高郵凹陷深凹帶戴一段砂礫巖有效儲集層識別及預(yù)測

劉金華，廖光明

（中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇揚州225012）

高郵凹陷深凹帶戴一段砂礫巖有效儲集層識別及預(yù)測

劉金華，廖光明

（中國石化江蘇油田分公司勘探開發(fā)研究院，江蘇揚州225012）

以巖心分析孔隙度和測井聲波時差為基礎(chǔ)，建立適合高郵凹陷深凹帶戴南組一段的孔隙度及聲波時差模版，確定其砂礫巖有效儲集層孔隙度下限為11%，聲波時差為220 μs/m.基于巖石彈性參數(shù)敏感性分析結(jié)果，橫波速度可以很好地區(qū)分高郵凹陷深凹帶戴南組一段的砂巖和泥巖，密度能較好地區(qū)分油層、水層和干層。采用疊前橫波速度反演預(yù)測目的層巖性，疊前縱波速度反演預(yù)測儲集層孔隙度，進而對砂巖厚度和孔隙度預(yù)測結(jié)果的合理性進行評價，最終獲得研究區(qū)有效儲集層厚度及物性分布規(guī)律。

蘇北盆地；高郵凹陷；戴南組；砂礫巖；儲集層預(yù)測

有效儲集層是指能夠儲集并能滲流烴類和地層水等流體，且在現(xiàn)有工藝技術(shù)條件下，能夠采出具有經(jīng)濟價值油氣的儲集層，前人常用能夠采出油氣儲集層的最小孔隙度、最小滲透率作為有效儲集層的物性下限［1-3］。關(guān)于油氣有效儲集層物性下限及其主控因素的分析，始于20世紀90年代，2000年后，此類文獻逐漸豐富起來，并且總結(jié)出了以分布函數(shù)曲線法、交會圖法、試油法、束縛水飽和度法等為代表的多種方法，對常規(guī)和低滲儲集層的物性下限展開了深入研究［3-5］。但是針對砂礫巖有效儲集層的識別及地震預(yù)測，文獻較少［6］。本文對砂礫巖有效儲集層物性下限進行分析，并在此基礎(chǔ)上開展地震預(yù)測，提出適合砂礫巖有效儲集層預(yù)測的方法。

在高郵凹陷深凹帶的南部陡坡帶，始新統(tǒng)戴南組一段（以下簡稱戴一段）（E2d1）發(fā)育大量砂礫巖體，油氣田開發(fā)早期，由于該類儲集層初期產(chǎn)能低，僅有0.5～5.0 t/d，因而投產(chǎn)較少，其潛力被忽視。2000年以來，隨著儲集層改造技術(shù)的進步，以及油價等因素，該類儲集層成為油氣田老區(qū)穩(wěn)產(chǎn)的主要潛力儲集層之一，因而亟待解決其有效儲集層的預(yù)測問題。

1　區(qū)域地質(zhì)概況

高郵凹陷位于蘇北盆地東臺坳陷，東起吳堡低凸起，西至菱塘橋低凸起，南與江都隆起以斷層相接，北以緩坡形式逐漸向柘垛低凸起過渡。高郵凹陷受控于南部的邊界大斷層，總體為南斷北超的箕狀斷陷，由南向北依次劃分為南斷階帶、深凹帶和北斜坡帶，其中真①斷層與真②斷層所夾持的區(qū)域為南部斷階帶，真②斷層與漢留斷層所夾持區(qū)域為深凹帶，漢留斷層以北為北斜坡帶［7-9］。

研究區(qū)位于高郵凹陷深凹帶南側(cè)（圖1），總體是一個位于真②斷層下降盤的斷鼻構(gòu)造［9］。主要目的層為始新統(tǒng)戴南組一段，發(fā)育三角洲、近岸水下扇、扇三角洲、濱淺湖以及深湖-半深湖等多種類型沉積，沉積特征復(fù)雜，本次研究主要針對戴一段近岸水下扇沉積的砂礫巖儲集層。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置

