蘇里格氣田25區(qū)塊盒8段基于水動力能量的沉積微相展布

劉金庫，孫永亮，謝金梅（中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，天津300280）

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蘇里格氣田25區(qū)塊盒8段基于水動力能量的沉積微相展布

劉金庫，孫永亮，謝金梅
（中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院，天津300280）

摘要：為了更精確地預(yù)測蘇里格氣田下二疊統(tǒng)下石盒子組盒8段辮狀河有效砂巖儲集層的分布，指導(dǎo)氣田有效開發(fā)，開展了基于水動力能量的辮狀河沉積微相展布研究。建立了蘇里格氣田下石盒子組盒8段辮狀河儲集層單一河道砂體邊界的識別標(biāo)志和砂體疊置模式，劃分對比單一河道砂體；分析辮狀河不同沉積微相的測井響應(yīng)特征，建立了研究區(qū)巖電相轉(zhuǎn)換模型及單井沉積微相類型；利用自然伽馬與補償中子曲線包絡(luò)特征，重構(gòu)水動力指數(shù)曲線，并以水體能量厚度平面展布為約束，精細(xì)刻畫了沉積微相的平面展布特征。實際應(yīng)用結(jié)果表明，有效砂體分布的預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果吻合度較高，可有效指導(dǎo)氣田的開發(fā)部署。

關(guān)鍵詞：蘇里格氣田；下石盒子組；辮狀河；沉積微相；單一河道；水動力能量；水體能量厚度

蘇里格氣田是一個低壓、低滲和低豐度的砂巖氣藏[1]，這類砂巖氣藏有效開發(fā)的關(guān)鍵是尋找低滲砂巖背景下的優(yōu)質(zhì)儲集砂體[2]，但研究區(qū)下二疊統(tǒng)下石盒子組盒8段主力氣層砂體為辮狀河沉積，有效砂巖的縱、橫向分布及內(nèi)部構(gòu)型都具有很強的非均質(zhì)性，預(yù)測難度大。為進(jìn)一步提高氣藏的儲量動用程度和采收率，蘇里格氣田目前大量采用水平井開發(fā)，而水平井開發(fā)主要動用單層砂體，這對有效砂體預(yù)測精度提出了更高的要求。因此，精確預(yù)測有效砂巖分布成為氣藏有效開發(fā)的關(guān)鍵。針對蘇里格氣田25區(qū)塊盒8段辮狀河砂巖儲集層，以單一河道砂體的劃分對比和單井沉積微相解釋為基礎(chǔ)，重構(gòu)水動力指數(shù)曲線，并以水體能量厚度平面分布為約束，確定研究區(qū)盒8段的沉積微相及其展布，對有效儲集砂體進(jìn)行預(yù)測。

1　河道砂體的劃分對比

辮狀河沉積過程中，由于河道的頻繁擺動，砂體相互疊置，使河道砂體不斷加厚加寬，形成相對連片的河道復(fù)合砂體[3]。雖然砂體連片發(fā)育，但有效砂體延伸范圍有限，主要呈透鏡狀或條帶狀分布，心灘是發(fā)育有效砂體的主要沉積微相。由于河道復(fù)合砂體是經(jīng)多期河道疊置形成，難以準(zhǔn)確刻畫河道的展布特征，只有對河道復(fù)合砂體進(jìn)行細(xì)致解剖，細(xì)分到單一河道，才能準(zhǔn)確地分析河道砂體的展布及不同期次砂體之間的疊置關(guān)系，進(jìn)而預(yù)測有效砂體的分布。

1.1　河道砂體邊界的識別標(biāo)志

（1）細(xì)粒沉積物疊置砂體內(nèi)部的泥質(zhì)或鈣質(zhì)隔夾層，是單期河道頂部的細(xì)粒沉積物，可作為識別不同期次河道的重要標(biāo)志[4]。

