第3章地层对比与沉积微相.ppt

1、油气田地下地质学 subsurface Geology of Oil and Gas Fields,第二章 油层对比及细分沉积相 Stratigraphic Correlation And Division of Sedimentary Microfacies,地层划分（stratigraphic division）是将油田内的钻井地层剖面根据地层接触关系、沉积层序或旋回和岩性组合等特征细分成不同级次的地层单元，并建立全油田各井间各级地层单元的等时对比关系，在油田范围内实现统一分层。 地层对比(stratigraphic correlation)的实质就是在未知井中找出与已知井相对应的地层。

2、井下地层对比是油气田开发地质工作的基础。无论是对地层特性的了解，还是对岩层层面的空间构造形态研究，都要在地层对比的前提下实现。 地层对比是以单井地层剖面的正确划分为依据，因此单井的地层划分又是对比的基础。,地层对比的层次,地层对比工作按研究范围分世界的、大区域的、区域的和油层对比四类。 前两类是以古生物群、岩石绝对年龄测定和古地磁等方法为主的大区域对比方法，属于地层学的研究范畴。 区域地层对比是指在一个油区范围内进行全井段的对比。 而油层对比是指在一个油田内含油层段的对比，它们是油气田勘探阶段和开发初期经常研究的内容。,地层对比的依据及方法简述,地层的岩性变化，岩石中生物化石门类、或科、属的演

3、变，岩层的接触关系以及岩层中含有的特殊矿物及其组合等等，它们都客观地记录了地壳的演变过程、涉及范围和延续的时间，这为分层以及把油区内相距很远的地层剖面有机地联系起来，提供了可能性与现实性。,地层对比方法,岩性对比 岩相对比 古生物组合对比 重矿物组合对比 构造对比 实际应用中根据具体情况选择,岩性对比的依据The basis of lithological correletion,沉积成层原理以及在沉积过程中相邻地区岩性的相似性、岩性变化的顺序性和连续性。 利用岩石的颜色、成分、结构、沉积构造和旋回性等特征进行岩性分层，进而作井间地层的对比，这是小范围内常用的对比方法。,测井进行岩性对比Cor

4、relation with wire-line logs,岩性变化必然导致测井曲线的差异，因此，可以利用测井曲线间接地进行岩性对比。测井曲线对比，是根据同层相邻井曲线的相似性，或根据几个稳定的电性标志层作控制，且考虑到相变来进行的。 利用测井曲线进行地层对比的优越性在于：它提供了所有井孔全井段的连续记录；它的深度比较正确，并能从不同侧面反映岩层的属性。常用的对比曲线有视电阻率曲线和自然电位曲线或自然伽玛曲线。,岩相对比Correlation of Lithofacies,在同一时间的层段中，相邻井所处的沉积环境是相近的，在成因上是相互联系的。为此，要观察与收集岩心的环境标志，建立微相剖面，并且

5、利用能反映岩性组合特征的曲线，划分地层层段，进行井间岩相剖面的对比。适用于岩性和厚度变化剧烈、有不整合以及经受过强烈构造运动的地区。,古生物对比，是研究岩心（或岩屑）剖面上生物（包括微体或超微体生物）组合的演变，根据古生物组合划分地层单元。它是对比的有力根据，在建立分层的时间概念上极为重要。 重矿物对比与古生物对比相似，按重矿物组合的变化分层。重矿物对比有助于对古地理的了解，特别是物源区的识别。 构造对比是利用地层之间的构造接触关系，例如不整合和假整合标志，因其具有区域特征，可用来划分地层和进行对比。,二、地层对比的步骤Correlation steps,以岩性法为例 沉积成层原理以及在沉积过

6、程中相邻地区岩性的相似性、岩性变化的顺序性和连续性。,1、标准层(marker beds)：在地层剖面中，具有固定层位，特征明显，在一定范围内能追踪的岩层或岩层组。 条件：（1）岩性，电性特征明显 （2）同时沉积（等时面） （3）分布广泛 （4）岩性稳定 （5）厚度不大,（一）对比标志,等时面(Isochron surface)：地层剖面中，能反映地层是同时沉积的界面。 特征:(1)等时面不等同于岩性界面，等时面可穿越岩性界面 （2）时间标准层的顶界或底界是等时面 （3）等时面越多，地层划分时不易发生穿层 （4）标准层追踪，必须和地震剖面结合 （5）等时面与岩相界面可以相交或重合 时间标准层代

