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1、 第34 卷 第3 期 新 疆 石 油 地 质 Vol. 34，No.3 2013 年6 月 XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY Jun. 2013 倾角测井在沉积微相划分中的应用 徐 寅 1，徐怀民1，陈丽华2，昌伦杰3，佘姣凤3 （1.中国石油大学 地球科学学院，北京 102249；2.中国石化 胜利油田分公司 地质科学研究院，山东 东营 257015； 3. 中国石油 塔里木油田分公司 勘探开发研究院，新疆 库尔勒 841000） 摘 要：利用地质构造图及岩心描述资料对塔中地区东河砂岩含砾砂岩亚段的倾角测井资料进行精细处理，确定出适合研 究区的长相关和短相关处理参数。基
2、于这两项参数，确立了平行层理、低角度斜层理、中角度斜层理、波状层理、爬升波纹层 理、浪成交错层理、槽状交错层理及块状层理等8 种层理类型的倾角响应模式。据此开展研究区单井沉积构造解释，并 结合相关的沉积相背景研究，建立了滨岸相临滨滩、临滨凹槽、临滨坝、前滨坝、前滨凹槽及前滨滩等6 种沉积微相的层理 组合模式，最终精细划分沉积微相。这种方法充分发挥了倾角测井分辨率高的优势，提高了解释的精度，取得了较好的效 果。 关键词：塔里木盆地；塔中地区；东河砂岩；含砾砂岩亚段；地层倾角；滨岸相 文章编号：1001-3873（2013）03-0311-05 中图分类号：TE112.221 文献标识码：A 目前
3、，油藏描述大多通过对关键井的测井相研 究来建立测井相模式，进而对未知的井点和区域的微 相类型进行识别。利用常规测井资料进行测井相分 析可识别出亚相级别的测井响应特征，但是对于塔里 木盆地塔中地区东河砂岩含砾砂岩亚段内部的大套 砂砾岩，由于自然伽马、自然电位曲线呈平直块状，无 法利用其进行沉积微相的划分。而地层倾角测井资 料垂向采样率高，能够识别厘米级的地层信息。前人 利用地层倾角资料来处理地质问题多关注于层序地 层界面的识别、古水流方向的判别、地应力方向的确 定以及层理构造的识别等 1-6，而利用多种层理构造 的不同组合模式来划分沉积微相方面的研究相对欠 缺。本文采用“岩心刻度倾角测井的测井相
4、”方法，把岩 心观察的沉积特征和地层倾角测井响应及处理解释结 果进行反复刻度和对比，总结出不同沉积微相的地层倾 角响应模式，开展沉积微相的划分。通过恢复沉积层理 类型及剖面组合来实现精细沉积微相的划分。 1 地质概况 东河砂岩是塔里木盆地的重要勘探目的层系， 是一套厚层块状石英砂岩，由“底部砾岩”、“中部块 状砂岩”和“上部含砾砂岩”构成，在塔中地区厚度约 150 m. 文献7 认为东河砂岩段空间分布复杂、沉积 环境多变，塔中地区东河砂岩段主要由河口湾和滨岸 沉积物构成。并进一步指出，底部砾岩为深切谷成 因的砾质河流沉积，中部块状砂岩形成于河口湾 和前滨临滨环境，含砾砂岩系滨岸和河口湾环境沉积
5、 产物（图1 ） 。文献 8 认为该亚段总体为一套沉积稳 定、分布范围较广的滨岸沉积，砂体以前滨砂质滩及上 临滨为主，夹层主要为稳定的下临滨及过渡带泥质沉 积。塔中地区含砾砂岩亚段厚度约40 m，取心井段岩 心资料齐全，能反映出较丰富的沉积特征。但对于 未取心的均匀砂岩层段，自然电位和自然伽 图1 塔中地区含砾砂岩亚段单井剖面 收稿日期：2012-09-10 修订日期：2012-12-17 基金项目： 国家科技重大专项 （2011ZX5001-3） 作者简介：徐 寅 （1986-） ，男，安徽石台人，博士，油气田开发地质，（Tel）010-89732003（E-mail）. 自然伽马（API）
6、 电阻率（m） 段 亚 段 小 层 0 150 深度 岩心 0.2 200 自然电位（mV）（m） 剖面 声波时差（s/m） -50 50 131 460 1 3 610 2 3 3 620 4 3 630 5 3 640 含 砾 砂 岩 亚 段 东 河 砂 岩 段 312 新 疆 石 油 地 质 2013 年 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 平行层理 低角度 斜层理 马曲线呈平直块状，这时常规测井相已不能满足精 细沉积微相划分的要求，因此有必要借助倾角测井 处理成果来开展沉积微相研究。 2 高分辨率倾角测井处理参数的
