测井沉积相分析

测井沉积相分析报告人：师永民

中国石油勘探开发研究院西北分院一、概论二、测井划相的根本原理三、岩电关系研究四、测井曲线要素分析五、测井曲线相模式六、单井划相七、平面相带组合分单元沉积微相平面展布图吸水剖面分析油水井注采反应分析计算机绘制单元沉积相带图单元划相结果入库作连井拉平沉积纵横剖面图岩相研究层次界面分析沉积体系分析沉积旋回分析沉积构造研究粒度分析指相矿物分析岩相模式沉积韵律分析测井相研究单井综合划相岩电关系研究测井曲线相分析建立测井曲线相模式与研究区沉积环境类比卫星照片解译野外实际调查建立现代沉积洲储层知识库现代沉积研究地震相平面组合单砂体平面展布图地震相研究层序地层分析时频分析地震地层分析井震关系研究建立地震相模式地震剖面划相单井分单元划分开发动态相研究含水率分析产液剖面分析脉冲试井分析水淹层分析示踪剂资料分析一、概论1、测井沉积相的根本概念“测井相〞或“电相〞〔Electrofacies〕是在1970年提出来的，它是指能反映某一沉积物特征，并能使这个沉积物与其它沉积物区别开的一组测井响应〔参数〕。测井沉积相研究就是应用各种测井信息来研究沉积环境和沉积物的岩石特征。沉积相由特定的相标志表示，而测井相是由特定的测井响应代表。测井相与沉积相相当，不同的沉积相因其成分、结构、构造等不同而造成测井响应不同，一组反映岩石的测井曲线就构成了该地质相的映象，测井系统愈完善，反映实际地质相的映象就愈好。但是，两者并不都是一一对应的，可能有两个或更多个电相对应一个沉积相，也可能一个电相对应几个沉积相。因此，必须用沉积相对电相进行标定。2、工作方法首先，在取心井中用一系列测井曲线或参数划分为假设干种“测井相〞；将这些测井相与岩心分析所得到的“岩相〞进行相关比照，利用测井信息可以归纳为不同类型及相互关系的曲线组合类型，建立测井曲线相模式；然后，反过来在没有取芯井中用测井资料进行沉积相分析，从而进行正确的地质解释和恢复沉积环境，确定相标志，推断水体深度，搬运介质能量、沉积物粗细、物源供给、气候条件等标志。3、研究特点：１〕、利用高密度井网资料进行单元划分与比照，以目的层顶标准层拉平恢复古地貌，作连井沉积剖面图，绘制单砂体平面等厚图，进行古地貌、水系展布及砂体形态分析。２〕、依靠大量的测井曲线所能反映的沉积层序、旋回特性、砂层韵律性、岩性组合、接触关系以及砂体几何形态等特征为细分沉积相的主要指标，解剖单砂体，进行沉积微相划分。３〕、现代沉积研究，搞清井间砂体分布特征，作为准确划分相带界线和砂体尖灭位置的主要依据。４〕、在岩相划分上，从岩心资料上所能获得的划相指标的应用与常规方法相同。重点加强储层微观非均质性研究。4、注意的问题测量环境：测井资料除反映原状地层信息外，还受测量环境〔如井眼形状及大小、温度、泥浆性能、井斜、泥饼等〕的影响。虽然在测井处理和解释前都进行过环境校正，但是因受各种因素影响，一般难以校正到反映真地层的状态。因此，在用测井曲线进行相分析时，应充分认识到测井曲线的局限性，岩石固有性质：如SP曲线“平直〞未必表示无砂岩或渗透性不好，而可能是砂岩被完全胶结或钻井泥浆滤液电阻率与渗透层内流体的电阻率几乎相等。在一般砂岩中，自然伽马读数低，在泥岩中读数高，但如果砂岩中存在其它放射性矿物〔如海绿石、云母、锆石等〕，那么会造成不良影响。另外，各种测井均受井眼条件的影响。测量仪器：油田开发后期，由于不同井网〔一般有根底井网、一次加密、二次加密和〔或〕三次加密〕测井年代和仪器的差异，往往造成同一沉积地层特征其曲线特征却差异较大。流体性质：注水开发油田由于不同次测井地层水矿化度在不断发生变化也会造成测井曲线解释沉积环境的假象。因此，在测井划相中应慎重利用，灵活掌握。总之，各种测井曲线都能在一定程度上提供环境信息，也都存在多解性，因而综合应用测井曲线判断亚相及其微相就显得十分必要。一般作法是，利用自然电位曲线的形态、幅度、顶底面接触关系特征，参考自然伽马曲线次一级形态标志来判断亚相及层序特征，判断它是前积、加积或侧积层序，再依据电阻率曲线，参考微电极确定韵律特点。在均质砂岩中，还可以依据自然伽马曲线、声波时差曲线判断粒度特征。例如箱形的自然电位曲线形态反映小层为加积特点，据深侧向或其它视电阻率曲线又知道向上电阻率减小显示正韵律特点时，那么可定为河道。5、研究现状测井相分析源于50年代，是由美国SHELL—PECTEN公司的工程师在研究密西西比三角洲时提出的，主要利用自然电位曲线进行相分析。