基于測井曲線特征識別砂礫巖沉積相

李衛華

(中國石油測井有限公司西南分公司，重慶 401147)

謝俊陽，余海濤

(中石油新疆油田分公司勘探開發研究院，新疆 烏魯木齊 830013)

隨著我國油氣勘探進程不斷加大，各大油田逐漸步入隱蔽油氣藏的勘探階段。砂礫巖體油藏在我國分布廣泛，各大油氣田內均有砂礫巖油藏的發現[1]。因此，砂礫巖油藏在隱蔽油氣藏中占有不可或缺的地位，是隱蔽油氣藏的主要研究對象之一[2，3]。砂礫巖巖體主要發育于斷陷盆地的陡坡帶，斷陷盆地發育過程中，沉積和構造背景導致了砂礫巖體油氣藏普遍具有近源、快速堆積的特征，在縱向上厚度變化大、巖相變化快，巖性復雜，儲層非均質性強。上述特性為后期的儲層預測帶來了很大困難[4]。測井資料由于其較高的縱向分辨率，以及包含了豐富的地下地質特征和沉積環境信息，是研究砂礫巖沉積相的絕佳資料。為此，筆者對基于測井曲線識別砂礫巖沉積相的方法進行研究總結，并以實際單井為例進行分析，演示了基于測井曲線的單井沉積相分析方法[5]。

1 砂礫巖的成因及形成背景

圖1 砂礫巖扇體發育模式圖

砂礫巖體主要發育于斷陷盆地的陡坡帶，在斷陷湖盆發育的不同時期，由于古構造特征、湖平面的升降以及古氣候條件變化等因素的影響，砂礫巖體的沉積類型、展布范圍、規模以及巖性等都會有所不同。因此，在斷陷盆地陡坡帶的不同部位發育了不同類型的砂礫巖體[6，7]。根據發育部位的不同，可以將砂礫巖體的沉積類型劃分為洪積扇、辮狀河三角洲、陡坡深水濁積扇等[8](圖1)。不同成因下形成的砂礫巖體分別具有不同的巖性組合、沉積構造、測井特征以及地震特征。

1)洪積扇 洪積扇的發育背景為盆湖發育初期，古氣候環境以干旱氣候為主。地面起伏大，地形高低差距大，水蒸發量大于補給量，季節性洪水帶來的碎屑沉積物快速填充在盆地內部，大部分沉積物沉積在水上。該沉積背景下的砂礫巖體巖性主要由大塊的角礫巖、砂巖和含礫砂巖組成。在沉積構造上，越向盆地內，越多的表現為楔形構造；平行于盆地邊緣方向，表現為丘形構造，巖體內部可見斜交構造。測井曲線上多表現為齒化箱形。

2)扇三角洲 扇三角洲的沉積背景為湖盆發育的中早期，盆地下陷，季節性洪水帶來的碎屑沉積物堆積在湖盆的入口處，由于盆地下陷，水體變深，大部分沉積物沉積在水下。該沉積背景下形成的砂礫巖體的巖性主要為互層的砂泥巖，具有由下向上逐漸變粗的反旋回特征。測井曲線上多表現為漏斗狀、箱形或鐘形。

3)辮狀河三角洲 辮狀河三角洲沉積時期通常在湖盆深陷期，盆內水體逐漸變淺，地勢變得較為平緩，古氣候較為濕潤，沉積物主要由河流攜帶，主要沉積在河流入湖處，沉積物前端主要在水下，后端在水上。該沉積背景下形成的砂礫巖體的巖性主要為砂巖，厚度由下而上逐漸增大，粒度呈反旋回特征。沉積構造上可見波狀層理、流水沙紋層理及交錯層理。在測井曲線上表現為箱形-鐘形、漏斗狀及復合狀。

