川西新場地區須二段沉積相標志的成像測井分析

李陽兵 張 筠 徐炳高 李德才 何 會

(中國石化集團西南石油局測井公司)

0 引言

由于測井技術的不斷革新以及測井解釋方法的逐步完善，特別是成像測井技術在勘探開發中的應用發現，利用測井資料可以提取到越來越豐富的沉積學信息，如各種層理構造、層面構造、巖石顆粒形態等，類似于巖心的描述[1-4]，這些信息是沉積相分析必需的。因此，利用測井資料解決復雜的地質問題正逐步受到地質家的重視。本文以川西地區須家河組二段為研究對象，通過對大量成像測井及野外露頭資料的觀察，系統總結出了川西地區沉積相標志的測井識別模式。

1 沉積環境測井識別

由鉀(K)、鈾(U)、釷(Th)的性質可知，強水動力環境下的釷含量比弱水動力環境下高，鈾和鉀含量在弱水動力環環境下比強水動力環境下高，此外，鈾含量與氧化(還原)條件有關。其中還原環境、有機質含量高，鈾含量高。因此，Th/K主要反映沉積環境時候水動力的強弱，在強水動力環境下Th/K比值高，弱水動力環境下Th/K比值低。而Th/U主要反映化學相，氧化環境下Th/U比值高，還原環境下Th/U比值低。

通過分析認為：在須二段沉積時期，Th/K比值主要分布在3～6之間(圖1-A)，屬于水動力條件相對較弱沉積環境；而Th/U比值主要在2～7之間(圖1-B)，表明須二段為海陸過渡沉積，屬還原環境，局部沉積時期Th/U比值有大于7，具有風化、氧化和淋濾作用的陸相沉積的特征。

A.Th/K交會圖 B.Th/U交會圖

2 巖性及沉積構造測井識別

2.1 巖性識別

主要依據常規測井曲線與電成像圖像對研究區域內巖性進行識別。常規測井資料采用交會圖分析技術可定量對巖性成份進行計算。而電成像資料與常規測井資料不同，它能夠清楚直觀地顯示巖石的結構和構造特征，從電成像圖像上可以清晰的觀測到巖石顆粒的大小、形狀、分選、磨圓和層理等特征。通過巖心資料的標定，就可以總結出不同巖性、結構和沉積構造在電成像靜態和動態圖像上的顯示特征。利用這些特征可以把電成像圖像劃分為具有不同巖性、結構和構造的巖相信息，從而可以建立起不同類型的巖相模式，并賦予每種圖像類型一定的地質意義。然而，由于取心資料非常有限，不是所有電成像圖像類型都有對應的巖心資料。因此需要充分利用錄井、常規測井、區域地質資料以及其它地區的研究成果等進行綜合分析與總結。

研究區域常見的巖石有礫巖、含礫砂巖、中—粗砂巖、細砂巖、粉砂巖、泥質粉砂巖、粉砂泥巖、泥巖。通過巖心與測井的對比分析可以確定出自然伽馬劃分巖屑砂巖巖類的標準：粉砂巖，75API～100API；細砂巖，55API～80API；中—粗砂巖，35API～60API；礫巖，25API～45API，其中粉砂巖與細中粗砂巖的測井曲線特征有明顯差異(圖2)。

圖2 X5井須家河組粉砂巖測井響應特征

圖3是研究區域內利用電成像測井識別出的幾種巖性。其中泥巖、粉砂巖常為互層發育(圖3-A、圖3-B)，由于泥頁巖電阻率低，在靜態圖像上呈暗褐色—黑色，在動態圖像上，泥巖中可見水平層理。粉砂巖圖像顏色較亮，呈亮黃色，小型交錯層理發育。中—粗砂巖電阻率相對較高，在靜態圖像上呈亮色，動態圖像上可見塊狀層理(圖3-C)

2.2 沉積構造測井識別

通過對研究區域內20多口井電成像資料、野外露頭資料的分析，掌握了各種資料所反映的沉積學信息，建立了研究區域內各種沉積構造的測井識別標志。

(1) 沖刷面

砂巖沉積的水動力較高時，勢必對下伏地層進行沖刷，進而形成沖刷面，電成像圖上(圖4)可以看到一個凹凸不平起伏的界面，圖像上可以見到扁平狀略呈定向排列的暗色泥礫巖及沖刷面下部的高阻異常巖性反映。

(2) 槽狀交錯層理

是高能態的水流層理的指示，其層系界面和紋層均呈弧形截切，巖心上往往表現為幾組弧形紋層相切。成像圖上表現為一套不同角度的正弦曲線形態，兩層系界面間弧形截切的紋層呈現明暗相間的條紋(圖5-A)。在研究區域內，須二段水下分支河道、河口壩等最為發育。在野外露頭特征(圖5-B)。

圖4 沖刷面(X10)

