石南油氣田頭屯河組地質(zhì)概念模型的研究

向巧維，朱筱敏，王緒龍，王亞會，戴建文

(1.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240; 2.中國石油大學，北京 102200; 3.中油新疆油田公司，新疆 克拉馬依 834000)

石南油氣田頭屯河組地質(zhì)概念模型的研究

向巧維1，朱筱敏2，王緒龍3，王亞會1，戴建文1

(1.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240; 2.中國石油大學，北京 102200; 3.中油新疆油田公司，新疆 克拉馬依 834000)

準噶爾盆地石南油氣田地表為沙漠，地震激發(fā)接收條件較差，導致其資料品質(zhì)差，并且儲層砂體厚度較薄，橫向變化非常復雜，難以進行砂體的精細描述。為了弄清砂體的空間展布，運用地震沉積學的原理和方法，井震結(jié)合建立精細層序地層格架，確定了頭屯河組的砂體形態(tài)、規(guī)模以及其尖滅線位置，明確了三角洲沉積微相與砂體幾何形態(tài)的關系，依據(jù)砂體空間疊置樣式建立了地質(zhì)概念模型，為今后的油氣田勘探開發(fā)奠定了良好的基礎。

地層切片;層序;頭屯河組;石南油氣田;準噶爾盆地

引言

準噶爾盆地腹部中生代由于構造活動微弱，主要發(fā)育低幅度構造和巖性油氣藏。以往區(qū)域地質(zhì)評價認為該區(qū)構造簡單，因此廣泛采用大面元三維地震技術進行油氣藏評價。隨著石南油氣田評價勘探的深入，對地下砂體、圈閉的正確識別愈發(fā)引起人們的重視。由于大沙漠地表地震激發(fā)接收條件差，地震資料信噪比低，且儲集層埋深較大，地震資料分辨率較低，而主要目的層頭屯河組縱向上厚度較薄，厚度一般為200 m，有的僅為19～85 m，地震反射連續(xù)性差，反射波波形不穩(wěn)定。為了正確識別地下的地質(zhì)情況和砂體的空間展布，基于研究區(qū)勘探現(xiàn)狀，采用井震結(jié)合、建立精細層序地層格架，應用地震沉積學中的地層切片技術，精細刻畫出了頭屯河組砂體形態(tài)和空間疊置樣式，建立了準噶爾盆地石南油氣田侏羅系頭屯河組的地質(zhì)概念模型，對預測地下的砂體空間展布規(guī)律具有現(xiàn)實的指導意義。

準噶爾盆地石南油氣田侏羅系頭屯河組的構造形態(tài)總體上為北東—南西向鼻狀構造，地層總體上相對平緩，地層傾角為2～3°。區(qū)內(nèi)發(fā)育多條南西—北東向正斷裂，多數(shù)由三疊系斷至白堊系底部，傾向北西或南東。頭屯河組的巖性總體上為1套交互的河湖相砂礫巖、細—粉砂巖、泥巖，在垂向上構成上、下粗，中部細的旋回沉積，中部夾泥灰?guī)r及炭質(zhì)泥巖，與下伏西山窯組和上覆白堊系清水河組均為不整合接觸。

1 井震結(jié)合建立精細層序格架

地震資料與鉆測井資料從不同尺度反映了層序地層格架特征。因此，要建立精細的層序地層格架，應加強井震資料的相互結(jié)合和綜合應用，首先利用地震資料建立三級層序地層格架，并利用合成地震紀錄建立井震關系，然后利用巖心和測井資料，在三級層序地層格架中精細分析沉積旋回特征，劃分四級層序，建立精細層序地層格架［1－2］(圖1、2)。

根據(jù)地震資料表明，侏羅系西山窯組煤層所形成的強反射界面與白堊系底部不整合面清晰可辨，頭屯河組夾在兩者之間，地震響應為1套中振幅、中連續(xù)的弱反射波組(圖1)。結(jié)合鉆測井、巖心資料分析，石南地區(qū)頭屯河組的層序界面主要為頭屯河組頂?shù)椎?個不整合面，即頭屯河組頂部與清水河組的不整合面及頭二段底部的沖刷面。

