地震沉積學(xué)在白云巖油藏隔夾層預(yù)測中的應(yīng)用
——以塔里木盆地英買32區(qū)塊蓬萊壩組為例

熊　冉，楊　存，羅憲嬰，喬占峰，曹　鵬

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州310023）

地震沉積學(xué)在白云巖油藏隔夾層預(yù)測中的應(yīng)用
——以塔里木盆地英買32區(qū)塊蓬萊壩組為例

熊冉，楊存，羅憲嬰，喬占峰，曹鵬

（中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州310023）

塔里木盆地英買32區(qū)塊蓬萊壩組白云巖油藏隔夾層的廣泛發(fā)育增加了剩余油挖潛的難度。由于隔夾層厚度薄，分布規(guī)律不清楚，準(zhǔn)確預(yù)測其分布已成為該區(qū)研究的難點之一。在地震沉積學(xué)理論指導(dǎo)下，建立高頻層序格架，利用譜反演處理后的地震資料和90°相位化，以及野外地質(zhì)建模指導(dǎo)下的地層切片等技術(shù)，預(yù)測了該區(qū)隔夾層的分布規(guī)律。譜反演處理能有效提高地震資料對薄層的識別能力，且90°相位化后的地震同相軸與隔夾層有較好的對應(yīng)關(guān)系；野外地質(zhì)建模明確了隔夾層平面分布規(guī)律，且與鉆井資料有較好的對應(yīng)關(guān)系，能有效指導(dǎo)地層切片對井下隔夾層空間的分布預(yù)測。預(yù)測結(jié)果表明，隔夾層呈北西—北東向條帶狀分布于研究區(qū)的東北部，控制著研究區(qū)剩余油的分布。通過鉆井測試和生產(chǎn)資料驗證，該方法預(yù)測的隔夾層分布結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。

地震沉積學(xué)；譜反演；野外地質(zhì)建模；隔夾層；分布預(yù)測；蓬萊壩組；塔里木盆地

0　引言

地震沉積學(xué)是基于高精度地震資料、現(xiàn)代沉積和古沉積模式聯(lián)合識別沉積單元的三維幾何形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和沉積過程的一門學(xué)科［1-5］。其研究基于2個基本原理［2-4］：①沉積體系具有平面分布廣度遠(yuǎn)大于垂向厚度的沉積特征；②地質(zhì)體在垂向上地震分辨率無法識別，在平面上可以通過橫向分辨率被識別出來。因此，地震沉積學(xué)具有較高的薄層和薄互層識別能力，是目前高精度地震儲層預(yù)測的主要研究方法，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括90°相位化技術(shù)和地層切片技術(shù)等［6-10］。

白云巖油藏中的隔夾層是指在儲集層中分布的相對低滲透層，能夠?qū)α黧w的流動產(chǎn)生一定的阻擋作用，厚度通常為幾分米到幾十分米，且不能有效阻止或控制流體的運動，但在局部地區(qū)能影響油水的分布。塔里木盆地英買32區(qū)塊主要為下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組白云巖油藏，目前已進(jìn)入油氣開發(fā)的中后期，油藏中隔夾層的普遍存在增加了該區(qū)白云巖儲層的非均質(zhì)性，阻礙了流體的移動，加大了油氣開發(fā)的難度，但由于隔夾層往往厚度很薄，又增加了對其分布預(yù)測的難度。地震沉積學(xué)為解決該問題提供了新的途徑，筆者以英買32區(qū)塊蓬萊壩組白云巖油藏隔夾層為研究對象，對地震資料進(jìn)行譜反演處理，提高地震資料對隔夾層的識別能力；通過野外地質(zhì)建模，明確隔夾層的空間展布規(guī)律；利用地震沉積學(xué)兩項關(guān)鍵技術(shù)（90°相位化及地層切片技術(shù)）開展研究，預(yù)測隔夾層的分布。最后利用鉆井中的生產(chǎn)、測試資料對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行驗證，對其準(zhǔn)確性和可靠性進(jìn)行分析。

