（油气田开发工程专业论文）塔巴庙地区太原组砂体展布研究.pdf

成都理工大学硕士学位论文 t h es t u d yo fs a n d b o d yd i s t r i b u t i o no ft a i y u a n f o r m a t i o ni nt a b a m i a oa r e a i n t r o d u c t i o no ft h ea u t h o r ：w a n gs h a o - p e n g ，w a sb o mo l la p r i l2 7 ，1 9 8 2 u n d e rt h eg u i d a n c eo fp r o f w a n gh o n g h u i ，h ew a sg r a d u a t e df r o mo i l & g a sf i e l d s e x p l o i t a t i o ne n g i n e e r i n ga tc h e n g d uu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y a b s t r a c t r e s e r v o i rd e s c r i p t i o ni san e wt e c h n o l o g yu s e df o ro i lo rg a sf i e l de x p l o r a t i o n a n de x p l o i t a t i o nw h i c hd e v e l o p e df r o mt h es e v e n t y s ，i tb e c o m e sm o r ea n dm o r e i m p o r t a n ti nm o d e mt i m e s a n d b o d yd i s t r i b u t i o ni so n ea s p e c to fr e s e r v o i rd e s c r i p t i o n b a s e do nt h et h e o r i e so fs e d i m e n t a r y , p e t r o l e u mg e o l o g y , r e s e r v o i rg e o l o g y , w e l l l o g g i n gg e o l o g y , r e s e r v o i rp r o p e r t i e sa n ds t o c h a s t i cm o d e l i n gm e t h o d ，b ya n a l y s i so f d i s t r i b u t i o no fs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s ，c h a r a c t e r i s t i co fs a n d b o d yd i s t r i b u t i o na n d r e s e r v o i rp h y s i c a lp r o p e r t y , f a v o r a b l eb l o c k sa r ee v a l u a t e di nt a b a m i a oa r e a r e s u l t s s h o w i n g ：f i r s t l y , t h et a b a m i a oa r e ai sl o c a t e da ty i s h a ns l o p es t r i p ei nt h en o r t ho f o r d o sb a s i n ，t h em a i nc o m p o s i t i o n so fs a n d s t o n ea r ec o a r s es a n da n dg r a v e l ，g r a i n s e p a r a t i o ni sg o o d ，t h et y p e so fg r a i nc o n t a c ta r es t r i n gc o n t a c ta n ds a g g i n gc o n t a c t s e c o n d l y , a n a l y z i n ga n de x a c t l yd e s c r i b i n gt h ec o r e so ft a i y u a nf o r m a t i o n , a c c o r d i n g t oa n a l y s i so ft h es y m b o l so ft h es e d i m e n t a r ys t r u c t u r e ，s e c t i o nf r a m e w o r ka n dl o g d a t a ，i ti sc o n c l u d e dt h a tt a i y u a nf o r m a t i o ni sas e a s h o r ee n v i r o n