砂砾岩岩相测井识别方法研究

付建伟， 罗兴平， 王贵文， 潘 拓， 赵显令， 李洪楠， 齐兴华

（1.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249；2.新疆油田有限责任公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

近年来新疆油田勘探表明，准噶尔盆地中央坳陷玛湖凹陷斜坡带地层岩性油藏三叠系底界区域不整合面上下（三叠系百口泉组、二叠系乌尔禾组）低勘探程度区显示出巨大的勘探潜力。然而，研究区为典型的扇三角洲沉积，砂体类型多，主要以砂砾岩为主。由于砂砾岩体一般是多期发育，多次沉积形成，其内部地质结构和油水关系十分复杂。沉积特征在平面上表现为沉积相带变化快，沉积体互加叠加成藏；纵向上砂砾岩体沉积厚度变化大，有时沉积厚度巨大，岩相变化快，砂砾岩、泥质砂砾岩及泥岩等多种岩层交替出现，形成了各岩石间的薄互层，岩层间的物性和含油性差异大，岩层单层沉积厚度有时非常薄，远远超过大多数的测井响应分辨率，就目前的测井方法和解释处理方法来说都难以适应［1－6］。针对测井解释，其主要的难点是岩性成分复杂，骨架参数变化大；地层埋藏较深，物性条件差，为低孔低渗储层，孔隙对测井响应的贡献降低；粒度变化大，孔隙结构复杂，产能变化大，有效储层识别困难；开发手段多采取水平井及压裂技术才能出油，工程评价面临问题。复杂的地质条件给油气勘探开发带来了一系列的困难。

为满足该区后续勘探、油藏评价及储量升级等工作需求，有必要针对目前测井评价在岩性识别、有效储层评价、储层参数计算以及工程设计方面面临的问题，立项开展玛湖凹陷环带三叠系百口泉组、二叠系乌尔禾组砂砾岩储层测井评价方法研究。前期的储层特征及四性关系表明，玛北地区岩性是储层物性、含油性主控因素，而岩性受控于沉积相带的分布，不同的沉积相带是由特定的岩性系列组成的，因此开展沉积相分布特征研究，对于砂体预测及储层分布具有重要的意义。

1 沉积相类型及其识别标志提取

玛湖凹陷环带百口泉组的沉积相主体为扇三角洲相，进一步划分为扇三角洲平原亚相（包含水上辫状河道微相、漫滩微相）、扇三角洲前缘亚相（包含水下分流河道微相、水下分流河道间微相、河口坝微相）以及湖泊亚相（多湖泊泥）。储层砂体发育的有利相带为辫状河道微相、水下分流河道微相和河口坝微相，其对应的分选和磨圆均逐渐变好，充填物中砂质的含量也逐渐变多，垂向粒序特征也各有不同，如河道砂体多正粒序，而河口坝微相的反粒序特征。其中，水下分流河道砂体是分布最广的砂体类型。通过岩心观察及参考沉积相关报告，将本工区的地质相进行系统划分，并提取各亚微相的典型相标志（如表1所示）。

表1 研究区相分类及相标志特征Table1 Lithofacies classification and characteristics of lithofacies marks table in study area

2 百口泉组岩性测井识别方法

在一般的砂泥岩剖面井中，利用伽马曲线对地层进行划分经常是一种有效的途径。但是对于母岩成分复杂，特别是含有火山质成分的砂砾岩来说，不同矿物的伽马数值变化较大，导致伽马难以划分岩性。泥岩与灰色砂砾岩的自然伽马值几乎处在同一个区间内，这样就导致使用伽马曲线对岩性失去了敏感性。在砂泥岩剖面的地层中，另外一条曲线自然电位也经常被用来识别岩性。但对于砂砾岩，其对于砂砾岩的储层识别也失灵了。灰色砂砾岩与泥岩的SP值几乎处在同样的范围内，因此自然电位曲线失去了指示岩性的作用。经过不同测井方法的交会图制作，确立了密度－电阻率交会图版来识别岩性。在图上也可以看到，砂砾岩的电阻率普遍要高于泥岩，这就为通过电阻率曲线识别岩性指明了途径，如图1所示。

3 FMI测井识别沉积结构构造

常规测井在岩石成分及类型方面具有良好的响应，但对于沉积结构和构造存在着严重的不足，电阻率扫描成像具有分辨率高，可以测量井壁不同方位的电阻率，其图像可以反映岩石的结构构造特征，因此在沉积学研究中发挥着巨大的作用［7－9］。针对砂砾岩沉积结构、构造，利用岩心刻度测井的方法，开展了成像测井识别方法研究。

图1 电阻率－密度交会识别岩性图版Fig.1 Crossplot of RT－Den to indentify the lithology

3.1 FMI测井识别岩石结构的方法

岩石结构（分选、磨圆、充填物类型等）是一类重要的相标志（如表2所示），可用来分析沉积时期水动力特征及沉积后成岩作用的影响。

砾石因成分差异而具有高阻或低阻，在成像上呈亮或暗色斑状。砾石的形状轮廓能够在成像图像上有很好的响应，故可用斑状的形状大体反映砾石的磨圆程度，如表2中4所示，暗斑形状表明该低阻泥砾为棱状，磨圆差；可用斑状大小分异的程度来反映砂砾岩的分选程度，如表2中5所示，从下往上，斑状大小的分异程度逐渐减小，斑点的尺度大小差异逐渐减小，表明砂砾岩的分选程度逐渐变好，代表沉积时期水动力渐弱且趋于稳定。