1　研究區(qū)概況

英買32區(qū)塊構(gòu)造上屬于塔里木盆地塔北隆起輪臺凸起西段（圖1），其構(gòu)造演化經(jīng)歷了加里東晚期構(gòu)造抬升，使得下奧陶統(tǒng)（蓬萊壩組）—上寒武統(tǒng)遭受強(qiáng)烈剝蝕和風(fēng)化，形成初始潛山隆起。海西期受壓扭性構(gòu)造活動的影響，發(fā)育一系列北東向走滑斷層，對潛山進(jìn)一步改造。到了印支期，潛山基本定型，形成了現(xiàn)今北東—南西向展布的紡錘型穹隆大背斜潛山構(gòu)造［11-12］。目前開發(fā)區(qū)塊位于該背斜主體上。潛山頂部殘留有下奧陶統(tǒng)和上寒武統(tǒng)地層，下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組白云巖是其主要的油氣產(chǎn)層，上覆的下白堊統(tǒng)卡普沙良群泥巖呈不整合狀直接覆蓋在其上，形成有效的蓋層。

圖1　英買32區(qū)塊構(gòu)造位置Fig.1　The tectonic location of Yingmai 32 block

塔里木盆地在早奧陶世蓬萊壩組沉積時期，主要表現(xiàn)為弱鑲邊碳酸鹽臺地沉積，而英買32區(qū)塊為局限—半局限臺地沉積，發(fā)育臺內(nèi)灘、灘間海等亞相［13-14］。蓬萊壩組巖性以中晶和細(xì)晶白云巖、殘余砂屑細(xì)晶白云巖、粉晶白云巖及泥晶白云巖為主。灘相砂屑云巖及潮間高能帶的中晶和細(xì)晶白云巖是該區(qū)主要的儲集巖性，儲集空間以晶間孔、晶間溶孔為主，平均孔隙度和平均滲透率分別為4.40%和5.03 mD；潮下低能帶發(fā)育的泥晶、粉晶白云巖，孔隙度和滲透率均很低，為主要的隔夾層段。由于目前對白云巖隔夾層尚無統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，因此筆者根據(jù)英買32區(qū)塊開發(fā)動態(tài)資料，結(jié)合塔里木盆地碳酸鹽巖儲層評價標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為孔隙度低于2.5%，滲透率低于0.1 mD，在開發(fā)過程中能阻礙油氣運移的巖層，可劃分為隔夾層。同時受隔夾層厚度不同的影響，其隔擋強(qiáng)度也不同。根據(jù)鉆井資料統(tǒng)計，隔夾層通常以泥晶、粉晶白云巖為主，厚度往往大于0.5m（表1）。

表1　英買32區(qū)塊單井隔夾層物性統(tǒng)計Table 1　Physical properties of interbed in single well of Yingmai 32 block

2　地震沉積學(xué)預(yù)測隔夾層方法及應(yīng)用

2.1方法原理

英買32區(qū)塊全部為三維地震資料覆蓋，資料主頻為30 Hz，品質(zhì)較好。由于隔夾層厚度往往很薄，常規(guī)地震資料無法直接分辨出來，因此，需要對地震資料進(jìn)行譜反演處理，進(jìn)而提高對薄層的分辨能力。已開發(fā)區(qū)塊位于潛山頂部，大部分鉆井僅揭示潛山頂部幾十米，潛山內(nèi)幕無鉆井資料約束，且井間隔夾層的分布規(guī)律不清楚?；诖耍敬窝芯繉Π统貐^(qū)大阪塔格蓬萊壩組野外剖面進(jìn)行詳細(xì)地質(zhì)建模，并利用野外地質(zhì)模型指導(dǎo)井下的隔夾層預(yù)測。在此基礎(chǔ)上，通過井震結(jié)合，建立高頻層序地層格架，利用地震沉積學(xué)原理，在譜反演處理后的地震資料上，采用等比例地層切片來預(yù)測隔夾層的平面分布。