m e n tw i t hb a r r i e r s i t h a st i d a lf a c i e si nm e m b e rla n dh a sb a r r i e r sf a c i e s ，l a g o o nf a c i e sa n dt i d a lf a c i e si n m e m b e r2 ，p l a n n i n gs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e so fb o t hm e m b e r s t h i r d l y , b y d i s t r i b u t i n gt h es a n d b o d yi nl o n g i t u d i n a l l ya n do v e ras e c t i o np l a n e ，e l a b o r a t e c o n t r a s t i n gt h es a n d s t o n e s b e t w e e nw e l l sa n ds t u d y i n gt h ec o n n e c t i v i t ya n d d i s t r i b u t i o no fs a n d s t o n e ，i ts h o w st h a t s a n d b o d yd i s t r i b u t i o n i s s u b j e c t e dt o s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s t h es a n d b a r si nb a r r i e r sf a c i e sh a v eb e t t e rc o n t i n u i t ya n d t h i c k n e s st h a nt h es a n d b a r si nt i d a lf a c i e so nb o t ha s p e c t s f o u r t h l y , b ya n a l y z i n gt h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n sc o n t a i n e rr o c kg e n e t i cm o d e la n f fl o g g i n gr e s p o n s em o d e li n b a s eo fs e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s ，u p g r o w t hc h a r a c t e r i s t i c sa n dd i s t r i b u t i o nr u l e so f c o n t a i n e rr o c ka r ec o n c l u d e d t h r e e 一出m e n s i o n a ls a n d s t o n em o d e lw h i c hr e f l e c tt h e r e s e r v o i rc h a r a c t e r i s t i co ft a i y u a nf o r m a t i o ni su p b u i l d e db yu s eo fs t o c h a s t i c m o d e l i n gm e t h o da n ds p l i n ei n t e r p o l a t i o n ，f i t 班l y , r e s e r v o i rp r o p e r t i e si sd i s t r i b u t e d b yu s eo fi n f o r m a t i o no fg e o l o g y , c o r ea n dl o g g i n gd a t a ，i ti ss h o w nt h a td i s t r i b u t i o n o f r e s e r v o i rp r o p e r t i e si ss u b j e c t e dt os e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s s i x t h l y , m a k i n gu s eo f s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s ，c h a r a c t e r i s t i c so fs a n d b o d yd i s t r i b u t i o n ，r e s e r v o i rp r o p e r t i e s d i s t r i b u t i o na n dg a st e s t , f a v o r a b l eb l o c k so ft a i y u a nf o r m a t i o na r ee