南圖爾蓋盆地下白堊統(tǒng)河流沉積微相測(cè)井識(shí)別與地震預(yù)測(cè)

李健

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)研究院，北京101149）

0 引 言

哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地為典型的中生代斷陷盆地，地處烏拉爾山－天山縫合線(xiàn)的轉(zhuǎn)折端，整體呈南北向長(zhǎng)軸狀分布，面積約8×104km2。受南部特提斯洋關(guān)閉的擠壓應(yīng)力作用，沿盆地西緣伴有走滑構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了近南北走向的Karatau擠壓－走滑斷裂。該斷裂造就了盆地向東南部收斂，向西北部發(fā)散的?。晗嚅g的構(gòu)造格局［1－4］，由西向東依次為阿雷斯庫(kù)姆地塹、阿克塞凸起、阿克薩布拉克地塹、阿希塞凸起、薩雷蘭地塹、塔巴克布拉克凸起和鮑金根地塹。研究區(qū)位于盆地南部的地壘背斜構(gòu)造帶，屬于古生界基巖隆起之上的披覆背斜構(gòu)造帶。在構(gòu)造隆起帶頂部缺失二疊－三疊系和中、下侏羅統(tǒng)地層，上侏羅統(tǒng)地層自下而上逐層超覆和披覆在古生界基巖隆起上。Karatau大斷層和次級(jí)斷層在晚三疊世－早侏羅世形成，在侏羅－白堊紀(jì)交接期斷陷期基本結(jié)束，地塹停止強(qiáng)烈活動(dòng)，整個(gè)盆地轉(zhuǎn)為緩慢坳陷階段，河流相沉積廣泛分布，形成白堊系底部的砂礫巖。

本文在構(gòu)造分析、單因素分析多因素綜合等分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用地震綜合預(yù)測(cè)技術(shù)，將地震屬性和測(cè)井、巖心分析技術(shù)結(jié)合起來(lái)，有效消除地震研究的多解性，很好地預(yù)測(cè)了河流沉積體的平面展布情況。

1 河流沉積微相的識(shí)別

1.1 曲流河沉積微相識(shí)別

河流的侵蝕作用使河谷不斷加深和拓寬，河谷的凹岸受到?jīng)_刷而后退，河岸坍塌，凸岸泥沙發(fā)生淤積，形成寬平的邊灘沉積，沉積物較細(xì)，以泥巖和細(xì)砂、粉砂巖為主。通過(guò)巖心觀(guān)察和測(cè)井、錄井等分析，認(rèn)為研究區(qū)曲流河的主要沉積微相類(lèi)型有河床滯留沉積和泛濫平原沉積，其中河床滯留沉積砂巖物性好，是主要的儲(chǔ)集體。

1.1.1 巖心相標(biāo)志

（1）泛濫平原是洪水泛濫期間，洪水溢出河道，在平原上緩慢流動(dòng)，攜帶的懸浮沉積物廣泛沉積形成的。泛濫平原的特征是以大套的紅色泥質(zhì)沉積為主，其中夾少量的粉砂巖沉積。泥巖成厚層塊狀，顏色通常為反映陸上氧化環(huán)境的棕紅色（見(jiàn)圖1）。發(fā)育層理類(lèi)型主要為波狀層理、水平層理和塊狀層理，其孔隙度很低，滲透性差，分布廣泛，是研究區(qū)很好的區(qū)域蓋層。

圖1 E3井巖性柱狀圖和取樣處巖心照片

（2）河床滯流沉積是河流從上游搬運(yùn)過(guò)來(lái)的和就地侵蝕的粗粒物質(zhì)在河床底部沉積而成。其成分既有上游搬運(yùn)來(lái)的粗砂和礫石，也有就地侵蝕的同生泥礫等。礫巖難以形成厚層，呈透鏡狀斷續(xù)分布于河床最底部，向上漸變?yōu)檫厼┏练e。研究區(qū)曲流河河床滯留沉積發(fā)育較為局限，厚度較薄，分布在厚層的泛濫平原泥質(zhì)沉積物中，巖性以中粗砂巖為主，其次為細(xì)砂巖，其中夾雜少量礫石。砂巖為灰綠色，含少量粗砂，較為疏松，主要為泥質(zhì)膠結(jié)，分選中等，磨圓中等，可見(jiàn)小的泥質(zhì)團(tuán)塊，局部有2～3mm礫石；礫石分選中等，次圓－次棱角狀。

