最大熵譜分析技術(shù)在大安油田J南區(qū)塊小層劃分與對比中的應(yīng)用

歐陽陽，謝 俊，王金凱，王 棟，董運曉

(山東科技大學地球科學與工程學院，山東青島 266590)

最大熵譜分析技術(shù)在大安油田J南區(qū)塊小層劃分與對比中的應(yīng)用

歐陽陽，謝 俊，王金凱，王 棟，董運曉

(山東科技大學地球科學與工程學院，山東青島 266590)

在松遼盆地南部大安油田J南區(qū)塊扶楊地層對比與劃分的研究中，常規(guī)測井曲線分層標志不明顯。為提高小層劃分和對比的準確性，以高分辨率層序地層學理論為基礎(chǔ)，利用最大熵譜分析技術(shù)，對自然伽馬曲線進行最大熵譜分析(INPEFA)處理。INPEFA曲線能夠顯示通常在原始測井曲線中無法顯示的趨勢和模式，提高了層序地層劃分的縱向分辨率，清楚地識別出研究區(qū)泉四段和泉三段頂?shù)捉缑婕案饔徒M界面。通過連井對比，將扶楊油層劃分為1個長期基準面旋回，6個中期基準面旋回和21個短期基準面旋回，建立了扶楊油層短期旋回級別的高分辨率等時地層格架，為儲集層綜合評價和精細三維地質(zhì)建模方法的選取及模型的精度提供了地質(zhì)依據(jù)。

大安油田；層序界面識別；小層劃分；高分辨率等時地層格架

1 地質(zhì)概況

大安油田位于大安-紅崗階地二級構(gòu)造帶，屬于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)一部分(圖1)，受大安逆斷層控制，整體上形成大型鼻狀構(gòu)造，中南部發(fā)育多個北西走向呈雁列式排列的斷層[1]。J南區(qū)塊位于大安油田南部，靠近背斜構(gòu)造軸部，屬于構(gòu)造-巖性油藏，主要目的層段是泉頭組的泉三段和泉四段的扶楊油層，該儲層為河流-末端扇沉積體系。泉四段上部主要由灰黑色泥巖及棕灰色粉砂巖泥質(zhì)粉砂巖組成不等厚互層，下部以紫紅色泥巖為主，夾灰白色粉砂巖，地層厚度約120 m。泉三段以紫紅色泥巖為主，夾棕灰、棕紅色粉、細砂巖及泥質(zhì)粉砂巖；平均孔隙度10.43%，平均滲透率9.70×10-3μm2，是裂縫性低孔特低滲儲集層。由于裂縫發(fā)育及分布的復(fù)雜性，該區(qū)塊的井組方向性見水明顯，并且注水利用率低，供液不足，無效注水問題顯著，增加了開發(fā)難度。

針對大安油田J南區(qū)塊開發(fā)生產(chǎn)中存在的問題，綜合研究區(qū)的地震、鉆井、錄井和測井資料，運用INPEFA(最大熵譜分析)技術(shù)解決測井曲線劃分小層有時并不清楚的難題。因此本文對大安油田J南區(qū)塊扶楊地層進行精細的小層劃分與對比，建立以短期旋回為等時地層對比單位的層序地層格架，可進一步進行單砂體的刻畫。

圖1 大安油田區(qū)域構(gòu)造位置

2 層序界面識別方法

層序界面的識別方法先是結(jié)合區(qū)域標志層控制高級別層序界面，其次是在識別界定的層序界面內(nèi)依次劃分較低級別的地層界面。根據(jù)J南區(qū)塊的地質(zhì)特點，在綜合分析鉆井巖心、錄井、測井資料的基礎(chǔ)上，運用地震特征識別、測井識別、巖心識別和INPEFA技術(shù)。地震特征識別的局限性是其分辨率較低，測井曲線特征、巖心特征可以精細劃分較低級別層序界面，INPEFA曲線有效提取曲線中隱藏的地層信息，輔助地層界面的識別。

2.1 地震特征識別方法

運用地震資料可對地層進行長距離追蹤，相對于其他識別方法，其優(yōu)點在于：分布范圍廣、連續(xù)性好、接觸關(guān)系明顯以及反射界面相對等時等(圖2)。它是建立層序地層格架的重要基礎(chǔ)，是一種識別層序邊界的有效方法。它能通過識別削截、頂超、上超和下超地震反射終止關(guān)系，結(jié)合地震波動力學特征和地震反射同相軸的產(chǎn)狀，在盆地范圍識別層序邊界位置、層序不整合面的分布范圍以及層序的厚度和空間展布等[3]。

2.2 測井特征和巖性特征識別方法[4-7]