v a l u a t e di n m 山a r n i a oa r e a i no r d e rt ot h en e x te x p l o r a t i o na n d e x p l o i t a t i o n k e yw o r d s ：s e d i m e n t a r ym i c r o f a c i e s ，s a n d b o d yd i s t r i b u t i o n ，g e o l o g i cm o d e l i n g ， r e s e r v o i rd e s c r i p t i o n ，t a l y u a nf o r m a t i o n ，t a b a m i a oa r e a i i s i g n a t u r e ： h u吾 1 研究目的与意义 刚嚣 塔巴庙地区是鄂尔多斯盆地北部的主力采气区，区块面积为2 0 0 4 k m 2 ，资源 量约6 7 0 0 亿方。该区上古生界是鄂尔多斯盆地重要的含油气目的层，多年来中 石化华北分公司等单位在层序地层学、储层地质学和油藏描述等领域开展了大量 的研究工作，取得了一大批科研成果，有利地指导了该区油气资源的勘探与开发。 区块范围内上古生界太原组是重要的含气层位之一，目前有各类钻井1 1 0 余口， 太原组产量相对高，待探明资源潜力较大，是未来勘探开发的主要层系，将为未 来2 0 3 0 亿方天然气建产做出重要贡献。但塔巴庙区块目前勘探程度较低，前 期对沉积微相的详细研究缺乏基础，尤其是太原组的沉积环境和太2 段的储层沉 积微相展布；对该组不同储集砂体在空间上的分布、储集砂体之间的对应关系， 特别是在未钻井地区的储集砂体的预测与认识仍然需要作深入细致的研究。随着 近几年来勘探开发工作的深入，急需对塔巴庙地区太原组开展精细的沉积相分析 研究、描述砂体的空间分布形态和分布规律，在此基础上对储层砂体的物性特征 分布进行描述，最后综合评价有利的勘探区块和目标。 2 主要研究内容 本论文依托中石化华北分公司科研项目塔巴庙地区太原组砂体展布规律及 预测，研究范围与层位为鄂尔多斯盆地塔巴庙区块太原组，主要研究内容如下： 1 ) 上古生界太原组储层沉积相研究 在区域大地构造和沉积背景研究基础上，充分利用沉积构造标志、测井相标 志，建立沉积微相的岩电响应模式，开展以小层为单元的沉积微相研究；通过砂 体的剖面对比，建立沉积演化模式，揭示砂体成因，编制沉积微相展布图。 2 ) 精细小层砂体对比研究，根据岩芯和测井资料，在沉积微相的控制下， 进行小层砂体细分对比，为研究单砂体的空间展布提供可靠的依据。 3 ) 在上述研究基础上，利用随机建模和样条插值方法，建立太原组储层地 质模型，描述砂岩储层的空间分布规律，预测太原组砂体的平面展布规律。 4 ) 利用地质、实验分析资料和测井解释资料研究上古生界太原组主要砂岩 储层的孔隙度、渗透率和孔隙结构参数，描述孔隙度、渗透率和孔隙结构参数在 平面上的分布和变化规律，编制太原组主要储积层的物性展布图。 5 ) 综合以上研究内容，结合试气成果，综合评价太原组砂岩储层品质，指 出区内有利的储集区带，为下一步勘探开发、增储上产提供地质依据。 成都理工大学硕士学位论文 3 研究方法和技术思路 ( 1 ) 研究方法 沉积微相研究 在对区域大地构造和沉积背景研究基础上，利用岩芯资料，首先进行单井沉 积微相分析，确定沉积微相类型。在此基础上，利用测并资料外推，由单井相扩 展为平面沉积相，并对全区沉积相进行综合分析，描述本区上古生界石炭系太原 组沉积相带的分布规律。 储层物性研究 充分利用实验分析、测井、测试等资料，深入研究太原组储层的孔隙度、渗 透率和孔隙结构参数，结合太原组的沉积微相类型综合研究太原组储层物性的平 面展布规律。 储层建模 通过沉积相研究，储层物性研究，描述砂体的展布规律及物性特征，建立太 原组储层的地质模型，对储层进行综合评价和预测，指出有利区块。 ( 2 ) 技术路线 技术思路框图如下图： 2 图1 研究思路框图 前言 从钻井和岩芯资料入手，确定单井的沉积微相，采用由点( 井) 一线( 剖 面) 一面( 平面) 的思路，研究太原组的沉积微相； 对主要沉积微相所形成的砂体进行精细对比，研究砂体的平面和纵向展 布： 综合以上资料，利用样条插值和储层随机建模方法，建立太原组砂体展 布模型； 利用地质资料、岩芯分析资料和测井解释资料，结合沉积微相类型，研 究太原组储层的物性的平面展布特征；。 综合运用以上成果，指出有利区块。 4 论文主要认识 1 、对太原组取芯井进行了岩芯观察和精细描述，根据外部特征、沉积构造、 剖面结构三个方面的特征，并结合测井资料研究，认为太原组为海洋体系组障壁 海岸沉积体系潮坪相沉积，并作出各段的沉积微相图； 2 、作出沿砂体走向和垂向的连井剖面图，对砂体进行了精细的井间对比， 研究了砂体的连通性和平面分布； 3 、运用样条插值和随机建模方法，建立太原组的砂体骨架模型，预测了砂 体的展布规律； 4 、利用地质、岩芯和测井解释资料研究太原组储层的物性特征，编制了孔 隙度、渗透率平面分布图，结果表明物性的展布主要受控于沉积相带的分布； 5 、结合储层砂体展布和物性展布规律，分析得出太原组储层的有利区为一 n e s w 向的条带状障壁砂坝沉积，该相带是下一步勘探开发的重点目标。 