南圖爾蓋盆地下白堊統河流沉積微相測井識別與地震預測

李健

（中海油田服務股份有限公司油田技術研究院，北京101149）

0 引 言

哈薩克斯坦南圖爾蓋盆地為典型的中生代斷陷盆地，地處烏拉爾山－天山縫合線的轉折端，整體呈南北向長軸狀分布，面積約8×104km2。受南部特提斯洋關閉的擠壓應力作用，沿盆地西緣伴有走滑構造運動，形成了近南北走向的Karatau擠壓－走滑斷裂。該斷裂造就了盆地向東南部收斂，向西北部發散的?。晗嚅g的構造格局［1－4］，由西向東依次為阿雷斯庫姆地塹、阿克塞凸起、阿克薩布拉克地塹、阿希塞凸起、薩雷蘭地塹、塔巴克布拉克凸起和鮑金根地塹。研究區位于盆地南部的地壘背斜構造帶，屬于古生界基巖隆起之上的披覆背斜構造帶。在構造隆起帶頂部缺失二疊－三疊系和中、下侏羅統地層，上侏羅統地層自下而上逐層超覆和披覆在古生界基巖隆起上。Karatau大斷層和次級斷層在晚三疊世－早侏羅世形成，在侏羅－白堊紀交接期斷陷期基本結束，地塹停止強烈活動，整個盆地轉為緩慢坳陷階段，河流相沉積廣泛分布，形成白堊系底部的砂礫巖。

本文在構造分析、單因素分析多因素綜合等分析的基礎上，應用地震綜合預測技術，將地震屬性和測井、巖心分析技術結合起來，有效消除地震研究的多解性，很好地預測了河流沉積體的平面展布情況。

1 河流沉積微相的識別

1.1 曲流河沉積微相識別

河流的侵蝕作用使河谷不斷加深和拓寬，河谷的凹岸受到沖刷而后退，河岸坍塌，凸岸泥沙發生淤積，形成寬平的邊灘沉積，沉積物較細，以泥巖和細砂、粉砂巖為主。通過巖心觀察和測井、錄井等分析，認為研究區曲流河的主要沉積微相類型有河床滯留沉積和泛濫平原沉積，其中河床滯留沉積砂巖物性好，是主要的儲集體。

1.1.1 巖心相標志

（1）泛濫平原是洪水泛濫期間，洪水溢出河道，在平原上緩慢流動，攜帶的懸浮沉積物廣泛沉積形成的。泛濫平原的特征是以大套的紅色泥質沉積為主，其中夾少量的粉砂巖沉積。泥巖成厚層塊狀，顏色通常為反映陸上氧化環境的棕紅色（見圖1）。發育層理類型主要為波狀層理、水平層理和塊狀層理，其孔隙度很低，滲透性差，分布廣泛，是研究區很好的區域蓋層。

圖1 E3井巖性柱狀圖和取樣處巖心照片

（2）河床滯流沉積是河流從上游搬運過來的和就地侵蝕的粗粒物質在河床底部沉積而成。其成分既有上游搬運來的粗砂和礫石，也有就地侵蝕的同生泥礫等。礫巖難以形成厚層，呈透鏡狀斷續分布于河床最底部，向上漸變為邊灘沉積。研究區曲流河河床滯留沉積發育較為局限，厚度較薄，分布在厚層的泛濫平原泥質沉積物中，巖性以中粗砂巖為主，其次為細砂巖，其中夾雜少量礫石。砂巖為灰綠色，含少量粗砂，較為疏松，主要為泥質膠結，分選中等，磨圓中等，可見小的泥質團塊，局部有2～3mm礫石；礫石分選中等，次圓－次棱角狀。

1.1.2 測井相標志

各種測井曲線的幅度、形態、波動性、鋸齒化程度等可以反映沉積相的變化。通常漸變型表明頂部或底部沉積顆粒大小的逐漸變化，這種曲線特征往往是一種沉積環境到另一種沉積環境平穩過渡的表征［5－8］。如由河流沉積逐漸過渡到泛濫平原或河漫灘沉積，曲線特征常表現為頂部漸變型；突變型表明一種沉積環境到另一種沉積環境的急劇變化或不同環境的不整合接觸的表征，如河流相深切的河道沉積底部（見圖1）；齒化波動形測井曲線是水平面升高和降低變化的反映，而互層組合型測井曲線則反映因環境頻繁變化而形成的砂巖、粉砂巖及頁巖相間的序列，如河道頻繁遷移或以交織河為主的河流相沉積（見圖2）。

