利用SP曲線與GR曲線分析沉積相

1、利用SP曲線和GR曲線分析沉積微相（趙宏波）長(zhǎng)慶石油勘探局錄井公司在曲線要素中，SP曲線和GR曲線幅度反映在測(cè)井條件相同的條件下地層沉積時(shí)水動(dòng)力能量的強(qiáng)弱；SP曲線和GR曲線形態(tài)反映物源供給的變化和沉積時(shí)水動(dòng)力條件的變化；SP曲線和GR曲線頂、底部形態(tài)的變化反映沉積初、末期水動(dòng)力能量和物源供給的變化速度；SP曲線和GR曲線的光滑程度反映水動(dòng)力對(duì)沉積物改造所持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短；SP曲線和GR曲線的齒中線組合方式反映沉積物加積特點(diǎn)；SP曲線和GR曲線包絡(luò)形態(tài)反映在大層段內(nèi)垂向?qū)有蛱卣骱投鄬由霸诔练e過(guò)程中能量的變化。一、 SP曲線和GR曲線測(cè)井基本原理用淡水泥漿鉆井時(shí)，地層水礦化度小于泥漿濾液礦化度，在

2、砂巖段形成擴(kuò)散電位在井眼內(nèi)砂巖段靠近井壁的地方負(fù)電荷富集，地層內(nèi)砂巖段靠近井壁的地方正電荷富集，導(dǎo)致砂層段井眼泥漿的電勢(shì)低于砂層電勢(shì)，正象一個(gè)平行于地層且正極指向地層的“電池”（第一個(gè)）。在泥巖段，泥漿濾液與地層水之間存在礦化度差及選擇性吸附作用形成吸附電位在井眼內(nèi)泥巖段靠近井壁的地方正電荷富集，地層中泥巖段負(fù)電荷富集，導(dǎo)致泥巖段井眼泥漿的電勢(shì)高于地層電勢(shì)，正象一個(gè)平行于地層且正極指向井眼的“電池”（第二個(gè)）。又因?yàn)槟酀{和地層各具導(dǎo)電性，正象兩條導(dǎo)線把以上兩個(gè)“電池”串聯(lián)了起來(lái)而形成回路，這樣在地層中電流從砂巖段（第一個(gè)電池正極）流向泥巖段（第二個(gè)電池負(fù)極）；在井眼中電流從泥巖段（第二個(gè)電池正

3、極）流向砂巖段（第一個(gè)電池負(fù)極）。在此回路中，地層也充當(dāng)電阻的作用，總電動(dòng)勢(shì)等于擴(kuò)散電動(dòng)勢(shì)和吸附電動(dòng)勢(shì)之和。用M電極在井眼中測(cè)的自然電流在泥漿中產(chǎn)生的電位降即得自然電位曲線。其值在正常情況下與對(duì)應(yīng)地層中泥質(zhì)含量關(guān)系密切，砂巖中泥質(zhì)含量增加，則電位降下降，異常幅度減?。簧皫r中泥質(zhì)含量下降，則電位降上升，異常幅度增大。另外，當(dāng)泥漿柱與地層流體間存在壓力差時(shí)發(fā)生過(guò)濾作用形成過(guò)濾電動(dòng)勢(shì)動(dòng)電學(xué)電位。（如圖1） 圖1 SP 曲線原理示意圖 沉積巖的放射形取決于巖石中放射性元素的含量，放射性元素的含量主要取決于粘土和泥質(zhì)的含量，粘土和泥質(zhì)含量越高放射性越強(qiáng)。GR曲線主要測(cè)量地層的放射性。二、 利用SP曲線和

4、GR曲線分析沉積微相的曲線要素及地質(zhì)意義（一）、SP曲線和GR曲線幅度SP曲線和GR曲線幅度指地層中砂巖段自然電位值和自然伽瑪值與純泥巖基線的差值，兩者形態(tài)相似（GR曲線齒化嚴(yán)重），主要反映沉積時(shí)水動(dòng)力能量的強(qiáng)弱。依據(jù)異常幅x與砂體厚度h的比分為低幅（x/h1）、中幅（1x/h2）和高幅（2x/h）三種（如圖2）。SP曲線和GR曲線幅度主要與巖性有關(guān)，另外還受地層厚度、飽含流體的性質(zhì)等影響。一般在測(cè)井條件相同時(shí)粒度越粗、分選性越好、滲透性越好的砂體，幅度越高。 a x h x/h1 b 1x/h2c1x/h2圖2 SP曲線和GR曲線幅度類(lèi)型a、低幅 b、中幅 c、高幅低幅反映沉積時(shí)物源供給不足