7、确定 前人在对倾角资料进行处理时，根据要解决的地 质问题，形成了具有指导意义的经验参数 9，其中 最为重要的是窗长、步长、探索角3 个处理参数 （表1 ） 。 表1 主要的经验参数与岩心刻度参数取值对比 然改变，或称侵蚀面。通常这样形成的岩层面构成 了上面地层沉积的下层理面。具有特性的岩层依赖 于层理面的辨认，而地层的几何形态依赖于2 种层理 界面的相对配置，根据层理面性质的不同，大致可分 为平坦、波状和弯曲3 种 10。当倾角处理相关对比的 窗长小于岩层厚度时，就会计算出一部分层理界面的 倾角以及相邻层理界面的相对配置。利用地层倾角 研究构造和沉积 11-17时，在矢量图上可以把层理面倾 角
8、的矢量与深度关系大致分为4 类。红模式：倾向 大体一致、倾角随深度增加而增大的一组矢量，可指 示砂坝等。蓝模式：倾向大体一致、倾角随深度增 参数类别 窗长 步长 探索角 研究的实际问题 加而减小的一组矢量，一般反映地层水流层理。绿 （m） （m） （） 一般长窗长经验参数 岩心刻度后长窗长参数 一般短窗长经验参数 岩心刻度后短窗长参数 3 1 0.3 0.26 0.6 0.5 0.2 0.02 10 1020 35 20 识别宏观界面特征 识别研究区宏观界面特征 识别沉积构造特征 识别研究区精细沉积构造特征 模式：倾向大体一致、倾角随深度增加而不变的一组 矢量，一般反映构造倾斜和水平层理。白
9、（杂乱） 模 式：倾角变化幅度大，或者矢量很少，可信度差，用以 指示断层面、风化面或块状层理。 对地层来说，层理倾角是叠加在地层倾角之上的， 为了获得层理倾角，就要消除构造倾角的影响。在利 用长窗长处理构造问题时，选用一般的构造参数进 行处理得到的结果计算点较少，且置信度不高， 反 映不出塔中地区储集层内部的构造变化；为了减小 随机误差以及地层不均匀性带来的误差，步长的选 择应使前后两次对比长度重合 50%以上；长窗长处 理时常用的探索角太小，实际的曲线高程差可能超出 探索范围，导致得到的矢量图置信度不高。因此，利 用方位频率图控制得到含砾砂岩亚段的倾角倾向，最 终确定出研究区长窗长参数（表1
10、 ） 。 在利用短窗长处理沉积问题时，希望显示出环 境及水动力作用形成的层理的倾角，采用常规经验 参数处理得到的矢量点不足以反映滨岸相层理界面 之间细微纹层的变化。四臂地层倾角测井采样间隔 为0.0031 m，可信的地层分辨率为23 cm，采用0.02 m 步长可以反映地层内精细的层理变化；通过岩心观 察发现含砾砂岩亚段层理面倾角很小，4 条电阻率曲 线之间的高程差不大，缩小探索角，可以减小处理时 的计算量；最终以岩心反映的地层界面和层理为依 据，对步长进行了调整，使矢量图能与之有更好的对 应关系。通过上述方法，对20 口取心井进行倾角处 理解释，最终确定出适合研究区的倾角精细处理短 窗长处理
11、参数（表1 ） 。 3 层理测井解释模式 3.1 倾角矢量与深度的关系 岩层面代表“无沉积”面或沉积作用条件的突 3.2 层理倾角测井解释模式 根据岩心观察描述资料和研究区相应的地层倾 角处理成果，识别出不同类型的岩层界面，通过“岩 心刻度测井”方法，总结建立研究区滨岸相4 类8 种 层理的倾角测井解释模式。 （1） 平坦层理面层理 平行层理：平坦平 行。小角度绿模式或杂乱模式，多表现为倾角一致 的绿模式（图2a） ，多发育于急流及海滩等高能量的 环境中。低角度斜层理：平坦平行，具有一定角 度。绿模式，矢量角度小，一般小于2（图2b） ，发育 于水体能量较强的海滩及砂坝等环境中。中角 a TZ
12、40-H3 井 ， 4 338.94 339.3 m b TZ4-7-19井 ， 3 5723 572.3 m c TZ4-7-19井 ， 3 575.83 576.1 m d TZ4-8-H8井 ， 3 588.13 588.4 m e TZ40-H3 井， 4 322.74 323 m f TZ40-H2 井， 4 3154 315.3 m g TZ4-8-H8井 ， 3 579.33 579.6 m h TZ40-H2井 ， 4 323.54 323.8 m 图2 含砾砂岩储集层沉积层理倾角解释模型 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 矢量图（） 层理 层理类型 岩心照