層序內(nèi)部砂泥巖的變化,測井曲線基值發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折點等都是層序界面劃分的依據(jù)。層序界面附近GR，SP，AC等測井資料都會有明顯的變化，可以根據(jù)測井曲線的幅度、形態(tài)，在垂向上不同的組合特點及橫向上的追蹤對比等特征較為準確地識別地層層序邊界。研究區(qū)的各種測井曲線是在淡水泥漿、常規(guī)鉆井條件下測得，筆者選取GR，SP，AC雙側(cè)向等測井組合序列(表1)，可以清楚地反映地層的巖相組成和旋回性特征，并識別出泉頭組泉四段和泉三段各級次層序界面。

表1 地層巖性在測井曲線上的響應(yīng)特征

2.3 INPEFA技術(shù)識別

INPEFA技術(shù)是采用綜合預(yù)測誤差濾波分析方法，提取層序界面的響應(yīng)特征，得到直觀、明顯、清楚的層序界面標志。首先對地層劃分的目的層段，即進行整體INPEFA曲線處理。INPEFA曲線能夠顯示該地層的頻率變化趨勢，根據(jù)趨勢線的變化和拐點進行地層層序界面的識別，其中負向拐點(曲線形態(tài)變化是低值-高值-低值，對應(yīng)INPEFA 曲線的高值尖峰)代表可能的層序界面；正向拐點(曲線形態(tài)變化是低值-高值-低值，對應(yīng) INPEFA 曲線的低值尖峰)代表可能的洪泛面。在整體INPEFA曲線處理的基礎(chǔ)上，為了識別較低級別的層序界面，采用對某個層段測井曲線單獨處理的方法，即進行局部INPEFA曲線處理，依次進行較低層序界面的識別，完成精細地層劃分[8]。自然伽馬曲線最能敏感地反映泥質(zhì)含量的變化，本文中的頻譜分析全部采用自然伽馬曲線。

3 實例分析與應(yīng)用

通過對大安油田取心井大202、探井、評價井及綜合錄井數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，研究區(qū)目的層段扶楊油組地層巖性主要發(fā)育有細砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖，屬于典型的陸相碎屑巖地層；巖相側(cè)向變化劇烈，相變復(fù)雜。根據(jù)地質(zhì)錄井(巖心錄井和巖屑錄井等)所表現(xiàn)出的巖性及巖石組合(旋回性)、地震剖面反射特征、測井曲線特征等，對自然伽馬測井曲線進行INPEFA處理，識別出研究區(qū)泉四段頂部界面、泉四段底和泉三段底界面及各油組界面特征。

3.1 泉四段頂界面的識別

從整個大安地區(qū)看，扶余油層頂可以作為全區(qū)穩(wěn)定的一套標志層，上覆地層青一段底部巖性發(fā)生突變，沉積了一套灰黑色泥巖。測井電性的表現(xiàn)是：聲波時差階梯式降低，自然伽馬曲線顯示降低，在地震響應(yīng)上為強反射，是研究區(qū)青一段底部與泉四段頂界面的識別標志。在局部INPEFA曲線上有明顯的正向拐點(圖3)。

3.2 泉四段底與泉三段頂界面的識別

泉四段底部與泉三段的地層界限處分布著廣泛且穩(wěn)定的紫紅色泥巖，是明顯的標志層。泉四段底部扶余Ⅳ油組電阻率曲線呈現(xiàn)高阻，泉三段頂部是低平的電阻率曲線，兩者界限非常突出，可以作為界面的識別標志(圖4)。

3.3 油組界面的識別

對研究區(qū)油組界面的識別采用局部INPEFA曲線的處理方法。在整體INFEFA分析完成的基礎(chǔ)上，將已經(jīng)確定的一個層序起止深度作為處理深度窗口對測井曲線進行最大熵譜分析而得到的頻率趨勢線，稱為局部INPEFA曲線，并進行層序內(nèi)沉積旋回的識別[8]。局部INPEFA分析將原始測井曲線其中的一段進行處理得到一條旋回級次非常清晰的INPEFA曲線，從而可以識別四級、五級層序界面。

圖3 泉四段頂界面測井特征

圖4 泉四段底與泉三段頂界面測井特征

通過最大熵譜分析，可明顯地分辨出泉四段4個顯著的漸變過程，分別為3個上升半旋回和1個下降半旋回。泉三段可清楚地分辨出一個完整的基準面旋回，為1個上升半旋回和1個下降半旋回，以此可以作為連井對比與層序劃分的依據(jù)；再結(jié)合巖電對應(yīng)關(guān)系，可以將研究區(qū)目的層位泉四段和泉三段劃分為6個油組(圖5)。

