基于地震地層學(xué)的砂礫巖期次劃分方法研究

呂世超，林亮，苗明

（1.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015；2.中國石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營257231）

基于地震地層學(xué)的砂礫巖期次劃分方法研究

呂世超1，林亮2，苗明1

（1.中國石化勝利油田分公司地質(zhì)科學(xué)研究院，山東東營257015；2.中國石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東東營257231）

砂礫巖體沉積常發(fā)育于盆地的陡坡帶，內(nèi)部多期砂礫巖沉積疊置，構(gòu)造復(fù)雜，地層標(biāo)志層不明確，后期受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響變形嚴(yán)重。通過相鄰井測井曲線特征無法找到同一期次界面存在的類似響應(yīng)，利用測井曲線進(jìn)行對(duì)比難以進(jìn)行期次劃分。地震地層學(xué)認(rèn)為地震同相軸反映了巖性或地層的界面，根據(jù)這個(gè)原理，以沉積特征與地質(zhì)認(rèn)識(shí)為指導(dǎo)，以地震資料為基礎(chǔ)，結(jié)合地震相等方法，對(duì)永1砂礫巖體劃分為9個(gè)期次，通過井震結(jié)合，賦予地震分層地質(zhì)意義，并分析井上地質(zhì)分層與地震分層之間存在的誤差，考慮多方面影響因素修正期次劃分結(jié)果，利用開發(fā)動(dòng)態(tài)等資料對(duì)劃分結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。以這種方法劃分的期次合理，符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，并且有效地解決開發(fā)動(dòng)態(tài)中的矛盾。

砂礫巖；期次劃分；地震地層學(xué)；地震相；井震結(jié)合

1 概述

沙河街組沙四下段永1礫巖體為位于勝利油田永安油田的東北部的一個(gè)孤立扇體，埋深2 200～3 000 m，北為陳家莊凸起，南為中央隆起帶，東靠青坨子凸起，西鄰民豐洼陷。經(jīng)過幾十年的勘探開發(fā)研究，對(duì)其內(nèi)幕分布仍然認(rèn)識(shí)不清，這與砂礫巖油藏特征有關(guān)。砂礫巖體主要是沉積物重力流的產(chǎn)物，沉積物重力流主要包括碎屑流和濁流，運(yùn)移主要是通過塊狀搬運(yùn)的方式，其沉降過程也不具備差異沉降的特點(diǎn)，因此，總是形成反粒序、反韻律以及無韻律的沉積特點(diǎn)[1,2]。永1砂礫巖體沉積即為多期陸源碎屑混雜堆積，非均質(zhì)性嚴(yán)重，地層標(biāo)志層不明確，期次劃分和地層格架建立難度大，儲(chǔ)層巖性復(fù)雜、巖石骨架電阻率高，有效儲(chǔ)層和油水層難以識(shí)別。

為準(zhǔn)確研究永1砂礫巖內(nèi)幕特征，利用地震地層學(xué)原理，通過分析測井與地震資料，在沉積模式以及構(gòu)造演化史的指導(dǎo)下，以井震結(jié)合為基礎(chǔ)，多種資料相互驗(yàn)證，對(duì)砂礫巖體進(jìn)行期次劃分研究。

2 永1 砂礫巖沉積特征

永1砂礫巖體是古近紀(jì)形成的扇三角洲沉積[3]，通過區(qū)域調(diào)研成果，認(rèn)為永1物源來自北東方向（圖1）。

圖1 東營北帶永1井區(qū)基底構(gòu)造圖Fig.1Basement structure of well Yong-1 of North Dongying belt

