[科普中國]-沉積微相

研究資料準(zhǔn)備

1、重礦物

碎屑顆粒在流水搬運(yùn)過程中，沿搬運(yùn)方向從物源向湖區(qū)顆粒粒度逐漸變細(xì)，穩(wěn)定重礦物含量逐漸增加，而非穩(wěn)定重礦物含量逐漸降低。這是由于顆粒之間的碰撞、摩擦、流水對顆粒的分選以及繼續(xù)著的化學(xué)分解和機(jī)械破碎，使得它們在礦物成分、粒度、分選性和形狀上都要發(fā)生變化。礦物總的組合特征是以陸源礦物為主，自生礦物次之。根據(jù)對本區(qū)重礦物資料的分析，取穩(wěn)定重礦物中金紅石、電氣石和鋯石的總含量作等值線，研究其分布規(guī)律。

2、砂層厚度資料

一般說來，靠近物源的地方砂體的厚度較大，遠(yuǎn)離物源的地方砂體厚度薄或不沉積砂體，所以根據(jù)砂體的厚度或砂地比的百分含量，可以確定物源的方向。1

沉積微相劃分標(biāo)志沉積微相標(biāo)志是沉積微相劃分的關(guān)鍵，如果不能找到有效的相標(biāo)志，就不能正確的劃分沉積微相，這些標(biāo)志取得，主要來自對巖心詳細(xì)的觀察。

（1）顏色

顏色是沉積巖最直觀、最明顯的標(biāo)志，它是沉積環(huán)境的良好指示。水體較淺或氧化環(huán)境中形成的巖石其顏色多為淺色及氧化色，主要表現(xiàn)為灰白色、淺灰色、黃色、紫紅色等；水體較深或還原環(huán)境中形成的巖石其顏色多為深色及還原色，主要表現(xiàn)為灰綠色、深灰色、灰褐色、灰黑色和黑色等。河流、三角洲和淺湖的砂巖水體較淺，一般為淺灰色、灰色；而半深湖或分流間灣處的粉砂質(zhì)泥巖、泥巖一般處于還原—半還原環(huán)境，多為灰綠色、灰黑色或黑色。研究區(qū)油層中的砂巖以灰色、深灰色為主，泥巖為灰黑色或黑色，表明當(dāng)時(shí)為水下沉積環(huán)境。

（2）礦物學(xué)特征

根據(jù)薄片鑒定統(tǒng)計(jì)分析可以看出砂巖中石英、長石及巖屑的百分含量，從而可以判定碎屑物質(zhì)搬運(yùn)的遠(yuǎn)近。

（3）沉積物的結(jié)構(gòu)特征

沉積物的結(jié)構(gòu)特征主要包括沉積顆粒的粒度、磨圓度、分選性和基質(zhì)性質(zhì)及其含量等，它們是沉積物源顆粒搬運(yùn)方式搬運(yùn)距離和沉積水動力條件等的綜合反映。

①沉積物的結(jié)構(gòu)成熟度

所謂巖石的結(jié)構(gòu)成熟度就是指巖石中的碎屑物質(zhì)在風(fēng)化搬運(yùn)和沉積作用的改造下接近終極結(jié)構(gòu)特征的程度。結(jié)構(gòu)成熟度是碎屑沉積物成因的重要標(biāo)志。一般將磨圓度、分選性和基質(zhì)性質(zhì)及其含量三者作為判斷巖石結(jié)構(gòu)成熟度的依據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行研究分析沉積物形成的水動力條件。如果碎屑顆粒受水流或波浪作用磨蝕改造的程度強(qiáng)，那么巖石結(jié)構(gòu)成熟度就高，其表現(xiàn)特征是磨圓度及分選性好，基質(zhì)含量少；反之，如果水流或波浪作用程度弱，巖石結(jié)構(gòu)成熟度就低，其表現(xiàn)特征是磨圓度及分選性差，基質(zhì)含量多。