（2）測井曲線突變接觸測井曲線突變接觸，代表不同期次河道砂體的沖刷或沉積環(huán)境的突然變化。

（3）砂體頂部高程差異拉平目的層段砂體上部穩(wěn)定的泥巖標(biāo)志層后，砂體頂界距泥巖標(biāo)志層高程相差較大的砂體，應(yīng)為不同期次河道沉積[3]。

1.2　河道砂體疊置及連通模式

由于辮狀河道頻繁擺動，后期河流對前期河道砂體切割沖刷，形成了多種砂體疊置模式[4]，可劃分為5種類型（圖1）。

圖1　研究區(qū)盒8段河道砂體疊置模式

（1）垂向切割疊置型后期河流對前期河道頂部沉積物強烈沖刷，隔夾層不發(fā)育，縱向上形成均質(zhì)性較好的疊置箱狀厚層砂巖，有效砂體延伸范圍較遠(yuǎn)。

（2）垂向疊加型后期河流對前期河道頂部沉積物沖刷較弱，砂體內(nèi)部發(fā)育泥巖隔夾層，儲集層非均質(zhì)性強，有效砂體縱、橫向連通性差。

（3）側(cè)向切割疊置型后期河流對前期河道沉積物側(cè)向沖刷，多期河道砂體側(cè)向疊置，有效砂體側(cè)向延伸范圍較遠(yuǎn)。

（4）側(cè)向?qū)有秃笃诤恿鲗η捌诤拥莱练e物無明顯沖刷，多期次河道砂體邊部對接，儲集層非均質(zhì)性較強，有效砂體延伸范圍有限。

（5）孤立型不同期次河道砂體彼此孤立，互不連通，非均質(zhì)性強，有效砂體延伸范圍較小。

根據(jù)辮狀河砂體疊置及連通模式，對研究區(qū)盒8段進(jìn)行了單一河道砂體劃分對比（圖2），研究區(qū)盒8段單期河道砂體寬度300～1 000 m，厚度3～7 m.多期河道砂體相互疊置，使砂體連通范圍不斷擴大。

圖2　研究區(qū)盒8段河道砂體劃分對比

2　單井沉積微相識別及劃分

研究區(qū)盒8段辮狀河沉積微相主要為心灘、河道、決口河道和泛濫平原，不同沉積微相具有不同測井響應(yīng)特征[5]，其中，自然伽馬曲線對不同沉積微相的響應(yīng)特征區(qū)別最為明顯。根據(jù)其曲線形態(tài)，可分為光滑箱形、齒化箱形、鐘形、漏斗形、指形和線形，心灘微相以低幅光滑箱形為主；河道微相以中低幅齒化箱形為主，其次為鐘形；決口河道微相為漏斗形或指形；泛濫平原微相主要為線形。筆者根據(jù)自然伽馬曲線對沉積微相的響應(yīng)特征，首先建立了沉積微相的測井響應(yīng)模型（圖3），在此基礎(chǔ)上，對單井沉積微相進(jìn)行了劃分（圖4）。

圖3　研究區(qū)辮狀河不同沉積微相的自然伽馬曲線特征

圖4　Su25-38-16井沉積微相劃分

3　沉積微相平面展布

沉積微相平面展布的研究一般采用以下4種方法：①以單井沉積相研究為基礎(chǔ)，采用井點外推的方式預(yù)測沉積微相展布[6]；②應(yīng)用地震資料進(jìn)行井間沉積微相預(yù)測[7]；③通過地層傾角測井或成像測井，預(yù)測古水流方向[8]，進(jìn)而預(yù)測河道的展布；④采用多種數(shù)學(xué)算法（如隨機模擬法[9]等）進(jìn)行井間插值。筆者以單井沉積微相解釋和單一河道砂體劃分對比為基礎(chǔ)，重構(gòu)水動力指數(shù)曲線，并以水體能量厚度平面分布為約束，實現(xiàn)辮狀河沉積相平面展布的精細(xì)預(yù)測。