在巖心相分析的基礎上進行測井相與巖心相的相互標定，并與地質統計相結合，分析各種測井曲線的特征，總結出反映各種沉積微相的測井特征參數［9－10］，從 而建立了各種沉積微相的測井相識 別標志。

泛濫平原由于沉積物主要是泥質沉積，其SP測井曲線為微齒平直，總體形態近似鐘形，反映水動力條件由強變弱的過程；GR測井曲線除在砂體發育部位呈箱形外，其余部分較為平直且齒化較為明顯（見圖2），錄井上為大套的紅色泥巖。

圖2 A26井巖性柱狀圖和取樣處巖心照片

研究區曲流河河床滯留沉積主要為中粗砂巖，夾有少量的薄層粉砂巖和細砂巖，厚度5～8m，GR測井曲線呈箱形，偏離基線較大，SP測井曲線在河床滯留沉積處也偏離基線，呈幅度較大的齒狀形，偏離基線相對于泛濫平原泥質沉積處要大。

1.2 辮狀河沉積微相識別

辮狀河多發育在山區或河流上游河段以及沖積扇上。通常發育多條河道，多次分叉和匯聚，進而構成辮狀，其河道寬而淺，彎曲度小，河流坡降大，河道不固定，遷移迅速，由于坡降大，沉積物搬運量大，主要以底負載形式搬運。另外由于河流經常改道，河道砂壩位置不固定，故天然堤和河漫灘不發育，研究區辮狀河主要發育河床滯留沉積和心灘。

1.2.1 巖心相標志

（1）河床滯流沉積：河流從上游搬運過來的和就地侵蝕的粗粒物質在河床底部沉積形成粗粒的河床滯留沉積體。礫石直徑較大，通常5～15mm，磨圓較好，礫石有微弱的疊瓦狀排列，礫石成分以石英為主，分選較差，從礫石到泥質均有發育，泥質為棕紅色到雜色，反映了陸上氧化沉積環境（見圖2）。

（2）心灘：心灘的上游方向較陡，沉積物較粗，并遭受侵蝕作用；下游方向較平緩，主要發生沉積作用。上游的不斷侵蝕和下游的不斷沉積，導致了心灘不斷向下游遷移。研究區心灘沉積物一般粒度較粗，成分復雜，成熟度低。通常與河床滯留沉積體交互沉積，發育大型的槽狀交錯層理和板狀交錯層理，其中在低水位時期亦發生細粒物質的垂向加積作用。

1.2.2 測井相標志

研究區辮狀河河床滯留沉積主要為砂礫巖，夾有棕紅色泥質沉積物，GR測井曲線變化幅度不明顯，可能與其中的放射性物質含量較為穩定有關，SP測井曲線為箱形（見圖2），偏離基線較大，研究區下白堊統底部砂礫巖體是由多期的河床滯留沉積疊加形成。

由于心灘與河床滯留沉積體交互沉積，在錄井上不易區分。研究主要結合測井區分心灘沉積體，認為高幅的齒化箱形Δt曲線代表了心灘沉積；SP測井曲線通常也呈箱形。

1.2.3 地震相標志

不整合面的存在表明存在指示重大沉積間斷的陸上侵蝕或陸上暴露現象。河道下切通?？梢宰鳛橐粋€較有效的不整合面，它在地震剖面上表現為地震不整一現象，其顯示也較為明顯［11－12］。在基準面下降過程中，河道通常會產生下切作用，在地震剖面上通常顯示為下切溝谷形狀，這可以作為河道的識別標志，研究區下白堊統地層發育大量的河道下切谷，一方面可以作為劃分層序（或者體系域）的標志；另一方面也為河流沉積體的識別提供了幫助。研究區河床滯留沉積體在地震剖面上主要表現為中—強振幅，中連續，外部形態為透鏡狀（見圖3）。

圖3 研究區SQ1底部河道下切

在實際工作中，應用單一沉積微相識別標志通常不能很好地確定沉積微相類型，因此要綜合應用巖相標志、測井相標志、地震相標志等多種識別標志（見表1）。巖心相標志主要包括巖石的顏色、成分、結構（分選和磨圓）和構造等特點。測井相主要是分析曲線的形態和幅度，與巖心相等相互標定，進而確定不同形態和幅度的測井曲線代表的沉積微相類型，進而將測井相推廣到沒有巖心標定的鉆井上。地震相主要研究地震同向軸的外部形態、內部反射結構等特征，依靠地震相將單井上的沉積類型和地震剖面上結合起來，最終達到沉積微相的識別。研究充分應用了三相結合的沉積微相的分析方法，較為準確地確定了研究區的沉積微相類型（見表1）。

