基于测井曲线特征识别砂砾岩沉积相

李卫华

(中国石油测井有限公司西南分公司，重庆 401147)

谢俊阳，余海涛

(中石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆 乌鲁木齐 830013)

随着我国油气勘探进程不断加大，各大油田逐渐步入隐蔽油气藏的勘探阶段。砂砾岩体油藏在我国分布广泛，各大油气田内均有砂砾岩油藏的发现[1]。因此，砂砾岩油藏在隐蔽油气藏中占有不可或缺的地位，是隐蔽油气藏的主要研究对象之一[2，3]。砂砾岩岩体主要发育于断陷盆地的陡坡带，断陷盆地发育过程中，沉积和构造背景导致了砂砾岩体油气藏普遍具有近源、快速堆积的特征，在纵向上厚度变化大、岩相变化快，岩性复杂，储层非均质性强。上述特性为后期的储层预测带来了很大困难[4]。测井资料由于其较高的纵向分辨率，以及包含了丰富的地下地质特征和沉积环境信息，是研究砂砾岩沉积相的绝佳资料。为此，笔者对基于测井曲线识别砂砾岩沉积相的方法进行研究总结，并以实际单井为例进行分析，演示了基于测井曲线的单井沉积相分析方法[5]。

1 砂砾岩的成因及形成背景

图1 砂砾岩扇体发育模式图

砂砾岩体主要发育于断陷盆地的陡坡带，在断陷湖盆发育的不同时期，由于古构造特征、湖平面的升降以及古气候条件变化等因素的影响，砂砾岩体的沉积类型、展布范围、规模以及岩性等都会有所不同。因此，在断陷盆地陡坡带的不同部位发育了不同类型的砂砾岩体[6，7]。根据发育部位的不同，可以将砂砾岩体的沉积类型划分为洪积扇、辫状河三角洲、陡坡深水浊积扇等[8](图1)。不同成因下形成的砂砾岩体分别具有不同的岩性组合、沉积构造、测井特征以及地震特征。

1)洪积扇 洪积扇的发育背景为盆湖发育初期，古气候环境以干旱气候为主。地面起伏大，地形高低差距大，水蒸发量大于补给量，季节性洪水带来的碎屑沉积物快速填充在盆地内部，大部分沉积物沉积在水上。该沉积背景下的砂砾岩体岩性主要由大块的角砾岩、砂岩和含砾砂岩组成。在沉积构造上，越向盆地内，越多的表现为楔形构造；平行于盆地边缘方向，表现为丘形构造，岩体内部可见斜交构造。测井曲线上多表现为齿化箱形。

2)扇三角洲 扇三角洲的沉积背景为湖盆发育的中早期，盆地下陷，季节性洪水带来的碎屑沉积物堆积在湖盆的入口处，由于盆地下陷，水体变深，大部分沉积物沉积在水下。该沉积背景下形成的砂砾岩体的岩性主要为互层的砂泥岩，具有由下向上逐渐变粗的反旋回特征。测井曲线上多表现为漏斗状、箱形或钟形。

3)辫状河三角洲 辫状河三角洲沉积时期通常在湖盆深陷期，盆内水体逐渐变浅，地势变得较为平缓，古气候较为湿润，沉积物主要由河流携带，主要沉积在河流入湖处，沉积物前端主要在水下，后端在水上。该沉积背景下形成的砂砾岩体的岩性主要为砂岩，厚度由下而上逐渐增大，粒度呈反旋回特征。沉积构造上可见波状层理、流水沙纹层理及交错层理。在测井曲线上表现为箱形-钟形、漏斗状及复合状。

4)近岸水下扇 近岸水下扇沉积时期主要为湖盆的深陷期，沉积物主要由季节性洪水带入湖体，主要碎屑物都沉积在水体之下。岩性组合主要为砂砾岩、泥岩和粒度较细的砂岩。沉积构造上主要为块状构造，层序上总体表现为由下向上逐渐变细的正旋回。测井曲线上表现为漏斗状、箱形或者钟形。

5)浊积扇 浊积扇形成背景主要为盆地内湖盆最大深陷期，通常在两种情况下最为常见，一是陡坡下的深水浊积扇；另一种是三角洲前缘滑塌浊积扇。该沉积背景下的砂砾岩体的岩性组合主要为泥岩夹砂砾岩。沉积构造自下而上具有粒度逐渐变细的正旋回，可见完整的鲍马层序。测井曲线上表现为齿化钟形和指形。

2 砂砾岩沉积相的识别

2.1 测井相标志识别方法

测井相是指通过测井曲线上不同的表现及曲线特征来识别不同的沉积微相，该类特定的沉积微相所对应的测井曲线特征称作测井相[9，10]。测井相主要分析不同沉积环境下，物源、水动力条件等因素造成沉积物组合不同，从而导致在测井曲线上表现出不同的曲线形态[11]。测井相标志就是用来识别上述特征，进而区分不同沉积相的标志(表1)。

表1层序内部测井曲线特征

确定测井相标志的首要条件是对测井曲线形态的研究，即对测井曲线的幅度、形态、接触关系以及光滑程度等进行分析。

1)幅度 测井曲线的幅度变化主要反映了沉积物的粒度粗细、分选性的好坏以及泥质含量的高低。不同沉积背景下，地层岩性组合特征、岩层厚度以及流体性质等因素都会影响曲线幅度的大小。通常来说，碎屑粒度较粗、渗透性好的岩层发育于高能沉积环境下，在测井曲线上具体表现为“高电阻率、高自然电位、低自然伽马”；反之，则代表低能沉积环境。

