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第6章-沉积相

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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主要内容第六章 沉积相分析 沉积相分析 地震相分析测井相分析  沉积相是沉积环境及在该沉积环境中形成的沉积岩(物)特征的总和。沉积岩特征包括岩性特征(如岩石的颜色、物质组成、结构、构造、岩石类型及其组合)、古生物特征(如生物的种属和生态)以及地球化学特征。沉积岩特征的这些要素是相的各种环境条件的物质记录,也即相标志。   沉积相按沉积特征分为岩相、生物相和地球化学相,实际上它们应属于沉积相进一步划分的亚一级术语,确切地讲,岩相是指一定沉积环境中形成的岩性或岩性特征的组合。测井资料是油气勘探开发中的重要资料之一,是岩相特征的反映,它对岩相特征的分析是以地质分析为基础的,只有通过地质刻度才能够赋予它一定的地质意义,因此,它是沉积相分析的标志之一。 沉积相分析第一节一、 相和环境的概念 一个沉积相是一个特定的沉积岩体,可以根据它的几何形态、岩性、构造、古水流型式和化石特征加以确定,并与其它岩体相加以区分。如交错层砂岩相、粒序砂岩相等。 沉积环境是“在物理、化学及生物上有别于相邻地区的一个地貌单元” 。如河流、湖泊、三角洲、沙漠环境等。划分沉积环境的参数包括物理的(如风、波浪和流水的强度、速度和方向、气候条件等)、化学的(如沉积介质的生物的(动物、植物作用)。 相是一定沉积条件下形成的一种有特色的沉积岩体,这种沉积条件反映一种特定过程和环境,故特定的沉积相是特定沉积环境的产物。 在进行环境解释时,垂向叠覆层序中产出的相,必须是地理上横向相邻环境中形成的。因此,可以利用钻井中出现的相序规律推测和对比空间上的岩相分布。 在相分析中还常用“相模式”和“沉积模式”这一术语。沉积模式是古代沉积作用面貌的再现,并加以典型化和模式化,在实际应用中,这些模式可以分别强调环境、过程或产物(相)。它可用一定的图解表示,即模式图。最好用立体图,通常也可用平面图或剖面图。沉积模式在解释古代沉积环境及预测矿产中有重要意义。 二、沉积环境分类 沉积环境首先分为大陆、海陆过渡和海洋三大环境,每大类环境中再分为若干环境,并可细分若干亚环境。其中各种级别都可简称为环境。碎屑岩环境和碳酸岩环境在空间分别及其相互关系上有明显差别。 海洋环境 三角洲环境 河口湾环境 海岸环境 海陆过渡环境 坡积和残积环境 冲击扇环境 沙漠环境 冰川环境 河流环境 湖泊环境 沼泽环境大陆环境  坪无障壁海岸:海滩、潮湖、海滩、潮坪有壁海岸:障壁岛、泻境重力流、等深流沉积环深海环境次深海环境浅海陆棚环境 三、相分析方法 根据沉积岩的特征恢复其沉积时的环境即称为相分析,又称为环境分析。那些用来恢复沉积环境的沉积岩的一系列特征,称为相标志,又称为成因标志。相分析是从观察和描述相标志开始的。 1)岩石学标志 成分 包括岩石类型和矿物成分,如原生沉积的自生矿物可指示沉积环境,岩屑和重矿物可指示来源区母岩性质,岩石类型除了在一定程度上可以指示沉积环境外,还可反映沉积盆地的构造状况和古气候条件。 结构 碎屑岩结构的研究范围包括碎屑颗粒本身的特征(粒度、球度、形状、圆度、分选性和颗粒表面特征)、胶结物的特征以及碎屑与填隙物之间的关系(胶结类型)等。 沉积构造 沉积构造包括沉积过程中或沉积之后不久,由机械的、化学的和生物的作用所形成的众多构造种类。原生沉积构造主要是固结成岩作用之前形成的。由于这些构造几乎都是原地形成的,所以它们是反映沉积环境或沉积作用的最好标志。沉积岩构造中对区分环境最有意义的是流动成因的层理构造、层面构造、同生变形构造和生物成因的构造。(2)古生物标志 古生物和古生态资料室确定沉积环境的最有效标志,而且还可指示沉积时的水深,盐度,浊度。近年来,遗迹化石在解释沉积环境方面得到了广泛应用。 (3)地球化学标志 应用岩石和生物介壳中的微量元素,同位素以及有机地化资料来解释环境。2.相分析的基本方法 (1)详细观察和描叙露头或岩心剖面的岩石特征,并根据所采集的样品测得试验数据,综合分析岩性、粒度、沉积构造和古生物等岩石特性。  (2)分析沉积过程,查明可能的形成条件,如携带各种颗粒的水流强度、方向、沉积速度以及可能的水化学性质等,说明它们是如何与所产生的沉积物相联系的。  (3)建立垂直层序,了解相邻岩石纵向和横向的相互关系以及地层接触关系,利用这些关系作为限制因素排除某些环境,减少选择项目。 (4)进行观察特征的比较,与现代环境或相模式分析对比沉积过程的有关特点,检验所得出的初步认识,最后作出环境解释的结论。3.相分析的一般程序单井剖面相分析     从所研究地层的露头和岩心剖面入手,通过观察和描述岩石的成分、结构、沉积构造及古生物等一系列特征,建立垂向层序,分析可能的形成条件,了解相邻相的相互关系,利用相模式与分析剖面的垂向层序进行对比,确定沉积相类型。 剖面对比相分析   在单井剖面相分析的基础上,建立各单井剖面直接的联系,通过对比确定沉积相在二维空间的展布特征。在岩心井资料较少时,可充分利用测井曲线资料进行对比。 平面相分析   通过绘制一系列剖面图和平面图等基础图件,分析全区沉积相类型和展布,这些基础图件包括综合柱状图、单井剖面相分析图、剖面相分析图、地层等厚土、砂层等厚图、砂泥比图、岩石类型或泥岩类型图。根据这些基础图件的综合分析,绘制出反映区域沉积相类型及展布的平面相分析图。 单井剖面相分析图 剖面对比相分析图 14 沉积微相平面相带图  测井资料沉积相分析技术是随着测井测量技术及其计算机应用技术的发展而发展的。测井相实际上是代表不同测井响应特征(包括岩性、岩石结构、沉积构造等)的一个集合,它与地质意义上的沉积相既有联系,又有区别,只有把这些不同类型测井相与已知的沉积相资料(例如岩心等)相对比,并进行综合分析,才能建立起测井沉积相分析的模式,达到沉积相分析的目的。因此,测井相分析的基本原理就是从一组能反映地层特征的测井响应中,提取测井资料的变化特征,包括幅度特征、形态特征等,以及测井解释结论(如沉积构造、古水流方向等),将地层剖面划分为有限个测井相,用岩心分析等地质资料对这些测井相进行刻度,用数学方法及知识推理确定各个测井相到地质相的映射转换关系,最终达到利用测井资料来描述、研究地层的沉积相。 测井相分析第二节一、测井曲线形态标志1. 测井曲线的幅度 测井曲线幅度受地层的岩性、厚度、流体性质等因素控制,可以反映出沉积物粒度、分选性及泥质含量等。由于不同地区地质情况的差异、地下流体性质等情况,应在岩心资料研究的基础上建立适应本地区的岩性与测井信息之间的联系2. 测井曲线的形态特征 不同的沉积环境下,由于物源不同、水动力条件不同及水深不同,必然造成沉积物组合形式和层序特征的不同,反映在测井曲线上就是不同的测井曲线形态。柱形(箱形):反映沉积过程中物源供应丰富、水动力条 件稳定下的快速堆积,或环境稳定的沉积。钟形:测井曲线值下部最大,往上越来越小,是水流能量 逐渐减弱或物源供应越来越少的表现。漏斗形:与钟形相反,垂向上呈水退的反粒序,水动力能 量逐渐加强和物源区物质供应越来越丰富的沉积环境。复合形:表示由两种或两种以上的曲线形态组合,如下部 为柱形,上部为钟形组成,表示一种水动力环境向另一 种环境的变化。3. 接触关系 顶底接触关系反映砂体沉积初期、末期水动力能量及物源供应的变化速率,有渐变和突变两种,渐变又分为加速、线性和减速三种,反映在曲线形态上有凸型、直线和凹型。突变往往表示冲刷(底部突变)或物源的中断(顶部突变)。4. 曲线光滑度 是曲线形态的次一级变化,可分为光滑、微齿和齿化三级。光滑代表物源丰富,水动力作用稳定;齿化代表间歇性沉积的叠积,或各种物理化学作用的频繁变化。主成分分析就是在相关的许多因素(或因子)中。找出反映事物内在联系和起主导作用的、数目较少的新因素,并根据找出的主因素对事物进行分析研究。   (1) 由聚合法具体的找出能度量它们之间相似程度的统计量作为聚类的依据,把一些测井特征相似性大的聚合为一类,另一些相似性大的聚合为另一类,其中关系密切的聚合到一个小的分类单位,关系不太密切的聚合到一个大的分类单位,直到所有的地层聚合完毕,形成一个谱系图。 二、岩相测井解释 测井相的划分一般采用多元分析中的主成分分析和聚类分析方法进行(2)数据变换  对不同量纲、不同数量级的测井数据进行标准化处理,常用的方法是标准差标准化方法              = 其中:              i pj 1   pj 2)(11= ,(3)相似性统计量对于用 pd )(= 来计算 可用相似系数(夹角余弦)。对于用距离系数或相关系数对指标聚类。