作者：罗红梅
出版社：石油工业出版社
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深层砂砾岩体岩石物理性质与识别方法试读：
前言
东营凹陷北部陡坡带砂砾岩体的勘探大致经历了3个阶段：第一阶段（1994—1997年）勘探发现期，以寻找中浅层构造油藏为主；第二阶段（1998—2005年）勘探深化期，对中浅层沉积特征和油气富集规律的认识逐渐深化；第三阶段（2005年至今）勘探高潮期，以寻找中深层岩性油藏为主。2005年以来，先后部署的盐22井、永920井、盐222井、盐227井和永928井等一批探井均取得成功，显示了位于陡坡带东部的盐家砂砾岩体巨大的勘探潜力。但由于勘探层系埋深加大、沉积和成藏复杂以及受地震资料品质的限制，影响了对该类油藏的准确认识，制约了储量的进一步升级。
砂砾岩扇体通常具有沉积厚度大、多期叠置、岩性变化快、储集空间类型及其孔隙结构与演化规律复杂、储层非均质性强等基本特点。在测井曲线上，一方面，砂砾岩体岩石组分对测井响应的贡献不同，造成其不同相带、不同岩相的速度变化复杂；另一方面，砾岩扇体的岩电标志不明显，用常规的测井资料不易划分岩性，进而难以建立地质模型。同时，受埋深增大和地震资料品质的影响，常规地震资料识别砂砾岩体的精度降低，应用地球物理参数对储层进行准确描述还有较大的不确定性。因此，如何将地质、地球物理资料有机地结合，构建一种适用的方法对砂砾岩体进行有效地识别和储层描述，是生产中急需解决的地质难题。
笔者充分利用已有的勘探、开发成果和丰富的地质、地球化学和地球物理资料，从砂砾岩组构的微观特征观测入手，开展岩石力学性质的测试分析，构建了适合于东营北带砂砾岩的岩石物理模型，确定了不同沉积相带地层速度；借助波动方程正演模拟、地震资料针对性处理、高分辨率储层反演等技术方法，在正确识别并系统研究砂砾岩体空间展布特征的基础上，探索建立了适合于深层复杂砂砾岩储集体的地球物理识别、物性预测及含油气性评价等多种方法。本书把岩石物理模型与地震预测紧密结合起来，不仅对砂砾岩体的勘探、开发具有较高的实用价值，而且为其他类型地质体的刻画提供了有益的参考。本书研究内容对正确地建立断陷盆地陡坡带砂砾岩体的空间展布模式，形成和完善盆地深层储集体的地震地质综合预测方法具有重要的理论意义；同时，对于准确预测东营北带砂砾岩有利储集体的分布规律，提高油气勘探成效有重要的实际应用价值。由于古近纪箕状半地堑背景下的陡坡砂砾岩体储层在渤海湾盆地普遍发育，研究认识和成果具有重要的推广应用价值。
本书依托中国科学院地质与地球物理研究所承担的国家油气重大专项“深层油气、非常规天然气成藏规律与有利勘探区评价技术”（2011ZX05008－004）课题，并得到胜利油田勘探开发研究院的大力支持。在此特别感谢中国科学院地质与地球物理所罗晓容研究员，胜利油田宋国奇教授、王永诗教授和刘书会教授，他们在本书的完成中给予了悉心的指导。
由于笔者学识有限，书中难免有不当之处，敬请读者批评指正。
第一章 绪论
随着勘探技术的不断进步和勘探程度的不断提高，中国东部陆上的主要含油气盆地如渤海湾盆地、松辽盆地等都进入了精细勘探阶段，盆地中浅层油气勘探的主要对象逐渐由构造油气藏转向岩性地层等隐蔽油气藏，油气勘探难度逐年加大（潘元林等，2003）。近年来的油气勘探实践证实，盆地深层蕴藏着丰富的油气资源，在研究和勘探程度较低的盆地深层开辟增储上产的新领域已成为油气勘探必然的发展趋势。然而，与盆地中浅层相比，深层的油气勘探对象更为复杂，勘探难度更大，前人积累的经验和理论技术方法往往难以直接应用于深层油气勘探实践，其中盆地深层有效储集体的准确识别和预测是深层油气勘探急需解决的重要应用基础性问题。
东营凹陷是渤海湾盆地东南部的一个典型的“箕状”断陷，由利津、博兴、牛庄、民丰4个次级洼陷和北部陡坡带、中央背斜带及南部斜坡带等构造单元组成（李丕龙等，2004）。东营凹陷北带是受陈南边界断层控制的陡坡构造带（简称东营北带），古近系沙河街组发育规模宏大的砂砾岩体，扇体多期叠置、横向呈扇形连片分布，厚度达800m以上，属低孔低渗储层（孔凡仙等，2000），长期以来是东营凹陷的重要勘探对象。目前，东营北带共完钻探井1600多口，发现了胜坨、单家寺、滨南、盐家等16个油气田，上报砂砾岩体类储8层探明储量近7×10 t，占该区总储量的48％。
近10年来，砂砾岩体成为东营北带深层油气勘探的重要目标，也是东营凹陷储量发现的最大贡献者（张善文等，2008）。一方面，深层砂砾岩体油藏不断获得突破，并发现了新的含油层系。如胜坨地区坨765井、利津地区新利深1井、民丰地区丰深1井等在4000m以下获得了工业油气流，证实了东营凹陷深层巨大的勘探潜力。同时，在沙四段盐上层段发现了扇根遮挡型的砂砾岩体油藏。如2005年完钻的盐22井钻遇油层79.4m，此后的永920井和盐222井等相继获得成功，其中盐222井在3710.2～3994.0m解释油层25层372.3m，创砂砾岩体钻遇油层厚度之最。这表明大型水下扇在缺少构造背景的条件下，同样能形成大规模的岩性油气藏。2009年，东营北带沙四段整体上报探明石油地质储量4000多万吨，展示了东营北带深层砂砾岩体勘探的重要地位。
然而，随着东营北带砂砾岩体的勘探逐渐向深层复杂型岩性油气藏转变，由于勘探层系埋深加大，地震资料品质变差，砂砾岩体有利储集相带和物性变化难以把握，影响了对该类油气藏分布规律的准确认识，制约了油气勘探的进一步深入。深层砂砾岩储集体的识别取决于对砂砾岩体内幕强非均质性的岩石物理性质及其地球物理响应的正确认识，涉及的关键难点主要体现在3个方面：（1）受盆地陡坡带构造演化与地层充填等复杂地质过程的控制，深层砂砾岩体的成因复杂，加之地震资料分辨率、信噪比低等客观因素的限制，地震剖面上砂砾岩体的成像效果不够理想，砂砾岩体识别和解释困难。（2）深层砂砾岩属低孔低渗储集体，地球物理响应特征受多种因素影响，砂砾岩非均质性强、砾石成分复杂、砾石大小和形态不均等对储层岩电性、地震反射特征造成很大的影响，砂砾岩体岩石物理性质与地球物理参数之间关系需要准确厘定。（3）目前相对成熟的地球物理描述技术都无法直接应用于砂砾岩体储层的有效预测，储层的空间分布及连通性难以准确把握，影响了深层砂砾岩油气藏的评价。