7、表等时面。为了便于对比，应在剖面中找出尽可能多的等时面，要求它们在岩性上或者在测井曲线上容易识别，分布广泛，岩性稳定。,例如： (1)膨润土层：测井曲线为高电阻率、高自然伽马值。 (2)碎屑岩中夹有的致密薄层灰岩；高电阻率值。 (3)煤层：高电阻率、高自然伽马值。 地层对比首先是标准层的对比。显然，在剖面上标准层越多，分布越普遍，对比就越容易进行。有的标准层分布范围小，岩性或电性不太稳定时，可以选作辅助标准层，或作为小范围标准层。,2. 沉积旋回的确定,沉积旋回(sedimentary cycle)指在沉积剖面上岩性(粒度)有规律的变化。由下而上岩性由粗变细的称为正旋回(positive cy

8、cle)，反之称为反旋回(negative cycle)。造成旋回的原因，有的由于地壳周期性升降运动所致，它的影响范围大；也有的由于沉积物堆积速度超过地壳下降幅度，其影响范围较小，如砂体前积会造成反韵律的剖面特点。区域地层对比主要用大型（或高级次）的沉积旋回作为对比的依据。,3、特殊岩性层段的确定 特殊岩性段可以作为对比过程中大套控制的依据。要求它在剖面上分布稳定，录井标志及曲线特征清楚，如碎屑岩剖面中的膏盐段、或油页岩及钙质页岩段等。,（二）典型井（或典型井段）的选择 典型井位置居中；地层齐全，而且有较全的岩心录井资料，包括古生物和重矿物分析成果；测井资料齐全。以典型井作为地层对比时的控制井

9、。,（三）骨架剖面的建立,骨架剖面应通过典型井向外延伸，一般先选择岩性变化小的方向，这样容易建立井间相应的地层关系。然后从骨架剖面向两侧建立辅助剖面以控制全区。 （对比时首先将井位、井深按比例画出。当井距变化很大时可以变比例尺或采取等间距。其次，将分层界限和岩性画在井身剖面上，特别要标出时间标志层，旋回层及特殊层段。最后，将相应的标志层，旋回层和特殊层段用对比线相连）,（四）面积控制及地层分层数据表 以骨架剖面上的井作控制，向四周井作放射井网剖面，进行对比。或作面积闭合的地层对比，要求分层的闭合误差达到最小。 对比结束后，要求统一各井的分层数据，作为地层研究的基础资料。,（五）对比过程中的地质

10、分析 根据沉积盆地沉积成层原理，井间各层对比线的变化应该是协调的。出现异常有可能是由于分层错误或地质现象造成的。经常出现的异常井段有两类： 一类是沉积层序问题，即地层层序出现重复、缺失或层序倒转，这类地质现象均与构造运动有关。 另一类问题是对比中厚废有异常的变化。（在对比时可采用由正常井段逼近异常井段的方法，找出断缺或重复井段。由沉积引起的厚度变化，在对比时将相应层段仔细分析后，往往发现厚度的变化考虑到井间岩性变化） 总之，在对比过程中如发现异常的对比线，应认真分析，要求经过修正后，应使面积闭合是有规律的。此外，在连接对比线时，必须误差达到最小。,三、地层层序的建立 在全区进行地层对比以后，应

11、该建立该区的地层层序，编出综合柱状剖面图，作为研究区域内划分地层的依据。常用的地层层序有三种，即岩石地层单元、古生物地层单元和时间地层单元。,（一）岩石地层单元（群、组、段、层） 以岩性作为主要分层依据。岩石地层单元的界面可以是突变的，也可以是渐变的，它与时间地层单元可以吻合，也可以不完全一致。岩石地层单元层序，要以每一层主要出现的岩性命名。正式出版的岩石地层单元要说明分层依据、名称、典型剖面及其位置、地层特征、界面和接触关系、延伸方向、形态、相应时代、对比依据等。根据钻井资料确定岩石地层层序时，还要补充典型井段的井位、井深、井口地面海拔、有关的钻井资料及测井曲线等。,（二）生物地层单元（带、

