基于高分辨率層序地層分析的古近系儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)技術(shù)

鄧君，謝祥，樊建華，沈洪濤，郭乃川

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

基于高分辨率層序地層分析的古近系儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)技術(shù)

鄧君，謝祥，樊建華，沈洪濤，郭乃川

（中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

受埋藏深度以及復(fù)雜構(gòu)造的影響，渤海灣盆地遼東灣坳陷旅大構(gòu)造區(qū)東營(yíng)組儲(chǔ)層在橫向和縱向上變化均較快，單一的地球物理方法存在較強(qiáng)的多解性。在實(shí)際工作基礎(chǔ)上，建立了一套基于高分辨率層序地層分析的古近系儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)技術(shù)。首先，通過層序地層分析和等時(shí)地層格架的建立，在宏觀上識(shí)別出不同期次的沉積體，并確定各自的優(yōu)勢(shì)沉積中心；其次，結(jié)合地震相分析及正演模擬，總結(jié)出不同沉積微相對(duì)應(yīng)的地震響應(yīng)特征，分析表明，強(qiáng)振幅、低頻、較連續(xù)反射為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的典型特征；最后，根據(jù)不同相帶的地震反射特征，優(yōu)選能夠反映富砂區(qū)反射規(guī)律的地震屬性進(jìn)行儲(chǔ)層精細(xì)研究，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層邊界由定性到半定量的刻畫。研究結(jié)果表明，該方法在旅大構(gòu)造區(qū)東三段儲(chǔ)層預(yù)測(cè)中取得了較好的效果，且預(yù)測(cè)結(jié)果得到已鉆井的證實(shí)，為該區(qū)后續(xù)的勘探開發(fā)工作提供了有力支撐。

層序地層分析；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)；地震相；正演模擬；地震屬性；波形聚類

0 引言

古近系儲(chǔ)層精細(xì)描述一直是油氣勘探階段的重要工作［1-2］，隨著勘探程度的不斷深入，地質(zhì)和地球物理工作者面臨的問題日益復(fù)雜。受錯(cuò)綜復(fù)雜的構(gòu)造、地層條件影響以及地震資料分辨率和信噪比的制約，精細(xì)的古近系儲(chǔ)層預(yù)測(cè)也成為勘探工作中的難點(diǎn)之一［3］。為此，眾多學(xué)者從地質(zhì)和地震的角度開展了攻關(guān)研究，總結(jié)出多種技術(shù)手段，并取得了一定的效果［4-5］。然而，對(duì)于地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域，地質(zhì)方法的不確定性以及地震方法的多解性始終是制約儲(chǔ)層精細(xì)研究的2個(gè)關(guān)鍵因素［6］。

高分辨率層序地層分析和地震技術(shù)的有機(jī)結(jié)合是解決上述問題的有效手段［7-10］。通過層序地層劃分和地震相分析，建立井震統(tǒng)一的等時(shí)地層格架以及全區(qū)的地層沉積模式，由此對(duì)沉積體的空間展布規(guī)律進(jìn)行宏觀認(rèn)識(shí)，為地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法的應(yīng)用提供有利的約束條件，從而降低預(yù)測(cè)結(jié)果的多解性。在此基礎(chǔ)上，地球物理方法會(huì)變得更加精細(xì)，其地質(zhì)意義也更加明確，從而有效提高儲(chǔ)層研究的精度。

遼東灣坳陷旅大構(gòu)造區(qū)主要目的層?xùn)|三段埋藏較深，受復(fù)雜斷裂的影響，儲(chǔ)層縱橫向變化較快，導(dǎo)致儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征相互混淆。本文在高分辨率層序地層學(xué)理論的指導(dǎo)下，充分利用巖心、測(cè)井以及地震資料，對(duì)研究區(qū)東三段進(jìn)行了層序地層劃分和等時(shí)地層格架的建立，進(jìn)而識(shí)別出2期辮狀河三角洲前緣砂體，并利用地震方法分別在剖面和平面上進(jìn)行了精細(xì)刻畫，對(duì)該區(qū)的勘探開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