成都理工大学硕士学位论文 第1 章区域地质概况 1 1 地理与地质概况 1 1 1 工区地理位置 鄂尔多斯盆地是我国大型沉积盆地之一，面积2 5 万平方公里。东以吕梁山， 南以金华山、嵯峨山、五峰山、岐山，西以桌子山、牛首山、罗山，北以黄河断 裂为界，轮廓呈矩形。塔巴庙区块位于陕一蒙交界处，属陕西省榆林市与内蒙古 自治区伊金霍洛旗地区( 图1 1 ) 。本区块位于毛乌素沙漠北部，勘探面积2 0 0 4 k m 2 ， 地表呈波状起伏的丘陵，地面海拔一般在1 3 0 0 米左右。地面被沙丘和沙地覆盖。 区内有“西一包”公路通过，乡级简易公路基本成网，交通较为便利。 1 1 2 基本地质概况 图1 1 塔巴庙区块地理位置图 塔巴庙区块位于鄂尔多斯盆地北部，资源量共6 7 1 6 0 8 亿方，已获三级储量 3 5 1 5 2 0 亿方( 据华北分公司，2 0 0 4 ) 。太原组主要分布于三眼井一泊尔江海子断 裂以南地区，是上古生界重要的煤系地层和区域标志层之一，也是塔巴庙区块的 主要产气层之一，主要由浅灰色和灰色中厚层状含砾石英砂岩，岩屑石英砂岩与 黑色、深灰色泥岩、炭质泥岩，铝土质泥岩及煤层的不等厚互层夹少量深灰色泥 岩一微晶灰岩，生物碎屑灰岩和煤线构成。砂岩多分布于太原组底部和中上部， 煤层常集中于下部和中部，底部常见铝土岩、黄铁矿结核或菱铁矿薄层。泥质中 4 第1 章区域地质概况 陆相植物化石丰富，石灰岩中则常见腕足、瓣腮、蜓类等海相动物化石。全组地 层纵向上显示下粗上细的特点，自下而上可进一步分为太1 段、太2 段( 如表1 1 ) 。横向上，本组地层岩石粒度北粗南细，厚度一般为4 5 1 0 0 米，超覆沉积 在下古生界的下奥陶统马甲沟组之上。其中砂岩和煤层大多含天然气显示，局部 富集成藏。 表1 1 鄂尔多斯盆地地层系统、含油气系统简表( 据中石化华北分公司，修改) 地层 含油气含油气性及 界系统组段代号 系统勘探前景 石千峰组p 2 s 上统上石盒子 组 p 2 s b = 叠系 下石盒子 盒3 段 p 1 x 3 组 盒2 段p 1 x 2 碎屑岩 下统盒1 段 p 1 x j 煤成气已有气田建 古 山西组 山2 段 p i s 2 含气系 成 生 山l 段 p i s 统 界上统太原组 太2 段 c 3 t 2 石炭系 太1 段 c 3 t l 中统本溪组 c z b 上统背锅山组0 3 b 海相碳 中统平凉组 0 2 d 酸盐岩已有气田建 奥陶系 马家沟组0 1 m 含气系成 下统 亮甲山组 o n 统 冶里组 o l v 1 2区域构造及沉积背景 1 2 1 区域构造背景 鄂尔多斯盆地位于华北地台西部，面积为2 8 1 0 4 k m 2 ，是一个长期稳定发育 的多旋回大型克拉通叠合盆地，在大地构造属性上，它处于中国东部稳定区和西 部活动带之间的结合部位，现今盆地形态为一不对称的矩形向斜盆地，向斜轴部 位于天池一环县南北狭窄区域，东翼宽、西翼窄，东为3 5 0 k m ，西仅2 0 k m ，且 被逆冲断层复杂化，构成现今西缘逆冲构造带的主体部分：而东翼所辖地区则构 成盆地的主体，为一个西倾的大单斜，倾角不足1 ，称为伊陕斜坡。各构造层系 间呈协调关系，局部构造极不发育，其周边以大断裂与新生代断陷毓地或其它构 造单元相隔。隆起( 北缘) 、挠褶( 东、南缘) 、断褶( 西缘) 环绕于盆地四周。 构造形态有从盆缘向盆内由强到弱的变化规律。根据现今的构造形态和盆地演化 成都理工大学硕士学位论文 史，盆地内部可以划分出六个一级构造单元( 图1 2 ) ：伊盟隆起、渭北隆起、西 缘冲断带、晋西挠褶带、天环坳陷和陕北斜坡。塔巴庙区块位于陕北斜坡的东部。 图1 1 2 鄂尔多斯盆地构造区划图( 据三普研究院) 1 2 2 区域沉积背景 区域地质研究表明，华北地台在经历了长达1 2 2 亿年的沉积间断之后( 刘 长龄，1 9 8 8 ) ，中石炭世开始才接受区域性的沉降和海侵。晚古生代时期，鄂尔 多斯地区进一步与华北地块统发展，仅其西南角濒临古特提斯海域，在麟游的 二叠系见有多层潮坪海相夹层，厚度约为5 0 米，这就是当时该区滨海的证据。 鄂尔多斯盆地北界阴山地区的兴蒙海槽，在石炭纪太原期前就已拼接关闭，成为 北侧陆源区。南界秦岭海槽，作为华北地块和扬子地块之间的古海域，石炭一二 叠纪为海相盆地，直到三叠纪末才拼接。西界贺兰山海槽，在加里东期演化为拗 拉槽后，晚古生代又沉陷。晚古生代在构造分区上，位于中央隆起东部的盆地南 北两侧都为隆起区，东与冀鲁拗陷相连，为克拉通内的拗陷盆地。早石炭世本溪 期开始海侵，但规模较小，底部沉积的铁、铝质泥岩填平补齐了晚加里东运动以 来在奥陶系顶部形成的古岩溶地貌。中石炭世，西部形成与古特斯连通的南北向 海湾，沉积了靖远组和羊虎兆头组的黑色泥叶岩、砂岩、生物灰岩与煤层；东部 为与华北克拉通凹陷相通的潮坪，沉积了本溪组的黑色页岩、砂岩和灰岩，厚度 数十米。晚石炭世太原期海侵范围扩大，祁连海与华北海连成一片，南北向的中 央古陆被淹没，除北部的伊克昭盟隆起和南侧的渭北隆起仍未接受沉积外，鄂尔 多斯盆地沉积的南北分带开始出现。