（1）辮狀河沉積水動力分析沉積水動力的強弱取決于古沉積環(huán)境，它直接控制了砂體的巖性、物性、粒度、分選、泥質(zhì)含量、厚度及展布范圍[10]。辮狀河水動力強的位置主要是辮狀河道的中心部位，對應(yīng)的微相以心灘和河道為主；水動力弱的位置主要是河道的邊部及溢岸沉積區(qū)域。沉積水動力的變化，體現(xiàn)了沉積環(huán)境的變化，具有很強的指相意義。因此，可以通過分析水動力的分布，預(yù)測沉積微相的平面展布。

（2）水動力的測井曲線響應(yīng)特征不同水動力條件下形成的沉積物，對應(yīng)的測井曲線形態(tài)和幅值差異較大[10]。以自然伽馬曲線為例，低幅平滑箱形反映水動力強且穩(wěn)定；中幅齒化箱形反映水動力中等且頻繁變化；鐘形反映水動力逐漸減弱；漏斗形反映水動力條件由弱變強；線形或指形反映水動力較弱。因此，可以通過測井資料分析沉積時期的水動力條件。

（3）水動力指數(shù)曲線重構(gòu)通過對研究區(qū)270口井測井曲線響應(yīng)特征分析認(rèn)為，自然伽馬曲線和補償中子曲線對巖性和物性敏感，且相關(guān)性較好，兩條曲線形成的包絡(luò)是儲集層巖性和物性的綜合體現(xiàn)，包絡(luò)面積越大，表明水動力越強，包絡(luò)面積越小，則水動力越弱（圖5）。根據(jù)包絡(luò)曲線的特征，先對自然伽馬曲線和補償中子曲線進(jìn)行歸一化處理，并根據(jù)（1）式重新構(gòu)建了一條水動力指數(shù)曲線（圖6），水動力指數(shù)越大，反映水動力越強。

圖5　不同水動力條件下的測井曲線包絡(luò)特征

圖6　蘇里格氣田Su25-39-21井測井解釋成果

式中Ei——水動力指數(shù)曲線的樣點值；

Gi——自然伽馬曲線歸一化后樣點值；

Ci——補償中子曲線歸一化后樣點值；

i——曲線的樣點數(shù)。

（4）水體能量厚度平面展布通過對單砂體的水動力指數(shù)積分，可得到代表該期河道沉積水動力的能量值，筆者稱其為水體能量厚度，水體能量厚度包含曲線幅值和厚度的雙重信息，可綜合反映儲集層砂體的巖性、物性和厚度。

式中Et——某段砂層的水體能量厚度，m；

Δh——曲線采樣點間隔厚度，m.

由于水體能量厚度是儲集層砂體厚度、巖性、物性的綜合體現(xiàn)，因此，與傳統(tǒng)的砂體厚度相比，水體能量厚度能更準(zhǔn)確地刻畫有效砂體的分布范圍。從圖6可以看出，對于砂體厚度接近，但巖性、物性具有明顯差異的砂巖，通過水體能量厚度可以得到很好區(qū)分。同時，水體能量厚度是儲集層多屬性的綜合反映，能與地震振幅屬性更好地匹配，進(jìn)一步有效實現(xiàn)井震結(jié)合下的儲集層預(yù)測。從圖7可以看出，水體能量厚度平面展布較好地刻畫了辮狀河道的展布特征，可有效預(yù)測沉積微相平面展布。

圖7　研究區(qū)河道砂體水體能量厚度平面分布

（5）沉積微相平面展布以單井相劃分結(jié)果和單一河道砂體劃分對比為基礎(chǔ)，以水體能量厚度展布為約束，精細(xì)刻畫了單期河道沉積微相的平面展布（圖8）。從圖8可以看出，研究區(qū)盒8段沉積時期，河道主要呈北北東—南南西向展布，同一地質(zhì)時期，存在多條辮狀河道，河道被泛濫平原分隔，不斷交匯分叉，形成了辮狀的河道網(wǎng)絡(luò)；泛濫平原主要呈條帶狀、透鏡狀分布于河道之間，屬低能環(huán)境沉積；心灘呈透鏡狀分布于河道中心部位，長軸方向呈北東向，與河道方向總體一致，為高能環(huán)境沉積。