旅大構(gòu)造區(qū)位于渤海灣盆地遼東灣坳陷遼中南洼西部斜坡帶，為依附于2條走滑斷層的復(fù)雜斷塊構(gòu)造。研究區(qū)緊臨遼中富烴洼陷，圍區(qū)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)油田和含油氣構(gòu)造，表明該區(qū)是油氣聚集的有利區(qū)帶。目前，在構(gòu)造區(qū)2個(gè)獨(dú)立斷塊的高部位分別鉆探了LD-1和LD-1S兩口探井，均在主要目的層?xùn)|三段獲得良好的油氣發(fā)現(xiàn)，其中LD-1S井測(cè)試日產(chǎn)油165 m3，展示出巨大的勘探潛力。鉆探成果表明，2口井在東三段鉆遇儲(chǔ)層的總厚度相當(dāng)，但同時(shí)存在明顯的差異：LD-1井砂體位于東三段中部，含多套泥巖夾層；而LD-1S井鉆遇砂體位于東三段底部，為連續(xù)的大套砂巖，可見儲(chǔ)層橫向變化較大。為了更好地指導(dǎo)該構(gòu)造的進(jìn)一步評(píng)價(jià)，有必要對(duì)2口井鉆遇儲(chǔ)層之間的關(guān)系及其空間展布范圍進(jìn)行精細(xì)刻畫。

2 高分辨率層序地層格架的建立

渤海灣盆地為典型的斷陷盆地，其古近系時(shí)期構(gòu)造和沉積條件均十分復(fù)雜，具有多物源、埋藏深、相變快的整體特征。因此，本文將Vail的層序地層學(xué)理論與T.A.Cross基準(zhǔn)面旋回理論有機(jī)結(jié)合起來［11］，對(duì)研究區(qū)東三段進(jìn)行了層序地層分析。將2種理論進(jìn)行結(jié)合的依據(jù)是二者具有相同的核心內(nèi)容：首先尋找等時(shí)界面，并建立區(qū)域等時(shí)地層格架；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行沉積體的響應(yīng)特征識(shí)別，并分析其空間展布。此外，T.A. Cross基準(zhǔn)面旋回理論主要側(cè)重于鉆井資料分析，而后者更側(cè)重基于地震資料的層序地層分析，二者的結(jié)合能夠相互印證和補(bǔ)充。

2.1 單井層序地層分析

根據(jù)單井測(cè)井曲線反映的沉積旋回周期變化以及巖心和古生物等資料反映的沉積環(huán)境，依次對(duì)該區(qū)已鉆2口井進(jìn)行了單井層序地層劃分（見圖1），在研究區(qū)東三段內(nèi)劃分出4個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，即SQ1—SQ4。

圖1 旅大構(gòu)造區(qū)東三段連井等時(shí)地層格架

基準(zhǔn)面旋回SQ1的底面SB1為東營(yíng)組與下伏沙河街組的界面，是一個(gè)穩(wěn)定分布的不整合面，主要表現(xiàn)為東營(yíng)組地層超覆在沙河街組地層之上。該界面之下為一套灰質(zhì)粉砂巖與白云質(zhì)泥巖的互層，界面之上為含礫中—細(xì)砂巖，是LD-1S井的主要儲(chǔ)層段。測(cè)井響應(yīng)整體上表現(xiàn)為典型的箱型結(jié)構(gòu)。在地震剖面上，SB1通常對(duì)應(yīng)S型或斜交前積結(jié)構(gòu)反射的底面，為一套較低頻、強(qiáng)振幅的連續(xù)反射。

基準(zhǔn)面旋回SQ2的底面SB2之上為一套全區(qū)穩(wěn)定分布的褐灰色厚層泥巖沉積，單層最大厚度約100 m，夾少量薄層細(xì)—粉砂巖。該界面為一個(gè)明顯的巖性突變界面，其地震響應(yīng)表現(xiàn)為一套平行的中低頻、中強(qiáng)振幅、較連續(xù)反射。

基準(zhǔn)面旋回SQ3的底面SB3之上為厚層灰色鈣質(zhì)中砂巖夾灰色薄層泥巖，界面之下為褐灰色厚層泥巖。該界面同樣為巖性突變界面，其上部大套砂巖為L(zhǎng)D-1井的主要儲(chǔ)層段，受泥巖夾層影響，其測(cè)井曲線整體表現(xiàn)為鋸齒狀，局部可見小型箱裝結(jié)構(gòu)。在地震剖面上，該界面為中高頻、中弱振幅、較連續(xù)反射。