从此，自然电位测井曲线在沉积环境和相分析中得到逐步推广，并由自然电位测井扩展到其它测井。O．Serra〔1970〕首先正式提出电相〔Electrofacies〕的概念，定义为：确定某一局部沉积岩并区别于周围岩体的一组测井的原始或分析数据。目前这一概念已被广泛接受，它起到了测井测量和沉积相分析之间的桥梁作用。测井资料是一种间接的地下地质资料，测井数据及其分析结果离地质解释之间的距离较大，，有些地质信息测井反映不出来〔如颜色、化石等〕，测井相分析需用岩相成果进行刻度才能扩大测井分析结果，复原出更多的地质信息。测井相常通过形状图〔曲线形状、参数谱相图、交会图〕以及由测井资料演绎出的测井相图来表示。目前，测井相研究随着测井方法和手段的开展〔如高分辨率成像测井和地层倾角测井〕，已逐步向高精度、自动化和智能化方向开展，在岩石学〔颗粒、基质和胶结物〕、沉积构造〔层理、层面〕、局部特征分析〔团块、结核、虫孔、黄铁矿等〕、分层处理、薄层分析等领域的资料提取和分析方面展示了广阔的应用前景6、开展趋势目前，沉积学研究已开展成为与其它学科〔地球物理、地球化学、矿物、古生物、大地构造等〕紧密结合的综合性学科。现代沉积学以研究沉积过程为特征，提供了人们认识地质体的大量知识，按照本体论的思想，沉积学研究的目的是缩小现代沉积过程和古代沉积岩特性认识和解释之间的距离，重建古代岩石的形成环境及变化规律。对油气田勘探和开发而言，在钻井数较少以及取心不连续等条件下，测井资料显示了较强的优势。除上述经常使用的常规测井、倾角测井和主要的成像测井技术以外，对于测井沉积学研究而言，一些新的测井技术正在得到逐步的推广和应用。如阵列感应测井仪〔AIT〕可探测不同深度感应曲线，反映了地层层理和侵入特性等信息；自然伽玛和能谱伽玛测井可用于泥质含量和粒径分析，从而分析古代沉积环境；能谱测井〔70年代出现〕主要用于粘土矿物和氧化复原环境分析；地球化学测井技术已成功地用于大洋钻探方案〔ODP〕中，分析火成岩和变质岩的演化及分布规律。此外，核测井的使用使测井地质应用进一步得到开展，核测井可测量大量矿物和地球化学信息，根据元素分析结果可计算矿物类型及进行成岩作用研究。尽管目前核测井应用范围还较小，但通过实验室分析等手段进行标定后，核测井的应用前途是光明的。因此，测井沉积学研究是和测井技术的开展密切相关的，随着科学技术的进步，现代的测井解释需综合不同来源、不同性质及不同尺度的定量和定性的信息，特别是成像技术的出现在油藏描述领域产生了质的突破。测井信息是地层岩石物理性质的反映，岩石物理性质控制流体性质，而流体性质又信赖于沉积物沉积后的成岩和沉积相特征，这就使测井和沉积学之间建立了联系。第五代成像测井技术的出现提供了这种特征分析的根底，通过穿过地层的井壁成像资料的形状、平整度、粗糙度、延伸性、角度关系、电阻率差异等因素的分析，就可对地层的非均质性作出精细的解释并通过不同的测井技术实现对其认识和标定。用测井资料进行沉积学研究是测井资料地质应用的一个新领域，它综合利用了丰富的测井信息，在沉积学领域又开创了一个新的方向，丰富了沉积学的研究手段。从测井沉积学研究的背景看，单纯利用测井资料进行沉积学分析是不够的，必须建立在扎实的沉积知识的根底之上，充分了解沉积特征与测井参数之间的关系〔测井响应〕，同时参考野外露头测量、岩心测井和地震分析的结果，选取适应地质特点的数学方法，利用先进的计算机技术，测井沉积学才能在油气勘探和开发过程中发挥作用。用测井资料研究沉积学，关键是方法的使用和模型的建立，同时必须根据研究地区和研究目的的不同，使这些方法和模型不断改进和完善。二、测井划相的根本原理测井信息实际上是地下地层各种特性和物理量〔它括岩性、成份、沉积结构、构造、地球化学及化石和古水流等〕通过各种测井曲线综合反映的数据谱。每一组测井响应都可看作反映许多岩石特征和岩相组合的一种谱。例如，电阻率测井反映地层中流体性质、渗透性、胶结程度、曲折度和泥质含量及粒度韵律性等；自然伽马能谱测井能反映铀、钍、钾的含量；自然电位曲线反映地层的渗透性和粒度的大小、分选性等。测井曲线能干什么？反映沉积岩的结构、构造、成份和流体性质等1.矿物成分对于一个油田而言，大多数沉积物的矿物成分仅限于少数几种矿物，应用一组反映岩性与孔隙度的测井曲线就可以确定其矿物成分和孔隙的相对体积。典型的测井方法包括FDC〔补偿地层密度〕或LDT〔岩性密度〕、CN〔补偿中子、BHC〔井眼补偿声波〕和GR〔自然伽马〕。通过自然伽马能谱方法的应用，提高了用测井资料确定粘土类型的能力。