圖8　研究區(qū)沉積微相平面展布

通過開展基于水動力的沉積微相研究，準(zhǔn)確刻畫了辮狀河沉積微相的展布，并預(yù)測了有效砂體分布，以此為基礎(chǔ)，部署了Su25-40-7H水平井，Su25-40-7H井水平段砂巖鉆遇率90%，氣層鉆遇率75%，投產(chǎn)初期日產(chǎn)氣10×104m3，取得了很好的效果。實際應(yīng)用結(jié)果表明，有效砂巖預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果吻合度較高，能有效指導(dǎo)氣田的開發(fā)部署。

4　結(jié)論

（1）研究區(qū)盒8段單期河道砂體寬300～1000m，厚度3～7 m，多期砂體在縱向和側(cè)向上的疊置，擴大了砂體的連通范圍。河道砂體的疊置模式有5種：垂向切割疊置型、垂向疊加型、側(cè)向切割疊置型、側(cè)向?qū)有秃凸铝⑿汀?/p>

（2）建立了研究區(qū)沉積微相測井響應(yīng)模型，并對單井沉積微相進(jìn)行劃分。心灘微相以低幅光滑箱形為主；河道微相以中低幅齒化箱形為主；決口河道微相為漏斗形或指形；泛濫平原微相主要為線形或齒化線形。

（3）不同水動力環(huán)境形成的沉積物具有不同的測井響應(yīng)特征，研究區(qū)自然伽馬與補償中子曲線對儲集層巖性和物性敏感，據(jù)其重構(gòu)的水動力指數(shù)曲線可有效反映水動力強弱。

（4）水體能量厚度綜合反映儲集層的巖性、物性和砂巖厚度，能較好地刻畫辮狀河道的展布，有效指導(dǎo)沉積微相展布和有效砂體分布。有效砂巖分布預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果吻合度較高，對氣田開發(fā)部署具有指導(dǎo)作用。

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（編輯顧新元）

Hydrodynamic Energy?Based Sedimentary Microfacies Distribution of He?8 Member of Lower Shihezi Formation in Block?25, Sulige Gas Field

LIU Jinku, SUN Yongliang, XIE Jinmei
(Research Institute of Engineering Technology, Bohai Drilling Engineering Co., LTD, CNPC, Tianjin 300280, China)

Abstract:In order to more accurately predict the distribution of effective sandstone of braided channel reservoir of He?8 member of Lower Shihezi formation in Sulige gas field, and guide its efficient development, this paper studies the braided channel sedimentary microfacies distribution based on hydrodynamic energy.The identification signs and overlapping model for single channel sand bodies in braided river reservoir of He?8 member of the Lower Shihezi formation in Sulige gas field were established to make classification and correlation of these sand bodies.The logging response features of its different sedimentary micofacies were analyzed to develop the transformation model from cores to logs and single well sedimentary microfacies types in the study area.The enveloped characteristics of GR and CNL logs were used to reconstruct the hydrodynamic index curve, and finely describe the planar distribution of the sedimentary microfacies constrained by wa?ter energy thickness distribution.The result shows that the predicted results of effective sands distribution are very closed to that from real drilling application, which can provide effective guide for the gas field development and well deployment.

Keywords:Sulige gas field; Lower Shihezi formation; braided river; sedimentary microfacies; single channel; hydrodynamic energy; water energy thickness

作者簡介：劉金庫（1978-），男，吉林通化人，高級工程師，博士，開發(fā)地質(zhì)，（Tel）15320029120（E-mail）565816635@qq.com.

基金項目：中石油科技創(chuàng)新基金（2010D-5006-0103）

收稿日期：2015-05-22

修訂日期：2015-10-29

文章編號：1001-3873（2016）01-0024-05

DOI：10.7657/XJPG20160105

中圖分類號：TE112.221

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A