1、,测井地质应用,张 占 松长江大学地球物理与石油资源学院,汇 报 内 容,一、测井资料沉积相分析 二、层序地层分析 三、多井研究,第一部分：沉积相分析,1 国内外发展概况 2 FMI岩相特征分析 3 常规测井岩相特征分析 4 常规测井资料测井相分析 5 沉积相分析,沉积相分析：国内外研究现状,1 测井资料定性分析方法 2 测井资料定量分析方法 3 定量与定性相结合的方法 4 综合研究,沉积相分析：国内外研究现状,1 测井资料定性分析方法(皮尔森，1970),测井曲线特征描述 （幅度、形态、接触关系等）,总结模式,沉积相解释,评价： 是测井资料沉积相分析的基础 能够综合地区经验和专家知识 没有充
2、分发挥计算机的作用,沉积相分析：国内外研究现状,2 测井资料定量分析方法(王仁铎，1991),提取已知相的测井曲线特征参数 （均值、中心、变差方差等）,监督模式训练 建立模型,沉积微相,评价： 必须具有已知的足够多微相资料用于训练 过分强调曲线形态的作用，对实际曲线的多样性考虑不足，因此形成既可能交叉，又可能相互矛盾的一套数据体 仅能使用几条测井曲线 必须事先进行沉积单元的划分,沉积相分析：国内外研究现状,3 定量与定性相结合的方法,测井资料（值）的聚类分析,岩心、常规、非常规测井资料,沉积相解释,评价： 充分考虑测井资料所反映的地质意义 充分发挥计算机的作用 能够综合地区经验和专家知识 能够
3、使用多条测井曲线，且无须事先进行沉积单元划分,沉积相分析：国内外研究现状,4 综合研究 多井研究越来越受到重视 测井资料沉积相研究由单井逐渐向面上发展 层序地层现已成为测井资料研究的重要内容 井震结合，井间等时地层对比在建立地质模型、油田开发中起着越来越重要的作用,沉积相分析：主要研究内容, 关键井研究：FMI资料研究，划分岩相类型；通过与非常规测井资料、岩心分析资料的对比分析，建立常规测井相模式。综合建立沉积亚/微相模式和层序地层划分方案。 单井资料沉积相解释与层序划分 井间等时地层对比 工区内沉积亚/微相、储层参数平面展布分析,FMI资料分析：概 述,透过现象(测量内容)看本质(地质现象和
4、地质规律)以岩性、结构、构造、韵律性等为研究内容，以岩心、FMI以及常规测井之间的相互对比为分析方法，建立岩相模式，确定FMI与地质现象之间的关系，通过综合剖面和井间对比，研究地质发展的初步规律。,FMI资料分析 ：研究内容,1 建立岩性识别模式(岩心、常规) 2 识别沉积构造特征(层理、层面、变形等) 3 识别岩石结构特征 (大小、分选、磨圆、分布、胶结等) 4 分析沉积韵律性 (正粒序、反粒序、块状、互层状、复合粒序) 5 研究古水流方向 (根据砂层内层理/层面) 6 用于储层识别和划分 (粗砾岩、亮色砂岩储层物性不好、黄色砂岩储层理想),确定古水流方向,层理指示古水流方向西偏南,冲刷面指
5、示古水流方向西偏南,水平层理泥岩、砂质泥岩及灰质泥岩等夹泥石流沉积特征的粗砾砂岩、块状、平行层理砂岩和变形构造。应为水下冲积扇沉积。纵向为由细变粗、由薄变厚的反韵律沉积特征,XXX井综合剖面图,FMI资料分析 ：单井分析总结,1 FMI资料的主要特征为深湖半深湖沉积的泥岩、砂质泥岩及灰质泥岩水平层理背景下的具有泥石流沉积特征的粗砾砂岩沉积体，以及块状、平行层理砂岩和变形构造。反映了近岸快速堆积的沉积特征，应为水下冲积扇和浊积沉积。 2由东北向西南砾岩体规模逐渐变小，颗粒逐渐变细。 3 纵向上总体为由细变粗、由薄变厚的反韵律沉积特征 4 平面上由东北向西南，由扇根扇中扇端深湖浊积的沉积特征。,F