5、、砂體分選差、泥質(zhì)含量高的特征。典型代表為邊灘砂。中幅反映沉積時(shí)物源供給充沛，沖刷與沉積復(fù)雜，分選較差等特征。典型代表為河流沉積。高幅反映沉積時(shí)物源供給充沛，粒度粗，分選好等特征。典型代表為漫灘？。（二）、SP曲線和GR曲線形態(tài)SP曲線和GR曲線整體形態(tài)相似，只是GR曲線齒化較強(qiáng)。其除反映粒度和分選性垂向變化外，主要反映物源供給的變化和沉積時(shí)水動(dòng)力條件的變化。一般情況下分為鐘形、漏斗形、對(duì)稱(chēng)齒形、反向齒形、正向齒形、指形、漏斗箱形、箱形鐘形（如圖3）。abcdefghm圖3 SP曲線和GR線形態(tài)a、 鐘型 b、漏斗型、 c、箱型 d、對(duì)稱(chēng)齒型 e、反向齒型 f、正向齒型、 g、指型 h、漏斗箱

6、型 m、箱型鐘型 鐘形反應(yīng)水動(dòng)力向上逐漸減弱，砂巖顆粒逐漸變細(xì)，物源供給逐漸減少。一般為正粒序和水進(jìn)序列，典型代表有點(diǎn)砂壩和廢棄河道。漏斗形反映從下到上水動(dòng)力能量逐漸增強(qiáng)，顆粒變粗，分選性變好。一般為反粒序結(jié)構(gòu)和水退序列，其典型代表有河口砂壩、前積砂體等。箱形反映物源充沛，水動(dòng)力條件穩(wěn)定。典型代表有直流河道、風(fēng)成砂和洪水期能量較強(qiáng)的河道充填等特征。正向齒形為正粒序結(jié)構(gòu)，反映水下沖刷充填沉積。其典型代表有以沖刷充填為主的小河道沉積。反向齒形為反粒序結(jié)構(gòu)，反映水道末梢前積式席狀砂沉積。對(duì)稱(chēng)齒形對(duì)稱(chēng)粒序結(jié)構(gòu)，代表急流作用下的席狀沉積，其典型代表有洪水期河道決口處的沉積。指形代表高能量條件下的均勻中層

7、粗砂沉積，如灘砂。漏斗箱形代表早期水動(dòng)力能量逐漸增強(qiáng)，中晚期水動(dòng)力能量保持相對(duì)穩(wěn)定條件下物源供應(yīng)豐富的水下砂體堆積，其典型代表有河口砂壩。箱形鐘形反映早期水動(dòng)力能量強(qiáng)且穩(wěn)定，物源供應(yīng)充沛；但晚期河道遷移或者廢棄，能量衰退，從均質(zhì)沉積到正韻律沉積的特征。只有單砂層較厚時(shí)，SP曲線和GR曲線異常才形成鐘形、漏斗形和箱形。地層厚度較小時(shí)常為齒形（包括正向齒形、反向齒形和對(duì)稱(chēng)齒形）。而漏斗箱形和箱形鐘形為符合形態(tài)。（三）、SP曲線和GR曲線頂、底界的接觸關(guān)系SP曲線和GR曲線頂、底界的接觸關(guān)系指單砂體SP曲線和GR曲線頂、底的變化形態(tài)，反映砂體形成初、末期水動(dòng)力能量及物源供給的變化速度?？煞譃橥蛔兪胶?/p>

8、漸變式。漸變式又可分為加速漸變式、勻速漸變式和減速漸變式（如圖4）。頂突變式漸變式加速（上凸）線形減速（上凹）底突變式的曲線特征是中部近水平，兩端較陡。頂部突變式右端上升左端下降，說(shuō)明砂體形成過(guò)程中物源供給突然中斷。底部突變式右端下降左端上升，說(shuō)明短期內(nèi)水動(dòng)力能量急劇增強(qiáng)，常代表上、下層間存在的沖刷面，如河道底部沖刷面。頂部加速漸變式的曲線特征是曲線向右上方上傾，且從下到上其斜率逐漸減小，說(shuō)明砂體沉積后期水動(dòng)力能量減退，物源供給急劇減少，如廢棄河道。底部加速漸變式曲線向左上方上傾，且從下到上其切線斜率逐漸增大（為負(fù)值，其絕對(duì)值減?。?，說(shuō)明砂體沉積早期沖刷能力較弱，后期增強(qiáng)。頂部勻速漸變式曲線特