第一节 深部砂砾岩有效储集体的形成与分布
东营凹陷北部陡坡带发育多种成因类型的砂砾岩扇体，砂砾岩扇体的形成受到多种因素的控制，国内学者对此进行了大量的相关研究，并获得了很多成果与认识。总体上，前人认为砂砾岩扇体的分布主要受古构造、古气候、湖平面升降变化等因素控制（孔凡仙，2000；武恒志，2001；毕义泉，2002；谢风猛等，2002；王宝言等，2003；姜素华等，2003；鄢继华等，2005）。古构造的控制作用主要体现在断裂活动对砂砾岩发育的控制，即断裂活动强弱、边界断裂结构控制了凹陷的形态、规模、物源、水系，进而直接影响砂砾岩体的成因类型、规模、形态和分布（姜素华等，2003；孔凡仙，2000；王宝言等，2003）。古气候变迁主要影响沉积物的类型，因为在不同的气候条件下，地表具有不同的干湿度、植被面貌和地球化学环境等，从而使风化剥蚀、搬运和沉积条件均有很大的差别，并最终导致沉积物类型的不同。特别是周期性的气候变化与幕式构造运动共同控制了层序体系域的分布及内部构成，在不同时期沉积的砂砾岩体类型和发育程度有很大的区别（姜素华等，2003；王宝言等，2003；王居峰，2008）。湖平面相对升降是控制砂砾岩体成因类型的主要因素之一，湖平面的周期性变化对断陷湖盆的沉积物堆积过程起着重要的作用，特别是陡坡带的断裂活动频繁，构造抬升、下沉使边缘地带湖平面的变化更加复杂，造成水动力条件的复杂多样性，以至于陡坡带的不同部位发育不同类型的砂砾岩体（王宝言等，2003；王居峰，2008）。
不同类型的陡坡带和断裂组合型式下，形成了不同的砂砾岩体分布模式，总体特征为：盆缘沟谷控制扇体发育的位置，构造坡折带控制砂体的厚度，构造坡折带之下砂体明显加厚，砂体的展布方向受控于坡折断裂的走向。同时，由于陡坡带构造样式的不同，在湖盆沉积各个时期，其发育了不同类型的砂砾岩体，陡坡带的构造样式和湖平面的相对变化控制了砂砾岩体的时间分布序列（程日辉，1999；张立强，2005；高祥成，2008），随着湖平面的上升，一般表现为冲积扇、扇三角洲、近岸水下扇、湖底扇的沉积演化序列。
胜利油田勘探开发研究院提出了针对东营凹陷北带东部半地堑的充填模式。民丰洼陷裂谷期沉积地层（孔店组、沙河街组及东营组）构成了一个三重层序：下部主要为冲积—河流相沉积，中部主要为深—半深湖相体系，而上部则主要为浅湖—河流相沉积体系。这种三重层序反映了构造沉降及对应的沉积旋回，轴向砂体是半地堑充填中的重要砂体类型，但在不同演化阶段有较大差异。
因而，结合三维构造建模及古构造的分析，半地堑的充填历史可能远比前人认识到的民丰地区的“沟扇体系”复杂得多。在沙四上亚段沉积期，民丰地区半地堑存在滩坝及滨浅湖等浅水沉积；陡坡带发育的砂砾岩体存在近岸水下扇、扇三角洲等多种类型；半地堑内发育轴向砂体；冲沟沉积体系体现多物源、多沉积体系、多期叠加的特点。
第二节 岩石物性与地震属性参数的关系
一、弹性波传播理论
岩石是构成地球的最重要的物质，地球的结构和动力学性质必然与岩石的各种物理性质相关。岩石物理学是一门以岩石为研究对象，物理学为研究手段的新学科。从结构上看，岩石是由固体的岩石骨架和流动的孔隙流体组成的二相体，岩石的弹性则是这样的二相体的等效弹性。岩石的弹性不仅取决于固体岩石骨架（矿物）的弹性性质，而且岩石中孔隙的大小（孔隙度）、孔隙的几何形态（裂纹或孔洞）以及孔隙中流体等因素对岩石的弹性性质都会产生巨大的影响。综合上述诸多因素，建立针对岩石弹性的数学物理模型，有助于岩石弹性理论的发展，并更好地指导具体的工程应用。Gassmann，Biot和Mavko等在岩石弹性力学理论研究方面取得了开创性的突破，建立了弹性波在岩石中传播特性的基础理论，为后期岩石物理学的发展奠定了坚实的基础。
迄今，地震波是研究地球内部特征最有效的工具之一。基于岩石中地震波传播性质的地震方法是目前地球物理勘探中最主要的方法（Anstey，1991），岩石中弹性波速度是联系岩石性质与地质学的有效桥梁（Hearst等，2000；Mavko等，1998；Schon，1996）。
随着岩石物理学学科的发展，针对岩石物理问题的发展和不同类型岩石弹性性质等的研究，众多国内外学者通过大量的实验研究建立了各式各样的理论模型。与测井和地震资料相关的岩石物理分析最多的就是流体替代问题，Gassmann（1951）提出关于弹性波在多孔介质中的传播理论，推导出孔隙岩层充满流体的弹性模量公式，并建立了著名的Gassmann方程，奠定了后期对沉积岩的弹性特性和物性之间研究的基础。Biot（1956）推导出利用岩石骨架性质预测与频率相关的流体饱和岩石中速度的理论公式，发展了Gassmann的流体饱和多孔隙双相介质理论，奠定了双相介质波动理论的基础，同时Biot理论已被推广到各向异性介质。Gas-smann理论适用于低频情况，与Biot理论极限情况是一致的，一般称为Biot—Gassmann理论。Marion（1990）根据理论边界计算提出孔隙从一种充填相替换成为另一种充填相所造成的弹性模量和速度变化的试探算法，并从骨架速度预测水饱和的岩石速度，进而通过水饱和的岩石速度预测冰冻岩石的速度，实践证明该方法应用效果不错。Geertsma和Smit（1961）对Biot理论的低频和中频做了近似，根据岩石骨架性质预测饱和岩石相关速度。Nur（1991，1995）详细论述了流体饱和度、孔隙流体压力、孔隙空间几何形态等各种因素对岩石弹性的影响，并指出双向介质理论在地震勘探领域有重要的应用前景。Mavko和Jizba（1991）提出借助干岩石模量和压力的关系来计算流体饱和后岩石高频模量的简单方法。史讠哥（1990）通过对砂岩岩石弹性声波速度和饱和度、孔隙流体分布的关系进行分析，认为进水和失水过程显示不同的纵、横波速度与饱和度关系，速度不仅与饱和度有关，还与不同饱和阶段的孔隙流体分布有关，而且也是水和岩石骨架之间的物理及化学作用所致。