2　砂礫巖有效儲集層物性下限

研究區(qū)戴一段砂礫巖體沉積于近岸水下扇，具有物源近、沉積速度快、堆積雜亂等特點，儲集層泥質(zhì)含量高，物性較差［10］。通過2012年以來的砂礫巖成因及分布研究，提出砂礫巖儲集層中也存在物性較好的儲集層，該類儲集層主要是砂礫巖沉積過程中，單期次的扇體發(fā)育至沉積末期時，水體流速降低，流體性質(zhì)逐漸由典型重力流向牽引流轉(zhuǎn)變，沉積物分選性逐漸變好，因而形成了砂礫巖中較好的儲集層。對砂礫巖體的有效儲集層進行研究，首先要確定有效儲集層的物性標(biāo)準，只有界定了有效儲集層的物性下限，才能針對該類儲集層進行分布研究及預(yù)測。

參照前人識別低滲儲集層或常規(guī)儲集層物性下限的幾種常用方法，主要是進行孔隙度下限的研究，其方法主要包括分布函數(shù)曲線法、交會圖法、試油法、束縛水飽和度法等。通過比對分析，試油法與交會圖法在研究區(qū)具有更好的適應(yīng)性，不僅易操作，而且準確度也較高［1-3，11］。比較鄰區(qū)不同油田的儲集層特征，可以明顯發(fā)現(xiàn)，由于各個區(qū)域的沉積環(huán)境、埋藏深度、油氣來源等的差異，導(dǎo)致四性關(guān)系的分析結(jié)果各不相同，所以每個地區(qū)有效儲集層的孔隙度下限也不相同。利用研究區(qū)試油、電性、物性等資料進行交會分析，認為研究區(qū)戴一段有效儲集層孔隙度大于11%，聲波時差大于220 μs/m（圖2，表1）。但是從圖2中可以看出，當(dāng)聲波時差達到200 μs/m時，即可出現(xiàn)低產(chǎn)油層，因此，在200～220 μs/m時測井綜合解釋雖為干層，但仍有產(chǎn)出油氣的可能。

圖2　研究區(qū)戴一段聲波時差與深側(cè)向電阻率關(guān)系

表1　研究區(qū)戴一段儲集層特征標(biāo)準

3　巖石彈性參數(shù)敏感性分析

巖石物理研究的是巖石物理參數(shù)與地球物理參數(shù)之間的關(guān)系，即通過地震數(shù)據(jù)體提取的諸如孔隙度、剛性、壓縮性等巖石物理參數(shù)來描述儲集層巖石。在常規(guī)的測井?dāng)?shù)據(jù)解釋中，如自然伽馬和電阻率，可以劃分出地層中的巖性和流體，基于測井解釋思路，利用地震數(shù)據(jù)體提取的巖石物理參數(shù)（如泊松比和密度）同樣可以劃分巖性和流體，二者的區(qū)別僅在于巖石物理參數(shù)是通過疊前地震反演得到的。目前疊前彈性反演常用的彈性參數(shù)為15個，不同彈性參數(shù)對巖性、流體以及含水飽和度具有不同的指示意義［12-14］。因此，開展有效儲集層預(yù)測研究，需要進行儲集層巖性、物性的彈性參數(shù)敏感性分析。

3.1儲集層巖性彈性參數(shù)敏感性分析

利用研究區(qū)多口鉆井資料，采用交會圖法開展單井及多井的巖性參數(shù)對比分析，優(yōu)選對巖性敏感的彈性參數(shù)。以邵深1井為例，經(jīng)過分析巖性敏感的彈性參數(shù)后認為，橫波速度能較好地區(qū)分砂巖和泥巖（圖3a），砂巖具有較高的橫波速度；剪切模量、剪切模量與密度之積、橫波阻抗3個參數(shù)在一定程度上也能區(qū)分砂巖和泥巖，砂巖的這3個參數(shù)值均較高。真14-1井對巖性敏感的彈性參數(shù)與邵深1井是一致的。因此，可優(yōu)選橫波速度來區(qū)分砂巖和泥巖。