針對(duì)永1砂礫巖體構(gòu)造形態(tài)比較特殊，構(gòu)造幅度較大，在地震剖面上顯示為：堆積厚度大、角度緩，其底部基巖面為丘形（圖2a）。按照沉積理論分析，在如此低角度的地形上，難以沉積較厚的砂礫巖。針對(duì)這種特殊形態(tài)的成因，目前存在多種認(rèn)識(shí)，有觀點(diǎn)認(rèn)為永1地區(qū)在孔店—沙四早期沉積砂礫巖體，后期由于基底的抬升，受陳南斷層與青西斷層的影響，形成局部的擠壓，構(gòu)造形態(tài)發(fā)生改變。沙四中晚期—沙三中期受拉張應(yīng)力影響，形成多級(jí)塊斷，沙三晚期受走滑斷層影響，原始地層被破壞、替換，地層產(chǎn)狀發(fā)生變化。認(rèn)為北東方向沉積間斷面為走滑斷層，但是在區(qū)域上并未發(fā)現(xiàn)與之對(duì)應(yīng)的地層。通過分析認(rèn)為，沉積間斷面可能為砂礫巖沉積與上部地層的不整合面，在沙四砂礫巖沉積結(jié)束之后，受到剝蝕（圖2b），后期隨基底抬升，扇體沉積逐漸隆起變形，形成現(xiàn)在的構(gòu)造形態(tài)。在將等時(shí)面拉平之后，砂礫巖地層形態(tài)接近沉積時(shí)期，與標(biāo)準(zhǔn)的扇體沉積模式比較類似。

圖2 永1井區(qū)南西—北東向地震剖面Fig.2SW-NE seismic profile of Yong-1 well field

從單井巖心上看，砂礫巖體上部總體呈暗綠色，局部見暗色泥巖，為溝道礫巖相與湖相泥巖相沉積，顆粒支撐為主，沉積環(huán)境為半深湖水體；在下部整體呈暗綠色，局部見氧化色，亞相以溝道礫巖相為主，雜基支撐，說明為近源淺水沉積環(huán)境?？偟膩砜?，永1砂礫巖體為濱淺湖—半深湖扇三角洲沉積，沉積環(huán)境逐漸變深。從測井電性曲線上看，砂礫巖體整體上是一個(gè)連續(xù)沉積的單一正旋回，對(duì)應(yīng)著水動(dòng)力條件逐漸減弱的沉積變化，也反映了沉積水體逐漸變深的特征。

3 期次劃分研究

從測井曲線上以及巖性曲線上看，砂礫巖體整體是一個(gè)連續(xù)沉積的單一正韻律[4－5]。但是在砂礫巖體中下部，缺少明顯的純泥巖標(biāo)志層，巖性變化是由于水體的相對(duì)深淺形成泥質(zhì)含量的變化而引起的，中級(jí)旋回特征不明顯，這導(dǎo)致從測井曲線上難以明確地識(shí)別出巖性界面。同時(shí)砂礫巖體屬于重力流沉積，巖性變化快，井之間差別大，例如工區(qū)內(nèi)A5井與A24井相距210m，但是在測井曲線上無法找到近似的標(biāo)志層特征，期次變化不明顯，無法進(jìn)行地層對(duì)比。因此，單一利用測井以及地質(zhì)資料無法對(duì)砂礫巖進(jìn)行層序劃分。

由于從井上難以有效劃分出砂礫巖的期次，通過對(duì)資料的分析，根據(jù)地震地層學(xué)的原理與方法，結(jié)合沉積規(guī)律，以地震資料為主進(jìn)行進(jìn)行期次劃分。在進(jìn)行期次劃分之前，需要進(jìn)行精細(xì)井震標(biāo)定和地震相分析。

3.1 井震標(biāo)定

對(duì)工區(qū)內(nèi)有完整聲波時(shí)差曲線的井進(jìn)行合成地震記錄標(biāo)定（圖3），得到每口井時(shí)深關(guān)系。圖3a為A1井合成地震記錄，該井位于工區(qū)東北部，鉆遇不整合面與基底，也可看到在進(jìn)入砂礫巖之后速度明顯增大，不整合面與基底界面比較清晰。圖3b所示A33井位于工區(qū)中部，不整合面反射較扇根處變?nèi)?，并且不整合面與砂礫巖之間存在部分沙三段沉積，在進(jìn)入砂礫巖體之后也存在明顯的速度增大現(xiàn)象。由于砂礫巖體內(nèi)成層性較差，針對(duì)工區(qū)北部的井，在制作合成地震記錄過程中，主要以不整合面、基底、砂礫巖體頂部一套湖相泥巖層反射作為標(biāo)定的標(biāo)志層。對(duì)工區(qū)中部與南部的井，主要以砂礫巖頂部一套湖相泥巖的頂界面作為標(biāo)志層進(jìn)行標(biāo)定。

