岩电关系转换及测井相研究.doc

岩电关系转换及测井相研究1 岩电关系建立及岩电转换 对盆地东北部气井区中生代沉积相的研究，唯一可行的方法是通过岩电关系建立及岩电转换，从测井信息中反演出中生界地层的岩性特征。因此，岩电关系建立及岩电转换是解释工作中的必要组成部分。1.1岩-电转换的物理基础 地层的岩性、物性、含流体性质等构成一个有机的地质实体，该实体中具有各种物理特性，而对于地质实体构成上的差异，反映在其各种物理、化学性质上均存在差异。如测井信号中自然电位、自然伽玛曲线对于岩性和流体性质、孔隙特性、沉积环境等均有反映；电阻率、声波速度测井曲线等分别是对地下地质体的电学性质、声学性质等的反映，因而包含了地层岩性等信息。总之，测井信号是地质体各方面物理、化学特征的响应。那么，根据邻区取心、录井资料的岩性特征与对应测井信号之间的关系，进行详细对比分析，建立岩性一电性关系，并利用此关系判断地层的岩性特征。1.2岩电转换的方法 要实现电性向岩性的转换，岩性标定是关键。即分析岩性特征所对应的测井信号响应特征，是解决电性向岩性转换的关键。 根据研究区井分布的特征，收集了取心资料和实际测井资料，分层系分别进行详细对比分析，通过有效的数理统计方法，如因子分析、聚类分析等，建立起井区各种岩性所对应的测井响应特征，即测井相。鄂尔多斯盆地中生界三叠系以及中下侏罗系属碎屑岩系地层，根据其岩性特征，大致可分为细砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、砂质泥岩、粉砂质泥岩、泥岩共7大类。那么该区的岩性样本空间由这七类岩性构成。同时，由于该区中生界三叠系属低孔、低渗型储集层，岩性较致密，声波时差曲线起伏不大，对岩性反映不灵敏；电阻率曲线受岩性、物性、流体性质等多方面因素的影响，在进行岩性分析时易出现多解性。而泥岩的自然电位、自然伽玛测井曲线主要反映地层中岩石颗粒粗细及其泥质含量，对于岩性反映较灵敏，因此工作中主要应用自然伽玛和自然电位测井曲线分析岩性，区分不同类型的岩石。综上所述，本区电性向岩性转换的方法为：通过井的部分岩屑录井资料和周围油井的取心资料与其对应测井响应特征的详细分析对比，建立井区岩性电性关系。根据已建立的关系，应用测井资料，解释地层中的岩性，其流程（图49）对已取芯井或有岩屑录井资料的井进行回判分析，符合率接近90。根据以上方法，对井区的测井资料完成了电性向岩性的转换。2 测井相研究所谓测井相是指表征地层特征的测井响应的总和，而且这种测井响应特征不同于周围其它测井响应。所以，测井相分析是沉积相研究不可缺少的一个方面，通过测井相分析可以重塑沉积相。可以显示沉积相标志组分、结构、沉积构造、沉积层序的测井曲线见表9_l.测井曲线与沉积相标志的反映关系表(据Dan Krygowski) 1.岩石组分的确定 岩石骨架矿物组分受母岩岩性、源区远近以及沉积环境制约，岩石矿物组成可反映矿物组分成熟度，是解释环境的一个依据。矿物组成可以直接由能谱测井、地球化学测井成果提供，也可以用孔隙率测并交会图来判断，还可以由反映岩性矿物组成的一些测井响应值建立多元线性方程组，选用适当的程序获得构成岩石的几种主要矿物及其含量的解释剖面。不仅对准确定名和沉积相研究有帮助，也有利于对储层的认识和评价。 2.沉积结构的测井识别 岩石的结构要素指颗粒、基质和胶结物三方面特征，其中与颗粒有关的参数有粒度、形状、圆度、分选性和颗粒排列方式、方向。