圖3　研究區(qū)戴一段儲集層敏感性分析

3.2儲集層物性彈性參數(shù)敏感性分析

有效儲集層的識別與預(yù)測研究需要進行有效儲集層（油、氣、水層）和無效儲集層（干層）的定性識別。本次研究嘗試在深度約束下，對不同彈性參數(shù)的儲集層敏感性進行分析，以區(qū)分有效儲集層和無效儲集層。利用邵深1井等井的儲集層樣本，分析不同彈性參數(shù)對儲集層的敏感性，對比不同彈性參數(shù)與深度的交會圖，相對于其他參數(shù)，密度能較好地區(qū)分有效儲集層和無效儲集層，有效儲集層的密度較低（圖3b），其閾值為2.52～2.61 g/cm3。并且該閾值呈現(xiàn)出成層分布的特征，例如，3 250～3 330 m，3 330～3 550 m，3 550～3 700 m反映出3個不同的閾值。因此有效儲集層預(yù)測中可采用分層預(yù)測方法，以取得更準確的結(jié)果。

在利用密度參數(shù)定性區(qū)分有效儲集層和無效儲集層的基礎(chǔ)上，再通過地球物理參數(shù)計算儲集層孔隙度，實現(xiàn)定量判別儲集層的有效性及優(yōu)劣。通過不同彈性參數(shù)對儲集層物性敏感性分析得知，儲集層孔隙度與縱波時差相關(guān)性較好，可利用縱波速度反演來預(yù)測儲集層孔隙度［15-16］。對研究區(qū)戴一段而言，砂礫巖儲集層類型特殊，地質(zhì)條件復(fù)雜，因而對儲集層物性敏感性研究難度較大，加之鉆井取心資料相對較少，不足以利用統(tǒng)計回歸方法建立其孔隙度解釋圖版，因而研究過程中有效孔隙度解釋采用理論公式計算，引入公式

式中φ——有效孔隙度；

Δt——目的層聲波時差，μs/m；

Δtma——巖石骨架聲波時差，μs/m；

Δtf——孔隙中流體聲波時差，μs/m；Cp——壓實校正系數(shù)。

根據(jù)各種礦物的標(biāo)準骨架時差值及各井薄片資料分析取得的骨架成分，研究區(qū)戴一段砂礫巖儲集層的骨架聲波時差值為169 μs/m，孔隙中流體的聲波時差值為620 μs/m，油藏埋深度為2 780～3 000 m，因此壓實校正系數(shù)值取1.根據(jù)上述關(guān)鍵參數(shù)的確定結(jié)果，研究區(qū)戴一段有效孔隙度φ=0.221 7Δt-37.47，為有效儲集層物性預(yù)測研究提供了孔隙度模板。

4　砂礫巖厚度及孔隙度預(yù)測

根據(jù)上述巖石物理研究以及疊前彈性反演分析，疊前數(shù)據(jù)體內(nèi)保留了更為豐富的儲集層信息，疊前橫波速度反演能較好地預(yù)測目的層巖性，疊前縱波速度反演能較好地預(yù)測儲集層物性。因此，利用疊前橫波速度和疊前縱波速度反演成果可以預(yù)測儲集層厚度、儲集層物性的分布規(guī)律。受研究區(qū)地震資料主頻低、帶寬窄、信噪比差（研究區(qū)小斷層進一步降低信噪比）的限制，2 m以下的薄層響應(yīng)受到較大影響，考慮地震資料的分辨率，以主要厚油層或2～3個油層組成的砂組（平均厚度10～20 m）為目標(biāo)開展研究，選擇目的層S1—S7共7個砂組進行預(yù)測。通過研究區(qū)戴一段鉆井資料與砂巖厚度、孔隙度預(yù)測結(jié)果對比分析，7個砂組在地震反演剖面具有較好響應(yīng)（圖4），因而具備了儲集層厚度與孔隙度預(yù)測的條件。