著名学者史讠哥（1990）、邓继新（2009）、葛洪魁（2001）、伍向阳（1999）等作为国内岩石物理方向的领军人物，曾经对各种岩性进行了岩石弹性、含油气性等内容的综合研究，总结出有关弹性性质的许多结论，提出多种不同的经验公式，发展并完善了岩石物理理论。
二、岩石物理理论模型
由于影响岩石物理性质的因素众多，且相互之间的关系复杂，所以在进行研究时需要将实际的岩石进行模型化，把需要研究的问题进行等效转换，只保留影响岩石物理性质的主要因素，而忽略次要因素。常用的岩石物理学模型有层状介质模型、分散状介质模型、离散颗粒堆积介质模型、网状介质模型、连续介质模型等（孙建国，2006）。
层状介质模型是最简单的一种岩石物理模型，考虑岩石的矿物组成，将结构杂乱无章的岩石等效为水平层的集合。该模型最初由Bruggeman（1935）提出，后期经过专家学者的大量研究，陆续提出了一些分析储层参数和岩石性质之间关系的理论模型。如Voigt模型对岩石弹性上限进行了约束；Reuss（1929）模型计算的有效模量是岩石弹性模量的下边界；Hill对Voigt上限和Reuss下限做了算术平均，无具体的物理含义，当需要估算模量而不需要考虑该模量所容许的范围时，Hill模型最为有效。
基于离散颗粒堆积介质模型的考虑，Herz（1881）和Mindlin（1949）建立了球体接触模型，Hertz—Mindlin理论制订了判别未胶结砂岩与胶结砂岩的划分界限。Hashin-Strikman（1963）（以下称H-S）边界利用变分原理推导复合材料的弹性性质，相对于Voigt-Reuss边界的范围要窄，H-S边界能更准确地估算岩石的有效弹性模量，对于双相介质，H-S边界与Reuss模型边界是重合的；K-T模型（Kuster-Toksoz模型）把孔隙度和孔隙纵横比与纵横波波速联系起来，由于考虑岩石中的孔隙形状，计算过程较为复杂，但是相对其他模型更为精确；Budian-sky（1965），Hill（1965）和Wu（1966）等提出自相容近似方法，该方法充分考虑了岩石孔隙的形状对弹性的影响，计算过程不再选定一相材料作为基质，而是针对目标解的有效介质作为基质，通过不断改变组成岩石内含物之间的相互作用来求解，适用于大孔隙的岩石，模型计算过程是通过迭代方法进行的，计算量较大。与之对应，Cleary（1980），Norris（1985）和Zimmerman（1991）建立了微分等效介质模型（DEM），通过往固体矿物中逐渐加入包含物来模拟双相混合物，进一步提高了弹性模量的预测精度。Xu-White模型精确模拟岩性、孔隙度、泥质含量等因素对岩石波速的影响，并满意地预测了饱和流体后的岩石波速。上述理论和模型采用不同方式计算出弹性模量，对速度预测非常有用，但是绝大部分仅在特定条件下才可以使用。
分散状介质模型假设岩石中存在一种基本的物质，而其他物质以分散的形式分布于其中。网状介质模型由不同半径、不同截面形状和不同曲折程度的管状物体相互连接而成，这种模型能较好地逼近自然界的孔隙性岩石的内部结构。分散状介质模型和网状介质模型主要是为了研究岩石的电性性质，对岩石的导电性做出解释。
连续性介质模型则假定岩石矿物成分是按一定规律连续性分布的，可以对岩石进行比较逼真的描述，结合离散颗粒堆积介质模型发展了岩石物理模型。
三、岩石物理应用研究
前人针对岩石物理应用开展了广泛的研究，并通过大量实验进行了验证。西北大学（2010）承担的国家“863”课题“佐普立兹（Zoeppritz）弹性阻抗储层预测技术”、“973”课题“深层煤矿床快速探测的地震判识标志”等，针对砂岩和碳酸盐岩开展了广泛的岩石物理测试，利用等效介质理论进行了横波速度预测方法研究。甘利灯（2002）对高尚堡油田沙三油层，进行了四维地震技术及其在水驱油藏监测中的应用研究。魏建新（2008）利用各向异性理论曾对变质灰岩、砂岩、裂隙大理石等岩性进行了研究，认为可以从横波方向和速度值判断出纹理砂岩和裂隙大理岩样品存在不同程度的速度正交各向异性和裂隙方向等特征。
对于东营凹陷北部陡坡带砂砾岩储层微观结构方面的相关研究，主要以岩石学分析为基础，确定成岩作用对孔隙发育的影响程度，对储层进行定性和定量评价。袁静（1999）对永安镇地区砾岩体储层微观特征进行了研究，指出砾岩储集岩的孔隙类型多样，孔隙结构复杂，总体表现为孔隙度较低，孔隙连通性较差，渗透率偏低，以低孔隙度、低渗透率储层为主。徐晓晖（2003）对东营凹陷北部陡坡带西段水下扇体进行了储层特征研究，从微观上分析该砂砾岩体储层的孔隙类型和孔隙结构特征，并对影响储层物性的主要成岩作用进行描述，得出该类储层与袁静一致的结论。另外，操应长（2010）等对东营北带砂砾岩体进行了储集物性及影响因素等方面的研究。
地震波传播不仅与反射层的构造形态及厚度等因素有关，而且与反射层的岩石物理性质密切相关，岩石物性参数及孔隙流体性质变化等因素对地震波响应有一定的影响。前人针对岩石物性与地震属性之间的关系开展过一定的研究，张宏（2009）进行了基于模型的岩石物性与地震属性之间关系的研究，李凤君（2005）等分析了地层物性变化对地震属性的影响。杨志芳等（2009）综述了近年来国内外地震岩石物理在岩石、流体基础研究、烃类检测等方面取得的主要进展，为建立岩性参数、物性参数与地震速度、密度等弹性参数之间的关系提供了研究手段。
