石油工程第四章沉积相研究

第四章沉积相研究一、沉积相和沉积微相研究二、地震相研究三、测井相研究1.概述(1)概念沉积相：是指在一定沉积环境中所形成的沉积物或沉积岩特征的总和。沉积环境：指在物理、化学及生物学上有别于相邻地区的一个地貌单元。特定的沉积相是特定沉积环境的产物，是环境的物质表现。沉积相和沉积环境的分类基本上是一致的。一、沉积相和沉积微相研究沉积相与沉积微相研究相序：从一种相逐渐过渡到另外一种相的一系列相的关系或相的有序组合。相序定律：只有在横向上成因相近且紧密相邻而发育的相，才能在垂向上依次重叠出现而没有间断。(2)沉积相的分类根据沉积相规模的大小，将沉积相分为四级：一级：相组（陆相组、海相组、海陆过渡相组）二级：相三级：亚相（河流相－河床亚相、堤岸亚相、漫滩亚相）四级：微相沉积相的分类(1)三角洲相(2)泻湖相(3)障壁岛相(4)潮坪相(5)河口湾相(1)滨岸相(2)浅海陆棚相(3)半深海相(4)深海相(1)残积相(2)坡积－坠积相(3)山麓－洪积相(4)河流相(5)湖泊相(6)沼泽相(7)沙漠相(8)冰川相相海陆过渡相组海相组陆相组相组(1)三角洲相(2)泻湖相(3)障壁岛相(4)潮坪相(5)河口湾相(1)滨岸相(2)浅海陆棚相(3)半深海相(4)深海相(1)残积相(2)坡积－坠积相(3)山麓－洪积相(4)河流相(5)湖泊相(6)沼泽相(7)沙漠相(8)冰川相相海陆过渡相组海相组陆相组相组①山麓—洪积相是由于山区间歇性洪流的作用，将岩石风化产物携带到山谷出口处形成沉积物。雨季时山洪暴发，山谷中河水陡涨，于是携带大量碎屑物质向下输送，在出口处由于河道变宽，坡度减小，水流（由扇根、扇中、扇端亚相组成）沉积相与沉积微相研究搬运能力减弱，因而卸下大量砾石、泥砂，形成一个从山地向平原倾斜的扇形堆积体，故称冲积扇（锥）。②河流相河流是流水由陆地流向湖泊和海洋的通道，也是把沉积物由陆地搬运到海洋和湖泊中去的主要营力。河流沉积也是重要的沉积场所。（由河床、堤岸、漫滩亚相组成）沉积相与沉积微相研究③湖泊相湖泊是大陆上地形相对低洼的蓄水池，是沉积物堆积的重要的场所。以粘土岩、砂岩和粉砂岩为主；层理类型多样，以水平层理最发育；生物化石丰富。由湖泊三角洲、滨湖、浅湖、半深水湖、深水湖亚相组成。沉积相与沉积微相研究④海相以碳酸盐岩及粘土岩为主，碎屑岩次之；从海岸到中心，粒度由粗变细，更远则是粘土沉积；生物丰富，种类繁多。按照海底地形及海水深度，可将海相分为：滨海、浅海、半深海、深海。沉积相与沉积微相研究⑤三角洲相三角洲是指河流与海洋（或湖泊）汇合处所形成的锥形沉积体。湖成三角洲属于湖泊相。海成三角洲属于海陆过渡相组。通常所称三角洲大多是指海陆过渡地区的三角洲。由三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲亚相组成。沉积相与沉积微相研究湖泊三角洲沉积模式2.相分析方法(1)相标志岩石学标志：指示成因的、原生的、具继承性的沉积和成岩标志。一般有岩石的成分、结构、沉积构造等标志。古生物标志：古生物是在特定环境下生存的，是确定沉积环境的最有效标志。地球化学标志：微量元素、同位素及有机地化资料往往也可用来进行指相研究，但必须与其它标志结合使用，交互验证，相互补充。沉积相与沉积微相研究(2)相分析的基本方法①详细观察和描述露头或岩心剖面的岩石特征（岩性、粒度、沉积构造和古生物等）②分析沉积过程，查明可能的形成条件（水流强度、方向、沉积速度、水化学性质等）③建立垂向层序，了解相邻岩石纵向和横向的相互关系，并利用这些关系排出某些环境④与现代环境或相模式分析对比，检验初步认识，作出环境解释的结论沉积相与沉积微相研究(3)相分析的一般程序研究思路：以区域相背景为指导，利用测井资料、岩心资料划分沉积相（有时结合地震相），用动态资料进行检验。相分析程序：①了解区域沉积背景，确定相和亚相；②单井剖面相分析通过观察露头和岩心岩石的成分、结构、沉积构造及古生物等特征，建立垂向层序，分析可能的形成条件，了解相互关系，确定沉积相类型。