基準(zhǔn)面旋回SQ4的底面SB4之上為一套穩(wěn)定分布的褐灰色—黑灰色厚層泥巖夾薄層泥質(zhì)細(xì)—粉砂巖，該界面地震響應(yīng)為較高頻、較弱振幅的較連續(xù)反射同相軸，其上部可見前積反射。

2.2 層序地層格架建立及沉積體系分析

層序地層研究的最終目的，是在單井高分辨率層序地層劃分的基礎(chǔ)上，建立井震統(tǒng)一的等時(shí)地層格架，由此分析沉積地層的時(shí)空分布規(guī)律［12-14］。通過單井的沉積旋回分析，結(jié)合精細(xì)的井震標(biāo)定，建立了2口井之間的連井等時(shí)地層格架（見圖1）。

在基準(zhǔn)面旋回SQ1時(shí)期，研究區(qū)內(nèi)發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積，主要表現(xiàn)為L(zhǎng)D-1S井鉆遇的含礫中—細(xì)砂巖。由連井地震剖面可見，該時(shí)期沉積中心位于LD-1S井附近，井上鉆遇砂體厚度較大，幾乎不含泥巖夾層。沿前積方向，砂體厚度逐漸減薄并尖滅，LD-1井缺失該沉積旋回?；鶞?zhǔn)面旋回SQ2時(shí)期，研究區(qū)主要發(fā)育前辮狀河三角洲沉積，表現(xiàn)為褐灰色厚層泥巖夾少量灰色薄層細(xì)—粉砂巖，在全區(qū)穩(wěn)定分布?；鶞?zhǔn)面旋回SQ3時(shí)期，同樣發(fā)育辮狀河三角洲前緣沉積。其沉積中心位于LD-1井附近，井上鉆遇厚層灰色鈣質(zhì)中砂巖夾黑灰色薄層泥巖，向LD-1S井方向厚度逐漸減薄，且含砂率降低?；鶞?zhǔn)面旋回SQ4時(shí)期，研究區(qū)發(fā)育濱—淺湖相沉積，主要表現(xiàn)為大套褐灰色厚層泥巖。

在等時(shí)地層格架建立的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)東三段的4個(gè)層序地層界面（SB1—SB4）進(jìn)行了全區(qū)范圍內(nèi)的精細(xì)解釋（見圖2），從而建立了該區(qū)的三維層序地層格架?？梢奡Q1和SQ3時(shí)期發(fā)育的2套辮狀河三角洲前緣沉積體為研究區(qū)的主力儲(chǔ)層，2期沉積體厚度的橫向變化均較快，在2口井之間呈“蹺蹺板”形態(tài)。

圖2 旅大構(gòu)造區(qū)東三段連井高分辨率層序地層學(xué)解釋剖面

分別制作了2期沉積體的時(shí)間厚度圖（見圖3）。由圖可見，在東三段早期，沉積中心位于研究區(qū)中南部，來自西側(cè)遼西凸起的物源在研究區(qū)卸載，形成第1期辮狀河三角洲沉積；到東三段中后期，在走滑應(yīng)力的作用下，沉積中心逐漸北移，形成第2期辮狀河三角洲沉積。層序地層和沉積體系分析為儲(chǔ)層的認(rèn)識(shí)提供了宏觀指導(dǎo)，為地震技術(shù)的應(yīng)用提供了約束條件。

圖3 研究區(qū)東三段2期沉積體的時(shí)間厚度

3 層序地層約束下的儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)

在層序地層和沉積體系分析的約束下，應(yīng)用正演模擬和地震屬性分析相結(jié)合的方法［15］，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層剖面反射特征以及平面展布范圍的精細(xì)刻畫。