12、亚带、） 根据古生物组合划分地层单元。 在地层对比中，生物地层学起着关键的作用。由于生物组合在时空上是有变化和不断调整的，因此，依据古生物组合划分地层时必须建立正确的时空观念。此外，由于指相生物的存在，生物地层界面有可能穿越地层等时面。生物地层单元会直接的或间接的引用到岩石地层单元和时间地层单元的建立上。,（三）时间地层单元（界、系、统、组、段） 其地层界面与地质时代界面相一致，地层界面可以反映岩性或古生物的变化，或者是两者共同的变化。时间地层单元可以与岩石地层单元或生物地层单元一致或相交。 地层对比的主要目的是建立与时间相一致的层序关系。层序关系无论在地层研究还是在构造研究上，都是极为重要的

13、。在建立时间地层单元之前，首先就要识别和确定岩石地层单元。在拥有充分资料之后，特别是经过逐层段的沉积相研究之后，才有可能建立起时间地层单元。,第二节 碎屑岩油层对比Correlation of clastic reservoir beds,油田地质研究中所称的油层对比，系指在一个油田范围内，对区域地层对比时已确定的含油层系中的油层进行划分和对比。如果说区域地层对比是确定地层层位关系的对比，那么油层对比则是确定相同层位内的油气层连续关系的对比。精细的油层对比为研究地下单砂体的分布状况、砂体形态和各单砂体间的相互关系提供了依据。,油层对比实质上是地层对比在油层内部的继续和深化，它和区域地层对比不论

14、在对比所依据的基础理论，还是基本方法都没有本质上的区别。只不过油层对比要求的精确度更高，对比单元划分得更细，用于对比时的资料基础更丰富，选用的方法综合性更强。,一、油层对比资料的选择,尽管油层对比应用的方法和区域地层对比基本相似，但由于油层对比的单元比较小，古生物、重矿物等在地层剖面上的小段内变化不显著，难以作为对比标志。因此，油层对比应是在地层界线及标准层的控制下，根据岩性、电性所反映的岩性组合特征及厚度比例关系作为对比的依据。 我国陆相湖盆沉积的砂岩油田，油层主要是碎屑岩和粘土岩互层，由于这两类岩层的电性差别大，曲线形态和岩性对应关系清楚，加之电测资料又具有速度快，易于获得连续剖面等优点，

15、因此，电测曲线是油层对比时最为广泛采用的主要资料。,电测曲线进行油层对比,选用电测曲线进行油层对比，首先应研究岩性与电性的关系，研究各级次沉积旋回在电测曲线上的显示特征。 研究岩性与电性关系的具体方法是：钻取一定密度的、岩心收获率达90%以上的取心井，并在这些井进行全套完井电测，然后将电测资料、岩心资料进行逐段、逐层对比，研究各种岩性、各级沉积旋回在电测曲线上的显示及其代表形态特征。然后选取典型曲线，编制单层及不同组合类型油层的典型曲线图版。,不同组合类型油层的典型电测曲线图版 （a）、（b） 块状组合；（c）、（d） 层状组合,选用电测资料原则,1.能较好的反映油层的岩性、物性、含油性特征；

16、 2.清楚地显示岩性标准层的特征； 3.比较明显的反映剖面上岩性组合，即沉积旋回的特征； 4.清楚地反映各种岩性界面； 5.测量精度高，为生产中已被普遍采用的测井方法。,二、油层对比单元的划分,根据油层特性的一致性与垂向上的连通性，一般可将油层单元从大到小划分为四级： 含油层系 油层组 砂岩组 单油层 油层单元级次小，油层特性一致性越高，垂向连通性愈好。,1.单油层 通常称小层或单层。是组成含油层系的最小单元。相当于沉积韵律中的较粗粒部分。同一油田范围内的单油层具一定的厚度和分布范围，并具岩性和储油物性基本一致的特征。单油层间应有隔层分隔，其分隔面积应大于其连通面积。 2.砂岩组 或称砂层组、