沉积相与沉积微相研究③剖面对比相分析在单井剖面相分析的基础上，建立单井剖面间的关系，确定沉积相在二维空间的延伸特征。④平面相分析通过绘制一系列的剖面图和平面图等基础图件，分析全区沉积相类型和展布。单井剖面相图、剖面相对比图、地层等厚图、砂层厚度图、砂泥比图等沉积相与沉积微相研究沉积相与沉积微相研究第四章沉积相研究一、沉积相和沉积微相研究二、地震相研究三、测井相研究1.地震相概念地震相：是由特定地震反射参数所限定的三维地震反射单元，它是特定沉积相或地质体的地震响应。地震相可以理解为沉积相在地震剖面上表现的总和。地震相分析就是根据地震资料解释岩相和沉积环境。在识别出地震相单元后，确定出它们的边界，绘制地震相图，并通过解释说明产生地震相内部反射的沉积层理、岩性和其它沉积特征。二、地震相研究2.地震相与沉积相的关系地震相与沉积相之间往往是相当的，可以通过解释将地震相转化为沉积相。但地震相与沉积相之间不存在普遍的绝对的对应关系。有时一个地震相单元中可能包括两种或两种以上沉积相，反过来，一个沉积相可以形成不同的地震反射特征。形成原因：①地震分辨率远远低于地质方法的分辨率，地震剖面上不易发现细微的岩性岩相变化；②地震资料存在非地质因素的干扰；同一沉积相内部是不均匀的，存在差异；③同一沉积相在不同地区或盆地，由于地质背景和沉积条件的差异，会形成沉积相的内部结构也不同。地震相研究3.地震相参数及其地质意义常用的地震相参数包括内部反射结构、外部几何形态、连续性、振幅、频率、层速度等。地震相参数按其属性可分为四大类：①几何参数：内部反射结构、外形；②物理参数：反射连续性、振幅、频率；③关系参数：平面组合关系；④速度—岩性参数：层速度、岩性指数、砂岩含量地震相研究地震相参数是识别地震相的标志，也是判断沉积相的地球物理标志。（1）内部反射结构指层序内部反射同相轴本身的延伸情况及同相轴之间的相互关系。反映物源方向、沉积过程、侵蚀作用、古地理、流体界面等。发散前积乱岗杂乱空白平行与亚平行内部反射结构地震相研究（2）外部几何形态指某种反射结构地震相单元在三维空间的分布状况。可提供水动力、几何形态、物源及古地理等信息。席状披盖楔形滩状透镜状丘形席状充填型外部几何形态地震相研究地震相单元外部几何形态示意图地震相研究（3）反射连续性具可对比意义并可追踪的反射同相轴的延伸长度。连续性反映沉积过程的稳定性和后期遭受构造破坏的程度。在比较稳定条件下（相对低能）沉积的地层，如深海、浅湖、深湖相的沉积，岩性稳定，层理均一，分布广泛，其反射连续性高。地震相研究（4）反射波振幅反射振幅反映了反射界面上下地层的波阻抗差异性。波阻抗差约大，振幅越强。振幅中包含反射界面上下层岩性、岩层厚度、孔隙度及所含流体性质等方面信息。振幅的强弱变化指示了沉积环境，振幅快速变化指示高能环境、地质性质变化大，相反指示低能环境、岩性和物性横向变化不大。地震相研究（5）反射频率反映了沉积速度、沉积环境、反射层间距及流体成分。一般情况下，沉积速度慢的深海或深湖环境，地层厚度小，反射频率高；沉积条件稳定且快以及碳酸盐岩特别是礁体发育时，反射频率低；当地层含气时，优势频率向低频方向移动。反射频率同时与激发条件、埋藏深度、处理条件也有密切关系，在地震相分析中仅可作为辅助参数。（6）层速度层速度反映了岩性、孔隙度、流体含量、地质年代、压实程度等。地震相研究礁体范围四川盆地川东某生物礁地震剖面特征图振幅方差沉积相平面图I类地震相海槽相II类地震相陆棚边缘相III类地震相碳酸盐缓坡相振幅切片图第四章沉积相研究一、沉积相和沉积微相研究二、地震相研究三、测井相分析三、测井相分析沉积相研究最直接、最重要的手段是岩心分析观察，由于钻井所获得的直接资料如岩心岩屑极其有限，而测井信息又具有能提供全井段的连续记录、深度准确等特点。因此测井信息分析是相分析的有利工具，测井相分析是油藏描述必不可少的手段。１.基本概念测井相：表征沉积物特征，并据此辨别沉积相的一组测井响应。