圖5 槽狀交錯層理

(3) 楔狀交錯層理

交錯層單位的細層面呈平面狀，由兩組或兩組以上彼此呈低角度相交的平行細層組成，由于下伏細層組往往被上覆細層組沖刷切割成楔狀而稱楔狀交錯層理。電成像圖上表現為幾組正弦曲線，組內曲線產狀基本一致組間正弦曲線產狀差別較大前一組被后一組剝蝕(圖6-A)，在彭州蓮花口水庫剖面露頭可見(圖6-B)。

(4) 遞變層理

在成像圖上粗巖性表現為亮色、細巖性表現為暗色。主要包括兩種遞變方式，一種表現為正粒序結構(圖7-A)，即從下向上遞變層理在成像圖上表現為由亮色至暗色的顏色遞變；另外一種表現為反粒序結構即從上向下遞變層理在成像圖上表現為由亮色至暗色的顏色遞變(圖7-B)。

(5) 變形層理

?包卷層理

是在一個層內的層理揉縐現象。在圖像上可明顯看出紋層扭曲呈圓形、半圓形、橢圓形或不規則的圓形特征(圖8-A)。

?滑塌構造

指在已沉積的沉積層在重力作用下發生運動和位移所產生的各種同生表形構造的總稱。在成像圖上(圖8-B)，滑塌構造表現為橫臥或倒轉的特征，原生層理受到強烈揉皺、變形、甚至出現小型斷層。

? 泥巖泄水構造

泥巖在沉積初期，初始孔隙度較高，飽含孔隙水，隨著埋深的加大，泥巖逐步脫水壓實。壓實初期，泥巖中地層水向外排出的通道較通暢，泥巖孔隙度與埋深呈一定相關關系，即隨著埋深的增大，孔隙度減小，地層呈正常壓實狀態。在壓實后期，由于巖石的致密化，泥巖中流體向外排出受阻，不能正常排出，形成異常高壓。異常高壓達到一定程度時，地層產生破裂，流體經強行排出，而形成的構造叫泄水構造。泥巖的泄水構造在L150井的須家河組二段和須家河組四段(圖8-C)中均可以見到。這種構造除了與地層水的排出有關外，有可能與烴類的運移有一定關系。地層中發育有泄水構造可能預示著該地層現在正處于異常高壓狀態(欠壓實狀態)，或者在過去曾有過異常高壓。這方面有待進一步研究。

圖7 遞變層理

(6) 其它沉積現象

?結核

在成像圖上一般呈黑色或白色團塊。同生結核在圖像上顯示同心似球狀特征，中央的核為高阻白色或低阻黑色，結核不切穿層理，層理繞結核彎曲而過。成巖結核在圖像上結核中央成白色或黑色，可見結核切穿部分層理，部分層理繞結核彎曲，結核內保留殘留巖層理。后生結核在圖像上，結核切穿層理，無層理繞結核彎曲現象，形狀較為不規則。在研究區域內，以第二種結核最常見(圖9-A)。

圖8 變形及泄水構造

?黃鐵礦晶體

由于黃鐵礦為低阻特征。在圖像上顯示為微小的黑色，有明顯方形特征，研究區域內川合148井電成像圖上清晰可見(圖9-B)。

3 古水流分析

地質上研究古水流的方法比較多。其中野外直接測量沉積構造前積紋層傾角的方法最直觀、最準確，但是這種方法需要進行野外露頭地質考察，成本高，多為單點測量，數據量有限。另外的方法就是利用應用地球物理的方式進行間接測量，而電成像測井能夠較準確提取地下沉積構造信息。因此，成為當前應用最廣泛的一種方式，它可以準確計算交錯層理傾向、傾角的大小，同時也可在構造傾角大于5°時進行構造傾角校正。通過對電成像拾取的交錯層理的傾向的統計，就可以推測出古水流的走向，進而推測出物源的方向[5-7]。

圖9 其它沉積現象

為了使交錯層理更準確反映古水流特征，本次研究把低于13度的低角度交錯層理以及平行層理進行了剔除，僅用大于13度的交錯層理來反映古水流方向特征。從分砂組對古水流方向統計的結果看，須二段7套砂體古水流方向基本一致。圖10為須二段Tx22砂組交錯層理厚度及古水流方向展布圖，從圖中可以看出：古水流方向分布有些散亂，但優勢方向主要有兩個，分別為南東向和北西向，反映了須二段具有多物源特征，其中以北西向為主，反映出當時沉積物源主要來自研究區的北部。須二段地震前積反射特征也表明了物源來自北部(圖11)。

4 結論

(1)利用測井資料可以對沉積環境進行了分析，研究區域內沉積環境主要以還原環境為主。

(2)系統地利用電成像測井技術識別出了槽狀交錯層理、楔狀交錯層理、遞變層理、沖刷面等沉積構造。

(3)對須二段古水流方向進行了深入的分析，認為須二段古水流方向為南東向和北西向，反映了須二段具有多物源特征，且以北部為主。

圖11 須二段中—弱振幅地震相區中的前積反射

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