成像测井静态图像的亮暗色背景差异是背景电阻率差异引起，是高阻充填物（如砂砾质）或低阻充填物（如泥质）造成，故泥质充填在成像上多为暗色背景（如表2中1所示），而砂砾质充填在成像上多为亮色背景（如表2中2所示），低阻泥质充填少代表了沉积时期水动力较强或者沉积后期收到湖浪等的淘洗作用造成。

成岩期质纯的砂砾岩或者中粗砂岩中，多发生钙质胶结现象，而导致岩石的电阻率骤增，在成像静态图像上表现为高亮背景或高亮块状模式（如表2中3所示），故可用该模式来确定砂砾岩体发生了钙质胶结。

3.2 FMI测井识别岩石沉积构造的方法

沉积构造在砂砾岩体中的发育程度不高，在常规测井上不能够识别出这个相标志，而在成像图像上能够很好地提取出这一类相标志，故可通过判别不同的成像测井图像特征模式来识别不同的沉积构造。

通过岩心观察可知，工区砂砾岩体的底部多发育冲刷面，这一典型的岩性突变界面在成像上为亮暗截切模式（如表3中1所示）；砂砾岩体中的砾石可呈叠瓦状排列，在成像上表现为砾石的规则组合斑状模式（如表3中4所示），表明沉积时受到牵引水流作用；砂砾岩在垂向上发育块状构造、正或反韵律等，在成像上为块状模式或递变模式（如表3中2和3所示）；中粗砂岩的水平层理、交错层理和粉细砂岩的波状层理、泥岩的水平层理等水成或浪成沉积构造在成像上为组合线状模式（如表3中6所示）、组合条带状模式（如表3中5所示）等；突发性事件引起的滑塌变形构造、球枕状构造、火焰状构造、揉皱变形等构造，在成像上也有很好的响应，为不规则条纹模式（如表3中7所示）。

表2 研究区典型砂砾岩体沉积结构的成像测井图像特征模式Table2 Pattern of imaging logging image characteristics of typical glutenite sedimentary structure model in study area

表3 研究区典型砂砾岩体沉积构造的成像测井图像特征模式Table3 Pattern of imaging logging image characteristics of typical glutenite sedimentary structure model in study area

4 百口泉组岩相测井识别实例

在上述分析研究的基础上，建立了典型相的成像测井识别图版（图版包含常规曲线特征、成像图像特征、岩心特征和地质模式共4个方面），从而达到了用测井信息识别沉积相的目的，为进一步的“相控”、“层控”下测井储层参数建模服务。

4.1 扇三角洲平原水上辫状河道微相

①岩性粗，多褐色砂砾岩、砾岩，夹灰色（含砾）中粗砂岩，分选、磨圆差－中，充填物泥质重，成像图像上为亮色－浅色块状、暗色不规则组合斑状模式；砾石可呈叠瓦状排列，为牵引水流作用的产物；成像图像上为规则组合斑状模式。

②沉积构造上，河道底部多发育侵蚀冲刷面，如图2（a）所示，成像图像上表现为明暗截切状，形成于辫状河道底部，为亮暗截切模式；可发育正粒序、块状层理、平行层理、板状交错层理等，如图2（b）所示包含多种成像模式，成像图像上部的规则组合线状模式为水平层理、中部的砾石的下粗上细组合斑状模式为正粒序、下部暗斑模式为底部河道冲刷造成，均为水上辫状河道微相的沉积特征。

③垂向粒序上，为下粗上细的正韵律；成像图像上为下亮上暗正递变模式。

图2 扇三角洲平原水上辫状河道图版Fig.2 Chart of overwater braided river channel of fan delta plain

4.2 扇三角洲前缘水下分流河道微相

① 岩性较粗（细于水上辫状河道砂砾岩），多灰色砂砾岩、（含砾）中粗砂岩为主，其次为灰色粉细砂岩，分选磨圆中－好，砂质充填泥质少；成像上多呈亮色模式。

②沉积构造类型丰富，常见流水成因和波浪成因的粒序层理，如块状构造、槽状交错层理、砾级纹层、砂纹层理、波状层理、斜层理、平行层理、正粒序（如图3所示）等；扇三角洲前缘水下分流河道发育平行层理和砾级纹层，常规电测曲线上见底突变箱型，成像上为亮块背景下规则组合线条状模式如图3所示。

③垂向序列上，多加积式和向上变细正韵律两种沉积序列；对应的RT曲线多呈箱形和钟形，成像上为亮块模式、下亮上暗正递变模式。

图3 扇三角洲前缘水下分流河道图版Fig.3 Chart of underwater distributary channel of fan delta front

5 结论

研究表明，玛北地区砂砾岩岩性、结构构造是识别沉积相的重要指示标志，密度和电阻率可以有效识别由于岩性，而结构构造对于沉积环境的具有重要的指示作用，利用常规资料识别岩性、FMI识别结构构造可以有效识别砂砾岩沉积特征，为储层预测提供重要依据。

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