碎屑岩沉积相测井分析

第二章碎屑岩储层沉积相带的测井分析第一节测井相的基本概念第二节利用测井资料划分沉积相的基本原理第三节测井相分析的基本方法第四节典型砂体的测井地质特征第一节测井相的基本概念一、沉积相基本概念的回顾沉积相：是沉积环境及在该环境中形成的沉积岩特征的综合。沉积环境：海洋、湖泊、河流、沙漠等等。是由一系列环境条件组成，包括自然地理条件、气候条件、大地构造条件、沉积介质的物理条件和化学条件。沉积相标志：颜色、岩性、沉积结构、沉积构造、古生物、沉积垂向韵律、砂体形态。第一节测井相的基本概念二、测井相概念形成的过程美国的测井地质学家S.J.Pirson1970年在《测井资料地质分析》书中首次系统的阐述了测井资料在碎屑岩沉积相识别中的应用。但并没有明确提出测井相的概念。法国地质学家O．Serra于1979年在他撰写的《测井资料地质分析》书中首次提出了测井相概念，目的在于利用测井资料(即数据集)来评价或解释沉积相。国内出现测井相提法是在1986年。广泛应用是在1990年以后。三、测井相的定义O.Serra认为测井相是“表征地层特征，并且可以使该地层与其它地层区别开来的一组测井响应特征集”。测井相有2种表述形式：一是利用测井曲线形态和倾角测井成果图件定性表述。二是用一个n维数据向量经过运算后定量表述。1、测井曲线形态测井相定性分析就是从一组能反映沉积相特征的测井响应中，提取测井曲线的变化特征，包括幅度特征、形态特征、变化趋势等以及其它测井解释结论(如沉积构造、古水流方向等)，将地层剖面划分为有限个测井相，用岩心分析等地质资料对这些测井相进行标定。2、n维数据向量测井相定量分析事实上是一个n维数据向量空间，每一个向量代表一个深度采样点上的几种测井方法的测量值，如自然伽马(GR)、自然电位(SP)、井径(CAL)、声波时差(AC)、密度(DEN)、补偿中子(CNL)、微球型聚焦电阻率(RXO)、中感应电阻率(RIM)、深感应电阻率(RID)这样一个9维向量就是一个常用的测井测量向量。用测井测量值进行计算机处理结果，如孔隙度(Ø)、饱和度(Sw)、渗透率(K)、骨架参数Vmal，Vma2，Vma3…及泥质含量(Vsh)、粉砂指数SI等来表征。测井相分析就是利用上述测井响应的定性方面的曲线特征以及定量方面的测井参数值来描述地层的沉积相。测井系统愈完善，测井质量愈好，测井相图反映实际地层沉积相的程度也就愈好。用数学方法及知识推理确定各个测井相到地质相的映射转换关系，最终达到利用测井资料来描述、研究地层的沉积相。所谓测井相，就是表示沉积物特征，并可使该沉积物与其它沉积物区别开的一种测井响应。测井岩相=f(密度、声波、中子、伽马、电位、电阻率、自然伽马能谱等)。四、测井相标志与地质相标志的关系测井相中数据向量每一维都可称作一个测井相标志,与沉积相标志之间不存在一一对应关系，像颜色、古生物等描述在测井资料中不可能确定。1．可建立沉积岩矿物成份与测井响应之间关系。2．岩石结构和测井响应之间可建立关系岩石结构包括：粒度、分选、磨圆程序等均可在测井曲线上可反映出来；3．沉积构造与测井响应之间关系；层理、层面4．测井曲线组合形态及变化趋势与地层旋回性和沉积韵律对应关系。5古水流方向和砂体走向。在已知特定油气田地质背景时，可以经过统计、知识推理找到判断沉积亚相微相的组合对应关系，这种关系就是所谓解释模型。这种关系一般表现为逻辑的，而不是数量的第二节测井资料划分沉积相的基本原理用于研究沉积相的测井方法主要有六种：自然电位（SP）、自然伽玛（GR）、电阻率（RT）、声波时差（AC）、微电极和高分辨率地层倾角测井。应用最普遍的是自然电位（SP）、自然伽玛（GR）、高分辩率地层倾角测井，是本节讨论的重点。成像测井在研究沉积相方面发展前景广阔。下面就不同的测井方法分别叙述：一、用自然电位曲线划分沉积相的基本原理。自然电位是最基本的测井曲线之一，每一口井都进行自然电位测井，是最早用来研究沉积相测井曲线。