圖5 基于頻譜屬性趨勢分析方法進行多井對比

4 小層的劃分及高分辨率等時地層格架

4.1 小層對比與劃分

小層的正確劃分與對比是儲集層精細認識的基礎(chǔ)地質(zhì)工作[9]。前人對大安油田在油組及小層的劃分對比方面做了大量卓有成效的工作。本次研究在標志層識別的基礎(chǔ)上結(jié)合油組界面的控制實現(xiàn)小層對比，并通過INPEFA曲線變化趨勢輔助小層的劃分，對大安油田J南區(qū)塊扶楊油組重新進行了小層的劃分及對比。為了便于在橫向上的追蹤對比和生產(chǎn)動態(tài)分析，在劃分過程中總的原則是保持單砂層的完整性和使之與流動單元盡可能匹配。

小層劃分的原則。①可分性和橫向穩(wěn)定性：小層是一連續(xù)沉積的地層單元，在巖性和電性上，其頂、底界具有清楚的界面特征。研究區(qū)是末端扇沉積，各小層砂泥互層頻繁，以復(fù)合韻律和正旋回為主。②國內(nèi)低滲透多層砂巖油田劃分標準：各小層內(nèi)包含一個或多個單砂層，按照小層厚度，結(jié)合各小層沉積早期砂巖相對發(fā)育及韻律性等特征，進行小層劃分與對比。③各井間相對應(yīng)小層的巖性、電性特征相似，地層厚度相近的原則。

研究區(qū)9，11，13小層內(nèi)平均單砂體厚度為1.8 m，平均單層內(nèi)單砂體個數(shù)4個，隔層分布穩(wěn)定，并且這三個小層在全區(qū)的砂體連通性及同一小層內(nèi)測井曲線的旋回特征明顯。在原有分層的基礎(chǔ)上，對9，11，13小層進行了細分，分為9-1和9-2小層，11-1和11-2小層，13-1和13-2小層，共劃分了21個小層，小層劃分方案見表2。

4.2 扶楊油層高分辨率層序地層格架

一般情況下，長期和中期旋回在地震剖面上有較為突出的響應(yīng)，而短期旋回由于規(guī)模較小，很難從地震上識別。泉四段和泉三段為末端扇沉積，儲層橫向變化快，因此僅依靠一種資料、一口井數(shù)據(jù)很難滿足對比的準確性和精度。針對這一問題，在單井層序地層分析的基礎(chǔ)上，利用井震結(jié)合和合成記錄的方法，在地震剖面上標定地質(zhì)意義上的分層，完成

表2 大安油田J南區(qū)塊小層劃分方案

連井的層序地層劃分與對比，從而使縱橫向?qū)有虻貙痈窦荛]合。至此建立起了大安油田J南區(qū)塊扶楊油層6個中期旋回、21個短期旋回的高分辨率等時地層格架(圖6)。為確保全區(qū)準確精細統(tǒng)一對比，根據(jù)研究區(qū)的構(gòu)造走向和物源體系以及泉四段和泉三段的地層展布特征，選擇平行和垂直物源方向，布置了控制全區(qū)的以短期基準面旋回層序作為地層對比單元的連井剖面。

從地層格架連井剖面圖可以看出，該地區(qū)地層連續(xù)分布，各小層厚度穩(wěn)定。從沉積特征分析，研究區(qū)內(nèi)主要沉積單元是末端扇中部亞相，該地帶具有較豐富的砂質(zhì)沉積物，是良好的油氣儲集層地區(qū)[10]。因此，高分辨等時地層格架模型的建立是進行油氣藏沉積微相、微構(gòu)造和儲集層預(yù)測的基礎(chǔ)，直接決定了油水關(guān)系的正確認識，是最為基本的油氣藏地質(zhì)子模型。

圖6 近東西方向高分辨率地層格架

5 結(jié)論

(1)INPEFA曲線處理能夠提取原始測井曲線所隱藏的趨勢特征，可以準確地識別層序界面，有效地描述地層的旋回特征。在地震特征、測井和巖心特征識別方法的基礎(chǔ)上，利用INPEFA技術(shù)，實現(xiàn)了泉三段和泉四段各級層序界面的識別。

(2)在標志層識別基礎(chǔ)上，結(jié)合砂組界面的控制，實現(xiàn)了小層精細對比與劃分，研究區(qū)劃分為6個中期旋回，21個短期旋回，建立了大安油田J南區(qū)塊扶楊油層的高分辨率等時地層格架。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)02-0028-06

2016-10-26

歐陽陽，1991年生，在讀碩士研究生，主要研究方向為儲層沉積學及油田開發(fā)地質(zhì)學。

國家自然科學基金項目“碳酸鹽巖地下儲氣庫多重介質(zhì)儲層強注強采流體多尺度運移機理”(51674156) 和“水淹油環(huán)地下儲氣庫高速注采過程中損失氣賦存規(guī)律及表征方法研究》(51504143)資助。

TE122.3

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