断陷盆地陡坡边界断裂下降盘广泛发育的砂砾岩非均质性极强，相对于疏松砂岩而言，具有岩石结构致密、岩石成分复杂、纵向单层厚度大、横向相变快的特点。前人对济阳坳陷古近系砂岩进行了系统的岩石物理测试（马中高，2008），建立了适合不同条件下的岩石物理模型，为地震属性的岩性解释和流体反演等奠定了基础。但砂砾岩，尤其是近岸水下扇扇根亚相—扇中亚相部位的砾石含量较高的粗相带，由于发育大量不同尺度、不同成分的砾石，粒度从细砾、卵石、粗砾甚至是巨砾、块砾均有发现，砾石成分主要包括变质岩、火成岩及碳酸盐岩，导致岩石速度与砂泥岩差异较大，利用现有砂岩的岩石物理模型难以准确描述这种砾石含量较高且致密的砂砾岩的岩石物理性质。砂砾岩胶结致密、孔隙度极低，加之大量砾石成分的影响，如何更好地其构建速度模型和经验公式是该项研究的关键环节和难点。同时，由于砾石、基质等影响产生的岩石物理参数改变及其导致的地震属性特征变化等尚缺乏深入的研究。
第三节 深部储集体预测技术及流程
一、预测技术现状
地震储层预测技术是近20年随着地震采集方法和装备改进、处理技术不断提高，而迅速发展起来的储层预测方法。该技术综合利用地质、钻井、测井和地震等信息，以地震资料为主定量描述含油气储层的空间展布和几何形态，并对储层的微观特征进行横向预测。目前，储层预测技术主要包括地震反演技术和地震属性分析技术两大类。
砂砾岩扇体的地球物理识别与描述包括两个方面：一方面是利用地震相进行砂砾岩扇体的识别。不同类型的砂砾岩扇体，由于沉积的地质条件不同，加之物源的距离、水体深度、水动力条件和形成机制等各方面的差异而导致其形态、规模、岩性和物性都有所不同，因此各类扇体具有不同的地震相特征（王金铎等，1998；孔凡仙，2000；曹树春等，2000；马丽娟，2004；乔俊，2005；白钢，2005；陈萍，2006）；另一方面是地震属性分析技术对砂砾岩扇体的识别预测描述，包括：层位标定技术识别砂砾岩扇体顶底界面（孔凡仙，2000；曹树春等，2000；白钢，2005），时频分析技术进行砂砾岩扇体旋回划分（高永进，2010），相干体分析技术、三维可视化技术等方法刻画砂砾岩体的边界（刘书会，2003；陈萍，2006；王树刚，2009），测井约束地震反演技术精细地描述储层的平面展布、埋深以及物性的变化规律（马丽娟，2004；白钢，2005；陈萍，2006）。
针对砂砾岩体厚层叠置、期次难以划分；储层非均质性强、有效储层难以预测两个地质问题，从地球物理的角度探索了适应性的技术方法。其中，自主研发的基于高阶谱的多尺度时频分析技术，实现了大尺度的沉积旋回分析及小尺度的砂体成像，识别精度可达到4级旋回、厚度30m，满足了巨厚砂砾岩体单井期次划分和横向追踪对比的需要；基于优势属性建模的波阻抗反演技术等多项技术的开发和综合运用，实现了对砂砾岩体产状、发育规模和有效储层展布的预测；利用叠前属性反演技术对砂砾岩体含油性进行了探索性研究。
二、预测内容及流程
针对东营北带砂砾岩体的勘探现状以及国内外砂砾岩体研究的进展及存在的问题，从以下4个方面对深层砂砾岩体空间分布预测开展研究。
1.深层低渗砂砾岩岩石物理参数特征研究
选择陡坡带不同沉积类型的砂砾岩体样品，开展岩石物理参数的系统测试分析。基于岩心观察、成像测井资料，以岩心样品的弹性参数实验室测试为手段，通过统计分析，获得砂砾岩各类岩性中砾石大小、砾石、基质及胶结物等的成分及含量等认识，在统计认识的指导下，有针对性地补测岩石样品，获得不同成分砾石条件下的岩石物理参数，分析砂砾岩体岩石物理参数与储层非均质性等的内在联系，分析其与经验关系、理论模型的异同，建立针对深层砂砾岩体的储层较强非均质性条件下砂砾岩体多参数的岩石物理分析量版。
2.储层岩电性特征及地震属性敏感参数分析
以岩石物理分析为基础，统计研究区内典型井各类岩性包括基质及砾石成分、含量差异等所形成的测井响应特征，建立各岩性与测井响应间的对应关系。结合岩石物理参数分析，以校正后的测井资料和地质资料为约束条件，在合成地震记录与实际地震资料的标定下，开发模型正演模拟方法，分析由于储层微观变化所对应的测井及地震响应特征，总结能够表征有较强非均质性的砂砾岩体变化的地震敏感参数。
3.砂砾岩体的地球物理识别及空间分布预测
探索先进的地震资料处理技术，改善地震资料品质，为准确识别储层提供高质量的地震资料。依据岩电性特征及储层地震敏感参数分析结果，探索针对砂砾岩体的优势地震属性分析方法，对主要沉积期的砂砾岩储层的分布特征进行平面预测；开展剖面和平面的高分辨率储层波阻抗反演及基于伽马随机模拟的岩性反演方法的探索，开发有效的岩性体自动追踪技术，结合钻井井间砂体对比，研究砂砾岩体的空间展布特征、厚度和纵横向上的相互叠置关系等。
4.实际应用及成效
针对东营北带砂砾岩体的解剖所建立的上述研究技术系列，可以进一步应用于复杂储集体发育特征预测、油气运移输导体系分析、可能的圈闭类型及发育部位预测等方面的研究中，为岩性及构造—岩性油藏等复杂储集体的研究提供借鉴。在研究认识的指导下，结合实际井的勘探结果对本研究形成的认识进行充分的检验，证明研究成果的成效性。
上述研究内容及技术路线相互间的关系可以如图1-1所示的技术路线框图展示。图1-1 研究技术路线框图
第二章 区域地质概况
研究目标区位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带（图2-1），西起滨县凸起，东到青坨子凸起，南起洼陷带，北到陈家庄凸起，呈近东西2向展布，勘探面积约2000km 。研究区是东营凹陷重要的含油气区8带，预测剩余资源量在13×10 t以上，勘探潜力巨大，也是近年来胜利油区最重要的增储阵地。在多年的油气勘探过程中，前人曾开展了大量的基础地质研究工作，本章在系统整理前人研究成果的基础上，着重对研究区的构造背景、地层充填和沉积特征进行梳理和总结，以此作为砂砾岩体岩石物理性质和地球物理预测方法研究的基础。图2-1 东营凹陷北带深层砂砾岩体勘探形势图（据胜利油田勘探开发研究院，2012）
第一节 构造特征及演化
东营凹陷是渤海湾盆地东南部一个北陡南缓的“箕状”断陷湖盆，北部陡坡带属于东营凹陷的一个二级构造单元。研究区受边界主断裂的控制，具有地势陡、坡降大的特点，而坡降度、产状因不同构造演化阶段断裂活动的影响，呈规律性的变化，造成了陡坡带湖相沉积发育及演化的差异。