6、MI资料分析 ：岩相类型,根据岩性、结构、构造等特征总结出以下15种岩相类型： 碎屑支撑砂砾岩相 杂基支撑砂砾岩相 细砾岩相 块状砂岩相 具有平行层理的砂岩相 具有水平层理的泥质砂岩相 块状泥质砂岩相 块状砂质泥岩相 具有水平纹层的粉砂质泥岩相 水平层理泥岩相 块状泥岩相 变形层理 互层状砂质泥岩相 互层状泥质砂岩相 鲍马序列,常规测井资料分析,1 测井曲线的预处理 2 测井资料的响应因素分析 3 各岩相的常规测井曲线特征 4 常规测井岩相分析技术,常规测井资料分析：概 述,解决三个问题：常规测井与地质现象之间的关系；FMI与常规测井之间的关系。测井相的确定和划分问题。以岩心、FMI以及常规测
7、井之间的相互对比方法，分析各种岩相在每条测井曲线上的响应特征，建立每种岩相的测井曲线模式；以FMI资料确定的岩相为基础，通过聚类分析确定测井相类型，采用贝叶斯判别法划分测井相。这样可赋予测井相一定的结构、构造信息。,常规测井资料分析：预处理,1 测井曲线的环境校正和编辑 2 测井曲线的标准化,XXX与XXX-1校正前后密度与补偿中子交会图与直方图,常规测井资料：响应因素分析,1 目的建立测量物理量与地质现象之间的关系，挑选能够充分反映岩相的测井曲线 2 方法根据测井测量原理进行的岩心、FMI与常规测井资料之间的对比并与数字分析技术相结合,XXX3井测井曲线,XX井储层段高自然伽马测量值,均呈正
8、态分布 最大值(代表砾岩)相同 峰值（代表泥岩）发生变化,自然伽马直方图,形态不同 最大值不同 峰值（泥岩）发生变化,自然伽马直方图,XXX井电阻率曲线的频谱图,响应因素分析主要结论,1 工区自然电位曲线反映储层和岩相的能力较弱 2 自然伽马曲线具有分段性，沙四以下砂岩显示低值（也不尽然），沙三下砾岩一般显示高伽马值（有砾岩低伽马现象，决定于岩石成分），原因是岩石成分和结构的不成熟，且细砾岩的伽马值比粗砾岩的伽马值大，反映分选好的特征。 3 三孔隙度曲线不同程度的反映了岩性、结构、构造特征以及压实程度等。 4 电阻率曲线基本上反映了岩相的变化。,常规测井资料：各岩相的曲线特征,通过对比，总结F
9、MI资料上反映的各种岩相在常规测井曲线上的特征，分析常规曲线区分各种岩相的能力，建立利用常规测井曲线识别各种岩相的模式，为计算机自动岩相模式识别打下基础。,对比分析结果与认识,1、在FMI资料上识别出来的砾岩相（杂基支撑砾岩、碎屑支撑砾岩、细砾岩相）、砂岩相（块状砂岩相、具有层理的砂岩相）具有明显的特征。 2、泥质砂岩、砂质泥岩、灰质泥岩、泥岩、油泥岩等的特征不是十分明显，特别是它们的结构、构造特征难于区分。 3、一些构造作用（如层理、构造作用带）会对较细岩性的测井值产生一定的影响。,常规测井资料：测井相分析,1 聚类分析测井相分析研究的重点和主要内容之一是如何划分每一个测井相，目的使划分的测
10、井相具有一定的地质意义。通过交会图划分的岩性类型尽量同岩芯、FMI资料岩相一致，进而建立起测井相的代表性参数，即建立起岩性划分模型。共分为杂基支撑砾岩、碎屑支撑砾岩、块状砂岩、砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩、复杂砂质泥岩、泥岩。 2 贝叶斯判别,XXX井岩性划分交会图,颗粒支撑砾岩,杂基支撑砾岩,块状砂岩,复杂泥岩,砂岩,泥质砂岩,砂质泥岩,泥岩,XXX井区测井相特征参数表,细砾岩、砂岩、泥质砂岩、复杂泥岩典型曲线特征,碎屑支撑砾岩相：光滑箱形高电阻率和密度，低声波时差和中子孔隙度，高自然伽马。砾径较大时，浅电阻率呈微齿状。 砂岩相：同块状砂岩相比，电阻率减小，声波时差与中子孔隙度值增加，密度减小。