当时鄂尔多斯盆地北部的沉积边界在千里山 第1 章区域地质概况 毛乌素及鄂托克旗一带，剥蚀区为河套及大青山地区，它们形成了四个大的物 源，在乌兰格尔凸起南坡发育成滨海冲积扇群。早二叠世鄂尔多斯盆地再度上升， 海水基本全部退出盆地，逐渐发展成为内陆拗陷盆地，东西沉积差异也逐渐消失， 以河湖相沉积为主。盆地周边拚接褶皱带和古海槽的活动性及其演化控制了盆地 晚古生代的古地貌形态，进而控制了沉积环境分布和沉积特征。总的来讲，鄂尔 多斯盆地在晚古生代时期，具有北部为古陆，东界受古隆起限制与华北地台分隔， 南界和西界为海槽沉积的大陆边缘的地貌特征。由于构造活动都集中在盆地边 缘，而盆地内部则没有大的褶皱和断裂发育，盆地内部基本保持整体的均衡沉降， 盆地周边的构造活动，则为盆地内部的沉积作用提供物源。 7 成都理工大学硕士学位论文 第2 章单井沉积微相研究 2 1 沉积相划分标志 对于古代沉积环境的识别可根据沉积剖面结构及沉积岩具有成囡意义的一 些特征分析得出。它们包括沉积岩的成分、结构、构造、生物等。某些特征具有 明显的指示环境的意义，这些具有成因意义的特征，在一定程度上可以为环境分 析成因标志。 2 1 1 岩石学标志 塔巴庙区块内太原组砂岩以中一粗砂岩、含砾粗砂岩为主，其次为细砂岩、 含砾粗砂岩、细砾岩为主。砂岩颗粒分选以中等好为主，圆度主要为次棱角状 次圆状，次圆状圆状。通常为颗粒支撑，堆积紧密，颗粒间多为线一凹凸接触， 个别为点一线接触。 2 1 1 。1 五氓余努坼 太原组砂岩碎屑成分以石英和岩屑颗粒为主，长石较为稀少和罕见，绝大多 数样品未见长石或仅零星分布，另含少量云母碎屑和重矿物，云母含量一般少于 5 ，最大达1 2 。砂岩中填隙物结构类型以杂基胶结物混合填隙为主，胶结 类型主要为孔隙式胶结。现将塔巴庙区块内砂岩主要的陆源碎屑矿物及填隙物成 分和特征描述如下( 表2 - 1 ) ： 表2 - 1 塔巴庙地区太原组岩石类型及岩石学特征 层岩石 碎屑组份及岩屑成分填隙物类型及成分 自生 结构特征 r 成分分选磨圆接触强胶结 位 类型 q fr 杂基胶结物矿物 类型性度度类型 次棱 石英沉积岩泥质菱铁角次线凹 太砂岩、岩屑、为主， 次生加大 矿、铁圆为 凸接 孔隙 原岩屑 7 1 未 4 浅副变一般 石英、方中等 组石英 9 7 见 2 9 解石、白 白云 好 主，次触。部式胶 质岩岩 小于石、金 圆圆分缝合 z ；相 砂岩屑1 5 红石状次 线接触 之 1 ) 石英类：碎屑石英主要由单品石英组成，含量达到8 0 左右，少量多晶 石英，石英含量较高。石英颗粒一般为次圆状圆状，分选中等好。常具次生 加大边。石英是构成太原组储集层的主要骨架颗粒，本区太原组砂岩中的石英碎 第2 章单井沉积微相研究 屑颗粒在东部一般超过9 0 ，在西部略有降低。 2 ) 长石类：塔巴庙区块太原组绝大多数样品未见长石，其主要原因为母岩 中缺乏长石，蚀变为高岭石的长石可忽略不计。 3 ) 岩屑类：砂岩中岩屑组份较为复杂。岩屑成分一般以沉积岩岩屑和浅副 变质岩岩屑为主。变质岩岩屑以浅变质的千枚岩、变粉砂岩和泥板岩岩屑较为常 见，沉积岩岩屑多为泥岩、粉砂岩岩屑。 4 ) 杂基：太原组砂岩中杂基为深灰色，含量一般小于1 5 ，成分主要为高 岭石或伊利石质粘土。 5 ) 胶结物：砂岩中胶结物成分主要为二氧化硅和方解石。胶结物含量一般 小于1 0 。二氧化硅胶结物一般以石英次生加大边的形式出现，其含量一般在 5 左右，最高可达1 0 ；方解石主要呈斑点状充填粒间，含量一般小于1 0 。 胶结类型以孔隙式胶结为主，含有少量的孔隙一接触式胶结。 2 1 1 2 岩石结构特征 1 ) 颗粒的大小 塔巴庙区块内太原组砂岩以中一粗砂岩、含砾粗砂岩为主，其次为细砂岩、 含砾粗砂岩、细砾岩为主。我们用参数平均粒度( m z ) 来表征颗粒的大小。 平均粒度( m z ) 用来表示一个样品的平均粒度大小： m z = ( m 1 6 + m 5 0 + 西8 4 ) 3 太原组储集层的最大平均粒度为o 9 1 r a m ，最小为0 1 8 r n m ，平均为0 4 6 m m 。 2 ) 颗粒的分选 分选性是由于一定的沉积物颗粒粒度与一定的水力条件相适应的结果。当流 水的流速和携带能力发生变化时，被搬运的颗粒就会在不同的水力条件下以不同 的粒度等级分别进行沉积。在流水的搬运中，一般的情况是随着搬运距离的增大， 粒度愈来愈细；而颗粒的大小也愈趋于一致，即分选程度变高。陆源碎屑岩很少 由一种粒级的碎屑组成，因而一般所谓的岩石粒度，其相应的粒级成分应大于 5 0 。碎屑岩中颗粒分选项性或分选程度可以划分为四个级别( 表2 2 ) 。 表2 - 2碎屑岩颗粒分选性划分 分选性级别主要粒级含量占碎屑总量的比例颗粒大小接近程度 i 7 5 颗粒大小几乎相等 i i6 2 5 7 5 大小接近相等的颗粒偏多 i i i5 0 6 2 5 大小接近相等的颗粒偏少 5 0 颗粒大小相差悬殊 成都理工大学硕士学位论文 塔巴庙区块太原组砂岩颗粒分选程度一般为中等好。其中i 类分选占 6 1 ；i i 类分选占2 2 ；i i i 类分选占1 5 ；i v 类分选为2 。 