②沉積物的粒度分布特征

沉積物的粒度分布主要是受沉積物物緣和沉積時(shí)的水動力條件兩方面因素的影響，它是反映原始沉積狀態(tài)的重要標(biāo)志。一般認(rèn)為不同的沉積環(huán)境有著不同的水動力條件，從而造成不同的粒度分布，所以粒度分布成為判別和解釋砂體沉積環(huán)境的成因標(biāo)志之一，并能直接提供各砂體搬運(yùn)和沉積時(shí)的水動力強(qiáng)度和作用方式。了解粒度分布就了解了搬運(yùn)介質(zhì)性質(zhì)搬運(yùn)介質(zhì)的能量搬運(yùn)方式等為沉積環(huán)境分析提供了重要依據(jù)。

目前用于環(huán)境研究的粒度方法中以莫斯（A.J.Moss）和維希爾（G.S.Visher）所提出的概率標(biāo)度累積曲線應(yīng)用最為廣泛且效果最好。由于不同的沉積環(huán)境有著不同的水動力條件，而不同的水動力條件會造成不同的粒度分布，從而形成與水動力條件相應(yīng)的概率累積曲線，所以不同的水動力條件和不同的顆粒搬運(yùn)方式在粒度概率累積曲線上有不同的形態(tài)和截點(diǎn)。砂體的搬運(yùn)方式可以分為滾動、跳躍和懸浮三類，在概率累積曲線上分別連成各自的線段組成三個(gè)次總體線段的斜率反映了該次總體的分選性。斜率陡，分選好；斜率緩，分選就差。牽引次總體與跳躍次總體的交點(diǎn)稱為粗截點(diǎn)，跳躍次總體與懸浮次總體的交點(diǎn)稱為細(xì)截點(diǎn)，截點(diǎn)的粗細(xì)反映了水動力條件的強(qiáng)弱，所以概率累積曲線可以較好的區(qū)分砂體的搬運(yùn)性質(zhì)和水流強(qiáng)弱。

（4）構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造（這里主要指流動成因的沉積構(gòu)造）記錄了地層在初始沉積時(shí)的環(huán)境、氣候等多方面的因素，因此，對其進(jìn)行研究對于確定沉積環(huán)境，劃分沉積微相具有十分重要的作用。

對研究區(qū)取心井進(jìn)行巖心觀察，可見到多種沉積構(gòu)造。在巖心中可見平行層理、水平層理、大型交錯(cuò)層理、砂紋交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理、羽狀交錯(cuò)層理、變形層理、包卷層理、擾動構(gòu)造、槽模、砂球、砂枕構(gòu)造、沖刷面等，以下分別作以介紹。層理的多樣性說明水流動蕩多變，是河湖交匯區(qū)的沉積特征。層理規(guī)模自下而上，反映了水動力由弱到強(qiáng)的三角洲進(jìn)積過程。

沉積物在搬運(yùn)和沉積時(shí)，由于介質(zhì)(如水、空氣)的流動，在沉積物的內(nèi)部以及表面形成的構(gòu)造，屬于流動成因的構(gòu)造，主要有各種層理構(gòu)造、上層面及底層面構(gòu)造。流動成因的沉積構(gòu)造主要分為兩大類：

①層理構(gòu)造

層理構(gòu)造是沉積巖中最重要的一種構(gòu)造，它是沉積物沉積時(shí)在地層內(nèi)形成的成層構(gòu)造。層理由沉積物的成分、結(jié)構(gòu)、顏色及層的厚度、形狀等沿垂向的變化而顯示出來。

②層面構(gòu)造

當(dāng)巖層沿著層面分開時(shí)，在層面上可出現(xiàn)各種構(gòu)造和鑄模，有的保存在巖層頂面上，如波痕、剝離線理、干裂和雨痕等；有的在巖層底面上，特別是下伏層為泥巖的砂巖底面上成鑄模保存下來，如槽模、溝模和錐模等，總稱為層面構(gòu)造。