圖3 合成地震記錄標(biāo)定結(jié)果Fig.3Synthetic seismic record calibration results

3.2 地震相分析

永1砂礫巖體屬于扇三角洲沉積，研究表明物源為北東方向，從北東向南西方向可劃分為扇根、扇中、扇端三個(gè)亞相，對(duì)應(yīng)巖性分別為厚層礫巖、砂巖礫巖互層、泥巖夾雜砂巖與礫巖。由于巖性不同，不同亞相又具有不同的地震反射特征[6－7]：扇端成層比較穩(wěn)定，有比較連續(xù)的同相軸；扇中砂礫巖互層有層狀反射，但是穩(wěn)定性較差；扇根厚層礫巖內(nèi)部缺乏層序，沒有明顯層位，地震上表現(xiàn)為雜亂反射（表1）。

表1 地震反射特征分類表Table 1Classification of seismic reflection characteristics

根據(jù)地震相特征，將砂礫巖體劃分為三大套，每套砂礫巖沉積亞相分布都有明顯不同。第三套位于砂礫巖體下部，在工區(qū)以扇根沉積為主，整體為雜亂弱反射；第二套各能夠看到扇根、扇中、扇端三種比較完整的亞相；第一套在砂礫巖沉積的最上部，扇根受到剝蝕，殘留較少，主要可見扇中與扇端。從整體上看，三套砂礫巖沉積依次向東北高部位移動(dòng)，處于水進(jìn)陸退的沉積環(huán)境，與測井相應(yīng)特征以及區(qū)域地質(zhì)認(rèn)識(shí)一致。

每套砂礫巖內(nèi)部期次劃分比較復(fù)雜，一方面砂礫巖內(nèi)部地震資料品質(zhì)較差，同相軸不穩(wěn)定，另一方面扇體的各期次規(guī)模與位置都有變化，相互疊置，關(guān)系復(fù)雜，甚至出現(xiàn)反復(fù)，說明在每一套砂礫巖沉積內(nèi)各期次規(guī)模大小有明顯區(qū)別，并且沉積環(huán)境動(dòng)蕩，使得扇體的展布范圍發(fā)生比較明顯的變化。期次的疊置使得地震資料同相軸在扇體邊緣發(fā)生干涉，難以準(zhǔn)確識(shí)別期次的邊界。

地震地層學(xué)認(rèn)為地震反射同相軸反映了巖性、地層的界面，以反射地震資料為基礎(chǔ)，進(jìn)行地層劃分對(duì)比、判斷沉積環(huán)境、預(yù)測巖相巖性[8]。根據(jù)其原理，我們認(rèn)為地震同相軸對(duì)應(yīng)著某一期次的頂界面或者底界面。根據(jù)這個(gè)認(rèn)識(shí)，參考測井上的旋回變化，每一期內(nèi)部相對(duì)較明顯的地震反射進(jìn)行解釋，在三大套的控制下，共劃分出9個(gè)期次，其中上部第一套沉積劃分為4個(gè)期次，中部第二套沉積分為3個(gè)期次，下部第三期整體上屬于雜亂反射，劃分為2個(gè)期次（圖4）。

圖4 南北向地震剖面（inline1207）9個(gè)期次縱向分布Fig.4Longitudinal distribution of 9 circles of S-N seismic profile(inline1207)

