渤海海域古近系碎屑巖儲(chǔ)層展布定量研究

田曉平 陳國成 楊慶紅 程耀清 孫風(fēng)濤

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

渤海海域古近系碎屑巖儲(chǔ)層展布定量研究

田曉平 陳國成 楊慶紅 程耀清 孫風(fēng)濤

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

渤海海域古近系碎屑巖儲(chǔ)層主要有2種發(fā)育模式，即多套砂泥巖薄互層和大套較厚砂巖。針對(duì)多套砂泥巖薄互層儲(chǔ)層，以區(qū)域沉積體系研究為基礎(chǔ)，結(jié)合井間儲(chǔ)層對(duì)比分析，通過地震三維可視化技術(shù)重塑古地貌，尋找古溝谷和坡折帶，利用“山-溝-坡-面”控砂原理和井約束，可以對(duì)儲(chǔ)層的空間展布特征進(jìn)行半定量化研究;針對(duì)大套較厚砂巖儲(chǔ)層，基于巖石物理綜合分析，尋找對(duì)儲(chǔ)層敏感的彈性參數(shù)，利用地震資料，采用疊前同步反演，可以反演出縱波阻抗、橫波阻抗、密度等基本彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，然后計(jì)算出敏感彈性參數(shù)的數(shù)據(jù)體，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層的空間展布進(jìn)行精細(xì)的定量刻畫。這些方法和技術(shù)有效刻畫了渤海古近系碎屑巖儲(chǔ)層空間展布特征，有效避免了儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)不清給油田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，為油田的高效開發(fā)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

渤海海域古近系碎屑巖儲(chǔ)層展布定量

近年在渤海海域陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一大批以古近系為主要目的層的油氣田，其中2007年至今勘探新發(fā)現(xiàn)油田的探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量中古近系儲(chǔ)量的比例高達(dá)66%。

渤海海域構(gòu)造類型多樣，斷層發(fā)育，流體系統(tǒng)和儲(chǔ)層特征復(fù)雜。古近系儲(chǔ)層巖性以碎屑巖為主，沉積類型多樣，儲(chǔ)層橫向變化大，加之埋藏較深，地震資料分辨率較低，所以成功應(yīng)用于淺層儲(chǔ)層描述的波阻抗反演技術(shù)在古近系應(yīng)用時(shí)遇到了瓶頸，難以有效刻畫古近系儲(chǔ)層的空間展布特征。另外，受海上鉆井成本高等因素影響，古近系油田的井控程度比較低，各種井資料相對(duì)偏少，這也給古近系儲(chǔ)層定量描述帶來很大困難。

目前，渤海古近系油田的儲(chǔ)層展布模式主要分為2種，一種為多套砂泥巖薄互層，另一種是大套較厚砂巖。在近年的儲(chǔ)量評(píng)價(jià)中，逐步總結(jié)出了相應(yīng)的研究方法和技術(shù)來定量刻畫不同類型儲(chǔ)層的空間展布模式。本文主要從區(qū)域沉積體系分析和對(duì)儲(chǔ)層敏感的地震屬性的提取應(yīng)用這2個(gè)方面，闡述渤海海域古近系碎屑巖儲(chǔ)層展布定量刻畫的研究方法和實(shí)例，以及如何將儲(chǔ)層展布定量研究結(jié)果應(yīng)用于油田的儲(chǔ)量評(píng)價(jià)。

