沉积微相是指在亚相带范围内具有独特岩石结构、构造、厚度、韵律性等剖面上沉积特征及一定的平面配置规律的最小单元。
沉积微相是指在亚相带范围内具有独特岩石结构、构造、厚度、韵律性等剖面上沉积特征及一定的平面配置规律的最小单元。
1、重矿物
碎屑颗粒在流水搬运过程中,沿搬运方向从物源向湖区颗粒粒度逐渐变细,稳定重矿物含量逐渐增加,而非稳定重矿物含量逐渐降低。这是由于颗粒之间的碰撞、摩擦、流水对颗粒的分选以及继续着的化学分解和机械破碎,使得它们在矿物成分、粒度、分选性和形状上都要发生变化。矿物总的组合特征是以陆源矿物为主,自生矿物次之。根据对本区重矿物资料的分析,取稳定重矿物中金红石、电气石和锆石的总含量作等值线,研究其分布规律。
2、砂层厚度资料
一般说来,靠近物源的地方砂体的厚度较大,远离物源的地方砂体厚度薄或不沉积砂体,所以根据砂体的厚度或砂地比的百分含量,可以确定物源的方向。
沉积微相标志是沉积微相划分的关键,如果不能找到有效的相标志,就不能正确的划分沉积微相,这些标志取得,主要来自对岩心详细的观察。
(1)颜色
颜色是沉积岩最直观、最明显的标志,它是沉积环境的良好指示。水体较浅或氧化环境中形成的岩石其颜色多为浅色及氧化色,主要表现为灰白色、浅灰色、黄色、紫红色等;水体较深或还原环境中形成的岩石其颜色多为深色及还原色,主要表现为灰绿色、深灰色、灰褐色、灰黑色和黑色等。河流、三角洲和浅湖的砂岩水体较浅,一般为浅灰色、灰色;而半深湖或分流间湾处的粉砂质泥岩、泥岩一般处于还原—半还原环境,多为灰绿色、灰黑色或黑色。研究区油层中的砂岩以灰色、深灰色为主,泥岩为灰黑色或黑色,表明当时为水下沉积环境。
(2)矿物学特征
根据薄片鉴定统计分析可以看出砂岩中石英、长石及岩屑的百分含量,从而可以判定碎屑物质搬运的远近。
(3)沉积物的结构特征
沉积物的结构特征主要包括沉积颗粒的粒度、磨圆度、分选性和基质性质及其含量等,它们是沉积物源颗粒搬运方式搬运距离和沉积水动力条件等的综合反映。
①沉积物的结构成熟度
所谓岩石的结构成熟度就是指岩石中的碎屑物质在风化搬运和沉积作用的改造下接近终极结构特征的程度。结构成熟度是碎屑沉积物成因的重要标志。一般将磨圆度、分选性和基质性质及其含量三者作为判断岩石结构成熟度的依据,统一进行研究分析沉积物形成的水动力条件。如果碎屑颗粒受水流或波浪作用磨蚀改造的程度强,那么岩石结构成熟度就高,其表现特征是磨圆度及分选性好,基质含量少;反之,如果水流或波浪作用程度弱,岩石结构成熟度就低,其表现特征是磨圆度及分选性差,基质含量多。
②沉积物的粒度分布特征
沉积物的粒度分布主要是受沉积物物缘和沉积时的水动力条件两方面因素的影响,它是反映原始沉积状态的重要标志。一般认为不同的沉积环境有着不同的水动力条件,从而造成不同的粒度分布,所以粒度分布成为判别和解释砂体沉积环境的成因标志之一,并能直接提供各砂体搬运和沉积时的水动力强度和作用方式。了解粒度分布就了解了搬运介质性质搬运介质的能量搬运方式等为沉积环境分析提供了重要依据。