由于地震資料縱向分辨率有限，且多解性強(qiáng)，不能夠與地質(zhì)上的分層完全對(duì)應(yīng)[8]，因而，在利用地震資料劃分出砂礫巖沉積的期次之后，通過建立連井剖面，通過地質(zhì)認(rèn)識(shí)與測井對(duì)期次進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。通過沉積相分析，認(rèn)為永1砂礫巖體發(fā)育水道、水道前緣、前三角洲等到多種亞相，同時(shí)存在正韻律與反韻律，但是在每一期的頂部會(huì)沉積泥巖或者泥質(zhì)砂巖，在測井曲線上，利用GR和微電極曲線能夠識(shí)別出泥巖層。在通過地震解釋給出井位上的期次深度之后，為驗(yàn)證劃分的準(zhǔn)確性，從兩個(gè)方面進(jìn)行分析。1）分析井上相應(yīng)深度是否發(fā)育泥巖層；2）建立連井剖面，分析期次展布以及厚度分布是否符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，尋找井間同一層的標(biāo)志特征[9]。

井震之間會(huì)存在一定的偏差，所以在利用井上的地質(zhì)與測井資料對(duì)比之后，并將對(duì)比結(jié)果反饋至地震資料中，根據(jù)誤差大小對(duì)地震解釋進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整：1）層位深度與泥巖層深度基本吻合時(shí)，認(rèn)為期次解釋是基本準(zhǔn)確的；2）存在一定的偏差，重點(diǎn)分析合成地震記錄上時(shí)深關(guān)系是否準(zhǔn)確，同時(shí)考慮地震解釋的精度；3）如果誤差較大，需要考慮地震解釋的層位是否合理，分析泥巖段在地震資料中的位置，調(diào)整層位解釋的結(jié)果。

在重新調(diào)整地震解釋結(jié)果之后，重新與單井巖相以及測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，反復(fù)修正，直至全區(qū)井震能夠完全吻合。

通過反復(fù)對(duì)比，使得最終井震完全對(duì)應(yīng)，確定扇體展布范圍，并完成了全區(qū)閉合。從南北向上看，上部地層由南向北變厚，下部地層南厚北??；東西向上地層自東向西側(cè)積發(fā)育。從平面上看，各期次從下到上逐漸由南東向北西方向退積發(fā)育，厚度也有變化，厚度中心隨著沉積范圍向北西方向移動(dòng)（圖5）。

在地震水平切片上也能體現(xiàn)出砂礫巖體展布的變化特征。圖6分別為在2 000 ms、2 100 ms、2 200 ms的水平時(shí)間切片，由于砂礫巖內(nèi)部整體巖性復(fù)雜，在水平切片上表現(xiàn)為雜亂反射，可以比較明顯的區(qū)分出砂礫巖體展布區(qū)域，東北部不整合面反射在水平切片上也清晰可見。隨著反射時(shí)間增大，深度變深，砂礫巖整體上向南東方向移動(dòng)，展布范圍變大。

圖6 永1地區(qū)水平時(shí)間切片F(xiàn)ig.6Horizontal slice time of Yong-1 area

4 期次劃分結(jié)果驗(yàn)證

在利用地震、測井、地質(zhì)資料完成期次劃分之后，利用在開發(fā)動(dòng)態(tài)、試井分析上認(rèn)識(shí)的井間連通性對(duì)期次劃分結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

儲(chǔ)層間的連通關(guān)系受到砂礫巖期次以及沉積相帶的影響，由于期次界面泥巖發(fā)育或泥質(zhì)含量高，認(rèn)為期次之間不連通。

如圖7所示，以A63作為觀察井進(jìn)行干擾試井分析，A10、A24、A27三口注水井作為激發(fā)井，與A63井距離分別為220 m、150 m、210 m。藍(lán)色代表接受段，紅色代表注水段。A24井在加壓4.8天后引起永63井壓力上升；A27井與永63-13距離較A24井較遠(yuǎn)，加壓引起壓力變化時(shí)間較長，在17天后發(fā)生變化；A10井干擾試井在A63井無響應(yīng)，認(rèn)為不連通。在期次劃分結(jié)果當(dāng)中，A24、A27井測試段與A63井測試段均位于第一套砂礫巖的第三期（ES4I-2），A10井位于第一套砂礫巖的第二期（ESI-1），屬于不同期次沉積，與試井結(jié)果相符合。