9、征是曲線沿向右上方上傾，其斜率基本不變，說(shuō)明砂體沉積后期水動(dòng)力能量和物源供給勻速減弱，如點(diǎn)砂壩。底部勻速漸變式曲線向左上方上傾，其斜率基本不變，說(shuō)明砂體沉積早期水動(dòng)力能量和物源供給勻速增強(qiáng)，如季節(jié)性河道沉積、漫灘沉積和天然堤沉積等。頂部減速漸變式曲線特征是曲線沿向右上方上傾，其斜率逐漸增大，說(shuō)明砂體沉積后期水動(dòng)力能量和物源供給緩慢減弱。底部減速漸變式曲線向左上方上傾，其斜率逐漸減?。樨?fù)值，其絕對(duì)值增大），說(shuō)明砂體沉積早期物源供給不足。（四）、SP曲線和GR曲線的光滑程度SP曲線和GR曲線的光滑程度反映水動(dòng)力對(duì)沉積物改造所持續(xù)的時(shí)間的長(zhǎng)短或水動(dòng)力的變化及物源供給的豐富程度。一般分為光滑、微齒和

10、齒化三級(jí)（如圖5）。 a b c圖5 SP曲線和GR曲線的光滑程度a、光滑 b、微齒 c、齒化曲線光滑，反映水動(dòng)力條件穩(wěn)定，物源豐富的均質(zhì)沉積，如灘砂。曲線微齒，反映物源充足但改造不徹底，如河道砂。 齒化代表能量有節(jié)奏變化所形成的韻律性沉積（即間歇性沉積疊加），當(dāng)粒度變細(xì)時(shí)幅度變小，代表有辮狀河道。（五）齒中線組合形態(tài)齒中線是SP曲線和GR曲線上次級(jí)齒的中線，依據(jù)組合形態(tài)分為平行式和相交式兩大類(lèi)。平行式又可分為水平平行式、上傾平行式、下傾平行式；相交式又可分為內(nèi)收斂式和外收斂式（如圖6）。它們反映沉積加積的特點(diǎn)。內(nèi)收斂式齒中線相交于SP曲線和GR曲線內(nèi)側(cè)（即右側(cè)），曲線上部齒中線向左上方上傾，

11、中部水平，下部向左下部下傾。曲線上部組合形態(tài)以反向齒形組合為主，中部以對(duì)稱(chēng)齒形組合為主，下部以正向齒形組合為主。上部齒中線向左上方上傾，反映水道末期充填沉積，中部齒中線水平，代表河道中期均質(zhì)沉積，下部齒中線向左下部下傾，代表水道末期滯流沖刷沉積。整體反映水流能量減少。收斂式平行式 auh 內(nèi)db d外 hchmde ua、收斂式b、外收斂式、c水平平行、m、下傾平行、e上傾平行u、反向齒形、h對(duì)稱(chēng)齒形、d正向齒形外收斂式齒中線相交于SP曲線和GR曲線外側(cè)（即左側(cè)），曲線下部齒中線水平，中部和上部齒中線向右上方上傾。曲線形態(tài)是下部為對(duì)稱(chēng)齒形組合，中部和上部為正向齒形組合。該特征說(shuō)明水動(dòng)力由下到上

12、增強(qiáng)，代表水下前積式砂體沉積。水平平行式齒中線水平平行，曲線形態(tài)以對(duì)稱(chēng)齒形組合為主，反映水動(dòng)力能量周期性變化，代表垂向加積式堆積。齒中線向左上方上傾平行，曲線形態(tài)以反向齒形組合為主，反映水動(dòng)力能量周期性增強(qiáng)條件下的反韻律沉積，如水道末期前積沉積。齒中線向左下方下傾平行，曲線形態(tài)以正向齒形組合為主，反映水動(dòng)力能量周期性減弱條件下的正韻律沉積。（六）、SP曲線和GR曲線組合形態(tài)（即包絡(luò)線形態(tài)）SP曲線和GR曲線組合形態(tài)指多層曲線的包絡(luò)線形態(tài)，反映大層段內(nèi)垂向?qū)有蛱卣骱投鄬由绑w在沉積過(guò)程中能量的變化。大的方面可以分為加積式、后積時(shí)和前積式三種；后積時(shí)和前積式各自分為加速式、勻速式和減速式三個(gè)亞種（如

13、圖7）。后積式（水進(jìn)式）加 積勻速減速加積式前積式（水退式）圖7 SP曲線和GR曲線包絡(luò)組合形態(tài)加積式SP曲線和GR曲線的包絡(luò)線豎直或近于豎直，代表水動(dòng)力強(qiáng)且穩(wěn)定、物源供給充足條件下的加積式沉積。后積式SP曲線和GR曲線的包絡(luò)線總體特征是向右上方上傾，代表水動(dòng)力能量由強(qiáng)到弱的后積式（亦稱(chēng)退積式或水進(jìn)式）沉積。分為加速后積式、勻速后積式和減速后積式。加速后積式：包絡(luò)線下陡上緩。反映水動(dòng)力能量減小的梯度逐漸增大，能量減小的速度加快的沉積特點(diǎn)。勻速后積式：包絡(luò)線呈直線狀或近直線狀。反映水動(dòng)力能量減小的梯度平穩(wěn)，能量減小的速度穩(wěn)定條件下的沉積特點(diǎn)。減速后積式：包絡(luò)線下緩上陡。反映水動(dòng)力能量減小的梯度逐