用于环境研究的粒度方法中以莫斯(A.J.Moss)和维希尔(G.S.Visher)所提出的概率标度累积曲线应用最为广泛且效果最好。由于不同的沉积环境有着不同的水动力条件,而不同的水动力条件会造成不同的粒度分布,从而形成与水动力条件相应的概率累积曲线,所以不同的水动力条件和不同的颗粒搬运方式在粒度概率累积曲线上有不同的形态和截点。砂体的搬运方式可以分为滚动、跳跃和悬浮三类,在概率累积曲线上分别连成各自的线段组成三个次总体线段的斜率反映了该次总体的分选性。斜率陡,分选好;斜率缓,分选就差。牵引次总体与跳跃次总体的交点称为粗截点,跳跃次总体与悬浮次总体的交点称为细截点,截点的粗细反映了水动力条件的强弱,所以概率累积曲线可以较好的区分砂体的搬运性质和水流强弱。
(4)构造特征
沉积构造(这里主要指流动成因的沉积构造)记录了地层在初始沉积时的环境、气候等多方面的因素,因此,对其进行研究对于确定沉积环境,划分沉积微相具有十分重要的作用。
对研究区取心井进行岩心观察,可见到多种沉积构造。在岩心中可见平行层理、水平层理、大型交错层理、砂纹交错层理、板状交错层理、槽状交错层理、羽状交错层理、变形层理、包卷层理、扰动构造、槽模、砂球、砂枕构造、冲刷面等,以下分别作以介绍。层理的多样性说明水流动荡多变,是河湖交汇区的沉积特征。层理规模自下而上,反映了水动力由弱到强的三角洲进积过程。
沉积物在搬运和沉积时,由于介质(如水、空气)的流动,在沉积物的内部以及表面形成的构造,属于流动成因的构造,主要有各种层理构造、上层面及底层面构造。流动成因的沉积构造主要分为两大类:
①层理构造
层理构造是沉积岩中最重要的一种构造,它是沉积物沉积时在地层内形成的成层构造。层理由沉积物的成分、结构、颜色及层的厚度、形状等沿垂向的变化而显示出来。
②层面构造
当岩层沿着层面分开时,在层面上可出现各种构造和铸模,有的保存在岩层顶面上,如波痕、剥离线理、干裂和雨痕等;有的在岩层底面上,特别是下伏层为泥岩的砂岩底面上成铸模保存下来,如槽模、沟模和锥模等,总称为层面构造。
(5)生物特征
岩心观察描述过程中的古生物特征主要分为两类
①生物遗迹构造,即生物遗迹化石,是指保存在沉积物层面上及层内的生物活动的痕迹,如保存在沉积物层面上的爬迹及停息迹,保存在层内的居住迹、钻孔迹等。最常见的和应用最广泛的是虫孔,包括垂直虫孔和水平虫孔,其虫孔一般指示的为湖相环境。另外还有生物扰动构造,其一般是在浅水环境中,底栖生物对未固结沉积物的各种扰动和破坏,使沉积体变形,造成层理不规则,一般为直立或倾斜的洞穴状和漏斗状。
②生物遗体,其中有植物叶片、茎干、根及各种动物化石等。
在识别沉积相时,岩性、粒度、分选性、泥致含量、垂向序列、砂体的形态及分布等都是重要的成因标志。这些成因标志是各种沉积环境中水动力因素作用的结果,同时水动力条件控制着岩石物理性质的变化,如导电性,自然放射性、声波传导速度等。测井曲线正是各种物理性质沿井孔深度变化的物理响应。因此建立取心井准确的岩电关系,进而推广至非取心井,反推出非取心井准确储层特征。所以利用测井曲线形态可以有效地反馈上述成因标志在纵、横方向上的变化,为识别沉积相提供有价值的资料,并成为一种有效识别沉积相的途径。
1)不同的水动力条件造成了不同环境下的沉积层序在粒度、分选、泥岩含量等方面的特征,因而具有不同的测井曲线形态。
2)测井曲线的形态分析可以从幅度、形态、接触关系、次级形态四个方面来进行。曲线幅度的大小反映粒度、分选性及泥质含量等沉积特征的变化,如自然电位的异常幅度大小,自然伽玛幅值高低可以反映地层中粒度中值的大小,并能反映泥质含量的高低;