13、片 0 90 剖面 槽状交 错层理 块状 层理 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 波状层理 爬升波 纹层理 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 矢量图（） 0 90 剖面 层理 层理类型 岩心照片 中角度 斜层理 浪成交 错层理 第34 卷 第3 期 徐 寅，等：倾角测井在沉积微相划分中的应用 313 平均高潮面 波基面平均低潮面 临滨坝 前滨凹槽 后滨坝 后滨滩 度斜层理：平坦平行，角度相对较大，绿模式，矢量 角度一般为212（图2c） ，沉积环境水体能量较强， 多发育于砂坝等沉积环境。浪成交错层理：
14、平坦 不平行，表现为红、蓝、绿模式组合，矢量模式的角度 较大，相邻的红、蓝、绿模式方向不一致，略显杂乱 （图 2d） ，沉积环境水体能量强，多见于海相砂坝之 中。 （2） 波状层理面层理 波状层理： 波状平行、 的生物扰动作用也可使沉积物原生层理完全混合破 坏而成为均质层理，多见于浅海环境中。 4 利用层理组合模式识别沉积微相 综合国内外滨岸相研究及现代沉积考察成果和 含砾砂岩段沉积特征分析 8,18，认为研究区含砾砂岩 亚段滨岸相发育前滨、临滨2 种亚相（图3 ） 。 滨外 波状不平行，多见后者。小角度绿模式或杂乱模式， 多表现为小角度的杂乱模式。另外，波状层理也表 现为大的红模式或蓝模式，
15、模式中矢量的角度和方 陆棚泥 过渡带 临 滨 前 滨 后 滨 向发生变化（图2e） ，是由浪成砂波迁移而形成，多见 临滨滩 临滨 前滨坝 前滨滩 后滨 海岸沙 海岸沙丘 海岸 于砂坝及凹槽环境中。爬升波纹层理：波状不平 凹槽 浅沟槽 丘砂滩 海滩脊 沙丘槽 行。高角度的大红或大蓝单一模式，矢量方向总体 上变化不大（图2f） ，是砂波迁移的产物，多见于凹槽 等环境中。 （1） 弯曲层理面层理 槽状交错层理： 弯曲平 行、 弯曲不平行， 后者居多。短模式相连的小红、 蓝 模式组合， 倾角组合角度小， 或者表现为杂乱模式， 倾角变化幅度大， 倾向杂乱 （图2g） ， 底部往往为模式 间断处显示的冲刷
16、面， 多见于凹槽环境中。 （2） 无层理面 块状层理：又称均质层理，层理面 不发育。一般表现为白模式，矢量很少，或杂乱模式， 矢量点方向、角度大小变化没有规律（图2h） ， 在 细粒 和粗粒沉积中都有块状层理出现。另外，强烈 图3 含砾砂岩亚段沉积微相模式 4.1 沉积微相倾角解释层理组合模式 在对滨岸沉积相模式研究的基础上，通过单井 倾角测井处理解释，识别出不同层理类型，并根据不 同的层理组合模式将其进一步划分为临滨滩、临 滨凹槽、临滨坝、前滨坝、前滨凹槽和前滨滩 6 种微 相。 （1） 临滨滩微相 临滨滩是平均低潮线至浪基 面之间的宽缓地带，波浪特征主要为升浪。主要发 育平行层理、波状交错
17、层理及斜层理，亦可出现块状层 理，倾角矢量角度一般较小（图4a）。 （2） 临滨凹槽微相 临滨凹槽是临滨带破浪作用 a TZ40-H3 井， 4 341.84 342.4 m b TZ40-H2 井， 4 326.14 327.1 m c TZ4-7-19 井， 3 587.83 588.5 m d TZ4-8-H8 井， 3 590.13 590.9 m e TZ4-8-H8 井， 3 584.23 585 m f TZ75 井， 3 705.33 706.2 m 图4 含砾砂岩亚段6 种微相倾角层理组合模式 倾角处理解释成果 矢量图（） 0 90 剖面 类型 层理 层理 微相 低角度 斜层
18、理 平行 层理 块状 层理 倾角处理解释成果 矢量图（） 0 90 剖面 类型 层理 层理 微相 低角度 斜层理 波状 层理 中角度 斜层理 波状 层理 倾角处理解释成果 矢量图（） 0 90 剖面 类型 层理 层理 微相 槽状交 错层理 中角度 斜层理 低角度 斜层理 倾角处理解释成果 矢量图（） 层理 层理 微相 0 90 剖面 类型 浪成 交错 层理 波状 层理 倾角处理解释成果 矢量图（） 0 90 剖面 类型 层理 层理 微相 槽状 交错 层理 爬升 波状 层理 倾角处理解释成果 矢量图（） 0 90 剖面 类型 层理 层理 微相 浪成 交错 层理 低角度 斜层理 临 滨 坝 临 滨