井下自然电位产生的原因主要有二，一是扩散-吸附电势。二是过滤电势。扩散吸附电势是由于钻井泥浆的矿化度与地层水矿化度存在差异的情况下产生的CwCmf。过滤电势是由于泥浆压力与地层压力之间的压差所产生的，其电位方向与扩散吸附电位的方向是一致的。•这种自然电位的产生与岩层的渗透性和泥质含量有密切关系。•在其它条件相同时纯砂岩的偏移幅度最大，泥质含量增加幅度减小，当泥质含量增大到100%时（纯泥页岩），自然电位曲线就没有偏移幅度，称为泥岩基线。•众所周知，砂岩层中泥质含量的高低与沉积环境密切相关，在高能环境中沉积物受到较强烈的冲洗，分选较好，泥质颗粒很难沉淀下来。而在低能环境中水流停滞，泥质颗粒将大量沉积，于是可以认为高能环境下形成了纯砂岩，而泥岩SP值则为基线，低能环境。•从SP幅度的相对高低可以判断泥质含量的多少，进行判断其沉积环境能量相对强弱，再结合单层曲线形态及整个井段的组合形态，就能细分沉积相带。•值得注意的是：在观察实测的曲线形态时，应从曲线变化的趋势出发，从曲线上的总体面貌进行分析。既使在同一微相相带中由于周期性或季节性的水动力强弱变化，局部曲线会出现微齿甚至齿形，但总的曲线特征仍是明显的。•专业课的特点:•二、利用自然伽玛和自然伽玛能谱曲线分析沉积相带•利用自然电位曲线划分沉积相带，对于年代较新的碎屑岩沉积如第三系或白垩系，不会有太大的困难，但对于时代较老、成岩作用强烈的层段，SP就不太灵验了，为弥补这方面的不足，自然伽玛曲线是研究沉积相带的又一种有效手段。前面已讲过，泥质含量的高低是判断水动力能量高低的重要标志，而自然伽玛曲线在很大程度上能反映岩层中的泥质含量。因此自然伽玛曲线和自然电位曲线在分析沉积相上有共同之处，而且可以互相补充。曲型的自然伽玛曲线：•钟形、箱形、漏斗形、指形、齿形。•自然伽玛能谱曲线能从铀、钍、钾三种元素方面反映岩层的伽玛曲线中的假象。因为有一些高强度伽玛射线砂岩不是泥质引起，而是铀含量高而产生的。•三、利用倾角测井资料研究沉积相•成果图件：2．GEODIP（沉积学处理程序）一主要适分于解释沉积构造通过模式识别，把四个层面地层对比出来。成果显示1.矢量图倾角模式及其地质含义红模式：可以指示砂坝及河道等;蓝模式：一般反映地层水流层理、不整合;绿模式：一般反映水平层理等;白(杂乱)模式：它指风化面或者块状地层等。每一种模式的代表性仍然是相对简单和存在多解性，而目标是岩石内部的微细层面，只有那些可以切过井筒的中型一大型层理沉积构造的变化面才有可能被地层倾角测井四臂电极探测到，并计算出其产状，井筒中不成平面或在井筒中弯曲变化剧烈的小型层理是不可能被计算出来的。建立沉积构造解释模型时值得注意。多种模式组合关系是判断各级层面相互转换、变化的表征，模式间断往往是特殊地质事件(冲刷面)等，因此在解释过程中要充分重视模式本身和它之间的关系。(1)槽状交错层理的测井解释图版。表现为一组短模式线连接的小红、蓝模式组合，底部往往为模式群间断处显示的冲刷面。(2)板状交错层理测井解释图版。为一组模式线被彼此平行的红、蓝模式组合。(3)楔状交错层理测井解释图版。为一组模式线被彼此交叉的红、蓝模式组合。沉积构造的测井解释图版------识别沉积层理(5)小型砂纹交错层理：表现为小红蓝或杂乱模式。(6)浪成冲洗双向低角度斜层理测井解释图版：表现为低角度的红蓝模式且合间互，模式的矢量模式方向相反。(7)高角度斜层理测井解释图版：表现为单一的高角度蓝或红模式。•2.方位频率图3.改进的施密特图•倾角测井所能提供沉积学方面信息•1.古水流方向和砂体延伸方向•2.确定各种沉积层理•3.确定岩层之间的接触关系•4分析沉积韵律•5研究层间接触界面的不平整性•6鉴别岩性的不均一性用测井资料解决以上几类相标志，就是为测井沉积学研究提供可靠的保证，那么怎么作好“地质—测井”刻度、反演的工作，精密地将已建立的各种地质相标志模型和测井相标志模型的互相对应，使相互有机结合，实现测井资料在地质相标志刻度下的沉积亚相、微相判别“岩心刻度测井”，进行反复刻度和反演，总结出针对不同沉积亚相和微相的测井相标志，用于确定测井沉积相。