形态指单砂体曲线形态,有箱形、钟形、漏斗形、菱形四种形态,反映沉积物沉积时的能量变化或相对稳定的情况,如钟形表示沉积能量由强到弱的变化;接触关系指砂岩的顶、底界的曲线形态,反映砂岩沉积初期及末期的沉积相变化;次级形态主要包括曲线的光滑程度、包络线形态及齿中线的形态,它们帮助提供沉积信息,如齿中线成水平表明每个薄砂层粒度均匀,沉积能量均匀周期性变化;而齿中线不水平,表明沉积物沉积不连续或分选不好。根据以上所述,测井曲线特征与沉积相之间有密切的关系。用其可先结合岩性、沉积构造、古生物等信息建立取芯井测井微相特征标准,然后再推广至非取芯井,对研究区目的层进行测井微相的划分。
对于碎屑岩储层,泥岩的自然电位、自然伽玛测井曲线主要反映地层中岩石颗粒粗细及其泥质含量,对于岩性反映较灵敏,因此工作中主要应用自然伽马和自然电位测井曲线分析岩性,区分不同类型的岩石和沉积相在岩心观察的基础上,建立了不同微相测井曲线图版。
相分析是在对有关成因标志分析的基础上,对待研究沉积体的形态、模式及沉积剖面进行对比分析。研究区为三角洲沉积体,在平面上可分为三角洲前缘砂岩体带、前三角洲泥岩发育带,属于同一时期不同地点的产物,彼此交错相接;在剖面上,最底部为三角洲泥,向上覆盖三角洲前缘砂岩体;随着时间推移,三角洲泥岩和三角洲前缘砂岩体呈彼此交错叠覆的组合关系。
沉积构造由下而上为较大型槽状交错层理、平行层理、小型槽状交错层理、波状层理及水平层理,可见生物扰动构造及植物碎片,自然电位曲线多为钟形,箱形及箱形—钟形,粒度概率曲线大多由跳跃和悬浮二段组成,因坡度较缓,水动力较弱,所以滚动组份含量很少,一般不超过0.2%。
沉积构造主要为低角度交错层理、平行层理、斜层理和斜波状交错层理,有时出现浪成沙纹层理,少见生物扰动构造。但由于河口砂坝是三维空间的沉积体,因此,在砂坝的不同位置,砂坝的内部结构可以有明显的变化。在砂坝的中心轴可发育良好的均质砂层,而在砂坝的侧翼和端部,砂体厚度变薄,可出现泥质夹层,难以与前缘砂席相区分。河口砂坝概率曲线主要出现两种类型:
1)由跳跃总体和悬浮总体组成的两段式;
2)由跳跃总体和悬浮总体及其过渡段组成的两段加过渡段式。
分支间湾也称分流间洼地,主要指位于水下分流河道之间的,一般来说,向下游方向开口并与浅湖相通,上游方向逐渐收敛的一个低洼环境。一般接收洪水期溢出水下分流河道相对较细的悬浮物质,常形成一系列的尖端指向上游的泥质楔状体。由于水下分流河道的不断改道和不同期次水下分流河道的相互叠加,分支间湾在单井剖面上与水下分流河道密切共生,反复叠置。其特点如下:岩性以泥岩为主,厚度变化较大,通常为1-10米之间;沉积构造以水平层理为主,次为小型波状层理,显示该沉积微相处于相对安静的低能环境,但有间歇性的湖浪改造作用;自然伽玛曲线为高值,曲线为踞齿状。
1)根据单井相分析垂向上沉积微相的叠置规律,按照沃尔特相律理论,即垂向上的分布序列应与平面上的分布序列相一致。以此验证和对照平面上沉积微相划分的正确性。
2)在划分沉积微相中应具体分析研究区沉积背景,内陆湖盆由于受大地构造及地理条件的限制其沉积相带的发育不一定齐全,可能存在缺相现象,不能一味地按相序理论来划分。