11、 复杂砂质泥岩相：中等视电阻率背景下的高声波时差、高中子孔隙度以及低密度，曲线呈箱形或卵形,杂基支撑砾岩典型曲线特征,杂基支撑砾岩相：电阻率较高(决定于泥质含量)，浅电阻率呈锯齿状，密度、声波时差、补偿中子发生相应变化，中高伽马，对有些泥质砾岩，没有明显的高伽马特征。,块状砂岩、砂质泥岩、泥岩典型曲线特征,块状砂岩相：箱形高电阻率，一般比碎屑支撑细砾岩小，比杂基支撑砾岩大，声波时差、补偿中子孔隙度值也发生相应变化。 砂质泥岩相：一般呈平直曲线中偏低电阻率。 泥岩相：低电阻率，高声波时差和补偿中子孔隙度，低密度，一般情况下曲线较光滑,XXX井测井相处理结果与取芯资料比较,XXX井测井相处理结果与
12、取芯资料比较,沉积相分析：相标志,1 相标志 岩相标志：颜色、结构、构造、岩石类型 常规测井曲线形态标志 岩性序列标志 2 分析方法根据水下扇的定义和已有的研究成果，以具有FMI资料的井为基础，建立相标志、相模式。,XXX井综合剖面图,扇根主水道测井曲线特征,扇根主水道：碎屑支撑砾岩相、杂基支撑砾岩相、滑塌岩相，块状层理，电阻率曲线为中高阻齿状箱形,扇根主水道侧缘测井曲线特征,扇根主水道侧缘：由砾质泥岩、含砾泥岩组成，块状，低电阻率值,扇中辫状水道测井曲线特征,辫状水道：以细砾岩、含砾中粗砂岩、中细砂岩为主；叠复冲刷递变层理及平行层理，块状或正韵律；微齿箱形+齿化钟形 水道间：多由中细砂岩、泥
13、质砂岩、砂质泥岩及泥岩组成；见平行、波状、变形层理；中低幅微齿箱形,扇中前缘测井曲线特征,扇中前缘：由细砂岩、泥质砂岩、泥岩不等厚互层；见平行、波状、变形层理；低幅齿状显示,扇端泥测井曲线特征,扇端：由粉砂岩、泥岩和泥质砂岩不等厚互层组成，变形构造发育，低阻微齿曲线显示,沉积相分析：单井沉积相划分,根据建立的相标志，分两类情况进行沉积相划分： 对于有FMI资料的井，FMI与常规相结合进行划分，并研究岩相和沉积相的纵向变化规律； 对没有FMI资料的井，采用常规测井资料，并与FMI资料井的变化规律相比较。,XXXX井岩相、沉积相及层序地层分析结果(3-1),XXXX井岩相、沉积相及层序地层分析结果
14、(3-2),XXXX井岩相、沉积相及层序地层分析结果(3-3),工区典型的沉积相模式特征,层序地层学,（1）地质历史中曾发生过多次海平面、湖平面或沉积基准面的周期性变化。这些变化是由构造运动、全球海平面变化、沉积物供应、气候变化等综合结果引起的。它们对地层单元的展布、几何形态及岩性分别起着不同的控制作用。其中，构造沉降和全球性海面升降共同作用引起了沉积基准面的相对变化，后者产生了潜在的可供沉积物堆积的容纳空间。构造沉降和气候因素控制了沉积物的类型和输入量，由此产生的沉积物的供应速度决定了可容纳空间的大小。构造沉降速率、全球海平面升降速率和盆地的沉积物供给速率控制了沉积地层的几何形态。构造沉降和
