沉積微相

沉積微相是指在亞相帶範圍內具有獨特岩石結構、構造、厚度、韻律性等剖面上沉積特徵及一定的平面配置規律的最小單元。

基本介紹

• 中文名：沉積微相
• 外文名：microfacies
• 學科：石油工程
• 資料準備：劃分標誌、測井相
• 類型：河口壩、遠砂壩等
• 劃分原則：沃爾特相律理論等

研究資料準備

1、重礦物

碎屑顆粒在流水搬運過程中，沿搬運方向從物源向湖區顆粒粒度逐漸變細，穩定重礦物含量逐漸增加，而非穩定重礦物含量逐漸降低。這是由於顆粒之間的碰撞、摩擦、流水對顆粒的分選以及繼續著的化學分解和機械破碎，使得它們在礦物成分、粒度、分選性和形狀上都要發生變化。礦物總的組合特徵是以陸源礦物為主，自生礦物次之。根據對本區重礦物資料的分析，取穩定重礦物中金紅石、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，遠離物源的地方砂體厚度薄或不沉積砂體，所以根據砂體的厚度或砂地比的百分含量，可以確定物源的方向。

沉積微相劃分標誌

沉積微相標誌是沉積微相劃分的關鍵，如果不能找到有效的相標誌，就不能正確的劃分沉積微相，這些標誌取得，主要來自對岩心詳細的觀察。

（1）顏色

顏色是沉積岩最直觀、最明顯的標誌，它是沉積環境的良好指示。水體較淺或氧化環境中形成的岩石其顏色多為淺色及氧化色，主要表現為灰白色、淺灰色、黃色、紫紅色等；水體較深或還原環境中形成的岩石其顏色多為深色及還原色，主要表現為灰綠色、深灰色、灰褐色、灰黑色和黑色等。河流、三角洲和淺湖的砂岩水體較淺，一般為淺灰色、灰色；而半深湖或分流間灣處的粉砂質泥岩、泥岩一般處於還原—半還原環境，多為灰綠色、灰黑色或黑色。研究區油層中的砂岩以灰色、深灰色為主，泥岩為灰黑色或黑色，表明當時為水下沉積環境。

（2）礦物學特徵

根據薄片鑑定統計分析可以看出砂岩中石英、長石及岩屑的百分含量，從而可以判定碎屑物質搬運的遠近。

（3）沉積物的結構特徵

沉積物的結構特徵主要包括沉積顆粒的粒度、磨圓度、分選性和基質性質及其含量等，它們是沉積物源顆粒搬運方式搬運距離和沉積水動力條件等的綜合反映。

①沉積物的結構成熟度

所謂岩石的結構成熟度就是指岩石中的碎屑物質在風化搬運和沉積作用的改造下接近終極結構特徵的程度。結構成熟度是碎屑沉積物成因的重要標誌。一般將磨圓度、分選性和基質性質及其含量三者作為判斷岩石結構成熟度的依據，統一進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，那么岩石結構成熟度就高，其表現特徵是磨圓度及分選性好，基質含量少；反之，如果水流或波浪作用程度弱，岩石結構成熟度就低，其表現特徵是磨圓度及分選性差，基質含量多。

②沉積物的粒度分布特徵

沉積物的粒度分布主要是受沉積物物緣和沉積時的水動力條件兩方面因素的影響，它是反映原始沉積狀態的重要標誌。一般認為不同的沉積環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境的成因標誌之一，並能直接提供各砂體搬運和沉積時的水動力強度和作用方式。了解粒度分布就了解了搬運介質性質搬運介質的能量搬運方式等為沉積環境分析提供了重要依據。