3)无论是在进行单井相分析或是在平面上分析,沉积相带的划分不能出现“跳相”的现象,即相带可以缺失,但沉积后期发育的相带不能早于前期发育的相带出现。
4)利用小层砂体厚度分布图作为划分小层沉积微相的方法时,必须在考虑其沉积背景的前提下,结合各井测井相标志以及砂体的分布形态恰当地划分小层沉积微相。并且要特别注意:砂体的尖灭及相变的存在,无砂体厚度的小层应赋以零值;等值线上的数值大小不能作为划分某一微相相界线的固定值,而应结合测井相标志、砂体延伸方向、砂体展布形态及砂体发育状况等具体因素划分小层沉积微相,而且应该时刻考虑研究区复杂小断块的特点。
5)在不能明确判断微相类型时,应结合物源方向、周围砂体的分布形态、水体深浅等具体因素而进行分析。
6)采用点到线再到面的研究方法,对目的层段钻遇井进行单井相分析、连井剖面相分析及平面相分析。
微相常用来区分砂体成因类型, 也就是具有独特储层性质的级别最小的砂体成因
类型。如河流沉积体系的网状河中的河道、天然堤和决口扇就属于微相, 它们的储层特征差别较大。又如湖底扇中亚相可以由水道和水道间微相组成, 这两种微相的储层具有很大差别。
沉积微相研究一般包括研究区内沉积时间单元的划分、单井相、测井相、连井剖面相、平面相, 最终建立相模式, 当然针对油田具体情况有所侧重。
1 . 系统取心井单井相分析
对系统取心井以及其他零星取心井的岩心进行观察描述是单井相分析的基础。其内容主要包括岩性、沉积构造和生物遗迹等相标志, 含油产状( 富含油、含油、油浸、油斑、油迹荧光) , 岩石物性, 裂缝、断层、地层产状等构造现象。根据油藏地质研究的需要应补取部分样品进行分析测试, 并结合测井曲线、试油和试采资料, 在岩心归位的基础上,编制单井相图, 以确定纵向上的沉积微相类型。
2 . 测井微相分析
利用测井曲线形态反映的沉积微相类型进行沉积微相分析称为测井微相分析。定性地说不同形状自然电位、自然伽马曲线对应于不同相带的砂体, 定量地说, 某一深度的测井数据( 如地层视电阻率、密度、中子孔隙度、自然电位和自然伽马等) 或分析数据( 如孔隙度、砂岩百分含量、分选系数、粒度中值、泥质含量等) 是对这一深度的沉积相带及沉积物的特征描述。根据自然伽马或自然电位曲线的形态及地层倾角测井可以较好地识别微相, 如三角洲水下分流河道自然电位为中高幅钟形式箱形, 河口坝则为漏斗形, 远砂坝则为中低幅漏斗形或指形, 河道间则为低幅齿形或平直曲线。有关自然电位曲线的指相意义在胜利油区已得到广泛应用。此外,地层倾角测井能较好地识别各类沉积层理(图4)。
3 . 剖面和平面沉积微相分析
在单井相分析基础上, 应用测井相分析得到的非取心井上的微相类型,对研究区顺沉积水流方向和垂直水流方向进行沉积微相剖面分析, 指明微相和砂体的变化规律。
沉积微相平面图是油藏地质的重要内容, 是研究储层非均质性及剩余油分布的关键图件。通常以单井相为基础, 作出某一沉积时间单元的砂岩等厚图或砂岩百分含量等值线图, 将同一微相展布规律可勾绘在平面图上。
但实际工作中, 单凭测井相的定性划相, 给微相平面展布研究带来很大的不确定性。当前, 油藏地质学不断从定性向定量方向发展, 随着数学地质及计算机技术的发展, 使复杂特殊类型油田沉积微相的定量研究成为可能。