（5）生物特征

巖心觀察描述過程中的古生物特征主要分為兩類

①生物遺跡構(gòu)造，即生物遺跡化石，是指保存在沉積物層面上及層內(nèi)的生物活動的痕跡，如保存在沉積物層面上的爬跡及停息跡，保存在層內(nèi)的居住跡、鉆孔跡等。最常見的和應(yīng)用最廣泛的是蟲孔，包括垂直蟲孔和水平蟲孔，其蟲孔一般指示的為湖相環(huán)境。另外還有生物擾動構(gòu)造，其一般是在淺水環(huán)境中，底棲生物對未固結(jié)沉積物的各種擾動和破壞，使沉積體變形，造成層理不規(guī)則，一般為直立或傾斜的洞穴狀和漏斗狀。

②生物遺體，其中有植物葉片、莖干、根及各種動物化石等。2

測井相分析在識別沉積相時(shí)，巖性、粒度、分選性、泥致含量、垂向序列、砂體的形態(tài)及分布等都是重要的成因標(biāo)志。這些成因標(biāo)志是各種沉積環(huán)境中水動力因素作用的結(jié)果，同時(shí)水動力條件控制著巖石物理性質(zhì)的變化，如導(dǎo)電性，自然放射性、聲波傳導(dǎo)速度等。測井曲線正是各種物理性質(zhì)沿井孔深度變化的物理響應(yīng)。因此建立取心井準(zhǔn)確的巖電關(guān)系，進(jìn)而推廣至非取心井，反推出非取心井準(zhǔn)確儲層特征。所以利用測井曲線形態(tài)可以有效地反饋上述成因標(biāo)志在縱、橫方向上的變化，為識別沉積相提供有價(jià)值的資料，并成為一種有效識別沉積相的途徑。

1）不同的水動力條件造成了不同環(huán)境下的沉積層序在粒度、分選、泥巖含量等方面的特征，因而具有不同的測井曲線形態(tài)。

2）測井曲線的形態(tài)分析可以從幅度、形態(tài)、接觸關(guān)系、次級形態(tài)四個(gè)方面來進(jìn)行。曲線幅度的大小反映粒度、分選性及泥質(zhì)含量等沉積特征的變化，如自然電位的異常幅度大小，自然伽瑪幅值高低可以反映地層中粒度中值的大小，并能反映泥質(zhì)含量的高低；

形態(tài)指單砂體曲線形態(tài)，有箱形、鐘形、漏斗形、菱形四種形態(tài)，反映沉積物沉積時(shí)的能量變化或相對穩(wěn)定的情況，如鐘形表示沉積能量由強(qiáng)到弱的變化；接觸關(guān)系指砂巖的頂、底界的曲線形態(tài)，反映砂巖沉積初期及末期的沉積相變化；次級形態(tài)主要包括曲線的光滑程度、包絡(luò)線形態(tài)及齒中線的形態(tài)，它們幫助提供沉積信息，如齒中線成水平表明每個(gè)薄砂層粒度均勻，沉積能量均勻周期性變化；而齒中線不水平，表明沉積物沉積不連續(xù)或分選不好。根據(jù)以上所述，測井曲線特征與沉積相之間有密切的關(guān)系。用其可先結(jié)合巖性、沉積構(gòu)造、古生物等信息建立取芯井測井微相特征標(biāo)準(zhǔn)，然后再推廣至非取芯井，對研究區(qū)目的層進(jìn)行測井微相的劃分。

對于碎屑巖儲層，泥巖的自然電位、自然伽瑪測井曲線主要反映地層中巖石顆粒粗細(xì)及其泥質(zhì)含量，對于巖性反映較靈敏，因此工作中主要應(yīng)用自然伽馬和自然電位測井曲線分析巖性，區(qū)分不同類型的巖石和沉積相在巖心觀察的基礎(chǔ)上，建立了不同微相測井曲線圖版。3