表1 研究區河流沉積微相的綜合識別標志

2 辮狀河平面展布預測

研究區儲層物性和產量較好的目的層砂體主要位于辮狀河沉積體中，因此研究重點在于預測辮狀河在平面上的展布情況。

2.1 構造因素

構造對沉積有著重要的控制作用。南圖爾蓋盆地發育有不同尺度、不同產狀和不同性質的各種斷層，按斷裂規模、形成時間及其對地層發育的控制作用，將盆地中的斷層分為控盆主斷裂、控凹次斷裂和伴生調節斷裂等3個級次。其中Karatau走滑大斷裂橫貫鮑金根地塹，為南圖爾蓋盆地的控盆斷裂。在平面上，呈北西—南東向延伸近400km；盆內次級斷裂走向與其基本一致，控制了整個盆地的發育和演化，同樣對盆地內沉積體的分布也起到主導性的控制作用。

通過構造演化分析，可以在宏觀上確定河流的發育范圍和流向。通常，在斷層發育區巖體是較為疏松，被斷層泥等固結較差的沉積物所充填，容易被河水侵蝕，進而形成下切河道。

2.2 單因素分析多因素綜合

對各井的砂巖厚度、礫巖厚度、棕紅色泥巖厚度、粒度分布以及部分井的砂體分選和磨圓等數據進行統計分析制作了砂地比等值線圖、棕紅色泥巖厚度等值線圖和礫石厚度等值線圖等單因素基礎地質圖件。綜合分析這些基礎圖件，確定了主要的物源方向和砂體分布情況。

2.3 地震屬性預測

利用地震資料進行儲層預測時主要從振幅屬性及其延伸屬性出發，分析屬性的變化特征，然后與鉆井和其他地質資料進行標定，賦予屬性地質意義［13］。地震屬性種類眾多，各屬性反映不同的地質意義，因此，要對多種屬性進行綜合評價和優選［14－15］。根據辮狀河的沉積特征，結合測井、錄井和地震資料，得到各種屬性的符合情況，通過綜合對比認為平均波峰振幅能夠較好的反映研究區辮狀河砂體的平面分布情況。平均波峰振幅通?？捎糜谧R別巖性變化、含氣砂巖或地層，可以有效區分整合沉積物、丘狀沉積物、雜亂的沉積物等。結合連井沉積相的對比，綜合分析了不同波峰振幅所代表的沉積相意義。圖4中黃色（灰白色）區域代表中高值，反映了河床滯留沉積和心灘的砂體沉積，藍色（灰色）區域為低值區反映了以泛濫平原為主的泥質沉積，其中白色箭頭方向為河道發育的方向。實際鉆探結果也證實了地震屬性預測結果的正確性，如位于工區北部的E3井（見圖1），其在k1nc1ar組沉積時期，早期以河道沉積為主，晚期以泛濫平原沉積為主，平均波峰振幅地震屬性上也處于藍色（灰色）和黃色（灰白色）區域的交會處（見圖4）；同樣，位于研究區中部的A26井（見圖2）k1nc1ar組沉積時期平均波峰振幅以黃色（灰白色）為主，反映了其為含砂體較多的河道沉積體（見圖4）。

圖4 研究區k1nc1ar平均波峰振幅屬性

3 結 論

（1）南圖爾蓋盆地南部下白堊統沉積體是一個由辮狀河與曲流河組成的復合沉積體，上部上升沉積旋回主要發育曲流河沉積，沉積微相包括泛濫平原和河床滯留沉積；下部下降旋回主要發育辮狀河沉積，沉積微相包括河床滯留沉積和心灘沉積。

（2）綜合構造演化分析、單因素分析多因素綜合、地震屬性分析等技術對河流沉積體的平面分布進行了預測，該方法能夠很好地指導河道油氣儲層勘探，在實際應用中取得了良好的效果。但是由于地震屬性具有多解性，不同的構造、沉積等地質背景對地震屬性都有影響，在實際應用過程中要綜合考慮構造、錄井和測井等資料，優選符合條件的地震屬性，進而更為準確地預測河流沉積體系在平面上的展布情況。

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