1.1.2 測(cè)井相標(biāo)志

各種測(cè)井曲線(xiàn)的幅度、形態(tài)、波動(dòng)性、鋸齒化程度等可以反映沉積相的變化。通常漸變型表明頂部或底部沉積顆粒大小的逐漸變化，這種曲線(xiàn)特征往往是一種沉積環(huán)境到另一種沉積環(huán)境平穩(wěn)過(guò)渡的表征［5－8］。如由河流沉積逐漸過(guò)渡到泛濫平原或河漫灘沉積，曲線(xiàn)特征常表現(xiàn)為頂部漸變型；突變型表明一種沉積環(huán)境到另一種沉積環(huán)境的急劇變化或不同環(huán)境的不整合接觸的表征，如河流相深切的河道沉積底部（見(jiàn)圖1）；齒化波動(dòng)形測(cè)井曲線(xiàn)是水平面升高和降低變化的反映，而互層組合型測(cè)井曲線(xiàn)則反映因環(huán)境頻繁變化而形成的砂巖、粉砂巖及頁(yè)巖相間的序列，如河道頻繁遷移或以交織河為主的河流相沉積（見(jiàn)圖2）。

在巖心相分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)井相與巖心相的相互標(biāo)定，并與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)相結(jié)合，分析各種測(cè)井曲線(xiàn)的特征，總結(jié)出反映各種沉積微相的測(cè)井特征參數(shù)［9－10］，從 而建立了各種沉積微相的測(cè)井相識(shí) 別標(biāo)志。

泛濫平原由于沉積物主要是泥質(zhì)沉積，其SP測(cè)井曲線(xiàn)為微齒平直，總體形態(tài)近似鐘形，反映水動(dòng)力條件由強(qiáng)變?nèi)醯倪^(guò)程；GR測(cè)井曲線(xiàn)除在砂體發(fā)育部位呈箱形外，其余部分較為平直且齒化較為明顯（見(jiàn)圖2），錄井上為大套的紅色泥巖。

圖2 A26井巖性柱狀圖和取樣處巖心照片

研究區(qū)曲流河河床滯留沉積主要為中粗砂巖，夾有少量的薄層粉砂巖和細(xì)砂巖，厚度5～8m，GR測(cè)井曲線(xiàn)呈箱形，偏離基線(xiàn)較大，SP測(cè)井曲線(xiàn)在河床滯留沉積處也偏離基線(xiàn)，呈幅度較大的齒狀形，偏離基線(xiàn)相對(duì)于泛濫平原泥質(zhì)沉積處要大。

1.2 辮狀河沉積微相識(shí)別

辮狀河多發(fā)育在山區(qū)或河流上游河段以及沖積扇上。通常發(fā)育多條河道，多次分叉和匯聚，進(jìn)而構(gòu)成辮狀，其河道寬而淺，彎曲度小，河流坡降大，河道不固定，遷移迅速，由于坡降大，沉積物搬運(yùn)量大，主要以底負(fù)載形式搬運(yùn)。另外由于河流經(jīng)常改道，河道砂壩位置不固定，故天然堤和河漫灘不發(fā)育，研究區(qū)辮狀河主要發(fā)育河床滯留沉積和心灘。

1.2.1 巖心相標(biāo)志

（1）河床滯流沉積：河流從上游搬運(yùn)過(guò)來(lái)的和就地侵蝕的粗粒物質(zhì)在河床底部沉積形成粗粒的河床滯留沉積體。礫石直徑較大，通常5～15mm，磨圓較好，礫石有微弱的疊瓦狀排列，礫石成分以石英為主，分選較差，從礫石到泥質(zhì)均有發(fā)育，泥質(zhì)為棕紅色到雜色，反映了陸上氧化沉積環(huán)境（見(jiàn)圖2）。

（2）心灘：心灘的上游方向較陡，沉積物較粗，并遭受侵蝕作用；下游方向較平緩，主要發(fā)生沉積作用。上游的不斷侵蝕和下游的不斷沉積，導(dǎo)致了心灘不斷向下游遷移。研究區(qū)心灘沉積物一般粒度較粗，成分復(fù)雜，成熟度低。通常與河床滯留沉積體交互沉積，發(fā)育大型的槽狀交錯(cuò)層理和板狀交錯(cuò)層理，其中在低水位時(shí)期亦發(fā)生細(xì)粒物質(zhì)的垂向加積作用。