一、构造特征
东营北带总体表现为陈南边界断层控制的陡斜坡构造，断剥面坡度一般在15°～35°，且剖面形态呈上陡（倾角50°～60°）、下缓（倾角15°～35°）的铲形。由于长期继承性活动，古近系底面落差均在2000m以上，一般为3000～4000m，最大可达6000m，造成坡脚很深，但水平距离较窄，一般只有几千米，最大仅十几千米。横向上由近东西向的滨南段（30km）、北东向的利津段（32km）、近东西向的陈南段（44km）及北西向的青南段（38km）组成，长约144km。断面东陡西缓，东部永北、青西、青南地区断面倾角较大，可达20°～40°，古近系底面落差中间大、两头小，中部胜坨地区为北东向断层与北西向断层的交汇处，落差最大可达6000m，向西至滨南地区降为5000m，向东至永北、青西地区降至3000～4000m。
依据地震资料解释获得的沙四上亚段纯下顶界（T7反射层）构造图显示（图2-2），深部层系古近系沙四段的构造格局与地层沉积明显受到边界断层形态及二级断裂的影响。区内的二级、三级断裂均以盆倾正断层为主，部分断层切入基底。断层走向呈近东西向和北东向，形成平行断阶式组合。二级断裂主要有两条，其中胜北断层延伸20余千米，断距200～800m；利津断层东西方向延伸10余千米，最大断距700m。这种构造特征使得河流入湖后能量急剧下降，来自北部陈家庄凸起和西部滨县凸起的物源短距离搬运，沿利津、胜北断裂上升盘和下降盘发育多种成因的砂砾岩扇体。图2-2 东营北带中西段沙四纯下顶界面（T 反射层）构造图7
陡坡带断裂活动对地层沉积的控制作用主要表现为：断裂活动控制了凹陷的形态和规模。东营凹陷北部陈南边界断裂的强烈活动造成陡坡带“山高水深”的构造格局，这为砂砾岩扇体近物源沉积所需的碎屑物质形成及搬运提供了沉积背景。同时，断裂控制了物源和水系。断裂活动造成了地势高差很大，使上升盘成为剥蚀区，而沿断裂带附近发育的横张断裂决定了上升盘水系的流动方向，从而发育了一系列沿凸起边缘呈裙带状分布的近岸水下扇体。另外，断裂活动的强弱程度、边界断裂结构不同直接影响了砂砾岩扇体的成因、规模和分布。
二、构造演化及沉积充填序列
1.构造演化阶段
根据古近系的地层和构造发育特征，将东营凹陷北带构造演化分为5个阶段。下（1）初始断陷期（Ek—Es 发育期）。东营凹陷北部的陈南主4断裂继承了中生代末期的特
点，持续强烈活动，对地层分布和凹陷格局起了控制作用，地壳开始断陷。上中（2）深陷期（Es —Es 发育期）。以强烈的基底沉陷为特43征，伴随济阳运动I幕发生，块断运动加剧，盆地沉降幅度大，湖盆水位逐渐加深。胜北断层开始形成，随着断层的持续剧烈活动，沙三中亚段沉积后期受陈南断层和中央背斜的双重作用，断层下降盘沉积了巨厚的沙河街组。上（3）裂陷收敛期（Es —Es 发育期）。裂陷活动进入晚期之32后，大量次级断裂对初始构造带进行了改造。胜利村和坨庄背斜及其上部地堑逐渐发展成型。由于早期充填，水体变浅，盆地开始收缩。（4）再次坳陷期（Es ）。由于济阳运动Ⅱ幕的发生，湖盆再次1沉降和扩张，但与深陷期相比，沉降幅度与速度都小得多。由于该时期凹陷边界断裂活动减弱，盆地性质由断陷向断拗转化。（5）萎缩期（Ed）。断陷湖盆再次收缩变浅，东营运动末期，利津—胜坨地区的主要构造构局已经定型。
2.沉积充填序列
东营凹陷古近纪作为完整的构造演化旋回，陡坡带砂砾岩体沉积从形成、发育及消亡具有一定规律性，沉积充填序列表现为：冲积扇体系从孔店组、沙四段沉积至沙三段、沙一段及东营组呈后退式分布，由下部洪积扇沉积逐渐演变为近岸水下扇体沉积，形成退积为主、垂向加积为辅的特点；向上呈向前进积、垂向加积的推进过程，直至再反向演变为陆上的冲积扇体系而重力流沉积在湖相、冲积扇沉积体系的控制下，分布于深水部位，在冲积扇前方或侧翼向沿陡坡带形成纵向加积的有序排列。这种完整或不完整的沉积序列，与陡坡带特殊地势紧密相关，并决定了砂砾岩体从洼陷至盆缘呈多期叠置（图2-3）。
在断陷初期，陡坡带以滨浅湖最为发育，且湖盆下降速度与沉积速度大致相当。因此，在临近湖岸地带形成了近源快速沉积的洪积扇体，滨浅湖地带则主要发育扇三角洲和辫状河三角洲。
随着盆地演化逐渐向断陷后期和深陷期过渡，陡坡带主断裂边界坡度加大，湖盆的沉降速度大于沉积速度，成为非补偿性沉积湖盆，其水体也逐渐加深，早期滨浅湖相演变为半深湖—深湖沉积，而滨浅湖相沉积仅在陡坡带范围很窄的区带分布，因此早期扇体纵向上逐渐向重力流机制为主的近岸水下扇、浊积扇体过渡发育。当构造演化逐渐进入平稳期和萎缩期，湖盆沉降速度又小于沉积速度，物源补给充分，湖盆成为过补偿状态，陡坡带湖相体系则又呈现反向相变，因此，扇体发育亦呈现反旋回的演化相变，湖盆逐渐被三角洲体系所占据。图2-3 东营北带中西部地区南北向地质剖面（据胜利油田勘探开发研究院，2011)
第二节 地层发育特征
一、新生界的总体特征
地震和钻井资料揭示，东营凹陷北带新生界自下而上包括：古近系沙河街组、东营组，新近系馆陶组、明化镇组及第四系平原组。各套地层的岩性特征概述如下。
1.沙河街组
沙河街组共划分为4段，包括沙四段、沙三段、沙二段、沙一段。沙四段上部岩性为深灰色泥岩与灰褐色油页岩不等厚互层，夹灰褐色砾状砂岩及棕褐色富含砾砂岩，厚度为300m左右。沙三段下部岩性为深灰色泥岩与灰褐色油页岩不等厚互层，夹少量灰色石灰岩及白云岩，厚度一般为100～300m；沙三段中部岩性以灰色、深灰色巨厚泥岩为主，或夹有多组浊积砂岩或薄层碳酸盐岩，厚度一般为200～300m；沙三段上部岩性为灰色、深灰色泥岩与粉砂岩互层，夹钙质砂岩、含砾砂岩、油页岩及薄层碳质页岩，厚度为120～150m。沙二段下部岩性为绿色、灰色泥岩与砂岩、含砾砂岩互层，夹碳质泥岩，厚度为430～560m；沙二段上部岩性为灰绿色、紫红色泥岩与灰色砂岩的互层，夹钙质砂岩及含砾砂岩，厚度为210～250m。沙一段岩性主要由灰色、深灰色、灰褐色泥岩、油泥岩、碳酸盐岩和油页岩组成，厚度一般为200～240m。