類型及其特征相分析是在對有關(guān)成因標(biāo)志分析的基礎(chǔ)上，對待研究沉積體的形態(tài)、模式及沉積剖面進(jìn)行對比分析。研究區(qū)為三角洲沉積體，在平面上可分為三角洲前緣砂巖體帶、前三角洲泥巖發(fā)育帶，屬于同一時(shí)期不同地點(diǎn)的產(chǎn)物，彼此交錯(cuò)相接；在剖面上，最底部為三角洲泥，向上覆蓋三角洲前緣砂巖體；隨著時(shí)間推移，三角洲泥巖和三角洲前緣砂巖體呈彼此交錯(cuò)疊覆的組合關(guān)系。3

水下分流河道微相水下分支河道為陸上分支河道的水下延伸部分，在向湖的延伸過程中，河道加寬，深度減小，分叉增多，流速減緩，堆積速率增大。由淺灰、灰白色細(xì)砂巖、粉細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖組成正韻律結(jié)構(gòu)，砂層底部多含泥礫和泥屑，有時(shí)見炭化植物碎塊。泥巖以灰和深灰色為主，是水下環(huán)境的標(biāo)志。

沉積構(gòu)造由下而上為較大型槽狀交錯(cuò)層理、平行層理、小型槽狀交錯(cuò)層理、波狀層理及水平層理，可見生物擾動構(gòu)造及植物碎片，自然電位曲線多為鐘形，箱形及箱形—鐘形，粒度概率曲線大多由跳躍和懸浮二段組成，因坡度較緩，水動力較弱，所以滾動組份含量很少，一般不超過0.2%。

河口壩微相河口壩是三角洲前緣亞相中最典型的沉積微相，位于分支河道的河口處，沉積速率高，是河流注入湖泊水體中時(shí)，由于湖水的頂托作用或地形的突然改變，河流攜帶的大量載荷快速堆積而成。水下分支河道持續(xù)供應(yīng)碎屑物質(zhì)，因此河口壩的規(guī)模較大，成為三角洲前緣重要的砂體類型。巖性主要是粉砂巖、粉細(xì)砂巖和細(xì)砂巖，多具反韻律特征，單層厚度一般3-6m（右圖）。

沉積構(gòu)造主要為低角度交錯(cuò)層理、平行層理、斜層理和斜波狀交錯(cuò)層理，有時(shí)出現(xiàn)浪成沙紋層理，少見生物擾動構(gòu)造。但由于河口砂壩是三維空間的沉積體，因此，在砂壩的不同位置，砂壩的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以有明顯的變化。在砂壩的中心軸可發(fā)育良好的均質(zhì)砂層，而在砂壩的側(cè)翼和端部，砂體厚度變薄，可出現(xiàn)泥質(zhì)夾層，難以與前緣砂席相區(qū)分。河口砂壩概率曲線主要出現(xiàn)兩種類型：

1）由跳躍總體和懸浮總體組成的兩段式；

2）由跳躍總體和懸浮總體及其過渡段組成的兩段加過渡段式。3

遠(yuǎn)砂壩微相遠(yuǎn)砂壩位于河口壩向前三角洲方向過渡的末端，因而有人也稱之為末端砂壩，由溢出河口的細(xì)粒沉積物組成，其特點(diǎn)如下：巖相以泥質(zhì)粉砂巖為主，略具向上變?yōu)榇值牧Ｐ?，砂體厚度較小，在1米-2.5米之間；在剖面結(jié)構(gòu)上，該微相常與河口壩共同組成連續(xù)向上變粗的進(jìn)積復(fù)合體（右圖），直接超覆在前三角洲的黑色泥巖之上，有時(shí)兩者較難分開，因而在單井沉積相剖面分析時(shí)，可以將其與河口壩合并，稱之為河口壩-遠(yuǎn)砂壩進(jìn)積復(fù)合體；在測井曲線上與河口壩的區(qū)別為：遠(yuǎn)砂壩較薄，自然伽瑪值較大，典型漏斗型，中-薄層，顯示出該沉積微相泥質(zhì)含量相對較高的特點(diǎn)。

