利用成像測(cè)井資料分析砂礫巖沉積特征
——以徐家圍子斷陷安達(dá)地區(qū)下白堊統(tǒng)沙河子組為例

張大智，初麗蘭，王曉蓮

中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712

0 引言

成像測(cè)井是通過(guò)地層微電阻率掃描成像(FMI)測(cè)井儀來(lái)獲得井筒周圍大量的地層信息，對(duì)數(shù)據(jù)成像處理得到直觀的井壁圖像，從而揭示井周的沉積環(huán)境特征、構(gòu)造特征、地應(yīng)力、裂縫特征等[1-2]。成像特征主要通過(guò)顏色變化和幾何形態(tài)來(lái)體現(xiàn)，從而代替電阻率、波阻抗的變化[3]。按顏色變化可總結(jié)為4種色調(diào)，即亮色(反映高電阻率)、淺色(反映低電阻率)、暗色和雜色(反映不均勻變化的電阻率)[4]。按幾何形態(tài)可分為塊狀、線狀、條帶狀、斑狀等，表示不同的巖性組合類型，從而反映沉積環(huán)境的差異[5]。其顯示方式有靜態(tài)圖像、動(dòng)態(tài)圖像兩種，前者是給全井段以同一色標(biāo)，顏色的深淺變化直接反映電阻率高低，后者是在小范圍內(nèi)采用圖像動(dòng)態(tài)增強(qiáng)歸一化處理，突出電阻率的相對(duì)高低[5-6]。圖像一般沿井筒從正北方位展開，按從左到右，北(0°)、東(90°)、南(180°)、西(270°)、北(360°)的方位順序?qū)⒕軋D像投影在平面圖上[7]。由于成像測(cè)井資料具有垂向上連續(xù)、分辨率較高、直觀顯示的優(yōu)勢(shì)，可以克服巖芯較短、垂向不連續(xù)及個(gè)別破碎、漏失等缺陷，在地質(zhì)研究中已有較廣泛的應(yīng)用，前人在裂縫參數(shù)及其識(shí)別[8-11]、地應(yīng)力分析[12]、井旁構(gòu)造[13]、沉積特征研究[1-3,14-17]等方面已開展了大量工作，但在徐家圍子斷陷較少應(yīng)用，已有研究也主要是在構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方面[18]。

徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)沙河子組是深層重要的源巖層[19]，該層位于營(yíng)城組火山巖之下，以往研究較少。目前已鉆井多是火山巖兼探井，探井少、取芯短、資料缺，研究難度大。隨著勘探程度的深入，沙河子組已成為致密氣勘探的重要層系[19-20]，制約勘探的首要難題就是沉積規(guī)律認(rèn)識(shí)不清。沙河子組沉積相研究的主要難點(diǎn)一是兼探井錄井精度較低，錄井描述巖性與取芯存在差異；二是埋藏深度大(大部分地區(qū)超過(guò)3 000 m)，取芯資料少，且多為泥巖，僅依靠測(cè)錄井及地震資料，沉積相多解性較強(qiáng)，準(zhǔn)確性較低；三是探井少，分析化驗(yàn)資料缺，物源方向確定難度較大。資料梳理發(fā)現(xiàn)，該斷陷揭示沙河子組地層的兼探井大多有成像資料，以安達(dá)地區(qū)為最多，有18口井。本文基于安達(dá)地區(qū)沙河子組成像資料分析，通過(guò)巖芯標(biāo)定成像，總結(jié)不同巖性、沉積構(gòu)造、沉積相類型的成像特征，建立單井高精度的巖性、粒度、磨圓、分選等參數(shù)縱向變化序列圖，明確單井沉積旋回及微相類型，結(jié)合古水流特征、地震屬性分析，開展更精細(xì)的沉積相研究，從而為有利砂體預(yù)測(cè)、有利勘探區(qū)優(yōu)選提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

徐家圍子斷陷位于松遼盆地北部，總面積5 300 km2，整體近北北西向展布，是由徐西斷裂、徐中斷裂及徐東斷裂帶等三條斷裂控制的復(fù)式箕狀斷陷[19]，總體表現(xiàn)為西斷東超的構(gòu)造格局，由徐西斷階帶、徐西凹陷、徐東凹陷、安達(dá)凹陷、宋站低凸起、豐樂(lè)低凸起、徐東斜坡帶等構(gòu)造單元組成。深層地層自下而上為火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組、登婁庫(kù)組和泉頭組[21-22]。沙河子組為一套斷陷期地層，構(gòu)造特征復(fù)雜，物源近，相變快，殘余地層厚度400～2 800 m，巖性為黑色、灰黑色泥巖與灰色中砂巖、細(xì)砂巖、礫巖，夾煤層。安達(dá)地區(qū)位于該斷陷北部，面積900 km2，其構(gòu)造單元可劃分為西側(cè)陡坡帶、中部凹陷帶和東部緩坡帶。西側(cè)陡坡帶營(yíng)城組火山巖發(fā)育，火山通道多見，火山擾動(dòng)使得沙河子組地層連續(xù)性較差，地震反射特征以雜亂為主，東側(cè)緩坡帶火山巖發(fā)育較少，火山擾動(dòng)作用較弱，地層連續(xù)性相對(duì)較好。

2 沉積特征分析

2.1 典型巖性的成像特征

2.1.1 礫巖類

研究區(qū)主要發(fā)育中礫巖和細(xì)礫巖，礫石顏色多為雜色和淺灰色。礫石直徑一般在1～5 cm，少量礫石大于5 cm。礫石電阻率較高，成像圖像顯示為亮斑狀或亮色不規(guī)則團(tuán)塊狀，局部含有少量泥礫，圖像上呈暗斑狀，礫石間充填物一般電阻較低，顯示為暗色圖像特征(圖1a)。細(xì)礫巖礫石直徑一般在0.2～1 cm，成像特征與中礫巖相似(圖1b)。整體上，礫石分選中等—較差，磨圓為次棱角—次圓狀，局部見棱角狀礫石，結(jié)構(gòu)成熟度較低。同時(shí)礫石定向排列性較差，以塊狀構(gòu)造為主。