2.东营组
东营组分为3段，包括东三段、东二段和东一段。东三段中、下部为浅灰色、灰白色砂岩，含砾砂岩夹灰绿色砂质泥岩及褐灰色泥岩；上部为灰绿色、少量紫红色泥岩夹细砂岩，厚度一般为150～180m；东二段岩性以灰绿色及深灰色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层灰白色及浅灰色粉砂岩、钙质粉砂岩，少量白云质灰岩，厚度一般为120～150m；东一段岩性为灰绿色及紫红色泥岩、粉砂质泥岩，夹浅灰色及灰白色砂岩、含砾砂岩，厚度一般为70～140m。
3.馆陶组
馆陶组分为馆下段和馆上段。馆下段岩性为灰色、浅灰色、灰白色厚层块状砾岩、含砾砂岩、砂岩夹灰色、灰绿色、紫红色泥岩、砂质泥岩，厚度一般为200～500m；馆上段岩性为紫红色、暗紫色、灰绿色泥岩、砂质泥岩与粉砂岩互层，夹细砂岩，下部砂岩较发育，上部泥岩较发育，厚度一般为120～380m。
4.明化镇组
明化镇组岩性为棕黄色、棕红色泥岩夹浅灰色、棕黄色粉砂岩及部分海相薄层。与下伏馆陶组呈整合或假整合接触，厚度一般为650～1000m。
二、深部层系的地层分布特征
东营北带深层的沙三下亚段和沙四上亚段整体表现为向北部陈家庄凸起层层超覆的特点，地层展布具有一定的继承性，自北部陈家庄凸起向南部洼陷逐渐加厚，埋深1700～4700m；地层厚度呈现出南厚北薄，东厚西薄的分布格局。
沙三下亚段主要为一套深灰色湖相泥岩、砂砾岩，地层厚度大，一般200～600m，中西部二台阶之上自西向东发育有利93、利85、利96-坨193、坨174等多个地层厚度较大的区域，最厚可达800m（图2-4）。沙三下亚段沉积时期，由于北部边界断层的持续活动，下降盘地层强烈下陷，形成深湖区；同时凸起上大量物源下卸，直接深入湖中，形成砂砾岩体堆积。因断层活动强度的差异，胜北地区下陷最大，发育较东西两侧更大规模的扇体。利津断层下降盘在断层根部厚度大，但沉积中心位于南部利津洼陷内部。图2-4 东营北带中西部沙三下亚段等厚图
沙四上亚段可分为纯上和纯下两个次亚段。纯上次亚段厚度0～500m（图2-5），胜北断层上升盘的二台阶地层厚度普遍较薄，仅利93、坨193、坨177井区地层厚度较大，但也不超过200m，表明地层在凸起边缘快速超覆。胜北断层之下的低台阶，利深102井区为沉积中心，厚度近500m；自西向东发育董2、坨深74、坨76三个沉积中心，与古冲沟分布相对应。沙四上纯下次亚段分布受沉积底形的控制（图2-6），二台阶古冲沟内厚度大。低台阶新利深2-坨71井区为沉积中心，东部的胜北断层下降盘，因断层的控制作用，平行断层发育一个厚度中心。图2-5 东营北带中西部沙四上纯上次亚段等厚图图2-6 东营北带中西部沙四上纯下次亚段等厚图
第三节 深层砂砾岩体的沉积特征
受湖盆边界、构造演化、物源区性质、古气候及古水流等因素控制，东营北带在不同时期甚至同一时期不同部位沉积的砂砾岩扇体成因各异，纵向上多期扇体层层叠置，侧向上频繁相变。准确认识砂砾岩体的沉积期次与沉积相特征，对于砂砾岩特殊储层的地球物理预测研究至关重要。
一、砂砾岩层段等时地层单元的划分与对比
研究区深层沙四段砂砾岩体厚度巨大，纵向由多期扇体构成，因后期扇体对早期扇体的叠加改造作用强烈，缺少稳定的标志层段，砂砾岩体内幕的层序地层格架划分与对比难度大。作者在前人研究的基础上，采用从岩心观察到成像测井（FMI）、再到常规测井曲线响应分析，从井震资料结合识别地震界面到连井剖面对比的研究思路，深入开展了多级次地层旋回的界面识别、旋回划分及对比，提出了深部砂砾岩复合体多级次旋回划分和对比方法，建立了沙四上亚段砂砾岩层段的等时地层格架。
不同级次旋回界面的识别是等时地层划分和对比的基础。由大量砂砾岩段的岩心观察表明，沙四上亚段纯下是砂砾岩较发育段，沙四上亚段纯上是砂砾岩薄互层发育段。岩心中可识别的短期旋回标志主要包括冲刷面、粒度突变（大砾石）、深浅水沉积物接触、岩相类型或相组合突变面。通过岩心的岩性、沉积结构与FMI测井响应特征的标定，根据FMI资料识别的高级别韵律及顶、底界，以侵蚀面、粒度突变面或稳定泥岩层为标志对短期旋回进行了划分，砂砾岩体短期旋回具有5段式结构模式（图2-7）。依据短期旋回的界面特征和组合样式，确定中期旋回的界面位置，如在永928井3620～3770m砂砾岩段，可划分为7个短期旋回、3个中期旋回。图2-7 FMI及岩心识别深层砂砾岩扇体的短期旋回特征
以岩心和FMI资料短期及中期旋回划分为基础，通过常规测井曲线的岩性敏感性分析和曲线重构，在沙四上亚段识别出了10个长期（低频）旋回和26个中期（中频）旋回。结合三维反射结构特征的分析（图2-8），确定了沙四上亚段砂砾岩段内部不同级别的等时层序界面（表2-1）。研究区沙四上亚段可划分为1个三级层序、5个四级层序（亚层序），从底到顶依次为S ，S ，S ，S 和S 。S 细分为1234511212S 和S 等2个长期旋回；S 细分为S 和S 等2个长期旋回；1122212312S 细分为S ，S 和S 等3个长期旋回；S 细分为S ，S 3333444312和S 等3个长期旋回；S 细分为S 和S 等两个长期旋回。每个4555长期旋回与砂层组级别相对应。图2-8 胜坨地区沙四上亚段地震层序划分表2-1 沙四上亚段地层划分表
二、砂砾岩体旋回的对比
为了运用地震资料进行砂砾岩体沉积期次的识别和横向对比，在关键井单井地层旋回划分的基础上，引入高阶谱时频分析方法，开展了单井沉积旋回与井旁地震道时频分析对比和标定。通过反复试验，确定了时频分析的最佳时窗（48ms）及有效反映不同砂砾岩体沉积旋回的频谱特性，实现了砂砾岩体期次的合理划分。从永920井沙四上亚段砂砾岩体期次划分图（图2-9）可以看出，图中低频率信号反映长期旋回情况，而高频率结果表现为中期旋回。高阶谱时频信号与录井、测井资料间具有良好的对应关系，当时频分析时窗为48ms时，沙四上亚段可划分成11个频谱旋回，这与FMI及组合测井曲线划分的长期旋回相对应。图2-9 永920井沙四上亚段砂砾岩体期次综合分析图
