洲相和辮狀河河道沉積相巖心進行物性分析發現中細粒砂巖，孔隙式膠結發育，粒間孔隙可作為儲存油氣的空間，是良好的儲層；

（4）清水河組底礫巖段的下部與侏羅系接觸，接觸面為一不整合面，該不整合面分布范圍跨越整個研究區，可以作為油氣橫向運移的良好通道；

（5）分析現場地質資料，巖心、巖屑錄井資料，并結合常規九條測井曲線對研究區段進行測井相分析兩種資料相互印證；重點對巖心進行粒度、孔隙度、滲透率測試，來驗證沉積相劃分的正確性.