2.1.2 砂巖類

研究區(qū)發(fā)育有粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等。砂巖顏色多為灰白色、灰色，分選中等—較差，磨圓中等，雜基含量中等—較少，多為點(diǎn)接觸。由于砂巖顆粒較細(xì)，成像圖像上顯示為明亮條帶狀或微細(xì)點(diǎn)狀。粗砂巖在成像上為暗黃色條帶狀(圖1c)，局部含少量礫石，為亮色斑點(diǎn)狀。中砂巖、細(xì)砂巖在成像上為亮黃色條帶(圖1d，e)，粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖顏色略暗(圖1f)。成像對(duì)比可知，粗砂巖、泥質(zhì)粉砂巖顏色較暗，中砂巖、細(xì)砂巖顏色較亮。粗砂巖粒度相對(duì)較大，距離物源最近，顏色較暗與分選較差、含有一定量的雜基有關(guān)，泥質(zhì)粉砂巖經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離搬運(yùn)，分選、磨圓較好，但含有一定的泥質(zhì)，造成顏色也較暗。中砂巖、細(xì)砂巖搬運(yùn)距離中等，分選、磨圓較好，泥質(zhì)含量較低，圖像顏色較亮。

圖1 沙河子組不同巖性巖芯及成像特征Fig.1 Characteristics of core and FMI of different lithology of the Shahezi Formation

2.1.3 泥巖

研究區(qū)主要是粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，顏色多為灰色、深灰色、黑色。由于泥巖電阻率較低，在成像上一般為暗色條帶狀(圖1g，h)，而粉砂質(zhì)泥巖由于具有一定的砂質(zhì)含量，顏色較泥巖略亮。若泥巖與粉砂巖互層，則在成像上表現(xiàn)為亮、暗相間的薄互層(圖1g)。

2.2 典型沉積構(gòu)造的成像特征

2.2.1 層理構(gòu)造

層理是沉積物沉積時(shí)在層內(nèi)形成的成層構(gòu)造[23]，在成像圖像上一般表現(xiàn)為由電阻率變化導(dǎo)致顏色的差異而引起的不同層產(chǎn)狀的改變，根據(jù)產(chǎn)狀的特征來(lái)劃分層理類型。研究區(qū)主要發(fā)育塊狀層理、交錯(cuò)層理、透鏡狀層理、遞變層理、平行層理、水平層理等層理類型。

塊狀層理：層內(nèi)物質(zhì)均勻、組分和結(jié)構(gòu)無(wú)差異、沒(méi)有紋層構(gòu)造是塊狀層理的主要特征[23]。成像圖像上看不到紋層構(gòu)造，內(nèi)部物質(zhì)為均勻的礫巖沉積，結(jié)構(gòu)和組分分異較小，這種層理研究區(qū)較常見，多出現(xiàn)在較粗粒的礫巖中(圖1a)。

交錯(cuò)層理：交錯(cuò)層理是由一組與層面斜交的紋層組成[23]。成像圖像上表現(xiàn)為紋層面的產(chǎn)狀與層面斜交，研究區(qū)識(shí)別出槽狀交錯(cuò)層理和板狀交錯(cuò)層理。槽狀交錯(cuò)層理在較強(qiáng)的水動(dòng)力條件下形成，紋層和層系界面呈弧形截切，紋層的角度不同，呈現(xiàn)明暗相間的條紋(圖2a，b)。板狀交錯(cuò)層理層系的界面為低角度，且互相平行，在垂直水流方向上，紋層平行于層面，界面有小型起伏，紋層的厚度較薄，且變化不大(圖2a)。

復(fù)合層理：水動(dòng)力強(qiáng)時(shí)沉積砂層，水動(dòng)力弱時(shí)沉積泥層，這兩種不同巖性疊置組成復(fù)合層理[24]。研究區(qū)復(fù)合層理類型包括波狀層理和透鏡狀層理，多見于粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中，反映水動(dòng)力條件強(qiáng)弱交替變化的沉積環(huán)境。波狀層理形成水動(dòng)力較強(qiáng)，砂層與泥層一般呈交替的波狀續(xù)層，其產(chǎn)狀一般發(fā)生輕微幅度的變化(圖2b)。透鏡狀層理水動(dòng)力環(huán)境略弱，整體以泥巖沉積為主，砂巖呈透鏡狀鑲嵌于泥巖或泥質(zhì)粉砂巖中，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為暗色高導(dǎo)中夾透鏡狀亮色高阻成分(圖2b)。

遞變層理：以粒度遞變?yōu)樘卣?，從層的底部到頂部，粒度由粗變?xì)為正遞變，反之為反遞變[23-24]。研究區(qū)多見正遞變層理，成像上表現(xiàn)為粒度由粗砂巖向粉砂巖、泥巖逐漸變化，局部見底礫巖，，由下至上顏色由明亮色過(guò)渡為暗色，層理底部與下伏巖層突變接觸(圖2c)。反映沉積物在搬運(yùn)過(guò)程中，因水動(dòng)力減弱、流速降低，按粒度大小先后沉積而成。

平行層理和水平層理：這兩種層理的特征很相似，都是紋層互相平行，且平行于層面[23]。研究區(qū)平行層理一般發(fā)育于含礫粗砂巖、細(xì)砂巖中，揭示水動(dòng)力條件較強(qiáng)，成像上層面近似水平且平行，呈現(xiàn)為明亮色與暗色交互特征(圖2d)。水平層理一般發(fā)育于泥質(zhì)粉砂巖、泥巖中，水動(dòng)力條件較弱，成像上層面基本水平，互相平行，由于泥質(zhì)含量的差異，成像同樣為明亮色與暗色交互(圖2e)。

圖2 沙河子組典型層理成像特征Fig.2 Characteristics of FMI of typical bedding partingof the Shahezi Formation