1.2.2 測(cè)井相標(biāo)志

研究區(qū)辮狀河河床滯留沉積主要為砂礫巖，夾有棕紅色泥質(zhì)沉積物，GR測(cè)井曲線(xiàn)變化幅度不明顯，可能與其中的放射性物質(zhì)含量較為穩(wěn)定有關(guān)，SP測(cè)井曲線(xiàn)為箱形（見(jiàn)圖2），偏離基線(xiàn)較大，研究區(qū)下白堊統(tǒng)底部砂礫巖體是由多期的河床滯留沉積疊加形成。

由于心灘與河床滯留沉積體交互沉積，在錄井上不易區(qū)分。研究主要結(jié)合測(cè)井區(qū)分心灘沉積體，認(rèn)為高幅的齒化箱形Δt曲線(xiàn)代表了心灘沉積；SP測(cè)井曲線(xiàn)通常也呈箱形。

1.2.3 地震相標(biāo)志

不整合面的存在表明存在指示重大沉積間斷的陸上侵蝕或陸上暴露現(xiàn)象。河道下切通?？梢宰鳛橐粋€(gè)較有效的不整合面，它在地震剖面上表現(xiàn)為地震不整一現(xiàn)象，其顯示也較為明顯［11－12］。在基準(zhǔn)面下降過(guò)程中，河道通常會(huì)產(chǎn)生下切作用，在地震剖面上通常顯示為下切溝谷形狀，這可以作為河道的識(shí)別標(biāo)志，研究區(qū)下白堊統(tǒng)地層發(fā)育大量的河道下切谷，一方面可以作為劃分層序（或者體系域）的標(biāo)志；另一方面也為河流沉積體的識(shí)別提供了幫助。研究區(qū)河床滯留沉積體在地震剖面上主要表現(xiàn)為中—強(qiáng)振幅，中連續(xù)，外部形態(tài)為透鏡狀（見(jiàn)圖3）。

圖3 研究區(qū)SQ1底部河道下切

在實(shí)際工作中，應(yīng)用單一沉積微相識(shí)別標(biāo)志通常不能很好地確定沉積微相類(lèi)型，因此要綜合應(yīng)用巖相標(biāo)志、測(cè)井相標(biāo)志、地震相標(biāo)志等多種識(shí)別標(biāo)志（見(jiàn)表1）。巖心相標(biāo)志主要包括巖石的顏色、成分、結(jié)構(gòu)（分選和磨圓）和構(gòu)造等特點(diǎn)。測(cè)井相主要是分析曲線(xiàn)的形態(tài)和幅度，與巖心相等相互標(biāo)定，進(jìn)而確定不同形態(tài)和幅度的測(cè)井曲線(xiàn)代表的沉積微相類(lèi)型，進(jìn)而將測(cè)井相推廣到?jīng)]有巖心標(biāo)定的鉆井上。地震相主要研究地震同向軸的外部形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)等特征，依靠地震相將單井上的沉積類(lèi)型和地震剖面上結(jié)合起來(lái)，最終達(dá)到沉積微相的識(shí)別。研究充分應(yīng)用了三相結(jié)合的沉積微相的分析方法，較為準(zhǔn)確地確定了研究區(qū)的沉積微相類(lèi)型（見(jiàn)表1）。

表1 研究區(qū)河流沉積微相的綜合識(shí)別標(biāo)志

2 辮狀河平面展布預(yù)測(cè)

研究區(qū)儲(chǔ)層物性和產(chǎn)量較好的目的層砂體主要位于辮狀河沉積體中，因此研究重點(diǎn)在于預(yù)測(cè)辮狀河在平面上的展布情況。

2.1 構(gòu)造因素

構(gòu)造對(duì)沉積有著重要的控制作用。南圖爾蓋盆地發(fā)育有不同尺度、不同產(chǎn)狀和不同性質(zhì)的各種斷層，按斷裂規(guī)模、形成時(shí)間及其對(duì)地層發(fā)育的控制作用，將盆地中的斷層分為控盆主斷裂、控凹次斷裂和伴生調(diào)節(jié)斷裂等3個(gè)級(jí)次。其中Karatau走滑大斷裂橫貫鮑金根地塹，為南圖爾蓋盆地的控盆斷裂。在平面上，呈北西—南東向延伸近400km；盆內(nèi)次級(jí)斷裂走向與其基本一致，控制了整個(gè)盆地的發(fā)育和演化，同樣對(duì)盆地內(nèi)沉積體的分布也起到主導(dǎo)性的控制作用。