從基于橫波速度和縱波速度反演數(shù)據(jù)體預(yù)測的研究區(qū)S1—S7砂組砂巖厚度、孔隙度等值線分析發(fā)現(xiàn)，砂巖厚度及孔隙度并無明顯繼承性規(guī)律，平面變化快，反映了扇三角洲砂體遷移迅速、橫向變化快的特點。

圖4　研究區(qū)戴一段砂組地震反演剖面響應(yīng)特征（剖面位置見圖1）

以S2砂組厚度和孔隙度平面展布規(guī)律為例，分析研究區(qū)砂巖厚度和孔隙度預(yù)測結(jié)果的合理性。首先通過鉆井資料分析，研究區(qū)西部井多鉆遇水下分流河道砂體，自然伽馬曲線呈高幅度箱形，砂巖相對較厚，為9～17 m；研究區(qū)東部井多鉆遇席狀砂，自然伽馬呈低幅舌狀，砂巖相對較薄，為2～9 m.反演預(yù)測的結(jié)果同樣為西厚東薄（圖5），說明預(yù)測結(jié)果合理。鉆井?dāng)?shù)據(jù)分析顯示，研究區(qū)西部砂巖物性相對較好，孔隙度為11%～18%；東部砂巖物性相對較差，孔隙度為5%～10%.從S2砂組砂巖孔隙度反演預(yù)測的結(jié)果來看，同樣也是西部儲集層物性相對較好（圖5）t。

結(jié)合有效儲集層下限分析結(jié)果，有效儲集層孔隙度應(yīng)大于11%，勾繪出研究區(qū)單砂組平面內(nèi)孔隙度大于11%的區(qū)域，結(jié)合相應(yīng)的砂體厚度預(yù)測結(jié)果，可以對研究區(qū)各個砂組的有效儲集層厚度及物性進行定量評價，為油氣的滾動勘探和開發(fā)提供更為準確的依據(jù)，也說明基于橫波速度和縱波速度反演數(shù)據(jù)體的有效儲集層預(yù)測技術(shù)具有較強的實用性。

圖5　真武油田西部戴一段S2砂組砂巖預(yù)測孔隙度分布

5　結(jié)論

（1）針對研究區(qū)砂礫巖儲集層開展了相關(guān)有效儲集層的孔隙度及聲波時差下限分析，研究區(qū)戴一段有效儲集層孔隙度下限為11%，聲波時差為220 μs/m.

（2）研究區(qū)橫波速度可以很好地區(qū)分砂巖和泥巖，密度能較好地區(qū)分有效儲集層（油、氣、水層）和無效儲集層（干層），利用橫波速度進行砂體識別與厚度預(yù)測，建立了適合研究區(qū)有效儲集層預(yù)測的孔隙度模板。

（3）采用疊前橫波反演預(yù)測目的層巖性，疊前縱波速度反演預(yù)測儲集層物性，并對砂巖厚度和孔隙度預(yù)測結(jié)果進行了合理性評價，結(jié)合有效儲集層下限分析結(jié)果，獲得研究區(qū)有效儲集層厚度及物性平面分布圖等。

［1］劉毛利，馮志鵬，蔡永良，等.有效儲層物性下限方法的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向［J］.四川地質(zhì)學(xué)報，2014，34（1）：9-13.

Liu Maoli，F(xiàn)eng Zhipeng，Cai Yongliang，et al.Present situation and developmental trend of the research on methodology for determi?nation of physical properties cut?off of an effective reservoir［J］.Geo?logicaJournal of Sichuan，2014，34（1）：9-13.

［2］郭睿.儲集層物性下限值確定方法及其補充［J］.石油勘探與開發(fā)，2004，31（5）：140-144.