与基质有关的参数有基质成分、产状与相对含量，与胶结物有关的参数为胶结物成分、含量和胶结类型、胶结程度等.顺粒与基质为沉积产物，胶结物来自于成岩作用，它们的各项参数都直接影响着储层物性。在颗粒组成参数中以粒度中值a为最重要，它能说明沉积时水动力强度，虽然在测井项目中还做不到输出粒度中值参数曲线，但有些曲线显示出与粒度中值的相关性，如电阻率曲线、自然伽马测并曲线.利用电阻率曲线虽给不出fa值，但可以识别出粒度纵向上的变化即判断正粒序或反粒序特征，这也是识别环境的一个重要标志。浅的电阻率测井如微电极测井、地层倾角测井中的微电导率曲线反映泥饼一泥浆冲洗带岩层电阻率变化，受其中流体电阻率影响.通常正粒序含水砂岩，电阻率反映向上加大，而含油层反映向上电阻率变小。人们常用自然伽马曲线形态定性说明泥质含量的变化，用它作为一次环境标志，但只有GR与拉度中值(Md)之间有相关性时才能用GR形态判断粒度的变化，识别粒序特征。自然电位形态的变化也在某些环境条件下与粒度变化有关，这必须在岩芯证实时才能使用，这是因为自然电位与粒度、分选性、泥质含量等参数变化均有关系，在分选差的(如浊积岩)条件下GR, SP曲线与粒度变化之间就没有什么关系，必须考虑岩芯，慎重使用测井资料。砾石和长轴排列方向是说明水动力条件，水流方向是重要依据，可以用双地层倾角测井(SHDT)的电导率对比曲线、方位频率图和微扫描测井图像测出，见图3-4基质指充填在粒间的物质。碎屑岩基质成分为泥质，其类型和产状的确定最好配合岩芯分析结果和:轴上标有钾含量的b-N交会图识别。胶结物的类型可以根据测井分析出的岩石矿物成分来确立，也可以根据b-N交会图分析判断、所有的结论最好有岩芯资料的检验。 对于碳酸盐岩，Dunham (1962 )曾依颗粒和基质的相对比例，即依结构分类，分出泥灰岩(V颗粒/V岩石10%、粒泥灰岩（V颗粒/V岩石10%50%)、泥粒灰岩(V基质/V岩石10%50%)和粒屑灰岩(V基质/V岩石10%)4类。按结构分类具有成因含意，它指示沉积时的水动力条件，可以在岩芯标定下建立地区性测井交会图版。 3.沉积构造的测井研究原生沉积构造反映沉积时的水动力条件，也在一定程度上影响着成岩作用和储层物性、含油性。沉积构造包括下伏层层逐的剥蚀和水流痕迹、沉积时的层理结构和层面特征，以及沉积后形成的构造，如负载构造。沉积构造及其垂向组合特征是判断沉积环境的重要依据。层理类型最清晰的显示要靠微扫描图像，其次靠双地层倾角测井(SHDT）综合成果. (1)块状层理厚层、内部为均质的沉积。微电导率曲线平直，对比线少，矢量少且无规律。 (2)交错层理出现在砂岩内部，具有强一较强的水动力条件，交错层理面倾角变化较大。微电导率曲线值略有变化，对比线分布不均，但平行性、平整性均好，矢量较分散，显示红型、蓝型、较高角度绿型和随机矢量。矢量的倾向变化大。双向交错层理矢量倾向相反，单向水流形成的交错层理矢量有两组方位，相间sa0，风成交错层理绿矢量高角度（30左右）,底部有蓝矢量，(3）递变层理它以粒级递变为特征，以正递变层理为主.由微电导率曲线形态识别，对比曲线少，矢量少。在FMS图_上显示由灰白到灰黑级的递变，见图3-9 （4）压扁层理是砂泥问互沉积中水动力较强的一种沉积构造，泥质仅保存在砂质波痕的波谷部位。泥质不连续.电阻率曲线基值偏高，曲线平直，对比线不连续，且连接点处为低值即泥质集中部位。