另外，我们也可以用标准偏差( o i ) 来表示沉积物颗粒的分选程度： i j i = ( o s 4 一0 1 6 ) 4 + ( 0 9 5 一m 5 ) 6 6 太原组储集层的最大标准偏差为1 0 4 ，最小为o 4 9 ，平均为0 ，7 6 ，按照福克的 分选标准，分选较好。 3 ) 颗粒的形态 由于摩擦作用的结果，随着搬运距离的加长，碎屑颗粒的磨圆程度与趋近于 球形的程度一般都是越来越高。正是基于这样的特点，碎屑颗粒的形态可以反映 沉积时的环境、水动力条件以及物源。碎屑颗粒的形态可以从不同的侧面予以描 述，其中最常用的参数是磨圆度，它是指碎屑颗粒棱角被磨蚀的程度。一般可将 其分为极圆状、圆状、次圆状、次棱角状和棱角状五个级别( 表2 - 3 ，图2 1 ) 。 表2 - 3圆度级别及其特征( 据高福红，1 9 9 5 ) 圆度级别特征 极圆状无平面或角，或弯角依稀可辨，具均匀外凸的颗粒轮廓 圆状 几乎已没有平面，角均圆滑，小弯角缺失，大弯角模糊不清 次圆状 不甚发育的平面，角明显磨圆，具少量小而圆滑的弯角，大弯角不清晰 次棱角状较为发育的平面，具开始磨圆的棱角，小弯角减少，但大弯角仍存在 棱角状极为发育的平面，具尖锐的棱角，清晰的大弯角，里面又有许多小弯角 塔巴庙区块太原组砂岩颗粒以次棱角状次圆状为主，次圆圆状次之。颗 粒的磨圆度越好表明被搬运的距离越远或波浪多次的淘洗程度越强，反之就越近 或很少受到波浪的淘洗。因此，由颗粒的磨圆度可以反映其结构成熟度，进而分 析或判断其物源方向。 a8ed纛 a 极圆状：b 圆状：c 次圆状；d 次棱角状；e 棱角状 图2 - 1 颗粒的圆度标准 4 ) 粒度分布 概率累计曲线是由莫斯( m o s s ，1 9 6 2 ) iw j 立的，他通过水槽试验，详细地研究了 l o 第2 章单井沉积微相研究 碎屑岩沉积物的粒度分布。研究表明：粒度分布的三个次总体是由沉积物的三种 不同的搬运方式引起的。这三种搬运方式分别为悬浮搬运、跳跃搬运和滚动搬运。 本区东部最常见的是二段式直线型( 如图2 2 ) ，曲线由两段直线组成分别代 表悬浮总体和广义的滚动总体。 9 9 9 9 9 9 9 9 95 累 9 8 薮 9 。 j 家70 o5 0 一3 0 2 o0 1 2o246 图2 - 2 太原组储集层概率累计曲线 搬运的一种形式。在概率累计曲线上可以看出 搬运的物质要超过总颗粒的9 5 以上。 s r 段为以悬浮搬运为主， 从概率累计曲线上可以看出，悬 浮段所占的百分比是很小的，悬 浮颗粒只占总颗粒的1 5 左右， 有些样品甚至没有s r 段，也就 意味着根本没有悬浮物质。说明 沉积时的水动力很强。 t s 段以跳跃搬运和滚动搬 运为主，在太原组中，很难将跳 跃搬运段和滚动搬运段划分开 来。可以把它广义地划分为滚动 t s 段所占的百分比很大，跳跃 s 截点为悬浮总体与滚动总体的交点。表示能悬浮的最粗颗粒。从上图可以 读出当时的水动力所能悬浮的最粗颗粒直径约为o 1 2 5 r a m 。s 截点为渐变式。 2 1 1 3 岩性识别 粒度在2 o 0 6 3 m m 的碎屑颗粒 占5 0 以上的陆源碎屑岩称为砂岩。 根据石英、长石与岩屑的含量又可以 将砂岩分为以下9 种( 图2 3 ) 。塔巴 庙区块的砂岩以中一粗砂岩、含砾粗 砂岩为主，岩石类型以石英砂岩、岩 屑石英砂岩为主，岩屑砂岩次之，长 石颗粒十分罕见甚至于没有。 2 1 2 沉积构造 图2 - 3 塔巴庙区块太原组砂岩成分 层理构造是沉积岩中极为常见的沉积构造之一，由于不同的水动力条件可以 产生不同的层理，因此层理构造是鉴定沉积环境极为重要的标志。 太原组主要为陆源碎屑沉积，在潮流活动期与静止期交替以及周期性暴露的 r 成都理工大学硕士学位论文 情况下、发育了许多具有典型特征的潮汐成因沉积构造，最为常见和最有指相意 义的有：波痕：潮坪上发育的主要是小型波痕，大波痕比较少见。小波痕有各 种水流波痕、水流一波浪干涉波痕、孤立波痕、改造波痕( 双脊波痕、因脊波痕、 削顶波痕、闪流改造波痕) 以及叠加有小波痕的大波痕等。其中尤以改造波痕最 具指相意义，它们均是在水位下降时对先成的小波痕再改造而成的，多出现在退 潮期，反映水位逐渐下降的特点；层理：最常见的潮汐成因层理有脉状层理一 波状层理一透镜状层理组合，它们是在潮汐活动期与静止期交替条件下形成的。 通过对工区内十余口取芯井岩芯的观察，我们收集到大量不同类型的层理构 造( 岩芯照片及具体岩性特征描述见柱状图2 - 1 4 图2 - 2 2 ) 。其中有由单向流水 作用形成的层理：平行层理、大型板状交错层理、中型板状交错层理、槽状交错 层理、小型流水沙纹层理；由波浪作用形成的层理：浪成沙纹层理、波状层理。 此外还见到较多的形成于安静水体中的水平层理。 l 、槽状交错层理 在研究区主要为小型槽状交错层理，多见于潮汐水道中，粒度从粉砂岩到中 砂岩，以细砂岩为主；岩石类型以岩屑石英砂岩为主，结构成熟度中等，反映了 水道的充填或沙垄的迁移，层系厚度通常不大，多在1 0 2 0 c m 左右，纹层内可 见粒序变化或韵律。 2 、板状交错层理 板状交错层理是在水动力较强的条件下形 成的，常见于障壁砂坝中，以浅灰色一灰色中粗 粒石英砂岩或岩屑石英砂岩为主，分选磨圆中 等，见多个冲刷面；层系厚度一般在1 0 2 5 c m ， 层系倾角平缓，具有较为明显的正粒序变化。 