席狀砂微相席狀砂的形成主要是受波浪搬運(yùn)再沉積作用的控制，是三角洲前緣水下分流河道形成的河口砂壩受到波浪和岸流的改造后重新分布而形成的。它們分布在河口砂壩前緣和側(cè)翼，呈席狀或帶狀分布于三角洲前緣。其特點(diǎn)是砂體分布面積較廣，其沉積特征與河口壩已有明顯不同，粒度變細(xì)，砂層減薄，沉積構(gòu)造中沒有各類大型交錯(cuò)層理，主要發(fā)育平行層理和低角度斜層理，有時(shí)出現(xiàn)波狀層理和波狀交錯(cuò)層理。自然電位曲線為指狀和齒狀，粒度概率曲線分布為高懸浮陡跳躍兩段式（右圖）。

分支間灣微相分支間灣也稱分流間洼地，主要指位于水下分流河道之間的，一般來說，向下游方向開口并與淺湖相通，上游方向逐漸收斂的一個(gè)低洼環(huán)境。一般接收洪水期溢出水下分流河道相對較細(xì)的懸浮物質(zhì)，常形成一系列的尖端指向上游的泥質(zhì)楔狀體。由于水下分流河道的不斷改道和不同期次水下分流河道的相互疊加，分支間灣在單井剖面上與水下分流河道密切共生，反復(fù)疊置。其特點(diǎn)如下：巖性以泥巖為主，厚度變化較大，通常為1-10米之間；沉積構(gòu)造以水平層理為主，次為小型波狀層理，顯示該沉積微相處于相對安靜的低能環(huán)境，但有間歇性的湖浪改造作用；自然伽瑪曲線為高值，曲線為踞齒狀。

邊界的劃分原則1）根據(jù)單井相分析垂向上沉積微相的疊置規(guī)律，按照沃爾特相律理論，即垂向上的分布序列應(yīng)與平面上的分布序列相一致。以此驗(yàn)證和對照平面上沉積微相劃分的正確性。

2）在劃分沉積微相中應(yīng)具體分析研究區(qū)沉積背景，內(nèi)陸湖盆由于受大地構(gòu)造及地理?xiàng)l件的限制其沉積相帶的發(fā)育不一定齊全，可能存在缺相現(xiàn)象，不能一味地按相序理論來劃分。

3）無論是在進(jìn)行單井相分析或是在平面上分析，沉積相帶的劃分不能出現(xiàn)“跳相”的現(xiàn)象，即相帶可以缺失，但沉積后期發(fā)育的相帶不能早于前期發(fā)育的相帶出現(xiàn)。

4）利用小層砂體厚度分布圖作為劃分小層沉積微相的方法時(shí)，必須在考慮其沉積背景的前提下，結(jié)合各井測井相標(biāo)志以及砂體的分布形態(tài)恰當(dāng)?shù)貏澐中映练e微相。并且要特別注意：砂體的尖滅及相變的存在，無砂體厚度的小層應(yīng)賦以零值；等值線上的數(shù)值大小不能作為劃分某一微相相界線的固定值，而應(yīng)結(jié)合測井相標(biāo)志、砂體延伸方向、砂體展布形態(tài)及砂體發(fā)育狀況等具體因素劃分小層沉積微相，而且應(yīng)該時(shí)刻考慮研究區(qū)復(fù)雜小斷塊的特點(diǎn)。