17、复油层。是由若干相互邻近的单油层组合而成。同一砂岩组内的油层其岩性特征基本一致。砂岩组间上下均有较为稳定的隔层分隔。,3.油层组 由若干油层特性相近的砂岩组组合而成。以较厚的非渗透性泥岩当作盖、底层、且分布于同一岩相段之内。岩相段的分界面即为其顶、底界线。 4.含油层系 是若干油层组的组合，同一含油层系内的油层、其沉积成因、岩石类型相近，油水特征基本一致。含油层系的顶、底界面与地层时代分界线具一致性。,大庆油田某区萨尔图、葡萄花油层组划分表,三、沉积旋回的分级与划分,沉积旋回是指在地层剖面上，若干相似的岩性在纵向上有规律地重复出现的现象。 这种有规律的重复出现，可以在岩石的颜色、岩性、结构、构

18、造等各方面表现出来。最明显的是表现在岩石的粒度上，称之为韵律性。,形成沉积旋回的原因,最主要是由于周期性的升降运动所引起的。 一般情况下，地壳下降，发生水进，导致水体由浅变深，在剖面上形成自下而上由粗变细的水进序列，称之为正旋回； 地壳上升，发生水退，水体由深变浅，在剖面上形成自下而上由细变粗的水退序列，称之为反旋回； 而完整旋回是指地壳下降而又上升，水体由浅变深，再由深变浅，在剖面上形成自下而上由粗变细再变粗的水进水退序列。,地壳升降运动振幅曲线,地壳的升降运动是区域性的，同一次升降运动所表现出的沉积旋回特征是相同或相似的，这就是利用沉积旋回划分、对比地层的理论依据。 地壳的升降运动是不均衡

19、的，表现在升降的规模（时间、幅度、范围）有大有小，且在总体上升或下降的背景上还有小规模的升降运动。因此，地层剖面上的旋回就表现出级次来，即在较大的旋回内套有小的旋回（图2-3）。利用旋回对比油层时，可从大到小分级次进行对比，这就是“旋回对比、分级控制”的道理。,在油田内，沉积旋回一般从小到大按四级切分。,1.四级沉积旋回 或称韵律，它是包含至少一个单油层在内的不同粒度序列岩石的一个组合。在这个组合中单油层粒度最粗，它的厚度、结构及层理随沉积相带的变化而有所不同。 在三角洲砂岩最发育的三角洲平原相带，单砂层厚度可达到2030米，砂岩以中砂和细砂为主，高角度交错层理发育，具冲刷面和泥砾，钙砾和火成

20、岩砾石，以正韵律为主； 在三角洲前缘相带，单砂层厚度可达10米左右，砂岩以中细砂和粉砂为主，分选较好，低角度交错层理、波状层理、水平层理发育，韵律复杂。 在半深湖和深湖相的外缘带、单砂层的厚度一般小于3米，以粉砂岩为主，水平层理发育，韵律不明显。,2三级沉积旋回 是同一岩相段内几种不同类型的单层或者四级旋回组成的旋回性沉积。它与砂岩组大体相当。集中发育的含油砂岩有一定的连通性。上下泥岩隔层分布比较稳定。根据岩性组合类型、演变规律、厚度变化及电测曲线的形态组合特征，可将上下泥岩层作为对比时确定旋回界线的依据。,3.二级沉积旋回 是由不同沉积的岩相段组成的旋回性沉积。它包含若干砂岩组所组成的几个油

21、层组。油层分布状况、油层特性基本相近，是一套可以组成开发单元的油层组合。 上下有适当厚度（10米左右）的泥岩与相邻油层组完全分隔。 一般都有标准层或辅助标准层用来控制旋回界线。,4一级沉积旋回 是一套包含若干个油层组在内的旋回性沉积，相当于生油层和储油层的组合，或储油层与盖层的组合。每套含油层系一般都有古生物或微体古生物标准层用来控制旋回界线。,沉积旋回级次对照表,划分沉积旋回的方法,以岩心资料为基础，从研究单井取心剖面的岩性和组合规律入手，包括砂岩的粒度、砂泥岩组合规律、泥岩颜色、岩石结构与构造、古生物化石、砾石大小、磨圆、泥砾分布、冲刷面特点、特殊岩性等，初步划分各井的沉积旋回，进而追溯对