圖1 石南油田頭屯河組頂?shù)讓有蚪缑?Trace 620)

圖2 石南油田N1井區(qū)石南A1井頭屯河組沉積相柱狀圖

基于巖心和測井資料，侏羅系頭屯河組具有明顯的沉積旋回特征，自上而下可劃分為3個向上粒度變細的正旋回，對應3個砂層組，即T1、T2、T3。頭屯河組發(fā)育辮狀河沉積，包括辮狀河道、河道間灣及泛濫平原(圖2)，其3個砂層組地質(zhì)特征如下［3－5］。

(1)T1砂層組。主要為辮狀河泛濫平原沉積，巖性主要為紫紅、棕紅和雜色泥巖，夾少量灰色細砂巖，下粗上細，以塊狀層理和水平層理為主，可見波狀層理及變形層理。自然伽馬曲線上為起伏較小的齒狀或平緩的波狀，有時會出現(xiàn)低幅度箱形、低電阻率、易垮塌、井眼不規(guī)則等特征。沉積厚度為8～35 m，區(qū)內(nèi)東厚西薄，局部遭剝蝕缺失。

(2)T2砂層組。主要為辮狀河道以及河道間沉積，從整體上來看，上部以河道沉積為主，巖性主要為灰色、淺灰色細砂巖、中砂巖和少量不等粒砂巖，部分井頂部為灰色泥質(zhì)粉砂巖，下粗上細，主要發(fā)育槽狀交錯層理和沖刷－充填構造，自然伽馬曲線具有明顯的箱形特征，底部為突變接觸，上部為漸變接觸，高電阻率。下部以河道間沉積為主，沉積特征同T3。整體沉積厚度為13.3～26.0 m，區(qū)內(nèi)砂體西、南、南東向較薄，北東向較厚，局部遭剝蝕缺失。

(3)T3砂層組。主要發(fā)育了辮狀河道以及河道間，從整體上來看，頂部是河道間沉積為主，巖性主要為灰黃色、褐灰色泥巖，含少量砂巖，下粗上細，以水平層理為主。中下部以河道沉積為主，沉積特征同T2。砂巖主要發(fā)育于該區(qū)東部、南部，中部零星發(fā)育，電測曲線為低電阻率、高自然伽馬，且易垮塌，井眼不規(guī)則。沉積厚度為9.8～31.0 m，區(qū)內(nèi)砂體北東、南西部薄。

2 優(yōu)選地震參數(shù)研究地層切片

地層切片技術是對傳統(tǒng)的層間屬性提取的重大變革，通過層間切片的分析，可以連續(xù)觀察層段內(nèi)平面地震相在空間上的變化，對于研究復雜地質(zhì)體具有很好的作用。通過優(yōu)選該區(qū)實際地震資料，確定選用地震振幅參數(shù)開展地層切片的研究［6－9］。

系列地層切片表明，侏羅系頭屯河組具有明顯的辮狀河沉積特征，物源來自東北和西北2個方向(圖3)。

(1)頭屯河組T1砂層組總體為弱振幅(泥巖相，圖3中以湖藍色、藍色、紫色顯示)顯示，在弱振幅的背景上發(fā)育了強振幅的條塊狀。從整體上來看，在大套泥巖中發(fā)育有低彎曲蛇狀砂體(圖3中以綠色、紅色顯示)。

(2)頭屯河組T2砂層組自下而上振幅逐漸變強，發(fā)育辮狀河道及間灣沉積，間灣響應弱振幅泥巖相，具有低電阻率、高自然伽馬特征，河道響應強振幅厚砂巖體相，具有高電阻率、低自然伽馬特征，二者構成不對稱的、典型的辮狀河二元結(jié)構。從整體上來看，河道砂體的主要類型是指狀、朵葉狀、腎狀等，其余各砂體零亂分布，無明顯形態(tài)。

(3)頭屯河組T3砂層組地層切片特征具有自下而上振幅先變強而后變?nèi)?，上部以弱振幅為主，在弱振幅的背景上發(fā)育了強振幅的條和塊，為大套泥巖夾零星砂巖，是辮狀河道間沉積;下部以強振幅為主，在強振幅的背景上發(fā)育了弱振幅的條和塊，為辮狀河道沉積，河道砂體的主要類型有腸狀、啞鈴狀和菱形等。