选择两类若干种测井解释模型，即反映岩性特征（主要用常规组合测井曲线特征及计算机处理来完成）、层序特征的测井解释模型和反映沉积构造、结构及古水流的测井解释模型（用地层倾角的微电导率曲线精细处理成果和成象测井图像来建立）。三、由测井相到沉积相的逻辑模型粒度分析颜色深浅*******测井相分析的方法步骤*******测井相分析程序提供一个相应剖面和一个相序列剖面及其简单描述。国内8点/米，国外2点岩心刻度测井岩相数据库确定方法：①首先找取芯井；②描述地质相；③确定测井相（确定测井相方法步骤中的前4步）；④确定测井相与地质相的对应关系；⑤存储入计算机中形成岩相数据库。岩心刻度测井根据建立的岩相数据库，进行测井相分析基本步骤：1.对所选用一组测井曲线进行深度校正；2.对测井曲线进行环境影响校正和全油田范围的标准化处理；3.为减小工作量，以层为单位进行研究，利用测井曲线分层，将井剖面划分成电相层与电相序列；4.对选用一组测井曲线进行主成分分析；确定每个层的测井相；5.对主成分曲线进行聚类分析，将相同岩性地层的测井相归类，并建立岩相库；为了统计方便用聚类分析法，把它聚类成（15-20个）大类；6.利用岩相库中已知的岩相一测井相对应关系建立测井相分析判别函数，把各个测井相转化成地质相，并利用它对未取心井中的测井相进行归类。输出一个地质相图。测井相程序1．环境校正，深度匹配（预处理）；标准化处理；2．测井曲线自动分层；3．确定测井相；把相应每条曲线平均值算出来，组合到一起，形成一个存储空间，即形成一个数组-测井相。测井相图形式：①蜘蛛网图：以每个点为中心；②阶梯状图4．聚类分析，分为15-20个大类；5．根据岩相数据库，分别把每个大类与岩相数据库中存储的测井相进行对比，进而把与之对应的地质相找出来了。砂岩石灰岩测井相分析成果的主要用途由于测井相分析能够获得深度准确、质量较高的单井岩相柱状图，故它在石油勘探与开发中有着广泛的用途。1．确定井剖面地层的岩性，研究岩相特征。2．为单井解释、多井评价确定地层模型提供依据。3．研究地层层序关系，进行地层对比。4．研究油田储集层的纵、横向变化及油气层分布，预测有利含油气区。5．提供各类岩相统计结果，对研究区域性的生、储、盖条件极为有利。6．进行沉积相与构造地质研究。岩石组合及层序的测井解释模型不同沉积环境下形成的地层，在纵向上有不同的岩相组合，在横向上有不同的分布范围及沉积体的几何形态，砂体的内部具有不同的粒度，分选性，泥质含量。一、测井曲线要素及其常规组合测井曲线地质意义1．幅度：分为低幅、中幅、高幅三个等级2．形态①钟形：反映水流能量向上减弱，它代表河道的侧向迁移或逐渐废弃。②漏斗：反映砂体向上部建造时水流能量加强，颗粒变粗分选变好，代表砂体上部受波浪收造影响，此外也代表砂体前积的结果。③箱形：反映沉积过程中能量一致，物源充足的供应条件，是河道沙坝的曲线特征④对称齿形：常见的一种曲线形态，它多以充刷、充填作用为主，具有正粒序。⑤反向齿形：常见的一种曲线形态，河水道末稍前积式充填为主，具有反粒序。⑥正向齿形：为充填堆积特征，常代表洪水作用下的堆积，具有对称粒序。⑦指形：代表强能量下的中层粗粒堆积，如海滩、湖滩⑧漏斗-箱形：代表丰富物源供应下的水下沙体堆积，为河口堆积的典型特征。⑨箱形-钟形：环境为有丰富的物源，但后期由于河道迁移或废弃导致能量衰减，具有河道的均质沉积，到后期正向粒度的沉积。⑩上为漏斗-箱形，下为漏斗-钟形：代表河道在迁移摆动条件下，有丰富物源供应的水道充填式堆积。（8）、（9）、（10）统称为复合形，表示由两种或两种以上曲线形态组合，表示一种水动力环境向另一种环境的变化。各类形态又可进一步细分为光滑形和锯齿形。3.接触关系顶底接触关系反映砂体沉积初期、末期水动力能量及物源供应的变化速度，有渐变和突变两种，渐变又分为加速、线性和减速三种，反