矢量分布不均，倾角变化范围较小，倾向不定。 （5）波状层理具砂泥纹层，层理面波状杂乱叠置，水动力条件较弱。电阻率曲线是中低值，细锯齿状，对比线互不平行，矢量多，倾向变化大，倾角变化范围小(10土)。 （6）透镜状层理以泥质为主，砂成透镜状，代表取水动力条件。电阻率曲线在低值背景上略有波动，对比线不连续，且连接点处的电阻率值稍高，代表砂质集中带。矢量多倾向杂乱，倾角变化幅度小（10）。矢量可信度低. (7）水平层理发育在以粉砂为主夹泥质条带的岩层内，水动力条件极弱。电阻率曲线基值偏低，并有向更低值波动，对比线密集，连续性好，平行、平整.矢量点最密集，绿矢量倾角变化小，倾向比较一致。各沉积体系沉积岩测井信息介绍2.冲积扇相测井特征冲积扇沉积物具有近源、急速卸洪的特征。发育有辐射状的辫状水系，沉积物以碎屑支撑的砾石为主，伴以泥石流成因、具有递变层理的基质支撑砾岩。冲积扇发育受构造、气候因素控制，沉积有明显的继承性，形成一套多期重复的巨厚沉积，单层沉积不厚。冲积扇的伴生相有干盐湖蒸发岩相或冲积平原相，反映了气候的差异。SP或GR曲线的电层序显示为大套齿形曲线，呈梳状，个别齿合并组成箱形曲线，总的反映加积和后期侧积的特点。NGS测井中K和Th含量高，具中一强放射性，反映化学的未成熟性b-N交会图上点子落在砂岩线和泥之间，取决子颗粒和基质的相对含量，说明分选程度差。地层倾角测井微电导率曲线显示高低阻间互出现，低阻段呈中一低据齿状，反映结构不均一、成分混杂.高阻段对应的对比曲线连续性差，代表砾石发育。两套砾岩(基质支撑砾岩，碎屑支撑砾岩)反映的电阻率背景值不同，泥石流的砾岩层电阻率背景值低干水携碎屑支撑砾岩的电阻率值，砾石层处的矢量点分散参见图9-4 e砾石形态磨圆度可由FMS图像看到，可以与冰川砾石区分。 4.辫状河沉积体系测井特征 辫状河发育在河流上游，坡陡水浅，水道堆积速度、迁移速度均快。河道辫状形态是由大小不等的暂时性砂坝造成的，上游方向以纵形砂坝为主，下游多发育横向砂坝，为辫状河道迁移产物， 辫状河沉积体系在剖面上显示为具有多个正韵律大型槽状交错层理河道沉积，底有剥蚀面，其间夹有泥岩沉积。在钾、牡交会图上指示有长石等不稳定矿物的富集，说明矿物组成成熟度低的近源特点。在地层倾角测井微电导率曲线及对比线上可以看到砂层底面冲刷面的不平整性，底砾岩和其上较为均质的块状砂岩.GR测井曲线显示河道砂底部GR值低，密度八值高，向上GR值变大，Pd值变小，显示正韵律组合.在不同部位矢量图特征不同，可以帮助进一步划分亚相，见图9- 6。在河谷处矢最图显示底部剥蚀面矢量倾角陡，向上变缓具有巨红型特点，内部近中下部有蓝型组合，上部有红型矢量。在砂岩以上的泥岩有时也见有红型，是差异压实使层面产状变化的结果。在纵形砂坝内具有红蓝两种矢量。它们的倾向相互垂直，通常红型在上，蓝型在下，红型倾向指向河道轴部。蓝型倾向指向水流方向。在横向砂坝内也有红、蓝两种矢量。由于横向砂坝位于水流线上，红蓝型倾向一致，均代表水流方向或砂体延伸方向。GR或SP显示为箱形一齿化的柱形特征。上游纵形砂坝多期叠加形成砂多泥少之层序，GR或SP曲线呈齿化柱形曲线，下游横向砂坝受河道迁移影响砂层不厚，砂泥间互，GR呈箱形特征，幅度较大。5.蛇曲河沉积体系测井特征 发育在河流的中下游，河道以侧向侵蚀为主，主要在凸岸处形成点砂坝，它的纵向层序为一复合正韵律层，底部有冲刷面。