4)近岸水下扇 近岸水下扇沉積時期主要為湖盆的深陷期，沉積物主要由季節性洪水帶入湖體，主要碎屑物都沉積在水體之下。巖性組合主要為砂礫巖、泥巖和粒度較細的砂巖。沉積構造上主要為塊狀構造，層序上總體表現為由下向上逐漸變細的正旋回。測井曲線上表現為漏斗狀、箱形或者鐘形。

5)濁積扇 濁積扇形成背景主要為盆地內湖盆最大深陷期，通常在兩種情況下最為常見，一是陡坡下的深水濁積扇；另一種是三角洲前緣滑塌濁積扇。該沉積背景下的砂礫巖體的巖性組合主要為泥巖夾砂礫巖。沉積構造自下而上具有粒度逐漸變細的正旋回，可見完整的鮑馬層序。測井曲線上表現為齒化鐘形和指形。

2 砂礫巖沉積相的識別

2.1 測井相標志識別方法

測井相是指通過測井曲線上不同的表現及曲線特征來識別不同的沉積微相，該類特定的沉積微相所對應的測井曲線特征稱作測井相[9，10]。測井相主要分析不同沉積環境下，物源、水動力條件等因素造成沉積物組合不同，從而導致在測井曲線上表現出不同的曲線形態[11]。測井相標志就是用來識別上述特征，進而區分不同沉積相的標志(表1)。

表1層序內部測井曲線特征

確定測井相標志的首要條件是對測井曲線形態的研究，即對測井曲線的幅度、形態、接觸關系以及光滑程度等進行分析。

1)幅度 測井曲線的幅度變化主要反映了沉積物的粒度粗細、分選性的好壞以及泥質含量的高低。不同沉積背景下，地層巖性組合特征、巖層厚度以及流體性質等因素都會影響曲線幅度的大小。通常來說，碎屑粒度較粗、滲透性好的巖層發育于高能沉積環境下，在測井曲線上具體表現為“高電阻率、高自然電位、低自然伽馬”；反之，則代表低能沉積環境。

2)形態 曲線形態主要包括鐘形、漏斗形、線形、舌形、箱形及指形等。在不同沉積背景下，沉積環境的水動力條件不同、物源供應的變化等古氣候條件會影響巖石粒度的粗細以及巖層分選的好壞，從而對巖層縱向上的粒度及分選產生巨大影響。測井曲線的形態主要反映縱向上不同深度巖層分選性的好壞以及巖石粒度的粗細。

3)接觸關系 測井曲線的接觸關系主要分為2種：漸變式接觸和突變式接觸。不同的接觸關系反映的是砂體在不同的沉積背景下，不斷變化的水動力條件和物源供給情況。漸變式接觸代表的是逐漸緩慢變化的沉積環境；突變式接觸關系代表的則是急劇變化的沉積環境。

4)平滑程度 曲線的平滑程度通常也分為2類：平滑形和齒形。測井曲線的平滑程度代表的是沉積環境的平穩狀態以及沉積物的平均密度變化情況。平滑形態的測井曲線代表的是沉積環境平穩，水體能量較弱，碎屑沉積物變換緩慢，為均質沉積；齒形曲線代表的是沉積環境不穩定，水體能量較強，碎屑沉積物變化快，為非均質沉積。

2.2 單井沉積相分析

以新疆某探區三疊系百口泉組砂礫巖鉆井曲線資料為例，通過取心對比分析發現，自然伽馬曲線變化靈敏，對砂泥巖的區分效果較好，同時自然電位曲線與巖性的對應關系也比較好。因此優選自然伽馬曲線和自然電位曲線作為測井相的主要識別曲線。

以sp1井為例，該井位于研究區南部，百口泉組發育完整，根據地層層序分析認為，sp1井可以劃分出4個層序界面，具體可以細分出3個三級層序SQ1、SQ2、SQ3(圖2)。從巖性上分析，百口泉組的上部、中部、下部巖性變化明顯，上部和下部巖層以灰色砂礫巖、細砂巖及褐色含礫泥質砂巖為主，而中部則主要以灰色、褐灰色砂礫巖為主。上述巖性組合體現了該區域沉積背景水動力條件由弱變強再變弱的過程，巖性顏色主要為灰色，表示沉積環境為弱氧化-還原環境。

