准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系沉积特征及物源分析

准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系沉积特征及物源分析

一、测井沉积相研究阜东斜坡位于准噶尔盆地东北部，昌吉塌陷东端，东南断裂带中段，吉木萨尔凹陷西部，与白里海凸出相连，面积5000公里（图1）。侏罗系沉积时期,克拉美丽山前的五彩湾凹陷、白家海凸起与与昌吉凹陷东端组成一个由北向南缓倾的巨大斜坡。阜东斜坡区侏罗系自下而上包括下统的八道湾组(J1b)和三工河组(J1s)、中统的西山窑组(J2x)和头屯河组(J2t)及上统的齐古组(J3q)和喀拉扎组(J3k)。近年来,在阜东斜坡区侏罗系三工河组发现了大量的工业性油气藏,如阜4井、阜5井。但由于阜东斜坡区侏罗系受燕山运动影响较小,由构造作用形成的圈闭不太发育,阜8井和阜9井钻探失利表明,在构造圈闭不太发育的阜东斜坡区,必须采用先进的油气勘探理论和方法来详细研究沉积相及砂体展布特征,以寻找蕴藏着丰富油气资源的隐蔽型油气藏。因此应用不同测井资料和方法,综合研究地层产状、宏观沉积特征和构造特征及古水流的流向,从而更加准确地判断和分析沉积类型及沉积相显得非常重要。所谓测井沉积相研究,就是应用以地层倾角处理成果及成像测井资料为核心的测井相序列去分析和判断沉积环境以及沉积类型的过程。测井相定义为能表征岩层特征,并且使之可与其他岩层相区别的一组测井响应特征。不难理解,测井相仅是沉积相的一种间接表征,如何从测井序列中提取对沉积环境和沉积相类型更为敏感的特征参数已成为测井沉积学分析的核心内容。每一种沉积亚相、微相的测井曲线形状的变化都可以反映其粒序变化,通常用反映岩性、粒序变化的自然伽马(GR)、自然电位(SP)的组合来反映每一种沉积亚相、微相的层序特征,因而通常有4种粒序模型:正粒序模型、反粒序模型、复合粒序模型及无粒序模型。将各种粒序模型对应于各种沉积亚相、微相中,针对测井沉积学研究中沉积层序成旋回分布的颗粒大小、岩性粗细变化在测井曲线上的不同反映,可以总结出各种沉积亚相、微相的层序变化曲线形态组合特征。地层倾角矢量和微电导率环井眼插值成像是用于判断沉积构造及其组成的主要依据,一般认为其矢量的各种红、蓝、绿、白模式及其组合形式是分析微相层理形态、类型的基本方法,同时可以用来分析古水流和沉积物的搬运方向、沉积体延伸及加厚方向,这都源于矢量图代表的界面及趋势模式,是碎屑物质沉积时水动力能量逐渐变化的真实反映。另外,应用ANN(神经网络)岩相识别处理资料,可以建立典型的沉积岩相序列。在测井沉积相研究中,测井相与岩心相之间不存在严格的一一对应关系,尤其是古生物、地球化学等参数在测井资料中几乎不可能确定,但经过特定油气田地质背景的标定后,可以在相组、相基本确定的基础上,通过测井资料及各种处理成果提取以下沉积相标志:①岩石组合;②沉积构造,如冲刷面、层理类型及垂相组合序列;③垂相序列变化关系;④古水流流向。其中部分相标志可以通过成像测井等图像处理得到井孔二维展开剖面的特征直观图像。阜东斜坡区侏罗系测井沉积相研究,主要以常规测井组合、地层倾角测井、自然伽马能谱测井及成像测井等多方面测井信息中的曲线变化特征(包括幅度、形态)为基础,应用各种测井处理解释成果(如ANN(神经网络)岩相、沉积构造、古水流方向等)将地层剖面划分为若干个测井相,并用岩心分析等地质资料对这些测井相进行刻度,用数学方法及知识推理建立各个测井相到地质沉积相的空间映射关系,最终达到利用测井资料来描述、研究沉积相的目的。二、倾角测井、常规测井资料及沉积相在阜东斜坡区侏罗系测井沉积相研究中,共选取了几口关键井的倾角测井、常规测井资料,以预处理、ANN(神经网络)岩相处理及成像资料(FMI、FMS)的沉积学处理为主要手段,综合解释测井相及古水流方向,进而辅助解释沉积环境和沉积层序。1.可能地质参数依据上述研究思路,将阜东斜坡区几口井的地层倾角处理成果进行系统解释(表1),总结了主要反映沉积构造及古水流方向的各种可能地质参数,这为恢复关键井沉积构造序列及骨架砂体的古水流流向提供了较为直观的依据。2.侏罗系八道湾组三角洲沉积典型岩相序列阜东斜坡区侏罗系测井岩相处理岩性—电性平均数据表明,通过把阜4井侏罗系目的层段的各类岩性的测井响应特征值采集起来,可建立不同岩性相的测井平均参数值,然后用ANN处理流程系统处理出阜4井侏罗系八道湾组三角洲沉积典型岩相序列(图2)。