下部为水道沉积，上部为河漫砂滩沉积。 与骨架砂相共生相为泛滥平原或冲积，平原相，因而组成纵向层序具有泥多砂少，砂泥比小于1的特点。 NGS测井Th/K10,钾含量低于1%，放射性偏中-高值，说明矿物成熟度、化学成熟度均高于辫状水系，泛滥平原相有时因富含有机质其含U量亦显高值。 在骨架岩性识别图上(MID)点砂坝岩性点居于砂，泥岩区间，个别富钙接近方解石区。P值通常小于3，当含有褐铁矿结核时P可增加。 在具有压实的点砂坝亚相部位，矢量图具有巨红型特点，内部有普通型的蓝型，上部为红型.，其倾向特征与井所在部位有关。点砂坝近上游处红、蓝方位角相差大于90，中段方位角相差90，尾端红、蓝型方位角相差小于90.见图9-7。 在水道部位由于沉积了均质河道砂，层面不发育，矢量少，有少量倾向一致的红、蓝型，其倾向方位代表水流方向。地层倾角测井电导率曲线、GR,SP曲线均显示出点砂坝砂体呈钟形曲线上部渐变具微齿形，废弃河道砂体呈小型箱形曲线持征，顶底突变。单一砂层厚度很少超过5rn，但多期叠加的砂体则可能超过10m电层序具有钟形一箱形结合。fi.三角洲沉积体系测井特征 三角洲发育在河流入海(湖)口处，属于河口沉积。河水所携大量的沉积物，在入海（湖)口，由于受到河流及沿岸波浪潮汐双重作用，沉积了颇具规模的碎屑岩体系。当堆积速度大于沉降速度时发育建设性三角洲。当堆积速度小于沉降速度时发育破坏性三角洲或水进型三角洲。平面上可细分为三角洲平原相(上三角洲平原、下三角洲平原)、三兔洲前缘相和前三角洲相. 上三角洲平原为海(湖)水、潮汐影响不到的地方，骨架相为分支河道相，背景相为泛滥平原沉积。下三角洲平原受河流、海(湖)水双重作用，骨架相为水下或废弃分支河道沉积，背景相为分支间湾沉积.三角洲前缘相可细分为分支河口砂坝、前缘席状砂、远砂坝，为向上变粗变厚层序。前三角洲泥相处于三角洲前缘与海相陆棚泥(或浅湖相泥)之间过渡带，居有效波浪底之下。 建设性三角洲纵向层序发育，厚度大，水下沉积部分保存完整，自下而上分别由前三角洲相、三角洲前缘相和三角洲平原相组成.水进型三角洲纵向层序，自下而上分别为三角洲平原相、三角洲前缘相和前三角洲相，各相沉积厚度均不大，骨架砂相为水下分流河道亚相，河口坝相不太发育。 放射性浦井显示纯砂岩、煤层、薄灰岩层具有低值。用P曲线(P0.2)可以挑出煤层(草煤、褐煤)，薄灰岩层用电阻率测井挑出。对于粉砂岩段由于含有富钍矿物（锆石一稳定矿物)、黄铁矿晶粒而具中-低放射性.对于泥岩可用Th, K交会图识别主要枯土矿物成分。铀的丰度与有机质含量有关. 地层倾角测井提供的矢量图可以帮助判断环境、确定井孔所处的沉积部位。骨架相中水下分支河道规模要小.对于轴部只发育有水流层理为蓝矢量，水道边部反映斜坡的红型矢量。近轴部则红、蓝型均有，一般是下部红型、上部蓝型，两者方位近于垂直。对于多期叠置的分支河道沉积则有巨红型矢量组合特征.见图9_$a 骨架砂中前缘砂相一般为巨蓝型，在其顶部有生物扰动构造等，矢量分散，可信度低（小圆矢量)。在砂层内部反映了多期前积层的叠加，由多个蓝型组合成的巨蓝型，是建设性三角洲特征，其蓝型组合倾角大小及其分布的集中程度也是沉积环境和砂体形态的指示。当倾角大于10，说明堆积作用为主，水动力能量弱，分支河口砂坝呈伸长状一鸟爪状;倾角小于10，水体动力强，砂体展布成扇形-新月形。有时在前缘砂背景上发育分支河道相，该尽则显示红型矢量.见图9-9。 