Guo Rui.Supplement to determining method of cut?off value of net pay［J］.Petroleum Exploration and Development，2004，31（5）：140-144.

［3］王艷忠，操應(yīng)長.車鎮(zhèn)凹陷古近系深層碎屑巖有效儲層物性下限及控制因素［J］.沉積學(xué)報，2010，28（4）：752-761.

Wang Yanzhong，Cao Yingchang.Lower property limit and controls on deep effective clastic reservoirs of Paleogene in Chezhen depres?sion［J］.ActaSedimentologicaSinica，2010，28（4）：752-761.

［4］萬玲，孫巖，魏國齊.確定儲集層物性參數(shù)下限的一種新方法及其應(yīng)用：以鄂爾多斯盆地中部氣田為例［J］.沉積學(xué)報，1999，17（3）：454-457.

Wan Ling，Sun Yan，Wei Guoqi.A new method used to determine the lower limit of the petrophysical parameters for reservoir and its application：a case study on Zhongbu gas field in Ordos basin［J］. ActaSedimentologicaSinica，1999，17（3）：454-457.

［5］王健，操應(yīng)長，高永進，等.東營凹陷古近系紅層砂體有效儲層的物性下限及控制因素［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，35（4）：27-33.

Wang Jian，Cao Yingchang，Gao Yongjin，et al.Petrophysical pa?rameter cut?off and controlling factors of effective reservoir of red beds sand bodies of Paleogene in Dongying depression［J］.Journal of China University of Petroleum：Natural Science Edition，2011，35（4）：27-33.

［6］李文浩，張枝煥，昝靈，等.渤南洼陷北部陡坡帶沙河街組砂礫巖有效儲層物性下限及其主控因素［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2012，33（5）：766-777.

Li Wenhao，Zhang Zhihuan，Zan Ling，et al.Lower limits of physi?cal properties and their controlling factors of effective coarse?grained clastic reservoirs in the Shahejie formation on northern steep slope of Bonan subsag，the Bohai Bay basin［J］.Oil＆Gas Ge?ology，2012，33（5）：766-777.

［7］陳清華，勞海港.高郵凹陷一級橫向變換構(gòu)造帶特征及其對油氣的控制作用［J］.石油天然氣學(xué)報，2011，33（2）：6-10.

Chen Qinghua，Lao Haigang.Structural characteristics of first?order transition zone and its control over oil and gas in Gaoyou sag［J］. Journal of Oil and Gas Technology，2011，33（2）：6-10.

［8］邱旭明.蘇北盆地真武-吳堡斷裂帶的構(gòu)造樣式及圈閉類型［J］.石油天然氣學(xué)報，2005，27（3）：278-280.

Qiu Xuming.Structural style and trap type of Zhenwu-Wubao fault zone in Subei basin［J］.Journal of Oil and Gas Technology，2005，27（3）：278-280.

［9］李亞輝.蘇北盆地高郵凹陷構(gòu)造轉(zhuǎn)換帶機制研究［J］.石油實驗地質(zhì)，2006，28（8）：109-112.

Li Yahui.Study of control mechanism of oil and gas by the transfer zone in the Gaoyou sag of the north Jiangsu basin［J］.Petroleum Ge?ology&Experiment，2006，28（8）：109-112.

［10］張鑫，張金亮.勝坨地區(qū)沙三下亞段砂礫巖體沉積特征及沉積模式［J］.石油學(xué)報，2008，29（4）：533-538.

Zhang Xin，Zhang Jinliang.Depositional feature and mode of sand?conglomerate bodies in the lower third member of Shahejie forma?tion in Shengtuo area［J］.Acta Petrolei Sinica，2008，29（4）：533-538.

［11］張麗艷，才巨宏，陳鋼花.砂礫巖儲集層含油性解釋方法［J］.測井技術(shù)，2002，26（2）：134-136.

Zhang Liyan，Cai Juhong，Chen Ganghua.Methods for interpretat?ing oil?bearing property of glutenite reservoir［J］.Well Logging Technology，2002，26（2）：134-136.