22、比全区沉积旋回的演变规律，统一沉积旋回的划分与油层的分层。,划分单井的旋回，首先应根据单层的岩性组合划分最低级次的沉积旋回，而后根据低级次沉积旋回的组合规律，再划分较高级次的沉积旋回，依次顺序逐级划分，直到最高级次。 而全区沉积旋回的追溯对比，则应以单井划分的旋回特性为依据，从高级次到低级次，分区追溯对比各旋回界线和旋回类型的演变规律，进而全区追溯对比。 在追溯对比过程中，应与沉积条件相结合，从地质成因上认识旋回特征演变规律。,四、油层对比方法,油层对比所应用的方法和区域地层对比基本相似，但区域对比是在油区范围对比大套地层，而油层对比是在一个油田范围内对比油层。其研究面积远比区域对比小，划分和

23、对比的精细程度远比区域对比高。 由于油层组的划分一般与地层单元一致，因此，可以应用地层对比方法。 而砂岩组和单油层由于单元小，古生物、重矿物等在剖面的小段内变化不显著，故难以作为对比标志。 因此，进行砂岩组与单油层的对比主要是在油层组的对比线和标准层控制下，根据岩性、电性所反映的岩性组合特点及厚度比例关系作为对比时的依据。,（一）旋回厚度对比油层的步骤,形成于陆相湖盆沉积环境的砂岩油气层，大多具有明显的多级次沉积旋回和清晰的多层标准层，岩性和厚度的变化均有一定的规律可循：依据这些特点，在我国的类似油田均采用了在标准层控制下的旋回厚度对比油层的方法。即在标准层控制下，按照沉积旋回的级次及厚度比例

24、关系，从大到小按步骤逐级对比，直到每个单层。,1利用标准层对比油层组,利用标准层对比油层组，首先应研究标准层的分布规律及二级旋回的数量及性质。二级旋回的数量决定了油层组的多少，二级旋回的性质应参考一级旋回的性质而定，标准层用于确定对比区内油层组间的层位界限。,2利用沉积旋回对比砂岩组,在划分油层组的基础上的砂岩组对比，应根据油层组内的岩石组合性质，演变规律、旋回性质、电测曲线形态组合特征，将其进一步划分为若干个三级旋回。在二级旋回内划分三级旋回，一般均按水进型考虑，即以水退作为三级旋回的起点，水进结束作为终点。这样划分可使旋回内的粗粒部分的顶部均有一层分布相对稳定的泥岩层，这层泥岩既可作为划分

25、与对比三级旋回的具体界线，又可作为砂岩组的分层界面。,3利用岩性和厚度对比单油层,在油田范围内，同一沉积时期形成的单油层，不论是岩性还是厚度都具相似性。在划分和对比单油层时，首先应在三级旋回内进一步分析其单砂层的相对发育程度、泥岩层的确定稳定程度，将三级旋回细分为若干韵律。如图2-4所示。韵律内的较粗粒含油部分即为单油层。井间单油层，则可按岩性和厚度相似的原则进行对比。,合并、劈分或尖灭,韵律内的单油层的层数和厚度可能不尽相同，在连接对比线时，应视具体情况作层位上的合并、劈分或尖灭处理。,油层组及砂岩组对比示意图,（二）对比工作程序,1选择标准层 2与相邻井组的单层对比 3井排对比与井区对比

26、作出油层剖面图，栅状图和小层平面图。为编制油田开发方案提供基础资料。,第三节 碎屑岩油层对比成果图,碎屑岩油气层的研究，主要解决的基本问题有两个：即油层的分布状况与油层内部储集物性及孔隙结构的变化。查明油层的分布，包括厚度变化趋势、形态分布特征，上下层位的连通状况，可以通过整理油层对比的资料，编制各种反映油层分布的图件来完成。,常用的基础地质图件,1. 小层平面图 反映单油层分布特性和储油物性变化的基本图件，它是由单油层分布图、单油层等厚图、等渗透率图叠合而成。,2. 油层连通图,由油层剖面图和小层平面图综合组成的立体图幅。在油田开发地质研究工作中，一般以砂岩组为单元进行编图。 （油层栅状图）