1區(qū)域沉積體系分析

目前，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)已發(fā)展到了與三維地震技術(shù)相適應(yīng)的研究構(gòu)造、古地貌(坡折、溝谷、調(diào)節(jié)帶等)及其對(duì)砂體控制的階段，此研究的關(guān)鍵之一就是對(duì)區(qū)域沉積體系的分析［1-3］，其中古地貌作為層序發(fā)育的背景對(duì)沉積體系的成因與展布起著重要的控制作用。近年來，在理論與實(shí)踐結(jié)合的基礎(chǔ)上，渤海油田創(chuàng)新提出了“山-溝-坡-面”耦合控砂原理［4］，形成了具有渤海海域特色的沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，其中對(duì)古溝谷、古坡折的恢復(fù)和分析是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)渤海古近系儲(chǔ)層的關(guān)鍵和基礎(chǔ)，已被廣泛用于國內(nèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究中，并取得顯著效果［5-7］。而古地貌分析是在區(qū)域構(gòu)造格架研究的基礎(chǔ)上，對(duì)古溝谷、古坡折等影響碎屑物質(zhì)搬運(yùn)與堆積的地貌單元進(jìn)行精細(xì)刻畫，來預(yù)測(cè)沉積體系的類型與分布。實(shí)踐證明，這種區(qū)域沉積體系分析技術(shù)，對(duì)于半定量研究多套砂泥巖薄互層的儲(chǔ)層空間展布特征具有良好的應(yīng)用效果［4-7］。

1.1 儲(chǔ)層對(duì)比分析

對(duì)渤海XX20-2北油田進(jìn)行了儲(chǔ)層對(duì)比分析。該油田主要含油目的層為古近系沙二段，其油氣藏埋深2 700～3 400 m，儲(chǔ)層巖性以中細(xì)粒砂巖為主。由于其目的層埋藏深，地震資料縱向分辨率低，主頻約22 Hz，可分辨地層厚度僅為40 m左右。區(qū)域沉積體系分析表明，該油田沙二段為辮狀河三角洲前緣沉積，表現(xiàn)為多套砂泥巖薄互層的沉積特征。圖1是XX20-2北油田沙二段頂拉平的油組對(duì)比圖，大多數(shù)單井揭示儲(chǔ)層厚度小于20 m，因此利用地震資料追蹤單砂體的橫向展布難以實(shí)現(xiàn)。

圖1 渤海XX20-2北油田沙二段頂拉平油組對(duì)比圖(井點(diǎn)旁數(shù)據(jù)為沙二段砂巖百分含量)

從各井鉆遇儲(chǔ)層情況來看，結(jié)合地震資料分析發(fā)現(xiàn)，XX20-2北油田整體為平面和縱向上多期砂體相互疊置，儲(chǔ)層發(fā)育。平面上，XX20-2N-2、5、1井儲(chǔ)層最為發(fā)育，其中XX20-2N-5井儲(chǔ)層厚度達(dá)42.9 m;位于構(gòu)造低部位的XX20-2N-2、1、5井砂巖含量明顯高于XX20-2-13、XX20-2N-4、3井，可能與這3口井距離主河道方向較近有關(guān)。縱向上，沙二段中早期的Ⅲ、Ⅳ油組相對(duì)于晚期的Ⅰ、Ⅱ油組儲(chǔ)層更為發(fā)育，各井區(qū)均鉆遇大套儲(chǔ)層，且單層厚度較大，最大為8.2 m。

1.2 古地貌分析

利用三維可視化技術(shù)對(duì)渤海XX20-2北油田沙二段進(jìn)行了精細(xì)古地貌分析，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，遼西低凸起北端發(fā)育大型古輸砂通道，使得XX20-2北油田可以接收來自遼西低凸起的沉積體，并且起到了匯聚的效果，保證了沉積區(qū)砂體的持續(xù)供應(yīng);該區(qū)沙二段早期的古地貌特征明顯反映出遼西低凸起北側(cè)在沙二段早期存在大型古輸砂通道，順古溝谷下方的斜坡地帶為砂體的有利富集區(qū)。利用精細(xì)古地貌分析準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的該區(qū)沙二段古河道位置以及辮狀河三角洲的發(fā)育特征，與井間儲(chǔ)層對(duì)比分析結(jié)果是一致的。