3.1 剖面反射特征分析

地震相分析表明，砂體在橫向上表現(xiàn)為典型的S型-斜交型前積反射。為了分析不同地震反射特征的形成機(jī)理及對(duì)應(yīng)的巖性組合，進(jìn)行了地震正演模擬研究。根據(jù)辮狀河三角洲的沉積模式，構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)化的初始地質(zhì)模型（見圖4a）。模型共包含3層，頂層和底層均為背景泥巖，中間為目的層砂巖。模型各層的縱波速度和密度參數(shù)均由實(shí)際測(cè)井曲線得到。采用主頻為25 Hz的雷克子波進(jìn)行正演模擬，結(jié)果如圖4b所示，可見砂體的前積結(jié)構(gòu)能夠得到較好的反映。

圖4 初始模型及對(duì)應(yīng)的正演模擬結(jié)果

將正演模擬結(jié)果與實(shí)際地震剖面（見圖2）進(jìn)行對(duì)比，可見二者的反射特征十分相似：井點(diǎn)處的厚層砂巖表現(xiàn)為強(qiáng)振幅、低頻連續(xù)反射，對(duì)應(yīng)辮狀河三角洲前緣主體（富砂區(qū)）；沿前積方向逐漸過渡為中強(qiáng)振幅、中高頻斷續(xù)反射，表明砂體厚度減薄，以砂泥巖互層為主，對(duì)應(yīng)辮狀河三角洲前緣遠(yuǎn)端（次富砂區(qū)）；最后轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)振幅、高頻連續(xù)反射，表明地層以大套泥巖夾薄層砂巖為主，對(duì)應(yīng)前辮狀河三角洲沉積（富泥區(qū)）。通過對(duì)地震反射特征與鉆探結(jié)果的對(duì)比分析，建立了不同沉積亞相對(duì)應(yīng)的巖性組合與地震響應(yīng)特征之間的聯(lián)系。

3.2 儲(chǔ)層平面展布范圍精細(xì)刻畫

地層巖性、物性以及含油氣性的變化會(huì)導(dǎo)致其縱橫波速度和密度等參數(shù)的差異，進(jìn)而引起地震響應(yīng)特征的改變，具體表現(xiàn)為振幅、頻率、相位等地震屬性的異常。然而，由于復(fù)雜構(gòu)造和沉積環(huán)境的影響，地層參數(shù)的變化與地震屬性的異常之間往往并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，脫離地質(zhì)背景的地震屬性解釋往往存在多解性。因此，利用地震屬性分析進(jìn)行儲(chǔ)層研究，必須在地質(zhì)-地震一體化理念的約束和指導(dǎo)下進(jìn)行［16］。

研究區(qū)東三段發(fā)育辮狀河三角洲沉積，沿物源方向依次為辮狀河三角洲前緣主體、前緣遠(yuǎn)端、前辮狀河三角洲以及湖相沉積。然而，不同沉積亞相對(duì)應(yīng)的地震振幅在橫向上變化較小，且地層尖滅處厚度調(diào)諧效應(yīng)引起的強(qiáng)振幅與井點(diǎn)處富砂區(qū)的強(qiáng)反射特征相混淆，使得常規(guī)的振幅屬性并不適用。地震相分析表明，不同沉積相帶之間的整體反射規(guī)律和反射頻率存在一定差異。因此，優(yōu)選波形聚類和瞬時(shí)頻率屬性進(jìn)行了分析。

地震波形是地震反射振幅、頻率及相位等參數(shù)的綜合響應(yīng)，能夠反映地震反射的整體規(guī)律。波形聚類技術(shù)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，逐道對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，實(shí)現(xiàn)地震波信號(hào)橫向變化的定量刻畫［17］。對(duì)研究區(qū)內(nèi)什么期辮狀河三角洲沉積體進(jìn)行波形聚類分析 （見圖5），結(jié)果表明，砂體的展布趨勢(shì)與宏觀的沉積體系以及2口井的鉆探結(jié)果均較為吻合。由于研究區(qū)物源來自北西方向，結(jié)合沉積背景，圖5a中藍(lán)綠色代表了第1期辮狀河三角洲前緣砂體的沉積范圍，呈規(guī)律性片狀分布；圖5b中橘紅色表示第2期砂體的展布范圍。