(4)聚合归类的原则(a)若选出的一对样品在己分好的组中均未出现 时,则将它们形成一个独立的新组。 (b)若选出的一对样品中,有一个样品出现在已分好的组中,则将另一个也加入到该组中。 (c)若选出的两个样品已分别出现在分好的两组中,则把这两个样品联在一起。 (d)若选出的一对样品出现在同一组中,则这对样品不再分组。 在进行聚类分析时,应注意对过渡带和薄层的处理,因它们的测井值不能反映地层的真实情况,应采用特殊方法处理。如对界面附近的过渡带利用测井曲线的拐点确定层界面,而将拐点上、下部分归于上下邻层。3.利用交会图技术划分测井相   利用交会图法可以确定约120多个测井相。将确定的测井相数据存入油藏描述数据库系统中每一种岩相均表示为样就有可能酌情处理由地质环境和测井数据采集引起的变化。斯仑贝谢油藏描述测井相一岩相数据库中目前存有自然伽玛、中子、密度、声波时差、光电吸收截面、钍、钾含量等曲线;主要岩相组有砂岩、灰岩、白云岩、泥岩,蒸发岩及其他岩相。还可以根据上述各种岩相所含的胶结物、粒径、特殊矿物等,并考虑孔隙度的类型及变化范围,再将岩相细分。 三、测井相转换为岩相  一般是通过关键井或关键井段的岩心、岩屑及其他录井资料与所确定出的测井相进行反复详细的对比,找出两者之间的对应关系。  1. 利用测井相—岩相数据库中主成分分析聚类分析得到的测井相与由岩心等确定的岩相的对应数据进行测井相与岩相的转换的。对于未取心的井,经聚类等分析得出测井相,并按聚类号给每个测井相以岩相名称及地质学描述。利用测井相一岩相数据库中两者的对应关系,便可将测井相转换为岩相。  2. 用由关键井建立的测井相一岩相对应关系中的测井相(一组测井值),先建立贝叶斯判别函数,并确定判别准则。然后将非关键井每层的一组测井值,算出它归于各个岩相的概率,并将这组测井值归入概率最大的那个岩相。测井相特征参数表岩相曲线 碎屑支撑砾岩 杂基支撑砾岩 块状砂岩 砂岩 泥质砂岩 砂质泥岩 复杂泥岩 泥岩在勘探评价阶段,井资料较少,而具备丰富的地震资料,因此,应用地震资料进行地震相分析是勘探阶段油藏描述中进行沉积相平面展布研究必不可少的工作。 地震相分析是在地震层序划分的基础上,根据地震剖面上反射波组的产状、组合关系、振幅、频率、速度、连续性等信息,划分地震相类型,研究地震相平面展布,并建立地震相向沉积相的转换关系,确定不同层段的平面相展布。 地震相分析第三节一、地震层序划分 地震层序的详细划分是地震相分析的基础。地震层序是沉积层序在地震上的表现,是由时代界面限制的年代地层单元,代表在单一地壳运动幕沉积下来的成因单元。因此,反映地震层序边界的不整一关系如上超、下超、顶超、削蚀及整一等反射终端类型为划分地震层序的主要依据。 二、地震相类型 地震相是指具有一定分布范围的三维地震反射单元,代表产生反射的一定岩性组合及沉积特征。在划分地震层序后,就可以在任一层序或亚层序组内,根据各种地震反射参数(地震相标志)按一定程序对地震相单元进行识别、解释和作图。 目前常用的地震相参数可分为二大类四小类。1.几何参数 包括外形和反射结构。 地震相单元的外形有席状、席状披盖、楔状、滩状、透镜状、丘状和充填型等,反映了沉积体的几何形状。  地震相单元的主要反射结构包括平行、亚平行、乱岗状、发散、前积、杂乱和无反射模式,其中前积结构可以细分为S 型、斜交、S 一斜交、叠瓦状、帚状、杂乱前积结构等 ;反射结构与充填型外形的组合可构成上超充填、前积充填、丘形上超充填、杂乱充填、发散充填、复合充填等。2.物性参数 包括反射连续性、振幅、频率和层速度。反射连续性为定性参数,在地震剖面上可分为好、中、差三级;频率本身为定量参数,但可在地震剖面上进行定性解释,其中振幅可分为强、中、低三个等级,频率可分为高、中、低三等级;层速度为定量参数。对其进行定量解释,可计算出岩性指数和砂岩含量。 三、地震相图 地震相图是地震相分析的成果图。它以层序、亚层序组或亚层序为编图单位,在平面上反映出地震相的展布规律。地震相编制的方法很多,应根据实际地震反射特征及沉积特征而定。一般地,应根据工区特点,选取最能反映工区沉积特征的主要地震相参数组合进行地震相图的编制。首先,根据主要地震相参数的组合进行地震相的识别和类型划分,然后在地震测网上进行地震相解释和标注,最后编绘不同地震相在平面上的分布图,即为地震相图。
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