14、漸減小，能量減小的速度減小的沉積特點(diǎn)。前積式SP曲線和GR曲線的包絡(luò)線總體特征是向左上方上傾，代表水動(dòng)力能量由弱到強(qiáng)的前積式（亦稱(chēng)進(jìn)積式或水退式）沉積。分為加速前積式、勻速前積式和減速前積式。加速前積式：包絡(luò)線下陡上緩。反映水動(dòng)力能量增加的梯度逐漸增大，能量增加的速度加快的前積式沉積特點(diǎn)。勻速前積式：包絡(luò)線呈直線狀或近直線狀。反映水動(dòng)力能量增強(qiáng)的梯度平穩(wěn)，能量增強(qiáng)的速度穩(wěn)定條件下的沉積特點(diǎn)。減速前積式：包絡(luò)線下緩上陡。放映水動(dòng)力能量增強(qiáng)的梯度逐漸減小，能量增強(qiáng)的速度減小的沉積特點(diǎn)。三、 特征相SP曲線和GR曲線特征分析（一）、三角洲平原亞相1、 水上分流河道微相水上分流河道微相為三角洲平原亞相

15、的骨架相，其砂體底部有沖刷面，向上依次為礫、砂和粉砂，顯正韻律結(jié)構(gòu)。SP曲線和GR曲線為中高幅鐘形或箱形，底部突變，頂部加速漸變，齒中線向外收斂，曲線光滑或者齒化，包絡(luò)線為退積式。2、 決口扇微相決口扇微相為間歇性沉積，其砂體成熟度低，SP曲線和GR曲線為中低幅正向齒形或?qū)ΨQ(chēng)齒形，頂?shù)滓詽u變式為主，曲線齒化程度高。3、天然堤微相天然堤微相砂體分選程度高，磨圓好，成熟度高，顆粒細(xì)，以粉砂和泥質(zhì)為主，夾粉砂薄層。SP曲線和GR曲線以低幅齒形為主，齒化。1、 泛濫平原微相泛濫平原微相為三角洲平原亞相的背景相，以泥質(zhì)沉積為主，夾粉砂巖薄層。SP曲線和GR曲線以低幅微齒或者光滑型（又稱(chēng)平直型）為主。（二

16、）、三角洲前緣亞相1、水下分流河道微相水下分流河道微相為三角洲前緣亞相的骨架相，沉積物分選程度高，磨圓好，成熟度高，顆粒細(xì)，以砂質(zhì)為主。SP曲線和GR曲線呈中高幅鐘形，底部突變，頂部加速漸變，曲線光滑或者齒化。2、 封閉間灣微相封閉間灣微相沉積物粒度細(xì)，SP曲線和GR曲線以低幅微齒或近光滑為主。3、 河口壩微相河口壩微相為反粒序結(jié)構(gòu)，SP曲線和GR曲線呈高中漏斗形或漏斗箱形，齒化或微齒，底部為漸變式，頂部為突變式，齒中線外收斂，屬前積式組合。4、 遠(yuǎn)砂壩微相遠(yuǎn)砂壩微相為由泥、粉砂、細(xì)中砂組成的多期反韻律沉積。SP曲線和GR曲線為低中幅漏斗形，齒中線外收斂，底部為漸變式，齒化或微齒化，包絡(luò)線為前積式（主要為加速前積式）。5、 前源席狀砂微相前源席狀砂微相為三角洲前緣亞相前積薄層，為反粒序席狀砂體。SP曲線和GR曲線為中幅反向齒形，頂、底部為漸變式，微齒或齒化，齒中線外收斂或水平，包絡(luò)線屬前積式。（三）、前三角洲亞相前三角洲亞相沉積物粒度細(xì)，SP曲線和GR曲線以低幅漏斗狀光滑或微齒形前積式為主，底部漸變，頂部突變?？傊?，建設(shè)性三角洲平原亞相SP曲線和GR曲線形態(tài)以中高幅鐘狀或箱形為特征，底部多突變，頂部突變或漸變；曲線多光滑或微齒。三角洲前緣亞相以中高幅漏斗形或漏斗箱形為主，底部多漸變，頂部多突變，多為加積式或前積式。前三角洲亞相以低幅漏斗形光滑或微齒前積式