2)形态 曲线形态主要包括钟形、漏斗形、线形、舌形、箱形及指形等。在不同沉积背景下，沉积环境的水动力条件不同、物源供应的变化等古气候条件会影响岩石粒度的粗细以及岩层分选的好坏，从而对岩层纵向上的粒度及分选产生巨大影响。测井曲线的形态主要反映纵向上不同深度岩层分选性的好坏以及岩石粒度的粗细。

3)接触关系 测井曲线的接触关系主要分为2种：渐变式接触和突变式接触。不同的接触关系反映的是砂体在不同的沉积背景下，不断变化的水动力条件和物源供给情况。渐变式接触代表的是逐渐缓慢变化的沉积环境；突变式接触关系代表的则是急剧变化的沉积环境。

4)平滑程度 曲线的平滑程度通常也分为2类：平滑形和齿形。测井曲线的平滑程度代表的是沉积环境的平稳状态以及沉积物的平均密度变化情况。平滑形态的测井曲线代表的是沉积环境平稳，水体能量较弱，碎屑沉积物变换缓慢，为均质沉积；齿形曲线代表的是沉积环境不稳定，水体能量较强，碎屑沉积物变化快，为非均质沉积。

2.2 单井沉积相分析

以新疆某探区三叠系百口泉组砂砾岩钻井曲线资料为例，通过取心对比分析发现，自然伽马曲线变化灵敏，对砂泥岩的区分效果较好，同时自然电位曲线与岩性的对应关系也比较好。因此优选自然伽马曲线和自然电位曲线作为测井相的主要识别曲线。

以sp1井为例，该井位于研究区南部，百口泉组发育完整，根据地层层序分析认为，sp1井可以划分出4个层序界面，具体可以细分出3个三级层序SQ1、SQ2、SQ3(图2)。从岩性上分析，百口泉组的上部、中部、下部岩性变化明显，上部和下部岩层以灰色砂砾岩、细砂岩及褐色含砾泥质砂岩为主，而中部则主要以灰色、褐灰色砂砾岩为主。上述岩性组合体现了该区域沉积背景水动力条件由弱变强再变弱的过程，岩性颜色主要为灰色，表示沉积环境为弱氧化-还原环境。

1)SQ1沉积层 对应百口泉组一段及二段下部，该沉积层还可以进一步划分为3套岩层：①底部岩性主要为褐灰色砂砾，粒度较粗，自然伽马曲线整体表现为齿化钟形特征，说明该区沉积时期水动力条件逐渐减弱，同时泥质含量逐渐增加；②中部岩性主要为褐灰色含砾泥质细砂岩，岩层粒度相较于底部更细，自然伽马曲线主要呈齿化线形，说明沉积时期水体能量总体来说稳中渐弱，且波动比较大；③上部岩性主要为褐灰色砂砾岩，自然伽马曲线整体呈齿化漏斗形，说明沉积时期水动力条件变强，岩层砂质沉积增加，泥质含量逐渐降低。结合岩性及测井曲线综合分析认为，SQ1沉积层的沉积相应为扇三角洲平原分流河道微相，其中夹杂的泥岩沉积层应为扇三角洲平原分流河道间微相。

2)SQ2沉积层 对应百口泉组二段中、上部以及百口泉组三段下部，该沉积层主要分为2套岩层：①下部主要为一大套厚层的灰色砂砾岩夹灰色砂质泥岩，自然伽马曲线形态呈钟形，说明该沉积时期区域湖侵增加，岩层中的泥质含量逐渐增大，直到岩层中部自然伽马达到峰值；②上部岩性主要为灰色含砾细砂岩，自然伽马曲线呈漏斗形-钟形，表明其沉积过程中水体先降后升，水动力先增强再降低。结合岩性以及测井曲线综合分析认为，SQ2沉积初期的沉积相与SQ1沉积相一致，为扇三角洲平原分流河道微相，SQ2后期受水体湖侵作用影响，沉积相由扇三角洲平原过渡为扇三角洲前缘，因此分析认为SQ2上部岩层为扇三角洲前缘水下分流河道微相。

3)SQ3沉积层 对应百口泉组三段上部，该段地层岩性组合主要为叠置沉积的褐灰色泥岩和灰褐色砂质泥岩，岩层总体较薄，自然伽马曲线呈钟形-漏斗形，曲线齿化幅度小，说明沉积水环境总体比较稳定，波动幅度小，为滨浅湖亚相沉积。

图2 sp1井单井沉积相柱状图

2.3 应用效果分析

利用钻井岩心资料对上述分析方法进行检验。通过岩心与电测曲线(图2)及录井岩屑(图3)对比可以看出，钻井岩心的粒度粗细与自然伽马曲线的齿化程度对应较好，与自然电位曲线对应关系一般，不能精细反映出粒度粗细的细节变化，而录井岩屑则只能大致反映出该井段的岩石类型，不能体现其具体的变化及特征。因此，利用测井曲线尤其是自然伽马曲线对砂砾岩的沉积特征进行分析是行之有效的。

图3 录井岩屑图

3 结语

砂砾岩沉积相研究一直是隐蔽型砂砾岩体油气藏的研究重点，由于砂砾岩主要发育于断陷盆地的陡坡带，其沉积特征总是伴随着近源、快速堆积、物性变化大、储层非均质性强等特征。基于测井曲线的砂砾岩沉积相识别方式主要运用于单井沉积相上的识别划分，而单井沉积相的划分恰恰是区域沉积相划分的基础与重点。由于测井曲线在纵向上具有较高的分辨率，包含了丰富的地下地质特征以及沉积环境信息，是用于研究砂砾岩沉积相的最佳资料。基于测井曲线识别砂砾岩沉积相仍然存在一系列技术难题，受区域沉积背景的影响，同一套识别标志并不能通用于所有地区，仍然需要研究人员针对不同研究区块进行更加细致的研究与总结。

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