2.2.2 層面構(gòu)造

研究區(qū)主要的層面構(gòu)造為沖刷面，是由于流速突然增加，水流對(duì)下伏巖層沖刷、侵蝕而形成的面[24]。成像上為一凹凸不平的面(圖3a)，上部為巖性較粗的砂質(zhì)細(xì)礫巖，成像為明亮黃色斑點(diǎn)狀分布，下部巖性較細(xì)的粉砂質(zhì)泥巖、泥巖，呈暗色條帶狀，兩者為明顯的圖變接觸，反映沉積環(huán)境由弱到強(qiáng)的快速變化。

2.2.3 同生變形構(gòu)造

沉積物沉積后、固結(jié)成巖前，處于富含孔隙水狀態(tài)下發(fā)生的形變稱為同生變形構(gòu)造[24]。通過(guò)成像資料在研究區(qū)識(shí)別出的同生變形構(gòu)造主要有球枕構(gòu)造、負(fù)荷構(gòu)造、滑塌構(gòu)造及包卷構(gòu)造等。球枕構(gòu)造多出現(xiàn)在砂泥互層且靠近砂巖底部的泥巖中[24]，為泥質(zhì)包圍的砂質(zhì)球體，成像上為亮色球狀砂巖懸浮于暗色泥巖中(圖3b)。負(fù)荷構(gòu)造是指覆蓋在泥巖上的砂巖底界面上的圓丘狀或不規(guī)則的瘤狀突起[23]，在成像測(cè)井上表現(xiàn)為亮色砂巖下陷進(jìn)入暗色泥巖中，但并未完全被泥巖包圍(圖3c)?；鷺?gòu)造是已沉積的沉積物在重力作用下發(fā)生運(yùn)動(dòng)而形成的變形構(gòu)造[23]，研究區(qū)滑塌構(gòu)造較發(fā)育，成像上可見到亮色的砂巖在暗色背景的泥巖中發(fā)生明顯的揉皺變形(圖3d)。包卷構(gòu)造是一個(gè)沉積層內(nèi)的紋層發(fā)生明顯復(fù)雜揉皺的現(xiàn)象，只是一個(gè)層的變形，而不影響到上下層[24]，研究區(qū)局部發(fā)育包卷構(gòu)造，成像上可看到該構(gòu)造頂部紋層被上覆層截切，而底層變化不大，層內(nèi)亮色砂巖發(fā)生一定程度的變形，包裹一暗色的泥質(zhì)球形體(圖3d)。

2.3 主要沉積相類型及其成像特征

由上述分析可知研究區(qū)沉積環(huán)境具有以下特點(diǎn)：1)巖性整體上以粗碎屑為主，塊狀礫巖發(fā)育，礫石磨圓、分選中等—較差，多為雜色礫巖，成像上為亮色的斑點(diǎn)狀；2)發(fā)育粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖等多種砂巖類型，砂巖顏色多為淺灰色、灰色，成像上為明亮的條帶狀，同時(shí)發(fā)育交錯(cuò)層理、遞變層理、平行層理等多種層理類型，說(shuō)明水動(dòng)力環(huán)境整體較強(qiáng)；3)泥巖為灰色、深灰色、黑色，說(shuō)明整體為還原環(huán)境，成像上一般為暗色條帶狀分布；4)發(fā)育球枕構(gòu)造、負(fù)荷構(gòu)造、滑塌構(gòu)造等多種變形構(gòu)造，顯示發(fā)育快速沉積的重力流沉積。結(jié)合沙河子組斷陷期地層的構(gòu)造背景，通過(guò)動(dòng)靜態(tài)成像資料與巖芯資料分析，綜合判斷研究區(qū)主要發(fā)育扇三角洲、辮狀河三角洲、湖泊、近岸水下扇等沉積相，下面主要介紹前三種沉積相特征，近岸水下扇沉積相在后文單井旋回分析部分介紹。

(1) 扇三角洲平原 研究區(qū)主要發(fā)育分流河道、沖積平原等沉積微相。分流河道巖性為礫巖、砂質(zhì)礫巖，呈亮色斑狀或不規(guī)則團(tuán)塊狀。礫石大小混雜，分選差。礫巖間暗色高導(dǎo)成分相對(duì)較多，成分成熟度較低。成像上可見明顯的沖刷侵蝕構(gòu)造、遞變層理等。沖積平原巖性為細(xì)砂、粉砂、泥巖薄互層，常呈明暗相間的條帶狀(圖4)。

圖3 沙河子組典型層面、變形構(gòu)造成像特征Fig.3 Characteristics of FMI of typical bed plane and deformational structure of the Shahezi Formation

圖4 沙河子組扇三角洲平原亞相沉積特征(Ds3)Fig.4 Sedimentary characteristics of fan delta plain subfacies of the Shahezi Formation(Ds3)

(2) 扇三角洲前緣 研究區(qū)主要發(fā)育水下分流河道、水下分流河道間等沉積微相。水下分流河道巖性為砂質(zhì)礫巖和砂巖，成像為亮色的斑狀、不規(guī)則亮色團(tuán)塊狀、條帶狀等。礫石主要為細(xì)礫，分選差—中等。沖刷侵蝕構(gòu)造明顯，發(fā)育小型板狀交錯(cuò)層理、遞變層理，有時(shí)可見波狀層理。水下分流河道間巖性整體上以細(xì)粒沉積為主，為泥巖、薄層的泥質(zhì)粉砂互層發(fā)育，局部夾砂巖，發(fā)育小型板狀交錯(cuò)層理、平行層理，成像圖像為明暗相間的條帶狀(圖5)。

(3) 辮狀河三角洲平原 研究區(qū)主要發(fā)育分流河道、分流河道間、泛濫平原等沉積微相。分流河道主要為礫巖、砂質(zhì)礫巖，呈亮色的斑狀、不規(guī)則團(tuán)塊狀。礫石分選中等，沖刷侵蝕構(gòu)造特征明顯(圖3a)，發(fā)育塊狀層理、板狀交錯(cuò)層理、平行層理等層理類型。整體上為一遞變層理結(jié)構(gòu)，粒度下粗上細(xì)(圖6)。分流河道間主要為大套泥巖夾薄層的砂巖，成像為大套暗色背景夾薄層的亮色條帶狀，整體以水平層理、變形層理等為特征(圖1g)。泛濫平原巖性為粉砂巖、泥巖及其薄互層，常呈微細(xì)點(diǎn)狀、明暗相間的條帶狀。該微相沉積物粒度整體偏細(xì)，局部夾砂巖，水動(dòng)力條件較弱，發(fā)育平行層理、水平層理等(圖2e)。