圖5 2期砂體的波形聚類結(jié)果

為降低預(yù)測(cè)結(jié)果的多解性，同時(shí)應(yīng)用瞬時(shí)頻率屬性進(jìn)行了分析（見圖6）。結(jié)果表明，從物源區(qū)到沉積末端，沉積體的反射頻率呈由低到高的變化趨勢(shì)。由此可見，富砂區(qū)對(duì)應(yīng)低頻反射，這與剖面響應(yīng)特征十分一致。此外，第1期沉積體的外圍存在一個(gè)明顯的高頻條帶（見圖6a），對(duì)應(yīng)富泥的沉積末端，由此可以非常清晰地刻畫出儲(chǔ)層的平面分布范圍。

圖6 2期砂體的瞬時(shí)頻率屬性

根據(jù)儲(chǔ)層研究成果，在LD-1S井西南部斷塊以及LD-1井南部斷塊分別設(shè)計(jì)并鉆探了LD-2S井和LD-2井。鉆探結(jié)果與鉆前預(yù)測(cè)吻合較好，從而證實(shí)了上述方法的有效性。

4 結(jié)論

1）通過高分辨率層序地層分析，在研究區(qū)東三段劃分出4個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，由此建立了井震統(tǒng)一的等時(shí)地層格架，進(jìn)而識(shí)別出了該區(qū)的主力儲(chǔ)層——SQ1和SQ3對(duì)應(yīng)的2期辮狀河三角洲前緣沉積體。

2）在層序地層分析的約束下，分別利用正演模擬和地震屬性分析，對(duì)儲(chǔ)層的剖面反射特征和平面展布范圍進(jìn)行了精細(xì)刻畫，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果得到鉆井證實(shí)，為研究區(qū)后續(xù)的勘探開發(fā)提供了有力指導(dǎo)。

3）精細(xì)的層序地層和沉積體系分析是開展古近系儲(chǔ)層精細(xì)研究的基礎(chǔ)，尤其對(duì)于渤海灣盆地這種勘探程度較低、地質(zhì)條件復(fù)雜的斷陷盆地，運(yùn)用地質(zhì)-地震一體化的研究思路有助于從宏觀上了解儲(chǔ)層的“來龍去脈”，從而有效降低地震相分析和地震屬性解釋的多解性，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。

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（編輯 孫薇）

Precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high resolution sequence stratigraphy

DENG Jun,XIE Xiang,FAN Jianhua,SHEN Hongtao,GUO Naichuan
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China)

Being influenced by buried depth and complex structures,the reservoirs within Dongying Group of Lyuda Structure in Bohai Bay Basin change quickly in both horizontal and vertical directions,which leads to strong uncertainty for geophysical methods.On the basis of practical work,a precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high-resolution sequence stratigraphy analysis is proposed.Firstly,sedimentary bodies of different stages are identified and the corresponding depocenters are determined according to the isochronal stratigraphic framework.Secondly,seismic facies analysis and forward modeling are integrated to summarize the seismic responses of different sedimentary microfacies.Analysis indicates that quality reservoir presents as strong amplitude,low frequency and continuous reflection.Then,seismic attributes which can highlight the reflection of reservoirs are selected to conduct qualitative to semi-quantitative characterization of the reservoir distribution.Result shows that the method is well applied to the reservoir prediction of D3 Member in Lyuda tectonic region,which is confirmed by drilling outcomes and provides references for the subsequent exploration and development.

sequence stratigraphical analysis;reservoir prediction;seismic facies;forward modeling;seismic attribute;waveform cluster

國家科技重大專項(xiàng)課題“近海大中型油氣田形成條件與分布”（2011ZX05023-006）

TE122

A

10.6056/dkyqt201703013

2016-11-30；改回日期：2017-03-20。

鄧君，女，1969年生，高級(jí)工程師，1991年碩士畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理專業(yè)，現(xiàn)主要從事構(gòu)造解釋及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。E-mail：dengjun@cnooc.com.cn。

謝祥，男，1987年生，工程師，2013年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)主要從事儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及流體識(shí)別研究。E-mail：xiexiang2@cnooc.com.cn。

鄧君，謝祥，樊建華，等.基于高分辨率層序地層分析的古近系儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)技術(shù)［J］.斷塊油氣田，2017，24（3）：355-359.

DENG Jun，XIE Xiang，F(xiàn)AN Jianhua，et al.Precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high resolution sequence stratigraphy［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：355-359.