5）在不能明確判斷微相類型時(shí)，應(yīng)結(jié)合物源方向、周圍砂體的分布形態(tài)、水體深淺等具體因素而進(jìn)行分析。

6）采用點(diǎn)到線再到面的研究方法，對目的層段鉆遇井進(jìn)行單井相分析、連井剖面相分析及平面相分析。2

沉積微相分析微相常用來區(qū)分砂體成因類型, 也就是具有獨(dú)特儲層性質(zhì)的級別最小的砂體成因

類型。如河流沉積體系的網(wǎng)狀河中的河道、天然堤和決口扇就屬于微相, 它們的儲層特征差別較大。又如湖底扇中亞相可以由水道和水道間微相組成, 這兩種微相的儲層具有很大差別。

沉積微相研究一般包括研究區(qū)內(nèi)沉積時(shí)間單元的劃分、單井相、測井相、連井剖面相、平面相, 最終建立相模式, 當(dāng)然針對油田具體情況有所側(cè)重。

1 . 系統(tǒng)取心井單井相分析

對系統(tǒng)取心井以及其他零星取心井的巖心進(jìn)行觀察描述是單井相分析的基礎(chǔ)。其內(nèi)容主要包括巖性、沉積構(gòu)造和生物遺跡等相標(biāo)志, 含油產(chǎn)狀( 富含油、含油、油浸、油斑、油跡熒光) , 巖石物性, 裂縫、斷層、地層產(chǎn)狀等構(gòu)造現(xiàn)象。根據(jù)油藏地質(zhì)研究的需要應(yīng)補(bǔ)取部分樣品進(jìn)行分析測試, 并結(jié)合測井曲線、試油和試采資料, 在巖心歸位的基礎(chǔ)上,編制單井相圖, 以確定縱向上的沉積微相類型。

2 . 測井微相分析

利用測井曲線形態(tài)反映的沉積微相類型進(jìn)行沉積微相分析稱為測井微相分析。定性地說不同形狀自然電位、自然伽馬曲線對應(yīng)于不同相帶的砂體, 定量地說, 某一深度的測井?dāng)?shù)據(jù)( 如地層視電阻率、密度、中子孔隙度、自然電位和自然伽馬等) 或分析數(shù)據(jù)( 如孔隙度、砂巖百分含量、分選系數(shù)、粒度中值、泥質(zhì)含量等) 是對這一深度的沉積相帶及沉積物的特征描述。

根據(jù)自然伽馬或自然電位曲線的形態(tài)及地層傾角測井可以較好地識別微相, 如三角洲水下分流河道自然電位為中高幅鐘形式箱形, 河口壩則為漏斗形, 遠(yuǎn)砂壩則為中低幅漏斗形或指形, 河道間則為低幅齒形或平直曲線。有關(guān)自然電位曲線的指相意義在勝利油區(qū)已得到廣泛應(yīng)用。此外,地層傾角測井能較好地識別各類沉積層理(右圖)。

3 . 剖面和平面沉積微相分析

在單井相分析基礎(chǔ)上, 應(yīng)用測井相分析得到的非取心井上的微相類型,對研究區(qū)順沉積水流方向和垂直水流方向進(jìn)行沉積微相剖面分析, 指明微相和砂體的變化規(guī)律。

沉積微相平面圖是油藏地質(zhì)的重要內(nèi)容, 是研究儲層非均質(zhì)性及剩余油分布的關(guān)鍵圖件。通常以單井相為基礎(chǔ), 作出某一沉積時(shí)間單元的砂巖等厚圖或砂巖百分含量等值線圖, 將同一微相展布規(guī)律可勾繪在平面圖上。

但實(shí)際工作中, 單憑測井相的定性劃相, 給微相平面展布研究帶來很大的不確定性。當(dāng)前, 油藏地質(zhì)學(xué)不斷從定性向定量方向發(fā)展, 隨著數(shù)學(xué)地質(zhì)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 使復(fù)雜特殊類型油田沉積微相的定量研究成為可能。1