目前用於環境研究的粒度方法中以莫斯（A.J.Moss）和維希爾（G.S.Visher）所提出的機率標度累積曲線套用最為廣泛且效果最好。由於不同的沉積環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的機率累積曲線，所以不同的水動力條件和不同的顆粒搬運方式在粒度機率累積曲線上有不同的形態和截點。砂體的搬運方式可以分為滾動、跳躍和懸浮三類，在機率累積曲線上分別連成各自的線段組成三個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稱為粗截點，跳躍次總體與懸浮次總體的交點稱為細截點，截點的粗細反映了水動力條件的強弱，所以機率累積曲線可以較好的區分砂體的搬運性質和水流強弱。

（4）構造特徵

沉積構造（這裡主要指流動成因的沉積構造）記錄了地層在初始沉積時的環境、氣候等多方面的因素，因此，對其進行研究對於確定沉積環境，劃分沉積微相具有十分重要的作用。

對研究區取心井進行岩心觀察，可見到多種沉積構造。在岩心中可見平行層理、水平層理、大型交錯層理、砂紋交錯層理、板狀交錯層理、槽狀交錯層理、羽狀交錯層理、變形層理、包卷層理、擾動構造、槽模、砂球、砂枕構造、沖刷面等，以下分別作以介紹。層理的多樣性說明水流動盪多變，是河湖交匯區的沉積特徵。層理規模自下而上，反映了水動力由弱到強的三角洲進積過程。

沉積物在搬運和沉積時，由於介質(如水、空氣)的流動，在沉積物的內部以及表面形成的構造，屬於流動成因的構造，主要有各種層理構造、上層面及底層面構造。流動成因的沉積構造主要分為兩大類：

①層理構造

層理構造是沉積岩中最重要的一種構造，它是沉積物沉積時在地層內形成的成層構造。層理由沉積物的成分、結構、顏色及層的厚度、形狀等沿垂向的變化而顯示出來。

②層面構造

當岩層沿著層面分開時，在層面上可出現各種構造和鑄模，有的保存在岩層頂面上，如波痕、剝離線理、乾裂和雨痕等；有的在岩層底面上，特別是下伏層為泥岩的砂岩底面上成鑄模保存下來，如槽模、溝模和錐模等，總稱為層面構造。

（5）生物特徵

岩心觀察描述過程中的古生物特徵主要分為兩類

①生物遺蹟構造，即生物遺蹟化石，是指保存在沉積物層面上及層內的生物活動的痕跡，如保存在沉積物層面上的爬跡及停息跡，保存在層內的居住跡、鑽孔跡等。最常見的和套用最廣泛的是蟲孔，包括垂直蟲孔和水平蟲孔，其蟲孔一般指示的為湖相環境。另外還有生物擾動構造，其一般是在淺水環境中，底棲生物對未固結沉積物的各種擾動和破壞，使沉積體變形，造成層理不規則，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、莖幹、根及各種動物化石等。

測井相分析

在識別沉積相時，岩性、粒度、分選性、泥致含量、垂向序列、砂體的形態及分布等都是重要的成因標誌。這些成因標誌是各種沉積環境中水動力因素作用的結果，同時水動力條件控制著岩石物理性質的變化，如導電性，自然放射性、聲波傳導速度等。測井曲線正是各種物理性質沿井孔深度變化的物理回響。因此建立取心井準確的岩電關係，進而推廣至非取心井，反推出非取心井準確儲層特徵。所以利用測井曲線形態可以有效地反饋上述成因標誌在縱、橫方向上的變化，為識別沉積相提供有價值的資料，並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境下的沉積層序在粒度、分選、泥岩含量等方面的特徵，因而具有不同的測井曲線形態。

2）測井曲線的形態分析可以從幅度、形態、接觸關係、次級形態四個方面來進行。曲線幅度的大小反映粒度、分選性及泥質含量等沉積特徵的變化，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，並能反映泥質含量的高低；