2.岩石结构岩石的结构包括粒度大小、颗粒的分选性、磨园度和粒度的分布、骨架、胶结等。岩石结构直接控制着如孔隙度、渗透率和曲折度这样一些性质。在各种测井响应和地层的同一物理特征之间有着直接的关系。粒度的变化在测井曲线上显示为斜坡，它常在每个韵律的开始和末尾有突然的变化。3.沉积构造沉积构造是通过沉积单元的几何形态、厚度、成层的程度等来了解的。一般利用高分辨率地层倾角测井认识层理构造、沉积旋回和沉积方向等。有时，常规测井曲线也能较好地指示沉积构造特征，如河道的冲刷、充填构造和砾石冲刷面在地层电阻率曲线上砂岩底部特征明显。三、岩电关系研究：岩性在电性上的特征研究A．灰白色砂岩Ｂ．灰色粉砂岩Ｃ．灰色钙质粉砂岩Ｄ．灰绿色泥质粉砂岩Ｅ．灰绿色粉砂质泥岩Ｆ．黑色泥岩太190区块葡I油层岩电特征图四、测井曲线要素分析从测井响应所提供的电相标志看，测井相分析的相标志主要反映在曲线的幅度、形态、顶底接触关系、光滑程度、齿中线、多层组合包络线和形态组合方式七要素方面。这些要素可以定性地反映岩层的岩性、粒度和泥质含量的变化及垂向演化序列。常用的测井划相曲线有自然电位、自然伽马、电阻率等，其中自然电位曲线最常用。以下重点阐述自然电位曲线的七种要素：1、幅度2、形态3、接触关系4、齿中线5、光滑程度6、包络线7、形态组合1、幅度曲线幅度是指层中点自然电位值与纯泥岩基线的差值〔ΔSP〕。一般分为高幅〔ΔSP/h＞2〕、中幅〔1＜ΔSP/h＜2＝、和低幅〔ΔSP/h＜1＝三种。井下自然电位产生的原因是十分复杂的，对于油〔气〕井，主要有以下两方面的原因：一方面，由于地层水和泥浆滤液之间离子的浓度差，引起离子的扩散作用和岩石颗粒对离子的吸附作用，由此而产生扩散——吸附电势；另一方面，地层压力与泥浆柱压力不同时，在地层孔隙中产生过滤作用，而产生过滤电位，这种电位在测井时由于已形成泥饼，而在油〔气〕层中显示一般很小，常忽略不计。影响曲线幅度的因素很多，除上述地层水与泥浆滤液间的离子浓度差、地层厚度〔小于3.5m〕、饱和流体性质及高阻层会使幅度变化外，沉积岩石的颗粒大小、颗粒的分选和岩石中泥质含量的多少等都与自然电位曲线幅度密切相关，而岩石的颗粒、分选、磨园、泥质含量是受古沉积环境和古水流能量制约的，因此，自然电位的幅度变化主要反映沉积特征。在砂泥岩剖面上，一般泥质含量少、孔隙半径大、粒度粗、分选性好和渗透性好的砂岩，自然电位负异常幅度高，反映较强的水动力条件，反之亦然。中低阻砂泥岩沉积拉平剖面中，单层厚度大于3.5m的砂岩，在相邻井段中幅度的相对变化反映了物源供给和水流能量双重因素。一般来说，河流的水流冲刷能力强，物源丰富，分选性中等，以中幅为主；滩砂或砂坝砂物源少，水流冲刷淘选再搬运和簸选能力强，改选彻底，分选性好，磨园度高，以高幅为主；漫滩相沉积那么因物源细少，水流能量弱，以低幅为主。2、形态1)箱形2)钟形(1)光滑钟形(2)齿化钟形3)漏斗形4)齿形5)指形6)复合形7)线形3、接触关系4、齿中线单齿模式网状河曲流河分支河河口砂坝前缘砂5、光滑程度6.包络线多层曲线幅度的包络线形态可反映较大层段内垂向层序的特征，反映多期沉积砂岩在沉积过程中水动能的变化及其变化速度。包络线的形态可分为加积式、后积式和前积式三种〔图4－9〕。后积式与前积式又可分为加速、匀速和减速式三个亚类，以反映相同环境下的多层砂体沉积速率的变化。利用多层砂岩组合包络线形态特征进行相分析，更利于使用各种已建立的标准相模式，比仅依据单层形态更可靠，更利于进行井间比照。7.形态组合曲线的形态组合特征是指一种沉积环境中有其特殊的岩性层序组合。因此，不同区块、不同环境下沉积的砂泥岩剖面在测井曲线上也反映出特定的形态组合方式。利用这种标志可以在区域上及剖面上研究相带的分布，并借以确定层段位置，帮助进行单元细分与比照工作。从以上七种曲线形态相分析可以看出，曲线形态主要是由以下三种环境因素决定的：①水体深度的逐渐变化；②搬运能量的变化；③沉积物源供给的变化。可能导致这些物理因素变化的条件是：①盆地或大陆架的上升或下沉；②海平面的变化；③气候条件；④河流废弃改道等等。五、测井曲线相模式：1、三角洲1〕三角洲内前缘亚相测井相模式(1)内前缘水下分流河道沉积微相