27、,三、油砂体连通图,在油田地质研究中，将具有渗透性较好，含油饱和度较高，能产出工业油流的砂岩体称为油砂体。,第四节 油层细分沉积相研究,对于注水开发的油田，影响油水在油层内运动的地质因素很多，从微观的孔隙结构、砂粒排列的各向异性、各种层理中的纹层、层内不稳定的泥质薄夹层、粒度韵律序列以及储油物性、油砂体的延伸与分布等。这些取决于形成过程中的沉积环境。 油田上对油层进行沉积相的研究与一般区域勘探研究沉积相的区别主要是“细”。细的含义包含垂向上研究的层段要细分到单层，平面上沉积环境要细分到亚相或微相，并要确定每口井、每个油层所处的相带位置，进一步划分砂体的沉积类型，因此，油田内的油层沉积相研究称为

28、“细分沉积相”。,细分沉积相研究步骤,首先应以全油田稳定分布的最小沉积旋回砂岩组为单元确定沉积大相，建立砂岩组的沉积模式，划分出不同的沉积分区的相带； 其次划分沉积时间单元； 确定各时间单元间的相互关系及所属亚相类型。,一、以砂岩组为单元划分沉积大相,对全油田稳定分布的最小单元砂岩组划分沉积大相，是指区域岩相古地理研究中一般所属的二级相（沉积亚相）。 如河流三角洲沉积体系中的泛滥平原相、分流平原相、三角洲前缘相、前三角洲相。,划分沉积大相，主要依据的资料,（1）区域岩相古地理研究成果。了解区域含油层系的沉积背景，是确定砂岩组沉积大相时避免片面性和盲目性不可缺少的参考资料。 （2）岩心观察和分析

29、化验资料 综合研究岩心观察资料和分析化验所得的岩性、结构、构造、古生物、地球化学等资料，是确定沉积大相的直接而重要的地质依据，特别是原生沉积构造及其在剖面上的垂向组合序列更是重建沉积环境，划分沉积大相的一项重要而不可缺的资料。 （3）砂岩体的几何形态 砂岩体形态是识别沉积环境的又一标志。 （4）测井曲线资料。在相似沉积环境下沉积的砂岩体，垂向上应具有比较一致的岩性组合特征和演变规律。因此，在岩性电性关系研究的基础上，可以根据电性显示特征，编制不同沉积相带的典型电测曲线图版，并用以指导大相的划分。,不同成因砂岩体的形态特征,河流-三角洲沉积体系中各相带的典型电测曲线形态示意,我国主要油田的油层，

30、大都属陆相湖盆的河流三角洲沉积，在这种环境中划分相带，湖岸线位置是确定各沉积相带分布位置的关键。只要湖岸线被确定下来后，那么沿河道的岸内陆地部分便是泛滥分流平原相，而岸外水域应是三角洲前缘相和前三角洲相。 至于泛滥平原相与分流平原相的区分，因二者沉积特征具渐变性较难划分，但可以从砂体的几何形态上进行研究，如果观察到有明显的砂体交汇的地区，以及砂体规模、厚度又有明显变化，就可把二者分开； 三角洲前缘相与前三角洲相的区分，则可根据砂体尖灭的位置确定。,二、划分沉积时间单元,所谓沉积时间单元，系指在相同沉积环境背景下的物理作用、生物作用所形成的同时沉积。从理论上讲，一套含油层系内的沉积从时间上是可以无限细分的。而单元的大小则视研究目的而定。在油田上由于研究油砂体必须细分到单层，因此，在细分沉积相时，沉积单元也应当是一个一次连续沉积的单砂层。,（一）沉积时间单元的划分,划分沉积时间单元，对于像湖相和三角洲前缘相这样的稳定沉积的油层，应用前面所介绍的旋回厚度对比油层的方法所划分的单层，基本上属一个沉积时间单元，而对比后的同层号单层就是同一个时间单