形態指單砂體曲線形態，有箱形、鐘形、漏斗形、菱形四種形態，反映沉積物沉積時的能量變化或相對穩定的情況，如鐘形表示沉積能量由強到弱的變化；接觸關係指砂岩的頂、底界的曲線形態，反映砂岩沉積初期及末期的沉積相變化；次級形態主要包括曲線的光滑程度、包絡線形態及齒中線的形態，它們幫助提供沉積信息，如齒中線成水平表明每個薄砂層粒度均勻，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或分選不好。根據以上所述，測井曲線特徵與沉積相之間有密切的關係。用其可先結合岩性、沉積構造、古生物等信息建立取芯井測井微相特徵標準，然後再推廣至非取芯井，對研究區目的層進行測井微相的劃分。

對於碎屑岩儲層，泥岩的自然電位、自然伽瑪測井曲線主要反映地層中岩石顆粒粗細及其泥質含量，對於岩性反映較靈敏，因此工作中主要套用自然伽馬和自然電位測井曲線分析岩性，區分不同類型的岩石和沉積相在岩心觀察的基礎上，建立了不同微相測井曲線圖版。

類型及其特徵

相分析是在對有關成因標誌分析的基礎上，對待研究沉積體的形態、模式及沉積剖面進行對比分析。研究區為三角洲沉積體，在平面上可分為三角洲前緣砂岩體帶、前三角洲泥岩發育帶，屬於同一時期不同地點的產物，彼此交錯相接；在剖面上，最底部為三角洲泥，向上覆蓋三角洲前緣砂岩體；隨著時間推移，三角洲泥岩和三角洲前緣砂岩體呈彼此交錯疊覆的組合關係。

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、灰白色細砂岩、粉細砂岩、粉砂岩及泥岩組成正韻律結構，砂層底部多含泥礫和泥屑，有時見炭化植物碎塊。泥岩以灰和深灰色為主，是水下環境的標誌。

沉積構造由下而上為較大型槽狀交錯層理、平行層理、小型槽狀交錯層理、波狀層理及水平層理，可見生物擾動構造及植物碎片，自然電位曲線多為鐘形，箱形及箱形—鐘形，粒度機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，位於分支河道的河口處，沉積速率高，是河流注入湖泊水體中時，由於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。水下分支河道持續供應碎屑物質，因此河口壩的規模較大，成為三角洲前緣重要的砂體類型。岩性主要是粉砂岩、粉細砂岩和細砂岩，多具反韻律特徵，單層厚度一般3-6m（右圖）。

沉積構造主要為低角度交錯層理、平行層理、斜層理和斜波狀交錯層理，有時出現浪成沙紋層理，少見生物擾動構造。但由於河口砂壩是三維空間的沉積體，因此，在砂壩的不同位置，砂壩的內部結構可以有明顯的變化。在砂壩的中心軸可發育良好的均質砂層，而在砂壩的側翼和端部，砂體厚度變薄，可出現泥質夾層，難以與前緣砂席相區分。河口砂壩機率曲線主要出現兩種類型：

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。

遠砂壩微相

遠砂壩位於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，由溢出河口的細粒沉積物組成，其特點如下：岩相以泥質粉砂岩為主，略具向上變為粗的粒序，砂體厚度較小，在1米-2.5米之間；在剖面結構上，該微相常與河口壩共同組成連續向上變粗的進積複合體（右圖），直接超覆在前三角洲的黑色泥岩之上，有時兩者較難分開，因而在單井沉積相剖面分析時，可以將其與河口壩合併，稱之為河口壩-遠砂壩進積複合體；在測井曲線上與河口壩的區別為：遠砂壩較薄，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含量相對較高的特點。