2.2地震資料譜反演處理

譜反演是一種采用先驗知識和譜分解技術(shù)提高小于調(diào)諧厚度薄層成像的地震處理技術(shù)。任何一個反射系數(shù)序列都可以分解成奇分量和偶分量，奇分量對檢測薄層不利，偶分量可以提高薄層的分辨能力［15-17］。譜反演的實質(zhì)就是利用偶分量在楔狀體厚度趨于零時的有效干涉來提高地震資料對薄層的分辨率，使頻率域目標(biāo)函數(shù)達(dá)到極小并求解出反射系數(shù)和薄層厚度。從楔狀模型正演模擬反射系數(shù)奇偶分量與地層厚度的關(guān)系可以看出：奇部分量序列振幅先隨楔狀體層厚的減小而增大，后隨層厚繼續(xù)減小而減小，厚度減小為零時振幅也變?yōu)榱阒?，中間的振幅變化轉(zhuǎn)折點即為調(diào)諧厚度；偶部分量序列振幅隨楔狀體層厚的減小而增大，在厚度減小為零時振幅達(dá)到最大；模型總體變化特征則與2個分量所占比例有關(guān)。在理想的情況下，譜反演可以識別出任意薄層，并精確地反演出反射系數(shù)值，在實際情況下有很強(qiáng)的識別薄層的能力。其核心計算公式［17］如下：

設(shè)地震道為

式中：ω（t）為地震子波；r（t）為反射系數(shù)；n（t）為噪聲；*為褶積運算。

式（1）的傅氏變換為

式中：S（f）為s（t）的頻譜；W（f）為ω（t）的頻譜；N（f）為n（f）的頻譜；t為時間，ms；k為反射系數(shù)數(shù)目。

將式（3）代入頻率域地震道公式，則可以求取譜反演后的地震道。

譜反演處理需要的資料主要為疊后保幅地震數(shù)據(jù)體和時變、空變子波。本次研究從英買32區(qū)塊三維地震數(shù)據(jù)中精確計算出時變、空變子波，并利用該區(qū)8口井提取的蓬萊壩組子波計算得到平均子波，以平均子波對地震數(shù)據(jù)中提取的子波進(jìn)行控制，進(jìn)而判斷提取子波的合理性和有效性，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算譜反演后的地震數(shù)據(jù)體。通過譜反演處理，研究區(qū)地震資料在細(xì)節(jié)上更加豐富，對薄層的識別能力顯著提高。

圖2　大阪塔格剖面蓬萊壩組野外地質(zhì)建模Fig.2　The outcrop modeling of Penglaiba Formation in Dabantage section

2.3野外露頭建模

大阪塔格野外剖面位于塔里木盆地西北緣巴楚地區(qū)，蓬萊壩組出露地層較全，沉積相帶與英買32區(qū)塊類似，均為局限—半局限臺地沉積。根據(jù)地層分層對比、灘體內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述及系統(tǒng)取樣實驗分析等對該剖面進(jìn)行了詳細(xì)解剖，并建立了蓬萊壩組儲層地質(zhì)模型（圖2）。研究認(rèn)為，蓬萊壩組主要發(fā)育2種產(chǎn)狀的白云巖：一種為潮間高能顆粒灘中粗晶白云巖，呈中—厚層狀分布，多套透鏡狀疊置，發(fā)育交錯層理，見少量殘余顆粒結(jié)構(gòu)，厚度為0.5～1.5 m，晶間孔和晶間溶孔均發(fā)育，平均孔隙度為3.8%，平均滲透率為4.5 mD，孔滲相關(guān)性好，為蓬萊壩組較好的儲集層段；另一種為潮下低能帶泥晶灰?guī)r、泥粉晶及粉細(xì)晶白云巖，呈薄層狀分布，無層理構(gòu)造，晶間孔和晶間溶孔均不發(fā)育，偶見裂縫，孔隙度和滲透率均較低，可劃分為隔夾層段。這2種產(chǎn)狀的白云巖交互發(fā)育，橫向上呈層狀、準(zhǔn)層狀分布，縱向上可劃分為多個向上變淺的旋回，隔夾層往往發(fā)育于旋回的下部。