通過(guò)構(gòu)造演化分析，可以在宏觀(guān)上確定河流的發(fā)育范圍和流向。通常，在斷層發(fā)育區(qū)巖體是較為疏松，被斷層泥等固結(jié)較差的沉積物所充填，容易被河水侵蝕，進(jìn)而形成下切河道。

2.2 單因素分析多因素綜合

對(duì)各井的砂巖厚度、礫巖厚度、棕紅色泥巖厚度、粒度分布以及部分井的砂體分選和磨圓等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析制作了砂地比等值線(xiàn)圖、棕紅色泥巖厚度等值線(xiàn)圖和礫石厚度等值線(xiàn)圖等單因素基礎(chǔ)地質(zhì)圖件。綜合分析這些基礎(chǔ)圖件，確定了主要的物源方向和砂體分布情況。

2.3 地震屬性預(yù)測(cè)

利用地震資料進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)時(shí)主要從振幅屬性及其延伸屬性出發(fā)，分析屬性的變化特征，然后與鉆井和其他地質(zhì)資料進(jìn)行標(biāo)定，賦予屬性地質(zhì)意義［13］。地震屬性種類(lèi)眾多，各屬性反映不同的地質(zhì)意義，因此，要對(duì)多種屬性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和優(yōu)選［14－15］。根據(jù)辮狀河的沉積特征，結(jié)合測(cè)井、錄井和地震資料，得到各種屬性的符合情況，通過(guò)綜合對(duì)比認(rèn)為平均波峰振幅能夠較好的反映研究區(qū)辮狀河砂體的平面分布情況。平均波峰振幅通?？捎糜谧R(shí)別巖性變化、含氣砂巖或地層，可以有效區(qū)分整合沉積物、丘狀沉積物、雜亂的沉積物等。結(jié)合連井沉積相的對(duì)比，綜合分析了不同波峰振幅所代表的沉積相意義。圖4中黃色（灰白色）區(qū)域代表中高值，反映了河床滯留沉積和心灘的砂體沉積，藍(lán)色（灰色）區(qū)域?yàn)榈椭祬^(qū)反映了以泛濫平原為主的泥質(zhì)沉積，其中白色箭頭方向?yàn)楹拥腊l(fā)育的方向。實(shí)際鉆探結(jié)果也證實(shí)了地震屬性預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性，如位于工區(qū)北部的E3井（見(jiàn)圖1），其在k1nc1ar組沉積時(shí)期，早期以河道沉積為主，晚期以泛濫平原沉積為主，平均波峰振幅地震屬性上也處于藍(lán)色（灰色）和黃色（灰白色）區(qū)域的交會(huì)處（見(jiàn)圖4）；同樣，位于研究區(qū)中部的A26井（見(jiàn)圖2）k1nc1ar組沉積時(shí)期平均波峰振幅以黃色（灰白色）為主，反映了其為含砂體較多的河道沉積體（見(jiàn)圖4）。

圖4 研究區(qū)k1nc1ar平均波峰振幅屬性

3 結(jié) 論

（1）南圖爾蓋盆地南部下白堊統(tǒng)沉積體是一個(gè)由辮狀河與曲流河組成的復(fù)合沉積體，上部上升沉積旋回主要發(fā)育曲流河沉積，沉積微相包括泛濫平原和河床滯留沉積；下部下降旋回主要發(fā)育辮狀河沉積，沉積微相包括河床滯留沉積和心灘沉積。

（2）綜合構(gòu)造演化分析、單因素分析多因素綜合、地震屬性分析等技術(shù)對(duì)河流沉積體的平面分布進(jìn)行了預(yù)測(cè)，該方法能夠很好地指導(dǎo)河道油氣儲(chǔ)層勘探，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。但是由于地震屬性具有多解性，不同的構(gòu)造、沉積等地質(zhì)背景對(duì)地震屬性都有影響，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要綜合考慮構(gòu)造、錄井和測(cè)井等資料，優(yōu)選符合條件的地震屬性，進(jìn)而更為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)河流沉積體系在平面上的展布情況。

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