箱形钟形单指形多指形自然电位分选系数粒度中值微电极

A.高幅光滑箱形（葡127井，葡I81单元）B.中高幅钟形（葡115井，葡I81单元）葡北油田葡I组油层三角洲内前缘水下分流河道测井相模式C.高幅光滑对称指形（葡114井，葡I52单元）D.齿状中高幅多指形（葡147井，葡I51单元）〔2〕内前缘水下分流浅滩微相①单指形:一般表现为中—m厚。m厚。

自然电位分选系数粒度中值微电极

A.中低幅齿状不对称指形（葡139井，葡I81单元）D.中低幅齿状双指形（葡25井，葡I82单元）葡北油田葡I组油层三角洲内前缘水下分流浅滩井相模式B.中低幅齿状不对称多指形（葡108井，葡I51+2单元）C.中低幅齿状对称指形（葡114井，葡I72单元）〔3〕内前缘透镜状砂沉积微相①单指形:中—m厚。m厚。

〔4〕内前缘水下分流间泥质微相①光滑线形:岩性为灰黑色纯泥岩。②齿化线形:以粉砂质泥岩为主。

2〕外前缘亚相〔1〕外前缘主体席状砂和条带状砂微相测井相模式中幅齿化漏斗形

中幅齿化箱形中幅齿化钟形中幅齿化指形〔2〕外前缘非主体席状砂测井相模式m②m。③m。④低幅双指形

三角洲外前缘非主体席状沙测井相模式〔3〕外前缘透镜状砂测井相模式m。②m。

〔4〕外前缘泥质微相测井相模式②齿化线形1126-1134m

①光滑线形985-990m3、杏十三区测井曲线相模式

1〕河床体系微相分流主河道

3、杏十三区测井曲线相模式

1〕河床体系微相分流浅河道

3、杏十三区测井曲线相模式

1〕河床体系微相废弃河道

3、杏十三区测井曲线相模式

2〕分流间微相类型〔一〕、沉积旋回层位油组砂组砂层SPRLLDRLLS沉积旋回沉积类型沉积相沉积亚相沉积微相葡I油层1-3砂组1245678910湖相浅湖相三角洲相三角洲外前缘亚相三角洲内前缘亚相三角洲分流平原亚相三角洲内前缘亚相浅湖相浅湖相透镜状砂前缘透镜状砂水下分流河道分流河边滩分流河道分流河道前缘透镜状砂水下分流河道水下分流河道6-8砂层9-11砂组水下分流浅滩水下分流浅滩、电性特征葡I油层II级III级IV级浅湖相泥岩3111-3亚砂组4-5亚砂组6-8砂组9-11砂组湖相1砂层2砂层3砂层4砂层5砂层6砂层7砂层8砂层9砂层10砂层11砂层4-5砂层六、单井划相A.正韵律(62-39井,葡I4)B.正韵律迭加(68-35井,葡I10层)C.迭加砂复合韵律(62-31井,葡I8)D.迭加砂反韵律(62-31井,葡I2)太190区块葡I油层沉积韵律类型曲线特征SPPLLDRLLS〔二〕、沉积韵律太190区块葡I油组钙质分布典型测井曲线响应D.砂层底部钙质胶结层(58-30井,葡I8)A.泥岩中钙质胶结层(62-29井,葡I7)B.砂层顶部钙质胶结层(62-29井,葡I4)C.砂层中部钙质胶结层(58-33井,葡I5)SPACRLLDRLLS〔三〕、指相矿物〔四〕、识别沉积间歇面

沉积间歇面是