19、 坝 临 滨 凹 槽 前 滨 凹 槽 临 滨 滩 前 滨 凹 槽 314 新 疆 石 油 地 质 2013 年 28-10 27-13 36-16 8-14 421 46-19 48-18 7-H22 7-H23 6-30 8-H28 8-33 422 7-38 409 75 401 7-52 411 7-56 7-54 401-H7 前滨坝 前滨凹槽 前滨滩 401-H4 b 第1 小层沉积微相平面分布 北 28-10 27-13 36-16 8-14 421 46-19 48-18 7-H22 7-H23 6-30 8-H28 8-33 422 7-38 409 75 401 7-52 4
20、11 7-56 7-54 401-H7 临滨坝 临滨凹槽 临滨滩 401-H4 以及冲刷回流作用形成的充填凹槽。发育低角度斜层 理、波状层理、中角度斜层理、槽状交错层理等，可出现 红-绿模式组合或者乱-白模式组合（图4b）。 （3） 临滨坝微相 是临滨带涌浪作用下，波浪 携带碎屑向岸方向搬运堆积形成的远岸砂坝。主要 发育斜层理、槽状交错层理等，也可出现倾角矢量无 规律的块状层理（图4c）。 （4） 前滨坝微相 前滨坝是在前滨带冲浪的浪 尾形成的位于前滨凹槽向海一侧的砂坝。主要发育 浪成交错层理、波状交错层理，局部出现楔状交错层 理、板状交错层理、块状层理（图4d）。 （5） 前滨凹槽微相 前滨
21、凹槽是在前滨带波浪 冲流条件下形成的，在前滨带中地势较低。主要发 育低角度斜层理、槽状交错层理、中角度斜层理及爬 升波纹层理等，倾角矢量角度变化较大，一期沉积旋 回中垂向上倾角矢量一般减小，也可出现倾角矢量 无规律的块状层理（图4e）。 （6） 前滨滩微相 位于平均高潮线向海一侧， 地形平坦，并逐渐向海倾斜。主要发育平行层理、浪 成交错层理、低角度斜层理等。也可出现倾角矢量 无规律的块状层理，其矢量图特征表现为绿乱的 组合模式（图4f）。 4.2 沉积微相划分结果 在单井层序划分、常规测井资料沉积亚相识别 的基础上，通过倾角资料精细处理和解释, 识别出层 理类型，再根据标定的各种微相的层理组合
22、模式对 比，采用人工识别对比的方法识别各井不同深度段 对应的沉积微相类型，实现对单井的沉积微相的精 细划分。在此基础上，对沉积微相的整体演化规律 进行研究（图5 ） 。研究区含砾砂岩亚段属于水进沉 积，海水由研究区的西南方向侵入。该亚段划分为5 个 小层，自下而上由前滨亚相向临滨亚相过渡。第 4 小层发育前滨坝、前滨凹槽和前滨滩微相，以坝体沉 积为主，大致与岸线平行（图5a）。第 1 小层发育临 滨坝、临滨凹槽和临滨滩 3 种沉积微相，临滨坝和 临滨凹槽为主要的相带类型，坝体平行岸线方向呈 长条状分布，向东北方向依次沉积临滨凹槽和临滨 滩微相（图5b）。 4 6-3 a 第4 小层沉积微相平面
23、分布 北 4 6-3 408 16-8 408 16-8 18-7 16-9 18-7 16-9 18-8 402 6-H15 18-8 402 6-H15 5 结 论 图5 含砾砂岩亚段沉积微相平面分布 角测井的测井相”方法，以岩心资料进行控制对倾角 资料进行处理。在此基础上，建立了滨岸相8 种类型 （1） 对于未取心的厚层砂砾岩，由于自然电位 和自然伽马等曲线多呈平直块状，因此开展沉积微 相分析不能仅通过常规测井曲线来进行。倾角测井 资料分辨率高，能对岩层面的倾角和沉积构造有较 好的反映，因此应利用倾角测井处理成果来开展精 细沉积微相研究。 （2） 利用倾角资料识别宏观界面特征时，应选 取
24、长窗长相关对比参数，结合方位频率图确定参数 大小；处理沉积问题时，应选取短窗长相关对比参 数，结合岩心刻度，确定参数大小。 （3） 针对塔中地区取心井段，通过“岩心刻度倾 层理的倾角响应模式和6 种微相的倾角层理组合模 式。 （4） 根据微相的倾角层理组合模式开展研究区 非岩心井的沉积微相划分，其应用结果与实际地质 情况是吻合的。 参考文献： 1 李洪奇. 沉积学研究中的地层倾角测井资料解释J. 沉 积学报，1995， 13 （1） ： 82-87. 2 李 军，王贵文. 高分辨率倾角测井在砂岩储层中的应用 J. 测井技术，1995， 19 （5） ： 352-357. 第34 卷 第3 期