圖5 沙河子組扇三角洲前緣亞相沉積特征(Ds3)Fig.5 Sedimentary characteristics of fan delta front subfacies of the Shahezi Formation(Ds3)

圖6 沙河子組辮狀河三角洲相沉積特征(Ds6)Fig.6 Sedimentary characteristics of braided river delta facies of the Shahezi Formation(Ds6)

(4) 辮狀河三角洲前緣 研究區(qū)主要發(fā)育水下分流河道、水下分流河道間、河口壩、席狀砂等沉積微相。在成像圖像上，水下分流河道為含礫砂巖、砂巖，呈亮色團(tuán)塊狀、微細(xì)點(diǎn)狀。見沖刷侵蝕特征，發(fā)育波狀層理、平行層理等。粒序特征為正韻律，粒度下粗上細(xì)。水下分流河道間為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，呈明暗相間的條帶狀，發(fā)育水平層理、透鏡狀層理(圖6)。河口壩主要為中砂巖、細(xì)砂巖，呈亮色條帶狀，一般暗色高導(dǎo)成分較少，局部可見少量礫石，多發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理、波狀層理等(圖1d、圖2b)，粒度特征為反韻律，粒度下細(xì)上粗。席狀砂主要為細(xì)砂巖、粉砂巖，內(nèi)部暗色高導(dǎo)成分較少，整體表現(xiàn)為規(guī)模較小的明亮色條帶狀，多發(fā)育波狀層理、平行層理等(圖1e、圖2d)。

(5) 湖泊 研究區(qū)主要發(fā)育濱淺湖亞相、湖泥、席狀砂等微相。巖性為黑色、灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，以大套暗色為主，局部見規(guī)模較小的明亮色砂巖條帶，成像整體呈亮色、暗色條帶狀互層。泥巖中一般發(fā)育水平層理、波狀層理等，砂巖中發(fā)育平行層理，整體上以反韻律沉積為主，巖性下細(xì)上粗(圖7)。

2.4 基于成像資料的單井旋回分析及微相劃分

一般情況下常規(guī)曲線可以識(shí)別巖性，但研究區(qū)沙河子組埋深大，壓實(shí)作用強(qiáng)，泥巖與砂礫巖密度、速度相近，常規(guī)曲線區(qū)分難度大，造成單井微相及平面相分析困難。同時(shí)，常規(guī)曲線只能進(jìn)行巖性判別，無(wú)法進(jìn)行粒度、磨圓、分選等更精細(xì)的識(shí)別，而成像測(cè)井資料具有連續(xù)、分辨率高、直觀的優(yōu)勢(shì)，可以精細(xì)分析巖性的分選、磨圓、支撐類型、粒度等表征沉積環(huán)境特征的詳細(xì)的參數(shù)系列，按照不同級(jí)別將其數(shù)字化，建立垂向上粒度、分選、磨圓等反映巖石類型及巖層厚度的連續(xù)變化曲線，分析旋回變化及水流強(qiáng)度特征，可以更為準(zhǔn)確、全面的建立單井縱向上沉積微相演化序列。

以Ds401井為例，該井位于研究區(qū)西側(cè)陡坡帶，僅揭示層序4地層，錄井剖面上巖性識(shí)別較為單一，主要為灰色中礫巖、砂質(zhì)礫巖、粗砂巖等(圖8)。成像上整體為亮色斑狀或塊狀，局部見暗色條帶或斑狀，以礫巖、砂質(zhì)礫巖為主，局部為砂質(zhì)泥巖、泥巖，與錄井剖面一致。利用成像資料新識(shí)別出中礫巖、細(xì)礫巖、含礫砂巖、含礫泥巖、砂質(zhì)泥巖等巖性，建立該井更為精細(xì)的巖性柱(圖8)。同時(shí)，深入分析成像特征，對(duì)礫石的分選、磨圓、支撐類型、粒度大小等進(jìn)行劃分，為了直觀顯示礫石垂向上變化，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行量化。將分選、磨圓劃分為1、2、3等不同類別，1為分選、磨圓較差，2為分選、磨圓中等，3為分選、磨圓較好，1、2之間為中等—差，2、3之間為中等—好。

圖7 沙河子組湖泊相沉積特征(Ds17)Fig.7 Sedimentary characteristics of lacustrine facies of the Shahezi Formation(Ds17)

圖8 沙河子組典型井沉積旋回特征及微相分析(Ds401)Fig.8 Sedimentary cycle characteristics and microfacies analysis of typical well(Ds401) of the Shahezi Formation

將支撐類型劃分為1、2兩種類別，1為基質(zhì)支撐，基質(zhì)為泥質(zhì)或砂質(zhì)，2為顆粒支撐，1、2之間為兩者皆有。在粒度上識(shí)別出一般粒度和最大粒度，前者為某一深度段內(nèi)礫石的普遍礫徑，反映整體水動(dòng)力特征，后者反映突發(fā)性水動(dòng)力特征。