用FMS图像与地层倾角测井微电导率曲线及对比线配合，可以清楚地研究砂层内部的指相标志。如前积层、生物扰动构造、滑塌构造、双向交错层理、虫孔、菱铁矿绪核等。 利用SP, GR或微电导率曲线研究电层序特征更是研究三角洲的常规方法。建设性三角洲纵向层序自下而上显示为由反韵律前积层组合的漏斗形曲线，过渡到加积式箱形和钟形正韵律组合，以漏斗形一箱形为主要待征.水进式三角洲纵向层序自下而上则显示以钟形、箱形到漏斗形的组合，以钟形、箱形曲线为主要特征。研究表明，鄂尔多斯盆地三叠系主力含油层系主要与河流相、三角洲相及湖泊相沉积有关，其砂体展布及其含油性受沉积相的制约和控制，而分析沉积相的手段有多种，可以通过野外露头观测、岩心观察与描述、粒度分析、地球化学分析等方法进行。而对于研究区内缺乏上述资料的井或井段，进行沉积相系统分析的有效手段是通过岩心资料分析，建立岩一电关系，然后充分利用测井资料，结合区域地质资料进行综合分析。2.1测井资料划分沉积相的原理 鉴定和识别沉积相的研究过程中，岩性、粒度、分选性、泥质含量、垂向序列、砂体的形态及分布等，都是重要的成因标志。岩石的这些成因标志是各种沉积环境的水动力因素(物理因素)作用的结果。各种沉积环境的水动力条件，即控制岩性、粒度、分选性及泥质含量等成因标志的变化，同时也控制着岩石的物理性质(诸如导电性、自然电位、自然放射性、声波传导特性)的变化。测井曲线正是岩石各种物理性质沿井深变化的物理响应，如岩石电阻率高低与岩石成份、粒度、泥质含量有关，自然伽玛和自然电位异常幅值高低在一定程度上反映了地层中泥质含量与粒度中值，声波传播的快慢与岩性、硬度等相关。因此，利用测井曲线形态可以有效地反馈上述成因标志在纵、横向上的变化，从而为识别沉积相提供有价值的资料并成为一种有效识别的途径。因此，岩石的物理性质(如电阻率、自然电位、自然伽玛)与沉积环境的成因标志(粒度、分选性、泥质含量等)图1-1测井资料解释岩性流程图之间的关系，乃是用来分析沉积环境的物理基础。不同沉积环境具有不同的水动力特点，因而不同沉积环境中形成的砂体或沉积层序在粒度、分选、泥质含量等方面具有各自特征。因此对于响应这些特征的有关测井曲线特征进行研究和分析，可以提供有关沉积相方面的重要信息，进而应用其分析岩层沉积环境。不同沉积环境常常具有不同的测井曲线形态特征，人们在实践中逐步从各种环境的曲线中概括出基本的形态类型。不同沉积环境的测井曲线形态特征是由几种基本类型组合而成的。测井曲线特征基本形态类型：DRA1en(1975)最初将自然电位曲线与电阻率曲线组合在一起，提出了五种测井曲线形态的沉积环境基本类型(图12)，分别为：顶部或底部渐变型，顶部或底部突变型；振荡型；块状组合；互层组合。渐变型：表明了岩层顶部或底部沉积颗粒大小的逐渐变化。这种曲线特征往往是一种沉积环境到另一种沉积环境平稳过渡的表征，如由河流沉积逐渐过渡为洪积平原或河漫滩沉积，曲线特征常表现为顶部渐变型。突变型：一种沉积环境到另一种环境急剧变化或不同环境的不整合接触的表征，如河流相深切的河道沉积底部，常显示为底部突变型。图12 测井曲线的沉积环境类型 振荡型：水体前进或后退长期变化反映，根据水体进或退又分别分为圣诞树型或倒圣诞树状。 块状组合型：沉积环境条件基本相同的情况下，沉积物快速沉积或砂体多层叠置的反映。 互层组合型：反映因环境频繁变化而形成的砂岩、粉砂岩及页岩相间成层的沉积序列，如河道频繁迁移或以交织河为主的河流相沉积，常见互层组合型。