圖3 石南油田頭屯河組T1－T3(自上而下)切片示意圖

3 砂體特征和地質(zhì)概念模型

根據(jù)石南油氣田頭屯河組系列地層切片研究，發(fā)現(xiàn)砂體形態(tài)、規(guī)模和分布明顯受沉積相和沉積亞微相類型的控制，主要的砂體形態(tài)為低彎曲蛇狀、指狀、朵狀(圖4、表1)。如低彎蛇曲狀砂體發(fā)育在泛濫平原中，反射較弱，粒度較細，厚度薄，展布規(guī)模較小;河道砂體主要呈指狀或不規(guī)則狀，反射較強，粒度較粗，厚度厚，展布規(guī)模大;腎狀砂體呈零星狀分布在河道間灣中，反射較弱，粒度較細，厚度薄，展布規(guī)模小。

圖4 石南N1井區(qū)頭屯河組砂體幾何形態(tài)類型

表1 石南油田頭屯河組辮狀河沉積微相與砂體幾何形態(tài)關系

概念模型與靜態(tài)模型、預測模型同為儲層地質(zhì)模型的3大組成部分，各自滿足不同開發(fā)階段、不同開發(fā)任務、不同精細程度的要求。儲層地質(zhì)概念模型是針對某一特定的儲層，將其特征抽象化、典型化、概念化而建立起來的，可用于油氣田儲量計算、油氣藏綜合描述及早期開發(fā)方案的設計，并對同類油氣藏的勘探開發(fā)具有指導意義［10］。

通過上述研究，特別是利用地震沉積學原理和方法，建立了石南油氣田侏羅系頭屯河組的概念模型，明確了整個頭屯河組沉積環(huán)境的變化以及各砂體的空間疊置樣式(圖5)。即石南油氣田頭屯河組以河流作用為主，湖泊作用弱;自T3—T1段反映了辮狀河發(fā)生—發(fā)展—消亡的1個完整發(fā)展階段，其中，T3砂層組為河道的形成階段，河道與河道間共同發(fā)育，砂體呈腎狀和啞鈴狀，砂體連續(xù)性中等;T2砂層組為辮狀河發(fā)育的頂盛時期，少量河道間沉積，砂體呈腸狀和菱形，砂體連續(xù)性較低; T1砂層組為河道逐漸消亡的時期，廣泛形成泛濫平原，泥多砂少，砂體呈低彎曲蛇狀，砂體連續(xù)性較好。

圖5 石南21井區(qū)頭屯河組地質(zhì)概念模型

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)巖心、測井以及地震等綜合手段，識別了頭屯河組的三級層序界面，并在此基礎上分析沉積旋回特征，建立了精細層序地層格架。

(2)應用地震沉積學中的地層切片技術，分析了該區(qū)的物源方向，并對T1、T2、T3砂層組的振幅特征和砂體形態(tài)作了詳細的分析研究。

(3)結(jié)合各個砂層組的沉積微相與砂體特征，總結(jié)了不同沉積微相下的砂體形態(tài)、規(guī)模以及厚度的對應關系，并在該基礎上做出了地質(zhì)概念模型，較好地展示了整個頭屯河組沉積環(huán)境的變化以及各砂體的空間疊置樣式，為白堊、侏羅系的地層巖性圈閉的勘探提供了良好的地質(zhì)基礎，同時也為今后儲層砂體研究和油田精細開發(fā)提供了直觀的依據(jù)。

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編輯 黃華彪

TE122.3

A

1006－6535(2012)05－0030－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.007

20120211;改回日期:20120412

國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃“973”項目“中國西部疊合盆地有效碎屑巖儲層成因機制與發(fā)育模式”(2011CB201104)

向巧維(1983－)，女，工程師，2005年畢業(yè)于江漢石油學院石油工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于中國石油大學(北京)礦物學、巖石學、礦床學專業(yè)，獲碩士學位，現(xiàn)主要從事開發(fā)地質(zhì)工作。