由Ds401井成像分析可知(圖8)，該井整體上分選較差—中等，下部分選略好于上部；磨圓整體上為中等—較好，局部見棱角狀礫石；支撐類型上整體為基質(zhì)支撐，上部見顆粒支撐；礫石總體為細(xì)礫或中礫，一般粒徑1～3 cm，頂部達(dá)到6 cm，最大3～8 cm，局部見粗礫，粒徑可達(dá)15 cm。通過(guò)粒徑與常規(guī)曲線分析，將其劃分為兩個(gè)完整的長(zhǎng)期旋回，下部長(zhǎng)期旋回為細(xì)礫巖、含礫砂巖、含礫泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等，礫石一般粒度和最大粒度均較大，泥巖隔層較多，厚度較大；上部長(zhǎng)期旋回為中礫巖、細(xì)礫巖、砂質(zhì)礫巖、含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，礫石一般粒度和最大粒度除局部較大外，整體略小，泥巖隔層相對(duì)略少，厚度較薄。綜合分析可知，該井為粗碎屑近物源沉積，下部長(zhǎng)期旋回泥巖厚度較大，礫石一般粒度及最大粒度較大，礫石基質(zhì)支撐，基質(zhì)主要為泥質(zhì)、砂質(zhì)，為沉積物直接入湖形成的近岸水下扇沉積；上部長(zhǎng)期旋回礫石粒度整體略小，泥巖厚度較薄，礫石基質(zhì)支撐，基質(zhì)主要為砂質(zhì)，局部見泥質(zhì)，為沖積扇入湖形成的扇三角洲沉積。

下部長(zhǎng)期旋回發(fā)育外扇、中扇沉積亞相。外扇位于下部長(zhǎng)期旋回的底部，巖性為中厚層黑色泥巖夾薄層灰色細(xì)礫巖、礫質(zhì)粗砂巖，成像上整體為暗色背景下的亮色斑塊狀(圖8d)，礫石成像呈亮色，分選較差，粒徑一般3～5 cm，最大可達(dá)8～12 cm，整體呈次棱角狀—次圓狀，與泥巖、粉砂質(zhì)混雜堆積，支撐類型為基質(zhì)支撐，層理一般不發(fā)育，河道底部可見較多沖刷面，向上河道規(guī)模變小，整體由三期比較明顯的正旋回組成，測(cè)井曲線上整體顯示為低電阻率、較高伽馬、低聲波、較高密度，礫石為高電阻率、低伽馬、高聲波、高密度特征，說(shuō)明巖石結(jié)構(gòu)較為致密。綜合成像、常規(guī)測(cè)井、錄井巖性分析，本段沉積相類型主要為水道間沉積，局部發(fā)育主水道。中扇位于下部長(zhǎng)期旋回的上部，微相類型以為主水道為主，巖性以灰色細(xì)礫巖、礫質(zhì)粗砂巖、泥質(zhì)粗砂巖為主，夾薄層灰色泥巖，礫石厚度更大，成像上亮色較多，暗色較少，礫石分選中等，粒徑一般1～5 cm，最大4～10 cm，下部粒度大于上部，磨圓中等，整體呈次圓狀，支撐類型亦為基質(zhì)支撐，但泥質(zhì)含量比外扇要低，層理不發(fā)育，局部見塊狀層理，可見較多沖刷面，整體由三期正旋回和三期反旋回組成，測(cè)井曲線表現(xiàn)為下部低電阻率、低伽馬、低聲波、較高密度，上部高電阻率、高伽馬、高聲波、高密度，礫巖中的高伽馬、高密度說(shuō)明巖石泥質(zhì)含量較高、較為致密。

上部長(zhǎng)期旋回發(fā)育扇三角洲前緣、扇三角洲平原亞相。扇三角洲前緣位于下部，發(fā)育水下分流河道和水下分流河道間。巖性為灰色細(xì)礫巖、中礫巖、礫質(zhì)粗砂巖、泥質(zhì)砂巖，夾薄層泥巖，成像上呈現(xiàn)亮色斑點(diǎn)狀(圖8b，c)，礫石為亮色，分選中等，粒徑一般1～3 cm，最大5～7 cm，呈次圓狀，支撐類型為基質(zhì)支撐，局部見顆粒支撐，發(fā)育遞變層理，河道底部發(fā)育較多沖刷面，見多期河道疊置發(fā)育，常規(guī)測(cè)井整體顯示為低—中電阻率、較高伽馬，下部低聲波、低密度，上部高聲波、中高密度，說(shuō)明上部巖石結(jié)構(gòu)更致密。扇三角洲平原位于上部，發(fā)育分流河道和分流河道間，巖性為灰色中礫巖、細(xì)礫巖、礫質(zhì)粗砂巖、泥質(zhì)砂巖、含礫泥巖，夾薄層泥巖，成像上呈現(xiàn)亮色斑點(diǎn)狀(圖8a)，礫石為亮色，分選中等，粒徑一般1～3 cm，與前緣礫石主體粒徑相同，但最大粒徑整體略大，一般為5～7 cm，個(gè)別可達(dá)15 cm以上，主要為中礫巖，說(shuō)明距離物源更近。

2.5 基于成像資料的古水流特征分析

利用成像資料可以分析不同沉積體系的古水流，明確古物源方向，從而為編制沉積相圖、尋找有利區(qū)提供指導(dǎo)[24-25]。古水流識(shí)別的基礎(chǔ)是發(fā)育不同級(jí)別的交錯(cuò)層理，一般認(rèn)為交錯(cuò)層前積層傾斜的方位即為古水流方向[7]。由于成像資料具有定向性，可以根據(jù)其正弦曲線特征計(jì)算反映現(xiàn)今地層特征的傾向、傾角，通過(guò)校正可以獲得原始狀態(tài)下的傾角、傾向。

由于沙河子組鉆井較少，已鉆井揭示地層較薄，所獲得的僅是已揭示地層的、某一深度內(nèi)的古水流方向，而不是整個(gè)地層總的古水流方向。已有研究將沙河子組由下至上劃分為SQ1、SQ2、SQ3、SQ4四個(gè)三級(jí)層序[26]，為了研究更有針對(duì)性，對(duì)鉆井揭示相對(duì)較多的SQ4開展古水流分析，按優(yōu)勢(shì)相特征將SQ4由下至上劃分為SQ4-1、SQ4-2、SQ4-3(圖8)。