在单井频谱旋回划分的基础上，将钻井岩性、电性资料和地震资料相结合，对过井地震剖面进行了层序界面的追踪描述，同时结合多口井合成记录与高分辨率时频分析，对深层砂砾岩扇体期次进行了识别和对比，图2-10是过坨174—坨193井的南北向连井期次对比剖面图，沙四上亚段包括7个砂组（纯下4期、纯上3期），每期次砂组在地震剖面上有较好的反射特征。通过8条纵横剖面的对比，建立砂砾岩扇体的四级等时地层格架，明确了各期扇体的对比关系，为砂砾岩体空间分布的研究奠定了基础。
三、砂砾岩体的沉积相展布
东营北带沙四段沉积时期处于湖盆断陷早期，古地貌表现为山高坡陡的特征，北部陈家庄凸起的陆源碎屑在山区洪水携带下，顺势而下、快速堆积。大部分在地势较缓的二台阶部位形成厚度大、范围广的近岸水下扇体。因水动力强，部分沉积物沿水道搬运到深湖区，形成深水浊积扇体。近岸水下扇—深水浊积扇沉积体系的分布范围，受到了水动力变化和断裂活动等因素影响。
1.物源分析
岩矿组分和不同类型岩屑的含量变化大致反映了物源的方向。通过研究区岩矿鉴定数据统计表明（图2-11），胜坨地区下降盘T73井区与上升盘T121井区碎屑组分相似，石英含量约46％，长石含量约35％，岩屑含量约17％，反映上升盘T121井区为下降盘东部T73井区提供物源；下降盘西部T140井区与T134井区碎屑组分较相似，物源相近。图2-10 过坨174—坨193井的南北向连井期次对比剖面图图2-11 胜坨地区沙四上亚段岩屑组分饼状图
2.剖面沉积相分析
在单井相划分的基础上，进行了主干剖面的连井沉积相分析。从过T766—T125的南北向连井沉积相剖面看（图2-12），T125，T156和T102井位于胜北断层上升盘，靠近陈南断层，沙四上亚段沉积时期，陡坡带物源供给充足，以近岸水下扇扇根—扇中—扇端沉积为主，自下而上具有退积式的沉积特征；T764和T765井位于胜北断层下降盘，地层厚度明显变大，以湖相沉积为主，受胜北断层活动影响，发育规模不等的滑塌浊积扇。由盆地边缘至湖盆中心，依次为：近岸水下扇扇根、扇中、扇端—滑塌浊积扇相—湖相。图2-12 过T766-T125南北向连井沉积相剖面
在胜北断层上升盘东西向连井沉积相剖面上（图2-13），自西向东依次发育为T127，T156和T121井区等多个多期叠置的近岸水下扇扇群，向两边则过渡为湖相泥岩，T176井在S2时期发育盐湖相沉积。自下而上表现为，扇体规模变小，岩性变细，这反映了近岸水下扇体向南逐渐退积的特征。
在胜北断层上升盘下降盘过Xls1—T731井东西向连井沉积相剖面上（图2-14），由于同生断层的影响，下降盘地层厚度明显增大，在断层活动、地震、湖浪等因素的影响下，上升盘沉积物滑塌，在靠近断层根部堆积。湖相沉积中的滑塌浊积扇砂体在不同时期具有不同的展布范围，纵向上具有规模不等、多期叠置、左右迁移的特征。
3.沉积相的平面展布特征
在沙四上亚段沉积期，高台阶沉积物供应充足，为陈南断层下降盘提供了南北向物源，发育近岸水下扇沉积体系（图2-15）。自西向东来看，物源来自L962井区、T82井区、T175井区、T125井区和T121井区，低台阶处以湖相沉积为主，在T94断层和胜北断层的下降盘发育滑塌浊积扇沉积，南北向延伸，东西向展布，T764井区和T731井区的砂体叠合连片发育，Ts1井区发育小规模盐湖沉积。图2-13 胜北断层上升盘过T160—T128井东西向连井沉积相剖面图2-14 胜北断层下降盘过Xls3—T731井东西向连井沉积相剖面
胜北断层下降盘砂砾岩体沉积表现出不断迁移的特点。在S 沉1积期，由于东段活动性较强，砂体发育，砂体厚度最大的部位靠近断层两端，此时形成2个规模不等的扇体，其中东部T731井处砂体厚度最大。S 沉积期，胜北断层东部活动性减弱，中段和西段增强，随2着活动强度增加，沉积中心向西移动。S 沉积期，断层中部砂体沉5积厚度大，向两端减薄。图2-15 胜坨地区沙四上亚段沉积体系分布图
第三章 深层砂砾岩体岩石物理模型研究
岩石物理模型是根据地质体的基本岩石信息（如矿物成分、含量和分布等）评估其物理性质的模型，是连接地质、测井和地震的重要桥梁，是开展地震属性分析和流体反演等研究工作的基础，合适的岩石物理模型才可保障储层地球物理预测结果的准确性和可靠性。前人通过系统的实验室和现场研究，建立了能够有效应用于济阳坳陷大部分地区古近系砂岩的岩石物理模型（马中高，2008；时华星，2004）。然而，东营北带深层砂砾岩体与常规砂岩相比，具有岩石结构致密、岩石成分复杂、纵向单层厚度大、横向相变快的特点。特别是近岸水下扇扇根部位发育大量不同粒度和成分的砾石，按粒径大小可以分为细砾、卵石、粗砾，甚至巨砾或块砾，砾石母岩成分包括片麻岩和碳酸盐岩，这种强烈的非均质性导致砂砾岩体的速度与砂泥岩差异较大，依据现有的岩石物理模型难以准确地描述致密砂砾岩性质（隋风贵，1998；邓继新，2009）。
在总结前人岩石物理模型的基础上，针对研究区深层砂砾岩体的非均质性特点，从砂砾岩的沉积组构研究入手，系统地开展岩石力学性质的测试分析，构建了适合于东营北带砂砾岩的岩石物理模型，确定不同沉积相带地层速度，为后续选择表征砂砾岩分布特征的地球物理预测方法提供依据。
第一节 岩石物理特征分析
一、岩石物理参数的实验测试
针对砂砾岩体的结构特殊性，为定量分析砂砾岩的砾石类型、含量及砂级颗粒碎屑组构等对岩石物理性质的影响，客观地分析砂砾岩体的岩石物理性质与常规砂岩的差异，根据研究区钻井取心情况，系统地采集了东营北带胜坨地区不同类型的砂砾岩体样品，开展了岩心样品的岩石物理参数实验测试。实验样品共19块（表3-1），其中含砾砂岩9块、细砂岩3块、粉砂岩3块、泥质砂岩与泥岩4块。表3-1 胜坨地区实验测试取心样品情况表
根据岩石物理原理，影响岩石弹性参数的本质因素是固体介质及其结构、流体的耦合，本次测试除对岩石物性参数测试外，从进行流体检测和岩性识别的角度，还测量了以下3类参数。
