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    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

    2018-06-06 01:10:49張大智初麗蘭王曉蓮
    沉積學(xué)報(bào) 2018年3期
    關(guān)鍵詞:特征

    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(kāi)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?chē)罅康牡貙有畔ⅲ瑢?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(xiàn)狀、條帶狀、斑狀等,表示不同的巖性組合類(lèi)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(kāi),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(kāi)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(lèi)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(lèi)型,結(jié)合古水流特征、地震屬性分析,開(kāi)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(jiàn),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(lèi)

    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(jiàn)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(lèi)

    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(lèi)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(lèi)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(jiàn),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(lèi)型包括波狀層理和透鏡狀層理,多見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(chēng)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(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)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(jiàn)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(lèi)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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(lèi)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(lèi)型及巖層厚度的連續(xù)變化曲線(xiàn),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(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)型劃分為1、2兩種類(lèi)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(jiàn)棱角狀礫石;支撐類(lèi)型上整體為基質(zhì)支撐,上部見(jiàn)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(jiàn)粗礫,粒徑可達(dá)15 cm。通過(guò)粒徑與常規(guī)曲線(xiàn)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(jiàn)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(lèi)型為基質(zhì)支撐,層理一般不發(fā)育,河道底部可見(jiàn)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(xiàn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)塊狀層理,可見(jiàn)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(xiàn)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(lèi)型為基質(zhì)支撐,局部見(jiàn)顆粒支撐,發(fā)育遞變層理,河道底部發(fā)育較多沖刷面,見(jiàn)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(xiàn)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(kāi)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(kāi),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(lèi)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?,?jiàn)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(jiàn)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(jiàn)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(xiàn)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(huà)古水流特征,為物源分析、更準(zhǔn)確的刻畫(huà)沉積體系分布、河道砂體展布特征提供豐富的地質(zhì)信息。

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