利用LogVision測(cè)井地質(zhì)綜合分析軟件對(duì)研究區(qū)18口有成像資料的井進(jìn)行分析，針對(duì)某一深度段，由成像資料可知其現(xiàn)今構(gòu)造傾角、傾向及沉積傾角、傾向，減去受后期構(gòu)造活動(dòng)影響而產(chǎn)生的傾角、傾向變化量，即可獲得沉積期地層傾角及古水流方向，一般認(rèn)為較厚層泥巖沉積時(shí)期的傾角、傾向?yàn)榱?，現(xiàn)今穩(wěn)定泥巖段的傾角、傾向即為受構(gòu)造影響所產(chǎn)生的變化量。以靠近斷陷中部、成像資料較好的Ds16井為例說(shuō)明(圖9)，該井SQ4-3中3 322～3 326 m深度段現(xiàn)今構(gòu)造傾角為4.2°～14.1°，構(gòu)造傾向?yàn)?20°～254°，沉積傾角為8°～17.9°，沉積傾向?yàn)?80°～260°，此深度段之下發(fā)育的泥巖段構(gòu)造傾角為0.8°～4.9°，構(gòu)造傾向?yàn)?.6°～6°，沉積傾角、傾向減去泥巖段傾角、傾向，可獲得沉積時(shí)期地層傾角為7.72°～14.99°，古水流方向?yàn)?10°～250°，主頻方向?yàn)?25°，表明縱向上多期河道快速疊加特征，主要的古水流流向?yàn)楸睎|—南西方向(圖9a)。同理，獲得SQ4-3中18口有成像資料井的古水流方向(圖9b)，該時(shí)期古水流整體來(lái)自于東西兩側(cè)，具體方向存在差異。如果相近井的古水流方向相似或相同，認(rèn)為其可能受同一古水流影響，反之則可能受不同古水流影響，再結(jié)合構(gòu)造背景具體判斷。綜合分析，SQ4-3時(shí)期東、西兩側(cè)分別發(fā)育5、6條古水流體系，古水流進(jìn)入湖盆后呈枝狀向南北散開，北部發(fā)育1條古水流體系。

圖9 安達(dá)地區(qū)沙河子組古水流特征Fig.9 Paleocurrent direction characteristics of the Shahezi Formation in Anda area

3 沉積相平面展布特征

通過(guò)巖性、沉積構(gòu)造特征成像精細(xì)分析，以有限的取芯資料標(biāo)定不同沉積微相成像特征為基礎(chǔ)，對(duì)18口有成像資料的單井詳細(xì)分析，明確其旋回特征、沉積微相類型，借助地震屬性初步判斷不同沉積體的展布范圍，再結(jié)合古水流特征進(jìn)一步分析水流方向，確定SQ4-1、SQ4-2、SQ4-3等不同時(shí)期沉積相平面展布(圖10)。在西部陡坡帶，由于坡度較陡，距物源較近，沉積物快速入湖，早期發(fā)育近岸水下扇、扇三角洲，晚期為扇三角洲，在東部緩坡帶，坡度相對(duì)平緩，物源略近，為辮狀河三角洲沉積。

SQ4-1有8口成像資料井，西部陡坡帶2口，古水流方向?yàn)楸薄戏较蚝捅蔽鳌蠔|方向，南部發(fā)育兩套近岸水下扇，河道自西南方向進(jìn)入湖區(qū)，中扇亞相連片發(fā)育，北部主要發(fā)育兩套扇三角洲沉積，河道自西北方向進(jìn)入湖區(qū)，Ds9井區(qū)發(fā)育小型扇三角洲，河道自北—南方向進(jìn)入湖區(qū)。緩坡帶6口成像資料井，南側(cè)4口古水流方向?yàn)槟蠔|—北西方向，北側(cè)2口為北東—南西方向，南側(cè)、北側(cè)水流差異較大，沉積體疊置發(fā)育，總體發(fā)育3套辮狀河三角洲，進(jìn)入前緣相帶后受古地形影響，河道分散。整體上，緩坡帶沉積體規(guī)模大于陡坡帶，且前緣相帶規(guī)模更大，連片分布，斷陷中部發(fā)育濱淺湖相(圖10a，d)。

SQ4-2有12口成像資料井，西部陡坡帶5口，古水流方向以北西—南東向?yàn)橹?，見南西—北東向水流，發(fā)育扇三角洲沉積，南部扇體規(guī)模較大，兩套扇體連片發(fā)育，河道自西南方向進(jìn)入湖區(qū)，北部發(fā)育孤立扇體，規(guī)模相對(duì)較小，Ds9井區(qū)扇三角洲規(guī)模較小，孤立發(fā)育，河道自北部進(jìn)入湖區(qū)。緩坡帶7口成像資料井，南側(cè)古水流為北東—南西方向，中部3口井古水流為南東—北西方向，北側(cè)2口井水流方向與南側(cè)相似，靠近中部的Ds1井區(qū)水流方向?yàn)楸蔽鳌蠔|，顯示受西側(cè)物源影響較大，總體發(fā)育3套辮狀河三角洲沉積，前緣相帶連片分布，河道分散。與SQ4-1相比，扇體規(guī)模變小，發(fā)育退積型三角洲，濱淺湖沉積范圍擴(kuò)大，斷陷中部局部發(fā)育半深湖相(圖10b，e)。

SQ4-3有18口成像資料井，西部陡坡帶6口，斷陷中部5口，不同井古水流方向差異較大，同一口井不同深度水流也變化較大，顯示河流改道頻繁，見北西—南東向、南西—北東向水流，發(fā)育扇三角洲沉積，扇體規(guī)模較大，前緣亞相連片發(fā)育。緩坡帶7口成像資料井，古水流方向同樣存在差異，見北東—南西向、南東—北西向水流，發(fā)育辮狀河三角洲沉積，規(guī)模較大，前緣相帶連片分布。與SQ4-2相比，東西兩側(cè)扇體規(guī)模均變大，發(fā)育進(jìn)積型三角洲，斷陷中部的濱淺湖沉積范圍縮小(圖10c，f)。

圖10 安達(dá)地區(qū)沙河子組沉積相平面圖Fig.10 Sedimentary facies map of the Shahezi Formation in Anda area