［12］張永剛.地震波阻抗反演技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］.石油物探，2002，41（4）：386-389.

Zhang Yonggang.The present and future of wave impedance inver?sion technique［J］.Geophysical Prospecting for Petroleum，2002，41（4）：386-389.

［13］呂復(fù)蘇，黃小平，任濤.地震屬性信息在砂礫巖油藏開發(fā)中的應(yīng)用——以克拉瑪依油田上二疊統(tǒng)上烏爾禾組油藏為例［J］.新疆石油地質(zhì)，2003，24（4）：310-312.

Lv Fusu，Huang Xiaoping，Ren Tao.Application of seismic attri?bute information in glutenite reservoir development—an example of Wuerhe reservoir of Upper Permian in Karamay oilfield［J］.Xin?jiangPetroleum Geology，2003，24（4）：310-312.

［14］甘利燈，趙邦六，杜文輝，等.彈性阻抗在巖性與流體預(yù)測中的潛力分析［J］.石油物探，2005，44（5）：504-508.

Gan Lideng，Zhao Bangliu，Du Wenhui，et al.The potential anal?ysis of elastic impedance in the lithology and fluid prediction［J］. Geophysical Prospectingfor Petroleum，2005，44（5）：504-508.

［15］呂希學(xué)，肖煥欽，田美榮，等.濟陽坳陷陡坡帶砂礫巖體儲層測井識別及描述技術(shù)［J］.浙江大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版，2003，30（3）：332-336.

Lv Xixue，Xiao Huanqin，Tian Meirong，et al.On the well?log?ging identification and description technique of the glutinite reser?voir bed in the escarp regions of Jiyang depression［J］.Journal of ZhejiangUniversity：Science Edition，2003，30（3）：332-336.

［16］王敏雪，楊風(fēng)麗，吳滿，等.擬聲波地震反演預(yù)測近岸水下扇砂礫巖體儲集層——以東營凹陷為例［J］.新疆石油地質(zhì)，2010，31（1）：26-28.

Wang Minxue，Yang Fengli，Wu Man，et al.Application of quasi?acoustic seismic inversion to prediction of glutenite reservoir in in?shore submarine fan—an example from Dongying sag［J］.Xinjiang Petroleum Geology，2010，31（1）：26-28.

Identification and Prediction of Glutenite Effective Reservoirs of First Member of Dainan Formation in Gaoyou Sag

LIU Jinhua，LIAO Guangming
（Research Institute of Exploration and Development，Jiangsu Oilfield Company，Sinopec，Yangzhou，Jiangsu 225012，China）

Based on the measured data of core porosity and the well logging acoustictravel time，the target plates of porosity and acoustic travel time in study area are presented，and determining the cut?off of porosity is 11%，that of acoustic travel travel time is 220 μs/m for the effective glutenite reservoirs.The study from sensitivity analysis of rock elastic parameters that S?wave velocity can be well used to distin?guish the sandstone and mudstone in the first member of Dainan formation in Gaoyou sag，the density can be used to distinguish oil layer，water layer and dry layer.Using the prestack S?wave velocity inversion to predict the target zone’s lithology，the prestack P?wave velocity inversion to predict the effective reservoir’s porosity，and then making evaluation of rationality of those predicted results of net pay thick?ness and porosity，by which the effective reservoir’s net pay thickness and petrophysical property distribution regularities in the study area can be finally obtained.

Subei basin；Gaoyou sag；Dainan formation；gluternite；reservoir prediction

TE112.24

A

1001-3873（2015）06-0682-05

10.7657/XJPG20150608

2015-06-23

2015-08-03

中石化科技攻關(guān)項目（P11025）

劉金華（1981-），男，山東昌樂人，高級工程師，博士，石油開發(fā)地質(zhì)（Tel）0514-87731157（E-mail）liujinhua.jsyt@ sinopec.com.