1)SQ1沉積層 對應百口泉組一段及二段下部，該沉積層還可以進一步劃分為3套巖層：①底部巖性主要為褐灰色砂礫，粒度較粗，自然伽馬曲線整體表現為齒化鐘形特征，說明該區沉積時期水動力條件逐漸減弱，同時泥質含量逐漸增加；②中部巖性主要為褐灰色含礫泥質細砂巖，巖層粒度相較于底部更細，自然伽馬曲線主要呈齒化線形，說明沉積時期水體能量總體來說穩中漸弱，且波動比較大；③上部巖性主要為褐灰色砂礫巖，自然伽馬曲線整體呈齒化漏斗形，說明沉積時期水動力條件變強，巖層砂質沉積增加，泥質含量逐漸降低。結合巖性及測井曲線綜合分析認為，SQ1沉積層的沉積相應為扇三角洲平原分流河道微相，其中夾雜的泥巖沉積層應為扇三角洲平原分流河道間微相。

2)SQ2沉積層 對應百口泉組二段中、上部以及百口泉組三段下部，該沉積層主要分為2套巖層：①下部主要為一大套厚層的灰色砂礫巖夾灰色砂質泥巖，自然伽馬曲線形態呈鐘形，說明該沉積時期區域湖侵增加，巖層中的泥質含量逐漸增大，直到巖層中部自然伽馬達到峰值；②上部巖性主要為灰色含礫細砂巖，自然伽馬曲線呈漏斗形-鐘形，表明其沉積過程中水體先降后升，水動力先增強再降低。結合巖性以及測井曲線綜合分析認為，SQ2沉積初期的沉積相與SQ1沉積相一致，為扇三角洲平原分流河道微相，SQ2后期受水體湖侵作用影響，沉積相由扇三角洲平原過渡為扇三角洲前緣，因此分析認為SQ2上部巖層為扇三角洲前緣水下分流河道微相。

3)SQ3沉積層 對應百口泉組三段上部，該段地層巖性組合主要為疊置沉積的褐灰色泥巖和灰褐色砂質泥巖，巖層總體較薄，自然伽馬曲線呈鐘形-漏斗形，曲線齒化幅度小，說明沉積水環境總體比較穩定，波動幅度小，為濱淺湖亞相沉積。

圖2 sp1井單井沉積相柱狀圖

2.3 應用效果分析

利用鉆井巖心資料對上述分析方法進行檢驗。通過巖心與電測曲線(圖2)及錄井巖屑(圖3)對比可以看出，鉆井巖心的粒度粗細與自然伽馬曲線的齒化程度對應較好，與自然電位曲線對應關系一般，不能精細反映出粒度粗細的細節變化，而錄井巖屑則只能大致反映出該井段的巖石類型，不能體現其具體的變化及特征。因此，利用測井曲線尤其是自然伽馬曲線對砂礫巖的沉積特征進行分析是行之有效的。

圖3 錄井巖屑圖

3 結語

砂礫巖沉積相研究一直是隱蔽型砂礫巖體油氣藏的研究重點，由于砂礫巖主要發育于斷陷盆地的陡坡帶，其沉積特征總是伴隨著近源、快速堆積、物性變化大、儲層非均質性強等特征。基于測井曲線的砂礫巖沉積相識別方式主要運用于單井沉積相上的識別劃分，而單井沉積相的劃分恰恰是區域沉積相劃分的基礎與重點。由于測井曲線在縱向上具有較高的分辨率，包含了豐富的地下地質特征以及沉積環境信息，是用于研究砂礫巖沉積相的最佳資料。基于測井曲線識別砂礫巖沉積相仍然存在一系列技術難題，受區域沉積背景的影響，同一套識別標志并不能通用于所有地區，仍然需要研究人員針對不同研究區塊進行更加細致的研究與總結。

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