3 、块状层理 图2 - 4 岩芯照片( 板状交错层理) 块状层理反映沉积物快速堆积，常于障壁砂坝及砂坪等微相中。以灰色中粗 粒或中细粒石英砂岩为主，分选中等或中等偏好，磨圆中等偏差。厚度不等，2 0 3 0 c m 或者3 5 c m 。 4 、小型流水沙纹交错层理 在非粘性的细粒沉积物中，流水速度相对较低时沙纹迁移而形成小型流水沙 纹交错层理。岩性以粉细砂岩为主，单层厚度l o 3 0 c m ，分布十分广泛，在侧 向上延伸较远，层系厚度较小，大多为4 8 c m 。它们主要反映水动力条件相对 较弱对，悬浮的细粒物质在水流作用下产生的小型沙纹迁移。小型流水沙纹主要 形成于潮汐水道上部。 5 、浪成沙纹交错层理 1 2 第2 章单井沉积微相研究 在波浪作用的来回作用下，由浪成沙纹的迁移形成的交错层理即浪成沙纹交 错层理。岩性为灰色粉细砂岩至细砂岩，沙纹一般呈对称分布，常伴有逃逸穴或 虫孔构造，层组底界面不规则，为滨岸砂席受波浪改造所致。 6 、水平层理 岩性通常以粉砂岩或泥质粉砂岩为主，单层厚度 变化极大，横向延伸很远，具有较好的水平纹层，层 细而平直并且与层面平行，细层可连续可断续；纹层 间可夹有暗色泥质条带或炭屑，有时层面上富含云母 片，通常伴有生物挠动。水平层理是在较弱的水动力 条件下，悬浮物沉积而成，处于低能环境中。 图2 - 5 岩芯照片( 水平层理) 7 、脉状层理 脉状层理主要出现在粉砂岩或粉砂质泥岩当中，在波谷及部分波脊上含有泥 质条纹，具有典型的“砂包泥”构造；可伴有虫孔居住迹，见于混合坪沉积中，通 常为潮汐作用的典型产物。 8 、波状层理 为潮汐作用的产物，波状层理反映沉积时有大量悬浮物质存在，层内的细层 呈连续的波状或薄的泥质纹层和砂质纹层成波状互层，泥质含量相对较高，常伴 有虫孑l 或生物挠动构造。当沉积速率大于水流侵蚀速率时，可保存连续的波状层 理。 9 、透镜状层理 透镜状层理的特征是在泥质为主的沉积物中夹有砂质透镜体，具有典型的 “泥包砂”构造，它是在潮汐水流或波浪作用较弱，并且砂的供给不足，泥质比砂 质的沉积和保存均有利的条件下形成的。 从脉状层理、波状层理到透镜状层理，砂质含量逐渐减少，泥质含量逐渐增 加。反映潮汐作用由强到弱的变化过程。 1 0 、包卷层理 包卷层理反映了液化层内的横向流动或沉积物内的泄水作用。主要发育于潮 坪中。 不同的层理类型反映了沉积物当时搬运和沉积的状态，以内部或外在的构 造、形态表现出来，每一种微相都是由一种或几种层理以某种组合方式在岩心上 表现出来，因此这些层理构造以及它们在剖面上的组合关系，反映出它们的沉积 环境，识别层理是在岩心上识别沉积微相的基础( 表2 - 4 ) 。 此外通过岩芯观察还收集到大量的沉积构造：各种产状的生物钻孔、泥岩中 的植物根须、砂岩中的炭化植物树干、紫褐色泥岩中的钙质结核以及砂岩、泥岩 成都理工大学硕士学位论文 接触部的冲刷面、砂岩中的冲刷面等等，这些都是很好的相标志。 表2 - 4 各种类型层理与沉积微相的关系( 引自岩相古地理及编图方法，修改) 障壁砂坝潮汐水道潮坪 槽状交错层理 块状交错层理 块状层理 流水沙纹交错层理 浪成沙纹交错层理 水平层理 脉状层理 波状层理 透镜状层理 包卷层理 冲洗层理 注：# 确定该相的主要层理类型； 料常出现但不能用来确定该相的层理类型 很少出现和非特有的屡理类型；! 该相特有的层理类型 2 1 3 剖面结构 剖面结构是指在沉积剖面上表现出特定的岩性、结构、构造、冲刷面、生物 等组合顺序( 刘宝瑶，1 9 8 5 ) 。这些特定因素的组含顺序能反映出沉积环境特征。 由于不同的沉积环境具有各自独立和特殊的地理位置，地貌特征和水动力条件， 因此在沉积特征上均有不同的表现。前面提到的各种沉积相标志只是某一方面的 特征，而这些单方面的特征并不是某一环境的独特标志，可以在很多环境中出现， 如在多种环境的砂岩中都可有交错层理出现。它们具有多解性。但这些单一标志 在剖面上的有序的组合却能够反映出一个特定环境的总体特征，而且可以提供它 们随时间变化的演化情况。所以对剖面结构的研究能最直接获得大量信息，作为 划相的基础。吴崇筠、刘宝瑶等( 1 9 8 0 ) 提出：古代沉积环境的确定及相模式的研 究和拟定，最重要的还是现场实际材料的积累。在野外应能基本定相，以室内鉴 定作为必要的辅助手段。本次工作中对取芯段岩芯进行了详细的观察和描述，在 纵向上描述出了岩相的组合类型，得出了太原组的沉积演化，以其剖面结构特征 为划相的基础。 1 4 第2 章单井沉积微相研究 2 1 4 测井相 当前地球物理测井已成为获取地下地质资料、进行地下地质解释的主要手段 之。在沉积微相研究中结合岩芯资料能取得满意的成果。测井相是由法国地质 学家o s e r a 于1 9 7 9 年提出来的，其目的在于利用测井资料来评价或解释沉积相 ( 王允诚，2 0 0 2 ) 。其基本原理就是从一组能反映地层特征的测井响应中，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刻度，用数字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。