以上几种曲线类型主要受控于三种因素：水体深度及其变化；搬运能量及其变化；沉积物物源方向及其供应物的变化等。2.2 测井曲线形态分析的基本内容 (1)幅度：幅度大小反映粒度、分选性及泥质含量等沉积特征的变化，如自然电位的异常幅度大小，自然伽玛幅值高低可以反映地层中粒度中值大小，并能反映泥质含量的高低。(2)形状：指单个砂体曲线形状，常分为箱形、钟形、漏斗形和菱形四种。箱形反映沉积物沉积时能量相对稳定，而钟形和漏斗形分别表示沉积能量由强弱和由弱强的过程，菱形特征反映沉积时能量由弱强弱的变化。(3)接触关系：测井曲线顶、底形态，反映砂岩沉积初期及末期的沉积相的变化。一般分为渐变型和突变型两大类(图1-3)。(4)次级形态：主要包括曲线光滑程度、包络线形态及齿中线形态。根据水体进、退速度，其包络线可分为：下倾线性、上凸、上凹和上倾线性、上凹、上凸几种形态。齿中线常分为水平平行、上倾平行、下倾平行、内收敛、外收几种，它们帮助提供沉积信息，如齿中线成水平平行表明每个薄砂层粒度均匀，沉积能量均匀周期性变化。图1-3 测井曲线的接触关系2.3沉积相识别测井曲线特征与沉积相之间有密切关系，因此可以根据曲线特征对不同沉积相加以识别。通过大量岩、电对比分析，结合前人对本区电测曲线所作的研究工作，认为本区主要为三角洲沉积体系。河流注入湖泊，由于坡度变缓，流速变小，水流扩散，水体携带的大量泥砂堆积而形成的一套沉积体系为三角洲。该类型三角洲在空间上常可分为三个带：三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲。其中川口川46井区的长6油层组、子长老草湾区的长2油层组和定边张韩区长2油层组主要发育三角洲平原亚相，主要由分流河道和分流河道间两个微相组成，沉积物总体粒度较细，分选性较好，曲线幅值较低。分流河道沉积常为中、细砂岩，测井曲线的幅值相对较高。吴起薛岔区的长6油层组主要发育三角洲前缘亚相，由水下分流河道、水下分流河道侧翼和水下分流间湾三个微相组成。沉积物以粗、细粒岩石间互层为主，曲线形态显示为互层状。前三角洲亚相在四个研究区均不发育。2.4研究区不同沉积相的曲线特征测井响应曲线特征包括曲线的异常幅度、光滑程度、齿中线的收敛情况、曲线形态和顶底接触关系等，它们分别从不同方面反映地层的岩性、粒度、泥质含具有河道沉积的正韵律特点，底部可有轻度的剥蚀。曲线为箱形或钟形，上部细齿增多，底有渐变、突变两种。量和垂向变化等特征。不同的沉积相所对应的测井相特征有所差异（表1-1）。表1-1 鄂尔多斯盆地沉积微相及其测井曲线特征沉积相亚相微相相标志颜色岩石类型结构特征沉积构造测井标志剖面结构三角洲三角洲平原分流河道灰色浅灰色细砂岩含少量泥砾分选好-中等磨圆次棱-次圆板状、槽状交错层理钟形、箱形齿化箱形正粒序、连续正粒序型河漫滩深灰色灰黑色泥岩粉砂质泥岩水平层理块状层理低平曲线低平背景上的尖峰加积型天然堤深灰色灰绿色粉砂质泥岩泥质粉砂岩沙纹层理粒序层理略具正粒序决口扇灰色浅灰色细-粉砂岩泥质粉砂岩分选差磨圆次棱沙纹层理正递变层理正粒序沼泽灰黑色黑色碳质泥岩煤层、煤线平行层理三角洲前缘水下分流河道灰色浅灰色细砂岩含少量泥砾分选好-中等磨圆次棱-次圆板状、槽状交错层理钟形、箱形齿化箱形正粒序、连续正粒序型分流间湾灰色灰黑色泥岩水平层理微齿化形加积型河口坝灰色细