圖7 a）東西向連井剖面；b）干擾試井響應(yīng)曲線Fig.7a)E-W well tie profile;b)Response curve of interference testing

5 結(jié)論

本文通過分析永1砂礫巖體地質(zhì)特征，針對(duì)砂礫巖體沉積復(fù)雜，缺少標(biāo)志層無法進(jìn)行地層對(duì)比的情況，在沉積相研究的指導(dǎo)下，利用地震、測井、地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)針對(duì)砂礫巖體的期次劃分方法。

1）沉積特征是期次展布、劃分的基礎(chǔ)，首先應(yīng)利用地震相、古地形恢復(fù)等工作，分析沉積相帶在地震資料上的相應(yīng)特征，建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2）根據(jù)地震地層學(xué)的認(rèn)識(shí)，結(jié)合地震相特征，利用地震資料劃分砂礫巖沉積期次，建立初始期次格架。

3）井震結(jié)合是砂礫巖期次劃分的重點(diǎn)，要將井上的層位標(biāo)志與地震層位相結(jié)合，賦予地震層位地質(zhì)含義，對(duì)存在偏差的層位則需要反復(fù)調(diào)整，得到足夠的精度。

利用開發(fā)動(dòng)態(tài)、試采分析對(duì)期次劃分結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，本次期次劃分結(jié)果合理，為下一步精細(xì)地質(zhì)研究、開發(fā)調(diào)整提供了可靠的前期研究成果。

[1]袁靜，袁炳存.永安鎮(zhèn)地區(qū)永1砂礫巖體儲(chǔ)層微觀特征[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，23（1）：13-16.

[2]韓宏偉，崔紅莊，林松輝，等.東營凹陷北部陡坡帶砂礫巖扇體地震地質(zhì)特征[J].特種油氣藏，2003，10（4）：28-30.

[3]孔凡仙.東營坳陷北帶砂礫巖扇體勘探技術(shù)與實(shí)踐[J].石油學(xué)報(bào)，2000，21（3）：27-31.

[4]鮮本忠，王永詩.基于小波變化基準(zhǔn)面恢復(fù)的砂礫巖期次劃分與對(duì)比[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，32（6）：1-10.

[5]姜再興.沉積學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2010：188-192.

[6]王永剛，楊國權(quán).砂礫巖油藏的地球物理特征[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，25（5）：16-20.

[7]楊國權(quán)，陳景達(dá).臨清坳陷下第三系地震地層學(xué)研究[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1994，18（4）：8-14.

[8]牟中海.地震地層學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2013：1-5.

[9]徐懷大，王世風(fēng)，陳開遠(yuǎn).地震層序解釋基礎(chǔ)[M].北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1990:5-63.

（編輯：楊友勝）

Glutenite sedimentary circle division method based on seismic stratigraphy study

Lyu Shichao1,Lin Liang2and Miao Ming1
(1.Academy of Geological Sciences,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying,Shandong 257015,China; 2.Gudao Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying,Shandong 257231,China)

Glutenite sedimentary are generally developed in the steep slope of basins,inside which mainly are the multi-phase glu?tenite with complex structure and undefined marker bed,meanwhile,serious deformation exist as the result of tectonic movement. Similar response existed in the second interface can hardly be found by the logging curve characteristics of adjacent wells in the same period,so it is difficult to divide the sedimentary circles.According to the seismic stratigraphy study,the seismic events re?flects the lithology or stratigraphy interface.Based on this principle,guided by the sedimentary and geology characters,and com?bined with the method of seismic facies,Yong-1 glutenite sedimentary was divide into 9 circles,the seismic circle geology meaning was endowed by the combination of well and seismic,and the error of geological stratification and seismic stratification was ana?lyzed.Considering multiple influences on modifing the cycle division,the results were verified with the data of dynamic production. The reasonable stratigraphy circle obtained by this division method consists with the geology concept and can resolve the contradic?tion in dynamic production effectively.

glutenite,stratigraphy circle division,seismic stratigraphy,seismic facies,combination of well and seismic

TE122.221

A

2014-11-03。

呂世超（1986—），男，碩士，開發(fā)地震研究。