15、全球性海面升降与海平面相对于盆地边缘的位置之间的关系是互为因果关系，是层序地层学的理论基础。,（2）沉积基准面与沉积物表面之间的空间称为可容纳空间，沉积物就是，也只能是在这个空间中沉积下来的。基准面的周期性变化造成可容纳空间的周期性变化。这些变化是非常复杂的，但是，通过傅立叶变换，可以把它们分解成时间跨度或频率大小不同的若干级次。每一个完整的周期内两个相邻下降翼拐点之间形成的沉积物称作一个层序。每个层序有三个体系域组成，它们并不完全是彼此平行的千层饼状，而是不均一分布。一些低级的层序可以叠置组合成高级复合层序，其中的低级层序可以看作是高级层序的低水位、水进和高水位体系域。但称它们为低水位、水进
16、和高水位层序组。,（3）准层序及准层序组是组成层序的最基本单位，也是构成油气藏的基本单位。准层序有四种类型，但基本特点是沉积环境的水深向上变浅，它是在两次小的海泛之间形成的。形成于水下河道改道后引起的泥质沉积物的迅速压实；构造沉降；海平面或其它基准面的迅速下降。后二者可导致一系列的准层序的形成，其时间跨度可以等于或超过四级层序的形成时间。准层序组内部的岩层叠置说明了沉积速率D与可容纳空间变化速率A之比值的变化，当DA时，发生前积(高水位体系域中后期)，反之发生退积(水进体系域时期)，在低水位体系域时期及水进和高水位体系域的过渡时期，可以发生加积作用。,（4）体系域是一连串同期的沉积体系的组合。
17、低水位体系域发育于可容纳空间的开始快速大幅度减小至快速增大之前。开始时由于可容纳空间的迅速减小，沉积基准面大幅度下调，使早先沉积的地层暴露到侵蚀基准面以上，沉积作用停止，而侵蚀冲刷不断加剧，并且由于供应距离近、堆积快、沉积物以盆底扇、斜坡扇形式沉积下来，沉积物分选、磨圆都很差，孔隙度、砂泥比高，矿物结构成熟度、成分成熟度低。在后期，可容纳空间的减小趋势缓慢并略有开始增大之趋势，这种增大是很缓慢的，低水位前积复合体便是此期的产物，侵蚀基准面的向下调整逐渐停止，对早先沉积地层的切割也逐渐停止，沉积物的颗粒要比低水位（盆底扇、斜坡扇）细，上部楔状体颗粒更细，准层序以前积型叠加。,水进体系域（TST）
18、发育于可容纳空间增大至达到最大增大速率之间的时间段。随着可容纳空间的不断增大，盆地内的沉积物供应逐渐减少，处于“饥饿状态”,沉积物几乎全部被保存在不断上超的岸线附近，准层序以退积型式叠加。高水位体系域（HST）发育于可容纳空间增长速率最大至增长停止或开始减小之间的时间段。随着可容纳空间增长速率的减小，准层序组将由退积型式转变为前积型式，沉积物不断向盆地前积。,（5）最大海泛面在层序地层学中占有重要地位。它可以作为地层对比的标志。大的层序的最大海泛面，可以全区对比追踪，局部发育的小规模的高频层序，则只在局部地区发育可追踪的反射。,高分辨率层序地层学的理论核心是指在基准面旋回变化过程中，由于沉积物
19、可容纳空间与沉积物补给通量比值（A/S）的变化，相同沉积体系域中沉积物体积发生再分配作用导致沉积物堆积样式、相类型及相序、岩石结构保存程度发生变化。这些变化是沉积体系域在基准面旋回中所处位置和可容纳空间的函数。基准面旋回变化控制了地层单元的分布模式，这种具有一定规律的分布型式为进一步预测沉积储层的分布提供了概念性模型。,概 述,高分辨率层序地层学是对地层记录中反映基准面旋回变化的时间地层单元进行“二元划分”，其关键是在地层记录中识别代表不同级次基准面旋回的不同级次地层旋回，进而进行高分辨率等时地层对比，探讨等时地层格架内的地层分布模式，预测有利的烃源岩、储集层和盖层的分布位置。,T.A.Cro