它是研究地 层沉积相的一种间接方法，依赖于测井资料可以解释某些地质相的标志，例如岩 石组合、沉积构造、垂向序列变化关系等等，由此建立测井相和地质相之间的相 关关系。尤其是在钻井较多，而取芯较少的情况下，测井资料更为重要，这是因 为在钻井过程中所获得的测井资料具有连续性，能反映岩性特征，通过测井资料 结合岩心资料的研究不仅可以确定不同小层的沉积微相类型、特征，而且可以反 映各类沉积微相在垂向上的变化规律，能够更准确的识别沉积体系类型，所以测 井资料可看作是岩芯资料的补充和纵向上的延伸。 通常使用的测井相分析方法有两种：根据测井曲线的形态特征进行相分 析；根据测井曲线的定量特征与岩性的关系进行相分析。各类测井曲线所反映 的地质特征不同：g r 、s p 、r t 曲线主要反映沉积物在垂向上粒序变化和韵律， 以及沉积结构特征和水动力能量的变化：a c 、c n l 和d e n 指示了岩性和岩石 结构特征。不同的岩性在测井曲线上的响应也不同( 表2 - 5 ) 。本次研究重点选取 了g r 和a c 测井曲线来分析塔巴庙区块的沉积相特征。通过分析测井曲线的组 合形态、幅度、顶底接触关系、光滑程度等基本要素来确定单井测井相特征，进 而确定单井沉积相的类型。 表2 5 几种岩r | 生在测井曲线上的响应( 塔巴庙区块) s pg rr ta cd e n 砂岩负异常低高低较灰岩略低 有高有低( 低表示 泥岩基线高低高 煤质纯) 有高有底( 与 煤负异常高高低 灰分有关) l 灰岩负异常极低高低高( 不典型) ( 一) 、幅度大小 成都理工大学硕士学位论文 g r 测井响应主要是反映地层的天然放射性能量。g r 测井曲线能较好的反 映垂向上沉积层序中砂岩和泥岩的相对含量，s p 测井的幅度主要反映井中自然 状态下电场强弱的分布。g r 和s p 虽然总体上特征相似，即对砂、泥比较敏感， 但二者也有所区别，在一些特殊的情况下，如薄层和致密砂岩层，g r 可以弥补 s p 的不足。在砂泥岩剖面中，砂岩中泥质含量的多少与沉积环境密切相关。高 能环境中，由于水体强烈簸选，形成相对粒级较粗的纯净砂岩，其s p 或g r 益 线偏移幅度大。低能环境中，水流停滞，细粒泥质得以沉积，形成纯泥岩，其 s p 或g r 曲线与基线一致。因此，s p 和g r 曲线幅度的相对高低，可以判断砂 岩中泥质含量的多少和沉积环境能量的强弱。 ( 二) 、形态特征 不同的沉积环境，其物源、水体能量和水体大小都有差别，导致沉积物组合 形式和层序特征的不同，在测井曲线上就表现为不同的曲线形态。1 9 7 5 年0 s e r r a 等根据g r 或s p 的曲线进行了分类，归纳了两种分类标准：一是依据形态划分 为钟形、漏斗形、箱形、舌形、指形和线行：二是根据平滑程度分为齿形和平滑 形。这种分类与描述是进行测井相分析的基础，但对不同的测井系列可能存在差 异，因而它可以反映总体的沉积特征与韵律规律。 1 、形态特征 ( 1 ) 钟形 曲线由下往上幅度突然变高，然后逐渐下降，慢慢恢复到基线，它反映出沉 积环境从低能突然变为高能，之后又从高能缓慢恢复到低能环境，是水流能量逐 渐减弱或物源供应越来越少的表现。它表明底部有冲刷面为突变接触，项部为渐 变接触。典型的代表为潮汐水道。 1 6 og r3 5 0 岩i 生音, 1 i 1 1 1 i 邑i 生描述微相类型 泥岩 昆台坪 田砂岩潮汐水道 泥岩泥坪 图2 - 6 典型钟形曲线及其对应沉积微相示意图( 大5 2 井) ( 2 ) 漏斗形 = = 堕逊逊堕 强和荔篡嚣麓篡三篓蝴瓣撇锹动：= 嚣麓嚣气黧翼篓孟：葛蒜篙鬻篡黧 体的反粒序结构，典型的代表为障壁砂坝。 ”“暇映8 d 积或顺流加积砂 瓴筵麓? 嗽懈螂点为赚黝樾接 魄磷 掖槐蚬 上球蛐麓 成都理工大学硕士学位论文 0g r3 0 0岩性剖面岩性综述微相亚相 煤层沼泽潮上带 泥岩 细砂岩 混合坪潮间带 泥岩 图2 - 9 典型舌形曲线及其对应沉积微相示意图( 大2 3 井) ( 5 ) 指形 曲线幅度高，表明物源少沉积环境能量强、砂粒分选好，典型的代表为滩砂 或潮间带沉积。 0g r3 5 0 岩性剖面岩性综述微相类型 泥岩 细砂岩 匿台坪 泥岩 圈2 1 0 典型指形曲线及其对应沉积微相示意图( 大3 井) ( 6 ) 线形 垂向上的幅度变化不大，主要反映相对较为平静的沉积环境，如泻湖，物源 供给严重不足，以泥和细粒沉积为主。 2 、平滑程度 ( 1 ) 齿形 反映沉积过程中能量的快速变化或水动力环境的不稳定，它既可以是正齿 形，也可以是反齿形或对称齿形，多说明沉积环境的动荡造成其岩性的不纯。 ( 2 ) 平滑形 反映沉积环境为稳定和水动力条件相对平静，因而体现出岩性的稳定变化， 无砂泥间互现象。 第2 章单井沉积微相研究 应当指出，在观察曲线形态时，应从曲线变化的趋势出发，从曲线的总体面 貌进行分析。即使在同一微相带中，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。 3 、接触关系 测井曲线可以反映层间的接触关系。从总体上讲，其接触关系主要为两类， 即突变和渐变。突变又可分为顶部突变和底部突变，渐变也可分为顶部渐变和底 部渐变