2.4高頻層序格架的建立

利用地震沉積學(xué)研究薄層分布的同時，高頻層序格架的建立尤為重要。英買32區(qū)塊從單井上來看，蓬萊壩組中細(xì)晶白云巖與泥粉晶白云巖呈互層狀交互發(fā)育，可劃分為1個三級旋回，在三級旋回中又可以識別出多個四級旋回，每個四級旋回均由多個向上變淺的五級旋回組成，而組成該層序的五級旋回內(nèi)部的泥粉晶白云巖隔夾層廣泛發(fā)育于旋回的下部（圖3），且單層厚度與野外地質(zhì)模型相當(dāng)，野外地質(zhì)模型與井下有較好的對應(yīng)關(guān)系。由此，利用研究區(qū)多口井的錄井、測井資料，并結(jié)合野外露頭，建立高頻層序格架，為利用地震沉積學(xué)預(yù)測薄層的分布奠定了基礎(chǔ)。

圖3　YM321井蓬萊壩組高頻層序劃分Fig.3　The high frequency sequence division of Penglaiba Formation in YM321 well

2.5隔夾層的分布預(yù)測

90°相位化是地震沉積學(xué)研究中的關(guān)鍵技術(shù)之一。90°相位化可以使地震同相軸具有巖性地層的意義，能更好地用于高頻層序薄層的地震解釋中。通過對譜反演后的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行90°相位化，薄隔夾層段與地震同相軸的對應(yīng)關(guān)系更加明確，隔夾層段往往表現(xiàn)為強(qiáng)振幅的地震響應(yīng)特征（圖4）。

等比例地層切片是地震沉積學(xué)研究的另一項關(guān)鍵技術(shù)，其實質(zhì)是沿2個等時界面等比例內(nèi)插一系列層面切片以研究沉積體系、沉積相的幾何形態(tài)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和沉積過程的技術(shù)；通過制作等比例地層切片，可以把在垂向上地震分辨率無法識別的地質(zhì)體，通過平面上橫向分辨率檢測出來。大阪塔格野外露頭建模結(jié)果表明，蓬萊壩組隔夾層橫向上呈層狀、準(zhǔn)層狀分布，且具有一定的旋回性，往往分布在一個等時沉積層序的下部，而等比例地層切片比其他地層切片更具有沉積等時意義。因此，在井震精細(xì)標(biāo)定的基礎(chǔ)上，利用90°相位化后的譜反演數(shù)據(jù)體，以蓬萊壩組頂?shù)诪榻缑妫谱鞯缺壤貙忧衅瑏眍A(yù)測蓬萊壩組隔夾層的分布（圖5）。圖5中粉紅色代表隔夾層。預(yù)測結(jié)果表明，英買32區(qū)塊蓬萊壩組頂部隔夾層主要呈條帶狀沿北西—南東方向展布，在工區(qū)YM321-H6—YM321-5H—YM321-7H井一帶隔夾層較為發(fā)育。

圖4　過YM322井隔夾層地震標(biāo)定Fig.4　The seismic calibration of interbdes across YM322 well

圖5　英買32區(qū)塊潛山頂面蓬萊壩組隔夾層分布預(yù)測圖（粉紅色代表隔夾層）Fig.5　The distribution prediction of interbeds of Penglaiba Formation on the top surface of burial hill in Yingmai 32 block