20、ss(1994)引用并发展了Wheeler(1964)提出的基准面概念，分析了基准面旋回与成因层序形成的过程一响应原理。基准面（Baselevel）并非海平面也不是一个相当于海平面的向陆延伸的水平面，而是一个相对于地球表面波状升降的、连续的、略向盆地方向下倾的抽象面（非物理面），其位置、运动方向及下降幅度不断随时间发生变化。,基准面及基准面旋回,高分辨率层序地层学研究是对地层记录中反映基准面变化旋回的时间地层单元进行二元划分。不同级次的基准面旋回必将形成不同级次的地层旋回。因而，在地层记录中如何识别代表多级次基准面旋回的多级次地层旋回就成为高分辨率层序地层学地层对比的关键。根据基准面旋回和可容
21、纳空间变化原理，地层的旋回性是基准面相对于地表位置变化产生的沉积作用、侵蚀作用、沉积物过路作用和沉积非补偿造成的饥饿性沉积作用乃至非沉积作用等多种地质作用随时间发生空间迁移的地层响应。地层记录中不同级次的地层旋回，记录了相应级次的基准面旋回。一般来说，根据地层记录的旋回地层特征，可以将基准面旋回划分成短期、中期和长期旋回。,基准面旋回的确定,短期基准面旋回系指成因上有联系的岩相组合，记录了一个短期基准面旋回可容纳空间由增加到减少的过程。短期地层旋回中代表基准面上升半旋回的地层记录以反映沉积水体逐渐变深的相组合为特征（位于海盆或湖盆中，且沉积物供给速率低于可容纳空间增长速率）；代表基准面下降半旋
22、回的地层记录则以沉积水体逐渐变浅的相组合为特征。短期基准面旋回形成的短期地层旋回边界一般为代表短期基准面下降期地表冲刷作用形成的小型侵蚀面，或既无沉积又无侵蚀的非沉积作用面，或对应于相组合的垂向转换位置。实际上，短期基准面旋回主要是通过露头、岩心及钻井岩性序列等具有高分辨率特征的地质资料来确定的。,短期基准面旋回,常见的短期基准面旋回识别标志如下：地层剖面中存在冲刷现象及上覆的滞留沉积物。上述标志代表了基准面下降于地表之下的侵蚀冲刷过程，或代表了基准面上升时的水进冲刷过程。滨岸上超的向下迁移。在钻井剖面中常表现为沉积相向盆地中央方向的迁移，深、浅水沉积之间往往缺失过渡环境沉积。岩相类型及其组合
23、在垂向上发生变化。如向上水体变浅的相组合转变为向上水体变深的相组合。砂泥岩厚度旋回变化及地层叠置样式变化。例如在层序边界之下为向上砂岩厚度减薄、砂泥比值降低的沉积序列，在层序边界之上则为向上砂岩厚度加大、砂泥比值增大的沉积序列。,短期基准面旋回,短期基准面的旋回变化可以在地层记录中表现出对称性和不对称性的地层旋回。例如低可容纳空间下形成的河道砂沉积由相互切割的复合河道砂岩组成，仅发育大型槽状、板状交错层理和块状层理砂岩以及较薄的冲积平原泥岩，多个基准面向上上升的半旋回垂向上叠加起来，表现出不对称特点，但在潮坪沉积中，随着基准面向上上升到下降的变化，就形成了相应的潮下带、潮间带和潮上带沉积组合，
24、表现出对称的特点。,短期基准面旋回,层序地层：旋回模式,短期基准面旋回： 1、可容纳空间增大时的基准面上升半旋回 扇根主水道沉积； 扇中辫状水道沉积；扇中前缘或扇端沉积；浊积沉积。 2、可容纳空间减小时的基准面下降半旋回 重力流水道沉积；扇中前缘或扇端沉积 中期基准面旋回： 退积非对称型；进积非对称型； 进积退积对称型,图6-4 扇根主水道上升半旋回,自下而上FMI的标志为泥、砾突变面（粗碎屑砾岩直接覆于深水泥岩之上的岩层界面）块状砾岩相（单层正韵律或多期叠覆）块状含砾泥岩相块状泥岩相深湖泥岩沉积。电阻率曲线的形状为高幅柱形或柱形钟形。底部界面形成于水下冲积扇沉积物过路搬运时产生的冲刷作用或既