特点：与沉积相相当，是沉积相的间接响应，不同的沉积相因其成分、结构和构造不同而使测井响应不同，但二者并不一一对应。(自然电位、电阻率、自然伽玛、地层倾角、成像测井、体积密度、中子孔隙度、声波时差)岩心相分析测井曲线岩心资料比较建立研究区(油藏)沉积相的测井响应模式未取心井测井相分析确定沉积相2.测井相分析思路3.测井的沉积相标志岩石组分的确定：沉积构造的判断：垂向序列变化关系的识别：古水流方向的判别：冲刷面、层理类型、揉皱、滑塌等构造岩石类型和岩石百分含量各种粒序和顶底接触关系地层倾角方位频率图或倾角矢量图判别古水流方向罗家2井成像测井图-岩心照片岩心照片FMI成像角砾蒲西1井4156.5米灰色泥质云岩与灰白色膏岩不等厚互层,嘉二34.测井相分析方法（1）利用测井曲线形态进行相分析常用的测井曲线有：SP、GR（2）利用直方图、星形图进行相分析（3）利用地层倾角测井进行相分析（4）自动识别测井相(1)利用测井曲线形态进行相分析①曲线形态要素（SP）a.幅度幅度反映沉积特征（粒度、分选、泥质含量）粒度粗、分选好、泥质含量少、渗透性好的砂岩，幅度就高，反映较强的水动力条件。古沉积环境和古水流能量ΔSP/h2ΔSP/h11ΔSP/h2--地层单位中稳定的自然电位值与纯泥岩基线的差值(ΔSP)ΔSPb.形态形态反映砂体沉积过程中水动力能量及物源供应的变化情况单层较厚(一般大于3m)：河道砂单层较薄（一般小于3米）：复合形态：测井相模式图版（大港油田港东开发区）箱状钟状漏斗状指状尖峰状微锯齿状河间泥钟形-箱形组合河流中心主流线部位心滩部位小型河流中心主流线部位大型河流侧翼部位滑塌水道中等规模分流河道部位河口坝、远砂坝决口扇突弃性废弃河道溢岸沉积、决口沉积河间薄层砂、席状砂河间薄层砂、天然堤废弃河道砂泛滥平原高中幅〉4m中高幅3-5m中高幅3-5m中高幅1-3m低中幅2m低中幅2m低幅c.顶底接触关系反映砂岩体沉积初期、末期水动力能量及物源供应的变化速度底部突变往往表示上下层之间的冲刷面，如河道底部（顶部渐变接触）；顶部突变代表物源的供应突然中断，如河口砂坝（底部渐变接触）；d.曲线光滑程度光滑：微齿：齿化（锯齿）：强水动力淘洗后的均质沉积，如滩砂物源充分但改造不彻底，如河道砂；也可代表河流季节流量不同，引起沉积颗粒粗细变化间歇性沉积的产物，如冲积扇辫状河道沉积反映粒度分选性和磨圆度以及储层物性的好坏常见测井曲线光滑度类型e.齿中线指曲线形态上次一级齿的中线，反映沉积物加积的特点。齿中线平行相交内收敛外收敛--能量的周期性变化--水流能量向上变小，如河道砂坝--反映砂层前积特点，如岸外砂坝f.包络线多层曲线幅度的包络线形态可反应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。分为前积式、后积式和加积式三种g.形态组合特征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，因此在测井曲线上也反映出特定的形态组合。利用这种标志，可以在区域上及剖面上研究相带的分布，也可帮助进行地层对比工作。分支水道砂岩相分支水道中砾岩相分支水道细砾岩相②典型曲线形态钟形曲线：底部突变接触，反映河道侧向迁移的正粒序，代表相为曲流河点砂坝；漏斗形曲线：顶部突变接触，反映前积砂体的反粒序结构，代表相为三角洲河口坝；箱形曲线：顶底界面均为突变接触，反映沉积过程中物源供应丰富和水动力条件稳定，代表相为风成砂丘或废弃分流河道相；齿形曲线：反映沉积过程中能量的快速变化，为辫状河、冲积扇或浊积扇所具有；课堂思考:???测井相模式图版请说出下图中砂层的曲线形态类型，并根据右上角的测井相模式图版，判断其沉积微相？课堂测验工区测井相模式图版(2)利用直方图、星形图进行相分析利用同一深度的一组测井参数来确定测井相，并进一步判断沉积相的方法用程序对各种测井曲线进行预分层；并进行深度和环境校正；绘出各层星形图与梯形图；最后人工对这些成果图进行分析归类。四臂地层倾角（阿特拉斯）测井曲线图相对方位角井斜角Ⅰ号极板方位