S型参数：即对流体不敏感的一类参数。由于流体不传递剪应力，与剪切模量G有关的弹性参数，如横波速度v 、拉梅系数λ、剪切模s量μ、横波阻抗Z 等对岩石孔隙中流体的存在以及含量不敏感。从岩s石变形的角度看，这些参数主要响应于剪切变形。不同岩石的剪性参数是不同的，因此S型参数有助于区分岩性。
P型参数：在物理本质上，体积模量K、纵波速度v 、纵波阻抗pZ 、拉梅系数λ等反映了固体介质及结构、流体的耦合。从岩石变形p角度分析，这类参数对岩石的压缩性比较敏感，本书称为体性参数。
C型组合参数：根据上述弹性参数组合构建的参数。组合参数可以是多种多样的，在此特指剪性参数与体性参数的组合，如v /v 、ps22泊松比（本质上等价于v /v ）、Z -cZ （c为系数）。psps
砂砾岩的岩石物理参数测试在中国科学院地质与地球物理研究所岩石物性实验室完成，使用仪器包括高温高压岩石弹性参数测试仪、岩石孔隙度和渗透率测定仪，具体实验方法和流程如下：（1）样品制备。将岩心样品制作成直径2.5cm、高5～6cm的圆柱。（2）岩石物性的测量。包括常规孔隙度、渗透率、干密度等参数测定。（3）在地面条件下参数测定。岩石样品的纵波速度、横波速度和密度，并计算相应的弹性参数（体积模量、剪切模量、泊松比、拉梅常数、波阻抗参数等）。（4）变温变压测定。在室温条件下（15℃），逐步改变压力（5～70MPa），测定岩石样品的纵波速度、横波速度和密度；提高温度到预定值（150℃），并在控制温度不变条件下，逐步改变压力（5～70MPa），测定岩石样品的纵波速度、横波速度和密度，并计算相应的弹性参数（体积模量、剪切模量、泊松比、拉梅常数、波阻抗等）。（5）等压变温条件下样品岩石物理参数测量。压力加载到70MPa，保持压力不变条件下，逐步改变温度（15～150℃），测定岩石样品的纵波速度、横波速度和密度，并计算相应的弹性参数（体积模量、剪切模量、泊松比、拉梅常数、波阻抗参数等）。
二、测量结果分析
1.物性参数
物性参数包括干密度和孔隙度，干密度是指在地面条件下干燥岩石的密度；孔隙度为地面条件下样品的孔隙度。测量结果表明，含砾33砂岩干密度为2.43～2.64g/cm ，细砂岩干密度为2.45～2.55g/cm ，3粉砂岩干密度为2.17～2.2g/cm ，泥质砂岩与泥岩干密度为2.3～2.6 3g/cm （图3-1）。很明显，粉砂岩和含泥质较多岩石与其他岩石密度差异较大。含砾砂岩孔隙度主要分布在2％～6％，细砂岩孔隙度3％～7％，粉砂岩孔隙度12％～16％，泥质砂岩和泥岩孔隙度2％～5％，粉砂岩与其他岩石孔隙度差异较大。从全部测试结果的统计来看（图3-1），干密度和孔隙度之间具有较好的线性负相关关系，粉砂岩孔隙较大、密度较小，较容易区分，而含砾砂岩、细砂岩、泥质砂岩的孔隙度与密度比较接近。图3-1 样品干密度和孔隙度分布图
2.P型参数与S型参数关系
P型参数（如v 、Z ）与S型参数（如v 、Z ）的交会图分析通ppss常能够较好地用于岩性区分。不同岩性样品的v 与v 、Z 与Z 、λpsps与μ、K与G数据之间都具有较好的线性关系（图3-2），细砂岩和含砾砂岩处于高速度端（右上），粉砂岩处于低速度端（左下），泥质砂岩和泥岩速度处于中间。由实验样品的P型参数与S型参数的交会图可以区分出粉砂岩，泥岩与细砂岩之间也可较为清楚地区分开来，但它们与含砾砂岩的区分性明显不好。图3-2 样品的P型参数与S型参数关系图
3.P型参数与C型组合参数关系
P型参数（如v ，Z ）与C型参数（如v /v ）实验数据的交会ppsp图同样表明粉砂岩样品数据分区明显（图3-3），泥岩与细砂岩之间也可较为清楚地区分开来，但含砾砂岩与两者间的可区分性很差。图3-3 样品Z —v /v 关系图pps
4.岩石物理参数与物性参数的关系分析
在岩石物理参数与物性参数交会图上（图3-4），v 和v 参数随ps孔隙度增加而减小的现象较清楚，同样粉砂岩样品区分明显，泥岩与细砂岩之间可区分，而含砾砂岩与后两者间难以区分。图3-4 样品纵横波速度与孔隙度关系图
通常岩石波速随密度增加而增加，人们曾试图建立二者之间的关系。最著名的是Gardner（1974）根据大量岩石平均纵波波速与密度数据拟合提出的关系式：
另外，Castagna（1985）利用砂泥岩实测数据，也获得了如下关系：
利用实验的纵波速度与密度数据进行统计分析发现，岩心样品纵波速度与密度数据的分布具有分带性（图3-5）。粉砂岩位于Castagna（1985）关系曲线左边，细砂岩基本符合Castagna（1985）关系。类似地，利用密度和v 数据交会分析能较好区分出粉砂岩，s其他岩性区分不明显。图3-5 岩心样品纵横波速度与密度交会图
对上述测试结果分析可以发现，在砂砾岩体主要的岩石成分中，各类型岩石的物性变化及岩石物理参数变化范围较为集中，但砾岩的变化范围较大。经分析，初步认为在厘米尺度上的岩性样品测试往往不能代表整个岩石的宏观性质，而只是非均质成分的一些局部的随机组合，甚至某些情况下测得的数据只反映砾石的性质。因此在分析砾岩的岩石物理性质时必须考虑到砂砾岩体中颗粒直径超过测试样柱半径的较大砾石的影响，这对于研究区砂砾岩扇体中部至扇根的范围尤为重要。
三、不同岩相带速度分析
在上述工作基础上，进一步根据砾石含量等岩石结构、物性等的差异，将近岸水下扇砂砾岩体沉积划分为扇端、扇中和扇根3个岩相带，扇根相带以砾石含量较高、物性较差的砾岩为主，扇中亚相以砾石含量中等、物性较好的含砾砂岩、砾状砂岩为主，扇端则以泥岩类为主。从东营北带东段盐家地区10口重点取心井内选取3个岩相带具一定代表性的64块岩心样品（表3-2），进行了岩石物理实验室实验测试。表3-2 东营北带东段盐家地区实验室测试取心情况表续表
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]