由安達(dá)地區(qū)SQ4沉積相平面展布圖可知(圖10)，該區(qū)扇三角洲、辮狀河三角洲、近岸水下扇等沉積體系規(guī)模較大，砂體發(fā)育范圍廣。在河道砂體與湖相泥巖指狀交互的前緣位置，源—儲(chǔ)疊置發(fā)育，成藏要素匹配較好，是下步勘探的有利目標(biāo)區(qū)。

4 結(jié)論

(1) 利用巖芯標(biāo)定成像資料，在安達(dá)地區(qū)沙河子組識(shí)別出中礫巖、細(xì)礫巖、粗砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等巖石類型以及塊狀層理、交錯(cuò)層理、透鏡狀層理、遞變層理、平行層理、水平層理等層理類型。通過(guò)建立高精度的巖性剖面及粒度、分選、磨圓等表征沉積環(huán)境特征的詳細(xì)的參數(shù)系列，明確了沙河子組扇三角洲、辮狀河三角洲、湖泊、近岸水下扇等沉積相類型及其成像特征。

(2) 利用成像資料分析古水流方向，結(jié)合地震屬性，明確了層序4時(shí)期沉積相平面特征。SQ4-1時(shí)期，陡坡帶發(fā)育扇三角洲，局部發(fā)育近岸水下扇，緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲，斷陷中部發(fā)育濱淺湖相。SQ4-2時(shí)期，扇體規(guī)模變小，濱淺湖沉積范圍擴(kuò)大，陡坡帶發(fā)育扇三角洲沉積，緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲沉積，斷陷中部局部發(fā)育半深湖相。SQ4-3時(shí)期，發(fā)育進(jìn)積型三角洲，扇體規(guī)模變大，陡坡帶發(fā)育扇三角洲，緩坡帶發(fā)育辮狀河三角洲，斷陷中部的濱淺湖沉積范圍縮小。河道砂體與湖相泥巖指狀交互的前緣位置，源—儲(chǔ)疊置發(fā)育，成藏要素匹配較好，是下步有利的勘探目標(biāo)區(qū)。

(3) 針對(duì)研究區(qū)沙河子組巖芯資料少、常規(guī)曲線識(shí)別沉積微相難的特點(diǎn)，利用成像資料分析沉積特征，可以進(jìn)行垂向上更高精度的巖性變化分析及旋回劃分對(duì)比，指導(dǎo)單井沉積微相研究，同時(shí)在平面上刻畫古水流特征，為物源分析、更準(zhǔn)確的刻畫沉積體系分布、河道砂體展布特征提供豐富的地質(zhì)信息。

參考文獻(xiàn)(References)

[1] 張麗艷，金強(qiáng)，王居峰. FMI資料在羅家—墾西地區(qū)沉積相分析中的應(yīng)用[J]. 新疆石油地質(zhì)，2005，26(3)：304-306，330. [Zhang Liyan, Jin Qiang, Wang Jufeng. Application of FMI on sedimentary facies analysis in Luojia-Kenxi area[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2005, 26(3): 304-306.]

[2] 張占松，朱留方，陳瑩，等. FMI測(cè)井資料在砂礫巖沉積相研究中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)海上油氣(地質(zhì))，2003，17(2)：136-139. [Zhang Zhansong, Zhu Liufang, Chen Ying, et al. An application of FMI data to glutenite sedimentary facies analysis in Dongying sag[J]. China Offshore Oil and Gas (Geology), 2003, 17(2): 136-139.]

[3] 邢鳳存，朱水橋，曠紅偉，等. EMI成像測(cè)井在沉積相研究中的應(yīng)用[J]. 新疆石油地質(zhì)，2006，27(5)：607-610. [Xing Fengcun, Zhu Shuiqiao, Kuang Hongwei, et al. Application of EMI image logging to study of sedimentary facies-An example of Lower Wuerhe conglomerate reservoir of upper Permian in Karamay oilfieid[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2006, 27(5): 607-610.]

[4] 耿會(huì)聚，王貴文，李軍，等. 成像測(cè)井圖像解釋模式及典型解釋圖版研究[J]. 江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24(1)：26-29. [Geng Huiju, Wang Guiwen, Li Jun, et al. Image interpretation modes and the typical interpretation chart for imaging well logging[J]. Journal of Jianghan Petroleum Institute, 2002, 24(1): 26-29.]

[5] 熊偉，運(yùn)華云，趙銘海，等. 成像測(cè)井在砂礫巖體勘探中的應(yīng)用[J]. 石油鉆采工藝，2009，31(增刊1)：48-52. [Xiong Wei, Yun Huayun, Zhao Minghai, et al. The application of imaging logging in exploration of glutenite[J]. Oil Drilling & Production Technology, 2009, 31(Suppl.1): 48-52.]

[6] 隆山，李培俊. 巖心掃描刻度重力流沉積環(huán)境下的FMI圖像及其應(yīng)用[J]. 測(cè)井技術(shù)，2000，24(6)：433-436. [Long Shan, Li Peijun. Calibration of FMI imaging log with core-scanning in gravity-flow deposition and its application[J]. Well Logging Technology, 2000, 24(6): 433-436.]

[7] 安志淵，邢鳳存，李群星，等. 成像測(cè)井在沉積相研究中的應(yīng)用：以克拉瑪依油田八區(qū)下烏爾禾組為例[J]. 石油地質(zhì)與工程，2007，21(1)：21-24. [An Zhiyuan, Xing Fengcun, Li Qunxing, et al. Application of EMI image logging in studying sedimentary facies[J]. Petroleum Geology and Engineering, 2007, 21(1): 21-24.]

[8] 王鵬，金衛(wèi)東，高會(huì)軍，等. 聲、電成像測(cè)井資料裂縫識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 測(cè)井技術(shù)，2000，24(S)：487-490. [Wang Peng, Jin Weidong, Gao Huijun, et al. Fracture identification with acoustic and electric imaging logging data and their application[J]. Well Logging Technology, 2000, 24(S): 487-490.]