25、无冲刷又无沉积的沉积间断面,图6-5 扇中辫状水道上升半旋回,自下而上为泥、细砾或砂突变面（细砾岩或砂岩直接覆于深水泥岩之上的岩层界面）细砾岩相砂岩相泥质砂岩相砂质泥岩相泥岩相组合。电阻率曲线呈高幅光滑柱形微齿钟形或钟形。旋回底部界面可能形成于水下冲积扇沉积物过路搬运时产生的冲刷作用或既无冲刷又无沉积的沉积间断面,图6-6扇端上升半旋回,这种类型的沉积单层规模小，旋回特征不是十分明显，典型特征为薄层块状砂岩或变形层理泥质砂岩覆于水平层理泥岩之上，上部依次为平行或变形层理泥质砂岩、砂质泥岩和水平层理泥岩，或为它们的不等厚互层但又能分辨出它们自下而上砂岩厚度减薄，泥岩厚度增大的趋势,图6-7 浊积
26、沉积上升半旋回,底部具有明显冲刷面，向上为多期块状砂岩沉积，单期砂体隐含向上变细的特征，砂层厚度逐渐减小，泥质含量逐渐增加的沉积旋回。旋回底部界面形成于重力流沉积物过路搬运时产生的冲刷作用或既无冲刷又无沉积的沉积间断面。,图6-8 重力流水道下降半旋回,由块状砂岩与泥岩互层组成，单个砂体具有向上变细的趋势。下部泥质岩较纯，纹理发育，向上砂质增多，砂层增厚，泥质岩减薄，有砂泥接触突变面,中期基准面旋回是指在大致相似地质背景下形成的一系列具成因联系的短期基准面旋回的组合，包括中期基准面上升和下降半旋回。中期上升半旋回由一系列代表水体逐渐变深的短期旋回叠加而成，中期下降半旋回则由一系列代表水体逐渐变
27、浅的短期旋回叠加而成。在中期上升和下降半旋回中可能出现相似的相和相组合，但由于其所处的地层位置不同，内部结构存在差异，可以将它们区别开来。,中期基准面旋回,指在沉积盆地范围内，区域基准面所经历的上升和下降过程。与其对应的长期地层旋回是以区域不整合面为边界的一套具成因联系的、连续的地层组合。长期基准面旋回界面的确定特征：广泛分布的代表区域基准面大幅度下降至地表以下的区域不整合面；代表基准面上升初期低可容纳空间时河流充填作用的河道底部滞留沉积和厚层大型槽状交错层理砂岩；滨岸上超向下迁移、沉积相向盆地方向迁移及沉积相垂向组合的突变；层序边界面上下古生物组合、微量元素含量、地球化学特征的差异；成煤环境
28、及煤组分的差异；测井量值的变化、地层倾角和成像测井所反映的地层产状的变化；地震反射终止关系的出现以及地震反射波动力学和几何学特征的变化，等等。,长期基准面旋回,注：“”代表上升半旋回；“” 代表下降半旋回,地层与层序划分对照表,图58 坨71井岩相、沉积相及层序地层分析结果(3-1),MSC5：由退积进积旋回组成，顶底界面均为相变面。上升半旋回由向上变深的扇端和扇中辫状水道以退积的方式叠加而成，向上过渡为深湖相泥岩，代表最大水泛面处的密集段沉积。层序上部的下降半旋回特征不明显，主要由扇中前缘和扇端叠合而成。,图58 坨71井岩相、沉积相及层序地层分析结果(3-2),MSC4：由退积上升半旋回组成，底界面是扇中辫状水道冲刷面。上升半旋回由多期扇中辫状水道、前缘以退积的方式叠加而成，向上过渡为深湖相泥岩、油泥/页岩，代表密集段沉积。层序的下降半旋回特征不明显。,图58 坨71井岩相、沉积相及层序地层分析结果(3-3),MSC3：由不对称的退积上升半旋回组成，底界面是扇中辫状水道的冲刷面。层序的上升半旋回由多期相互叠置的扇中辫状水道以近于加积的方式叠加而成，其岩性主要为细砾岩。向上过渡为深湖相泥岩、砂质泥岩的密集段沉积。上部出现薄层砂岩与泥岩间互，形成短期小规模下降半旋回。,图82 工区典型的相层序特征,