圖6　過YM321-H6—YM321-H3井剩余油分布Fig.6　The distribution of remaining oil across YM321-H6 well to YM321-H3 well

3　應(yīng)用效果分析

開發(fā)實踐表明，低滲透隔夾層段往往對流體具有滲流屏障作用，控制著剩余油的分布，對于白云巖油藏也不例外。研究區(qū)YM321-H3井與YM321-H6井的井底相距300 m，干擾試井表明這2口井不連通，井之間存在低滲透隔夾層，對流體的滲濾起到屏障作用（參見圖5）。利用筆者的方法對隔夾層分布進(jìn)行預(yù)測的結(jié)果表明，這2口井之間存在隔夾層，與實際井資料相符，這進(jìn)一步說明了預(yù)測結(jié)果的可靠性（圖6）。同樣，由于研究區(qū)YM32井產(chǎn)量降低較快，經(jīng)預(yù)測該井附近也存在低滲透隔夾層，并控制了剩余油的分布。后通過側(cè)鉆YM32C井并穿過隔夾層后獲得了高產(chǎn)油氣流。

4　結(jié)論

（1）譜反演處理能有效提高地震資料對薄層的識別能力，通過90°相位化后的譜反演數(shù)據(jù)體地震同相軸與隔夾層有很好的對應(yīng)關(guān)系。

（2）野外露頭與井資料有較好的對比關(guān)系，通過野外地質(zhì)建模建立地質(zhì)體空間展布模型，能有效指導(dǎo)井下隔夾層的空間展布預(yù)測，使地層切片更加符合地下地質(zhì)體沉積規(guī)律及分布規(guī)律。

（3）在野外地質(zhì)建模指導(dǎo)下，基于譜反演的地震資料，利用地震沉積學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)（90°相位化及等比例地層切片）能較好地預(yù)測白云巖油藏隔夾層的分布，其結(jié)果與鉆井資料測試結(jié)果相符，它是一種預(yù)測隔夾層分布行之有效的方法。

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（本文編輯：楊琦）

Application of seismic sedimentology to prediction of interbeds in dolomite reservoir:A case study of Penglaiba Formation in Yingmai 32 block of Tarim Basin

Xiong Ran，Yang Cun，Luo Xianying，Qiao Zhanfeng，Cao Peng
（PetroChina Hangzhou Research Institute of Geology，Hangzhou 310023，China）

The widely development of interbeds in dolomite reservoir of Penglaiba Formation increased the difficulty of remaining oil mining in Yingmai 32 block in Tarim Basin.Due to the small thickness of the interbed and the unclear distribution regularities，it is difficult to predict the interbed distribution in the study area.Under the guidance of seismic sedimentology theory，techniques such as 90°phase convert after spectrum inversion and strata slice in outcrop modeling were used to predict the distribution rule of interbeds in high frequency sequence stratigraphic framework.The result shows that spectrum inversion can improve the ability of thin layer resolution，and there is a better corresponding relation between seismic event and thin layer.The outcrop modeling determines the distribution rule of interbeds，and there is a better corresponding relation with well data，which can guide the prediction of interbed distribution.The prediction result shows that the interbeds distributed in the northeast of the study area，and they control the distribution of remaining oil.Finally，by well data verification，it proves that the interlayer distribution predicted by this method is accurate and reasonable.

seismic sedimentology；spectruminversion；outcrop modeling；interbeds；distribution prediction；Penglaiba Formation；TarimBasin

TE121.3

A

1673-8926（2015）05-0116-06

2015-05-26；

2015-07-15

國家重大科技專項“大型油氣田及煤層氣開發(fā)”（編號：2011ZX05004-002）資助

熊冉（1983-），男，碩士，工程師，主要從事石油地質(zhì)方面的研究工作。地址：（310023）浙江省杭州市西湖區(qū)西溪路920號。電話：（0571）85224916。E-mail：xiongr_hz@petrochina.com.cn。