1.3 儲(chǔ)層展布特征刻畫

圖2 渤海XX20-2北油田沙二段區(qū)域沉積體系綜合分析圖

追蹤解釋了XX20-2北油田沙二段頂?shù)祝⒅谱髁松扯蔚貙雍穸鹊戎稻€圖。在已確定的區(qū)域沉積地質(zhì)模式的指導(dǎo)下，按照溝谷所在位置以及有利坡折帶，推斷該區(qū)沙二段辮狀河三角洲的發(fā)育規(guī)律，并利用人為種子點(diǎn)控制和實(shí)際井點(diǎn)鉆遇凈毛比約束，進(jìn)一步繪制出了反映儲(chǔ)層橫向變化的儲(chǔ)層厚度等值線圖(圖3)。對(duì)于該區(qū)各個(gè)油氣儲(chǔ)量計(jì)算單元，參照沙二段的儲(chǔ)層厚度等值線圖勾繪出了油氣層有效厚度等值線圖(圖4)，達(dá)到了對(duì)儲(chǔ)層橫向展布半定量化研究的目的。

通過儲(chǔ)層橫向展布的半定量化研究可以掌握更多的儲(chǔ)層物性信息。例如，XX20-2北油田5井區(qū)東側(cè)儲(chǔ)層變薄，而5井區(qū)西南側(cè)的控制儲(chǔ)量區(qū)儲(chǔ)層則相對(duì)較厚，具有一定的儲(chǔ)量潛力，建議在開發(fā)過程中先部署一口開發(fā)井落實(shí)控制儲(chǔ)量。

2儲(chǔ)層敏感地震屬性的提取與應(yīng)用

通過多年的摸索和實(shí)踐，對(duì)于渤海海域新近系河流相油田，采用了針對(duì)單砂體的波阻抗反演儲(chǔ)層描述技術(shù)。然而，渤海海域古近系油田埋深大、地震資料分辨率低，砂泥巖沒有確定的波阻抗對(duì)應(yīng)關(guān)系，利用常規(guī)疊后波阻抗反演技術(shù)難以有效刻畫儲(chǔ)層。為此針對(duì)渤海海域古近系這類大套較厚的砂巖儲(chǔ)層，采用了疊前反演技術(shù)對(duì)儲(chǔ)層空間展布進(jìn)行定量研究，取得了很好的應(yīng)用效果。

2.1 巖石物理分析

XX29-2油田位于石臼坨凸起東傾末端北側(cè)邊界斷裂下降盤的斷坡帶上，其含油目的層古近系東三段油氣藏埋深3 000～3 400 m，儲(chǔ)層巖性以細(xì)砂巖、含礫中粗砂巖為主。由于目的層埋深大，地震資料縱向分辨率低，主頻約20 Hz，可分辨地層厚度僅為45 m左右。區(qū)域沉積研究認(rèn)為，該區(qū)東三段為辮狀河三角洲前緣沉積，物源為油田南側(cè)的石臼坨凸起。

圖5為XX29-2-1井目的層段測(cè)井曲線-彈性參數(shù)響應(yīng)特征剖面，分析可知，與上覆蓋層相比較，儲(chǔ)層測(cè)井-彈性參數(shù)響應(yīng)具有縱波速度(vp)高、橫波速度(vs)高、縱波阻抗(Zp)高、橫波阻抗(Zs)高、電阻率(R)高和自然伽馬(γ)低、密度(ρ)低、拉梅常數(shù)(λ)低、泊松比(σ)低和縱橫波速度比(vp/vs)低的“五高五低”特征。

圖5 XX29-2-1井測(cè)井-彈性參數(shù)響應(yīng)特征

分析認(rèn)為，拉梅常數(shù)、泊松比和縱橫波速度比為對(duì)XX29-2油田儲(chǔ)層敏感的彈性參數(shù)，利用Zp和Zs交會(huì)圖(圖6a)可以分析儲(chǔ)層與致密泥巖的巖石物理差異，而單獨(dú)利用Zp或Zs難以識(shí)別儲(chǔ)層，但將Zp與Zs的交會(huì)方式進(jìn)行適當(dāng)角度的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生新屬性Pi(圖6b)，通過單一Pi屬性就能很好地識(shí)別不同地層的巖性，區(qū)分儲(chǔ)層和非儲(chǔ)層，其門檻值為202。這種旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后計(jì)算得到的新坐標(biāo)被稱為泊松阻抗(Pi)，可以看成是泊松比和密度的函數(shù)［8］。Pi屬性具有泊松比和密度2種屬性的特點(diǎn)，其實(shí)質(zhì)為消除泥巖背景后的相對(duì)砂巖阻抗值，這使其在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使得儲(chǔ)層空間展布的刻畫可以達(dá)到定量化。