席狀砂微相

席狀砂的形成主要是受波浪搬運再沉積作用的控制，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後重新分布而形成的。它們分布在河口砂壩前緣和側翼，呈席狀或帶狀分布於三角洲前緣。其特點是砂體分布面積較廣，其沉積特徵與河口壩已有明顯不同，粒度變細，砂層減薄，沉積構造中沒有各類大型交錯層理，主要發育平行層理和低角度斜層理，有時出現波狀層理和波狀交錯層理。自然電位曲線為指狀和齒狀，粒度機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窪地，主要指位於水下分流河道之間的，一般來說，向下遊方向開口並與淺湖相通，上遊方向逐漸收斂的一個低洼環境。一般接收洪水期溢出水下分流河道相對較細的懸浮物質，常形成一系列的尖端指向上游的泥質楔狀體。由於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，反覆疊置。其特點如下：岩性以泥岩為主，厚度變化較大，通常為1-10米之間；沉積構造以水平層理為主，次為小型波狀層理，顯示該沉積微相處於相對安靜的低能環境，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）根據單井相分析垂向上沉積微相的疊置規律，按照沃爾特相律理論，即垂向上的分布序列應與平面上的分布序列相一致。以此驗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具體分析研究區沉積背景，內陸湖盆由於受大地構造及地理條件的限制其沉積相帶的發育不一定齊全，可能存在缺相現象，不能一味地按相序理論來劃分。

3）無論是在進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“跳相”的現象，即相帶可以缺失，但沉積後期發育的相帶不能早於前期發育的相帶出現。

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，必須在考慮其沉積背景的前提下，結合各井測井相標誌以及砂體的分布形態恰當地劃分小層沉積微相。並且要特別注意：砂體的尖滅及相變的存在，無砂體厚度的小層應賦以零值；等值線上的數值大小不能作為劃分某一微相相界線的固定值，而應結合測井相標誌、砂體延伸方向、砂體展布形態及砂體發育狀況等具體因素劃分小層沉積微相，而且應該時刻考慮研究區複雜小斷塊的特點。

5）在不能明確判斷微相類型時，應結合物源方向、周圍砂體的分布形態、水體深淺等具體因素而進行分析。

6）採用點到線再到面的研究方法，對目的層段鑽遇井進行單井相分析、連井剖面相分析及平面相分析。

沉積微相分析

微相常用來區分砂體成因類型, 也就是具有獨特儲層性質的級別最小的砂體成因

類型。如河流沉積體系的網狀河中的河道、天然堤和決口扇就屬於微相, 它們的儲層特徵差別較大。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內沉積時間單元的劃分、單井相、測井相、連井剖面相、平面相, 最終建立相模式, 當然針對油田具體情況有所側重。

1 . 系統取心井單井相分析

對系統取心井以及其他零星取心井的岩心進行觀察描述是單井相分析的基礎。其內容主要包括岩性、沉積構造和生物遺蹟等相標誌, 含油產狀( 富含油、含油、油浸、油斑、油跡螢光) , 岩石物性, 裂縫、斷層、地層產狀等構造現象。根據油藏地質研究的需要應補取部分樣品進行分析測試, 並結合測井曲線、試油和試采資料, 在岩心歸位的基礎上,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

利用測井曲線形態反映的沉積微相類型進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、自然伽馬曲線對應於不同相帶的砂體, 定量地說, 某一深度的測井數據( 如地層視電阻率、密度、中子孔隙度、自然電位和自然伽馬等) 或分析數據( 如孔隙度、砂岩百分含量、分選係數、粒度中值、泥質含量等) 是對這一深度的沉積相帶及沉積物的特徵描述。

根據自然伽馬或自然電位曲線的形態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。有關自然電位曲線的指相意義在勝利油區已得到廣泛套用。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

在單井相分析基礎上, 套用測井相分析得到的非取心井上的微相類型,對研究區順沉積水流方向和垂直水流方向進行沉積微相剖面分析, 指明微相和砂體的變化規律。

沉積微相平面圖是油藏地質的重要內容, 是研究儲層非均質性及剩餘油分布的關鍵圖件。通常以單井相為基礎, 作出某一沉積時間單元的砂岩等厚圖或砂岩百分含量等值線圖, 將同一微相展布規律可勾繪在平面圖上。

但實際工作中, 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。當前, 油藏地質學不斷從定性向定量方向發展, 隨著數學地質及計算機技術的發展, 使複雜特殊類型油田沉積微相的定量研究成為可能。