[9] BrudyM, Kj?rholt H. Stress orientation on the Norwegian Continental Shelf derived from borehole failures observed in high-resolution borehole imaging logs[J]. Tectonophysics, 2001, 337(1/2): 65-84.

[10] Mirto E, Weller G, El-Halawani T, et al. New developments in sourceless logging while drilling formation evaluation: a case study from Southern Italy[C]//SPE Europec/EAGE Annual Conference and Exhibition. Vienna, Austria: SPE, 2006: 1-8.

[11] Lai J, Wang G W, Fan Z Y, et al. Fracture detection in oil-based drilling mud using a combination of borehole image and sonic logs[J]. Marine and Petroleum Geology, 2017, 84: 195-214.

[12] 周倫先. 成像測(cè)井技術(shù)在車鎮(zhèn)凹陷地應(yīng)力研究中的應(yīng)用[J]. 新疆石油地質(zhì)，2009，30(3)：369-372. [Zhou Lunxian. Application of imaging logging to study of terrestrial stress in Chezhen Sag, Shengli Oilfield[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009, 30(3): 369-372.]

[13] 張樹東，張紅英，齊寶權(quán). 用成像測(cè)井資料精細(xì)描述吳家1井井旁構(gòu)造形態(tài)[J]. 天然氣工業(yè)，2007，27(8)：54-56. [Zhang Shudong, Zhang Hongying, Qi Baoquan. Using imaging logging data to finely delineate the structure shapes adjacent to the well Wujia-1[J]. Natural Gas Industry, 2007, 27(8): 54-56.]

[14] 楊玉卿，田洪，劉穎宇，等. 測(cè)井資料在海上油田沉積相研究中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)海上油氣，2004，16(6)：377-381. [Yang Yuqing, Tian Hong, Liu Yingyu, et al. Application of well-logging data to sedimentary facies study in offshore oilfields[J]. China Offshore Oil and Gas, 2004, 16(6): 377-381.]

[15] Leduc J P, Vincent D P, Patrick A, et al. FMI based sedimentary facies modeling, Surmount Lease[C]//The 75thAnniversary of CAPG Convention. Canadian Society of Petroleum Geologists, 2001: 1-10.

[16] Galli M T, Gonfalini M, Mele M, et al. Resistivity modeling of array laterolog tools: an application in an offshore Norway clastic reservoir[J]. SPE Reservoir Evaluation & Engineering, 2002, 8(1): 77-87.

[17] Alessio L D, Howells C, Aboel-Abbas S A M, et al. Application of critical technologies enabling low cost development of thin-bedded heterogeneous gas reservoirs in the mature North Malay Basin[C]//SPE Asia Pacific Oil & Gas Conference and Exhibition. Adelaide, Australia: SPE, 2006: 1-13.

[18] 雷茂盛，王玉華，趙杰. 根據(jù)FMI資料分析大慶油田徐家圍子斷陷構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2007，21(1)：14-21. [Lei Maosheng, Wang Yuhua, Zhao Jie. Analysis on tectonic stress field of Xujiaweizi rift in Daqing oilfield with FMI[J]. Geoscience, 2007, 21(1): 14-21.]

[19] 張曉東，于晶，張大智，等. 徐家圍子斷陷沙河子組致密氣成藏條件及勘探前景[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2014，33(5)：86-91. [Zhang Xiaodong, Yu Jing, Zhang Dazhi, et al. Accumulating conditions and exploration prospects for Shahezi-Formation tight sandstone gas in Xujiaweizi fault depression[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2014, 33(5): 86-91.]

[20] 王曉蓮. 徐家圍子斷陷安達(dá)凹陷沙河子組層序四沉積相研究及勘探意義[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2015，34(3)：47-52. [Wang Xiaolian. Study on the sedimentary facies and its exploratory significance for Shahezi Formation sequence SQ4 in Anda sag of Xujiaweizi fault depression[J]. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing, 2015, 34(3): 47-52.]

[21] 陳均亮，蔡希源，林春華，等. 松遼盆地北部斷陷盆地構(gòu)造特征與幕式演化[J]. 石油學(xué)報(bào)，1999，20(4)：14-18. [Chen Junliang, Cai Xiyuan, Lin Chunhua, et al. Tectonic characteristics and episodic evolution of the northern fault depression in Songliao Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 1999, 20(4): 14-18.]

[22] 遲元林，云金表，蒙啟安，等. 松遼盆地深部結(jié)構(gòu)及成盆動(dòng)力學(xué)與油氣聚集[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2002：113-221. [Chi Yuanlin, Yun Jinbiao, Meng Qi’an, et al. Deeped structure, basin-forming dynamics and hydrocarbon accumulation in Songliao Basin[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2002: 113-221.]

[23] 姜在興. 沉積學(xué)[M]. 北京：石油工業(yè)出版社，2010：55-83. [Jiang Zaixing. Sedimentology[M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2010: 55-83.]

[24] 李增學(xué)，常象春，趙秀麗. 巖相古地理學(xué)[M]. 北京：地質(zhì)出版社，2010：22-56. [Li Zengxue, Chang Xiangchun, Zhao Xiuli. Lithofacies paleogeography[M]. Beijing: Geological Publishing House, 2010: 22-56.]

[25] 何小胡，張迎朝，張道軍，等. 成像測(cè)井技術(shù)在重力流沉積研究中的應(yīng)用[J]. 測(cè)井技術(shù)，2013，37(1)：103-109，113. [He Xiaohu, Zhang Yingzhao, Zhang Daojun, et al. Application of imaging logging to deep-water gravity flow deposits study[J]. Well Logging Technology, 2013, 37(1): 103-109, 113.]

[26] 張大智，張曉東，楊步增. 徐家圍子斷陷沙河子組致密氣地質(zhì)甜點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)[J]. 巖性油氣藏，2015，27(5)：98-103. [Zhang Dazhi, Zhang Xiaodong, Yang Buzeng. Comprehensive evaluation of geological sweet point of tight gas of Shahezi Formation in Xujiaweizi fault depression[J]. Lithologic Reservoirs, 2015, 27(5): 98-103.]