圖6 渤海XX29-2油田泊松阻抗屬性示意圖

2.2 Pi屬性定量刻畫儲(chǔ)層空間展布

利用地震資料，采用高保真、高分辨率的疊前CRP道集進(jìn)行疊前同步反演，同時(shí)反演出縱波阻抗、橫波阻抗、密度等基本彈性參數(shù)體數(shù)據(jù)，再通過這些數(shù)據(jù)體換算出泊松阻抗(Pi)數(shù)據(jù)體(圖7)，然后結(jié)合上述巖石物理分析得出的門檻值，對(duì)XX29-2油田儲(chǔ)層的空間展布進(jìn)行刻畫。

圖7 過XX29-2-1井聯(lián)絡(luò)測(cè)線Pi剖面

2.2.1 儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)

圖7為過XX29-2-1井Pi剖面，圖中黃色—紫紅色為低Pi值區(qū)，代表儲(chǔ)層;綠色—藍(lán)色為高Pi值區(qū)，代表非儲(chǔ)層或儲(chǔ)層不發(fā)育。這一預(yù)測(cè)結(jié)果與該井實(shí)際鉆遇儲(chǔ)層吻合。

圖8為XX29-2油田I油組Pi屬性平面分布圖，可見I油組儲(chǔ)層在構(gòu)造區(qū)較為發(fā)育，在XX29-2-3井和XX29-2-1井之間發(fā)生尖滅，這與實(shí)際鉆井情況吻合。這說明，Pi屬性很好地反映了該油田含油氣層段儲(chǔ)層的展布特征。

圖8 渤海XX29-2油田I油組Pi屬性平面分布圖

2.2.2 儲(chǔ)層厚度

在對(duì)每一油組的儲(chǔ)層分布進(jìn)行預(yù)測(cè)之后，采用其提取Pi屬性的時(shí)窗和門檻值，計(jì)算時(shí)窗內(nèi)部門檻值之內(nèi)的樣點(diǎn)總數(shù)，并乘以采樣間隔換算出儲(chǔ)層Pi屬性時(shí)間厚度;再根據(jù)處理提供的速度體，用標(biāo)志層控制，將其校正到井震標(biāo)定的速度，采用提取Pi屬性的時(shí)窗提取該油組的平均速度;最后結(jié)合儲(chǔ)層Pi屬性時(shí)間厚度計(jì)算儲(chǔ)層厚度，并繪制儲(chǔ)層厚度圖(圖9)。

圖9 渤海XX29-2油田I油組砂層厚度等值線圖

2.3 含油氣邊界和油氣層厚度的確定

儲(chǔ)層空間展布特征直接影響了儲(chǔ)量計(jì)算單元含油氣面積的圈定和有效厚度的確定。以XX29-2油田東三段I油組為例，含油氣面積是在I油組頂面構(gòu)造圖上利用流體界面，并結(jié)合儲(chǔ)層邊界圈定的，XX29-2-1、3井之間的儲(chǔ)層邊界就是含油氣面積邊界(圖10);該單元有效厚度是結(jié)合流體界面和儲(chǔ)層空間展布特征，采用有效厚度等值線權(quán)衡確定的，權(quán)衡后的單元厚度為19.2m(圖11)。實(shí)踐證明，這種含油氣邊界的準(zhǔn)確刻畫和基于儲(chǔ)層展布定量刻畫確定的單元厚度，有效規(guī)避了儲(chǔ)量評(píng)價(jià)的不確定性，對(duì)于油田的后期開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

3結(jié)論

(1)針對(duì)渤海海域古近系多套砂泥巖薄互層類儲(chǔ)層，采用區(qū)域沉積體系分析技術(shù)對(duì)XX20-2北油田沙二段各井儲(chǔ)層進(jìn)行了精細(xì)對(duì)比分析;通過地震三維可視化技術(shù)重塑了該區(qū)古地貌，找到了對(duì)砂體發(fā)育起控制作用的古溝谷和坡折帶;通過地質(zhì)模式控制和井約束，定量研究了該油田沙二段儲(chǔ)層的空間展布特征，有效指導(dǎo)了儲(chǔ)量評(píng)價(jià)。