由于阜4井是样本采集井,处理岩相与录井剖面对比符合率可达90%,说明ANN(神经网络)岩相处理在阜东斜坡区沉积相及地层对比研究中具有良好有效性,可以推广应用。从图2可以看出,阜4井典型的三角洲沉积岩相序列自下而上依次为三角洲前缘远砂坝(泥岩、粉砂质泥岩夹薄层中细砂岩、粉砂岩组合)、分流间湾(细砂岩、泥质粉砂岩、泥岩间互韵律)、河口砂坝(中细砂岩反韵律)、水下分流河道(含砾砂岩、中粗砂岩正韵律)、分支河道间(泥岩夹薄层细砂岩及煤的间互韵律)。这为区域上关键井相序分析及沉积体系分析提供了连续的较准确的岩相依据。3.合肥东斜坡区侏罗系八道湾组—古水流系统的变化特征在区域关键井沉积学处理解释的基础上,运用蓝模式法和全井段方位频率图法综合恢复各井点的古水流系统。彩17、阜2、北34三口井的八道湾组—三工河组的方位频率图(图3)分别反映了北区、中区及南区的古水流方向。这些方位频率图以单主峰式为主,只有北34井转化为双峰式到多峰式。在古水流方向确定时统一以主峰方位为准,兼顾次峰方向。在研究区北部(彩17、彩19井)侏罗系八道湾组—三工河组古水流流向以SSE和SW方向为主;中部地区(阜1、阜2、阜4、阜5、阜9等井)以SW方向为主;南部地区(北34、北81、北82、北28)则以NW、N、W多极转变为特征,且各方向古水流时强时弱。在此基础上,结合工区内各层段砂岩类型分区、岩屑类型及含量变化、重矿物组合、砂岩百分含量、地震剖面上河道充填方向来综合判断阜东斜坡区侏罗系各层段沉积时期的物源及古水流方向。图4为阜东斜坡区侏罗系八道湾组—三工河组沉积时期的物源分析图,图中细的箭头线即为从地层倾角测井资料得出的各井的主要与次要古水流方向。综合各种资料可以看出,八道湾早期主要发育3个方向的古水流,即来自北部物源的北东向和北西向的古水流,从当时的古地理背景看其物源方向应该是北部克拉美丽山以北地区,且整个研究区都在其影响范围之内。南部北三台区同时受到来自南部物源为主的南东向古水流的影响。推测八道湾晚期—三工河期东部方向可能发育古水流,但物源方向仍然是北部方向。4.层序界面水动力响应分析根据常规测井处理解释的岩性剖面、岩心刻度下处理出来的沉积学倾角解释成果(沉积构造和古水流)和ANN神经网络岩相处理解释成果,结合区域地质背景及地质岩心素描和分析化验资料,可以建立关键井目的层段的测井沉积亚相、微相模型。下面以三角洲平原分支河道微相、三角洲前缘水下分流河道及河口砂坝微相为例进行测井资料综合解释。三角洲平原分支河道微相岩石组合为含砾不等粒砂岩、中粗砂岩到中细砂岩的向上变细序列,沉积构造序列自下而上解释为冲刷面→块状构造→槽状交错层理等(图5)。常规测井曲线(GR、SP等)呈典型的钟形及箱形—钟形组合,有时有内收敛型齿化现象。微电导率曲线由均匀块状(对比线少)向微电等距微细韵律(对比线多)变化;环井眼成像由均交色块向微色变韵律变化;倾角蝌蚪图模式由杂乱向红蓝模式过渡,指示了分支河道微相的古水流方向(图5为NWW和SW方向)。三角洲前缘水下分流河道微相岩石组合为中粗砂岩和中细砂岩叠置的正粒序,与下伏河口砂坝砂岩组合成复合粒序;沉积构造序列自下而上为再作用面→交错层理→斜层理等。常规测井曲线(GR、SP、RT等)以钟形为主,与其下河口砂坝组成典型的卵形。微电导率曲线均匀递变且对比线细密;电导率环井眼插值成像为细密波纹状,显示微韵律及沉积结构面较发育;倾角大小一般4°～22°,反映水动力能量较强。倾角蝌蚪图以红、蓝模式交错或单一蓝模式为主,底部模式间断处指示再作用面。三角洲前缘河口砂坝微相岩石组合为粉砂岩和中细砂岩叠置的反粒序,沉积构造序列为低角度斜层理、平行层理及槽状交错层理等(图2)。常规测井曲线(GR、SP、RT等)以典型的光滑漏斗型为主,少量有外收敛的或平行的齿化现象;微电导率曲线微细韵律渐变,对比线细密(图2);电导率环井眼成像为细密波纹色块叠置;倾角一般在10°～14°,水动力能量较低,同时以绿模式或小红、蓝模式组合为主。三、岩性剖面对比(1)研究区阜4井侏罗系八道湾组经过ANN(神经网络)系统处理,可以看出典型的三角洲沉积岩相序列自下而上依次为三角洲前缘远砂坝、河口砂坝、分流间湾、水下分流河道、分支河道及分支河道间。将其岩相处理结果与录井岩性剖面对比,符合率非常高,这为区域上关键井的相序分析及沉积体系分析提供了连续的、较准确的岩相依据。(2)通过古水流系统的分析,可看出研究区侏罗系八道湾组—三工河组沉积时期的物源主要来自北部克拉美丽山以北地区,且整个研究区都在