25、徐 寅，等：倾角测井在沉积微相划分中的应用 315 3 4 李 军，王贵文. 一种分析砂岩沉积相的新方法测 井相分析J. 地质论评，1996， 42 （5） ： 443-447. 何登春，田 洪，罗大山. 用地层倾角测井研究沉积环境 和沉积相的方法探讨J. 石油勘探与开发，1984， 11 12 13 应用J. 测井技术，2005， 29 （3） ： 227-229. 王贵文，郭荣坤. 测井地质学M. 北京：石油工业出版 社 ， 2000 周永亮，许春艳，黄在友，等. 地层倾角测井资料在大港 （4） ： 17-24. 油田应用研究J 测井技术，2006， 30 （6） ： 565-567 5
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29、 Jiaofeng3 (1.College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2.Geological Scientific Research Institute, Shengli Oilfield Company, Sinopec, Dongying, Shandong 257015, China;3. Research Institute of Exploration and Development, Tarim Oilfied Company, PetroChina, Korla,
30、Xinjiang 841000, China) Abstract: The dip logging data from the conglomeratic sand subsection of Donghe sand member in Tazhong area of Tarim basin are pro cessed in detail using geological structure diagram and core description information, and the parameters of long and short correlation pro cessin
31、g for this area are presented. Based on the parameters, the eight dip logging response models for parallel bedding, low angle inclined bedding, middle angle inclined bedding, wave formed cross bedding, climbingup bedding, wavy bedding, trough cross bedding, and mas sive bedding are established, by w
32、hich the sedimentary structure interpretation of single well in the studied area is conducted. Combined with related sedimentary facies setting, such six sedimentary microfacies bedding combination models as foreshore beach, foreshore groove, foreshore dam, near shore beach, near shore groove and ne
33、ar shore dam are identified in order to fine classify the sedimentary microfacies. This method can make full use of the advantage of highresolution of dip logging, increase the interpretation accuracy and obtain better re sults. Key Words: Tarim basin; Tazhong area; Donghe sand member; conglomeratic sand subsection; dip；shoreland facies