(2)針對(duì)渤海海域古近系大套較厚砂巖儲(chǔ)層，通過對(duì)XX29-2油田東三段儲(chǔ)層的巖石物理綜合分析，確定了對(duì)儲(chǔ)層敏感的彈性參數(shù)為泊松阻抗(Pi)。利用地震資料，采用疊前同步反演出縱波阻抗、橫波阻抗、密度等基本彈性參數(shù)數(shù)據(jù)體，然后計(jì)算出泊松阻抗數(shù)據(jù)體，進(jìn)而對(duì)儲(chǔ)層空間展布進(jìn)行精細(xì)定量刻畫。該成果有效避免了儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)不清給油田儲(chǔ)量評(píng)價(jià)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，為油田的高效開發(fā)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

［1］馮增昭．沉積巖石學(xué)［M］．北京:石油工業(yè)出版社，1993．

［2］陸基孟．地震勘探原理［M］．山東東營(yíng):石油大學(xué)出版社，2004．

［3］GALLOWAY W E．Clastic depositional systems and sequences to reservoir prediction，delineation，and characterrization［J］．The Leading Edge，1998，2:173-180．

［4］徐長(zhǎng)貴，賴維成，薛永安，等．古地貌分析在渤海古近系儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］．石油勘探與開發(fā)，2004，31(5):53-56．

［5］加?xùn)|輝，徐長(zhǎng)貴，楊波，等．遼東灣遼東帶中南部古近紀(jì)古地貌恢復(fù)和演化及其對(duì)沉積體系的控制［J］．古地理學(xué)報(bào)，2007，9(2):156-166．

［6］徐長(zhǎng)貴，賴維成．渤海古近系中深層儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用［J］．中國海上油氣，2005，17(4):231-236．

［7］徐長(zhǎng)貴．渤海古近系坡折帶成因類型及其對(duì)沉積體系的控制作用［J］．中國海上油氣，2006，18(6):365-371．

［8］QUAKENBUSH M，SHANG B，TUTTLE C．Poisson impedance［J］．The Leading Edge，2006，25(2):128-138．

(編輯:周雯雯)

A quantitative study on distribution of Paleogene clastic reservoir in Bohai water

Tian Xiaoping Chen Guocheng Yang Qinghong Cheng Yaoqing Sun Fengtao
(Bohai Oilfield Exploration and Development Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

There are two occurrence modes of Palaeogene clastic reservoirs in Bohai water，i．e．multiple thin interbeds of sandstone and mudstone and large sets of thicker sandstone．For the multiple thin interbeds，the technique of seismic 3-D visualization was used to reconstruct paleo-geomorphology and find out paleochannels，paleovalleys and paleo-slope breaks，on a basis of researching regional sedimentary systems and in combination with inter well reservoir correlation and analysis，and then the reservoir distribution can be semi-quantitatively evaluated by using a principle of sand controlling by“hill-channel-slope-surface”and the well constraints．For the large sets of thicker sandstone，it is needed to find out the elastic parameters sensitive to reservoir，based on a detailed analysis of petrophysics，and the seismic data should be used to obtain data volumes of some basic elastic parameters，such as P-wave impedence，S-wave impedence and density，through a pre-stack simultaneous inversion．Then the data volumes of elastic parameters can be calculated，and the reservoir distribution can be refindedly and quantitatively described．These approaches can effectively describe the distribution of Palaeogene clastic reservoirs in Bohai water，avoiding the risk of unclear reservoir in reserves evaluation and laying a foundation for efficient development and production of oilfiels．

Bohai water;Palaeogene;clastic rock; reservoir distribution;quantification

田曉平，女，1992年畢業(yè)于原西南石油學(xué)院。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱(郵編:300452)。電話:022-25809244。E-mail: tianxp@cnooc．com．cn。

2012-07-17改回日期:2012-09-17