灰質背景下基于敏感曲線的儲層預測方法
——以孤北洼陷沙三中亞段為例

烏洪翠

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院）

灰質背景下基于敏感曲線的儲層預測方法
——以孤北洼陷沙三中亞段為例

烏洪翠

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院）

針對灰質泥巖影響儲層預測的問題，以孤北洼陷沙三中亞段為例，提出一種有效剔除灰質泥巖影響的儲層預測方法。首先，通過對比常規(guī)測井曲線，認為聲波時差、密度、自然伽馬、自然電位以及波阻抗曲線對區(qū)分灰質泥巖和砂巖均不敏感；其次，結合巖石物理學特征及測井數據分析，表明泥質含量曲線對灰質泥巖和砂巖區(qū)分效果明顯，可以作為區(qū)分二者的敏感曲線；最終，提出基于優(yōu)選的敏感曲線，通過建立的等時地層格架，利用地質統計學反演技術提高儲層預測的精度。預測結果表明，該方法能夠有效剔除灰質泥巖的影響，準確刻畫扇體形態(tài)，且與實鉆結果具有較高的吻合度，達到了勘探部署的要求。

灰質泥巖；儲層預測；敏感曲線；孤北洼陷；泥質含量

孤北洼陷經過近 50年的勘探，目前整體處于高勘探程度階段，中深層巖性砂體成為最具潛力的勘探目標之一[1-3]。在以濁積砂體、扇三角洲前緣扇體為代表的巖性油藏勘探中，如何精確描述儲層是勘探成敗的關鍵[4-6]。孤北洼陷西南部沙三中亞段廣泛發(fā)育的灰質泥巖與砂巖在測井響應及地震反射特征方面的相似性，影響了儲層預測的精度。

儲層預測中去除灰質泥巖影響的方法目前主要集中在兩個方面：一是利用地震屬性，通過提取灰質泥巖集中發(fā)育段相應頻率的數據體或能量半衰時實現對灰質泥巖的剔除[7-9]；二是采用拓頻的方法，通過子波分解技術重構和提高原始地震資料的品質，一定程度上達到去除灰質泥巖影響的目的[10-11]。由此可見，剔除灰質泥巖的影響多集中于對地震數據的處理，沒有做到將地質、地震、測井、錄井等信息有效地綜合利用。本文旨在通過優(yōu)選一條能夠有效區(qū)分灰質泥巖和砂巖的測井敏感曲線，借助精細等時地層格架[12]和地質統計學反演技術，形成一套融合測井、地震、地質認識的儲層預測技術，為灰質背景下的巖性油藏勘探提供技術支撐。

1 基本思想

孤北洼陷位于濟陽坳陷沾化凹陷東北部，西與埕東凸起相鄰，南與孤島凸起相接，東、北分別毗鄰長堤潛山、樁西潛山。受古地貌及新生代斷陷作用的影響，孤北洼陷形成了五號樁洼陷、孤北西次洼和孤北低隆起“兩洼一隆”的構造格局 (圖1)。孤北洼陷作為沾化凹陷的油氣富集區(qū),發(fā)育多套有利儲蓋組合，目前已發(fā)現了沙河街組、東營組和館陶組等多套含油層系，其中沙三段為主力含油層系。沙三段油藏類型以構造油藏和巖性油藏為主，累計探明石油地質儲量5000×104t以上。

圖1 孤北洼陷構造綱要圖

巖性油藏勘探中對厚度小、橫向變化快的巖性體進行描述和預測時，受分辨率的限制，僅憑地震資料無法獲得理想的預測結果。特別是在受灰質泥巖干擾的地區(qū)，更需要井震信息結合，充分利用測井資料井點處儲層與圍巖的某種測井響應特征差異[13]，以及地震資料空間上的波形屬性響應差異，綜合預測有利儲層的分布。首先，測井曲線具有很高的縱向分辨能力和精度，優(yōu)選區(qū)分灰質泥巖和砂巖敏感的曲線參與儲層預測，是識別有利儲層的基礎；其次，在宏觀地質規(guī)律的指導下，按各砂組占沙三中亞段總厚度比例，建立各砂組精細的等時地層格架，從而保證儲層預測橫向的等時性和縱向的針對性；最終，在等時地層格架約束下，通過地質統計學反演將稀疏脈沖波阻抗反演結果和敏感測井曲線有機融合，用測井數據彌補波阻抗數據縱向分辨率的不足，提高儲層預測精度（圖2）。

圖2 儲層預測流程圖

2 敏感測井曲線優(yōu)選

2.1 測井曲線敏感性分析

以研究區(qū)z394井為例，自然伽馬、密度、聲波時差、電阻率曲線區(qū)分灰質泥巖和砂巖的效果不明顯，灰質泥巖和砂巖測井響應特征相似，但二者與泥巖不同（圖3）。統計表明：砂巖波阻抗值整體位于灰質泥巖區(qū)間內；泥巖的密度、聲波時差曲線幅值與灰質泥巖、砂巖雖有部分重疊，但相較灰質泥巖和砂巖，區(qū)分效果較為明顯（表1）。自然電位曲線通常可以區(qū)分泥巖和砂巖，但容易受地層水礦化度、鉆井液電阻率、鉆井液侵入、含油性等因素的影響。研究區(qū)位于海陸交互地帶，鉆井液電阻率變化大，對自然電位曲線造成影響。

圖3 z394 井不同巖性測井響應特征

表1 不同巖性的測井曲線幅值

在排除掉聲波時差、密度、自然伽馬、電阻率和自然電位曲線后，急需優(yōu)選一種能表征灰質泥巖和砂巖差別的曲線。從巖石物理學特征考慮，灰質泥巖作為泥巖的一種，必然在泥質含量方面與砂巖存在區(qū)別。表征巖性差異的曲線除了常用的自然伽馬外，還有泥質含量曲線。

通過單井泥質含量曲線的對比發(fā)現，泥質含 量 曲 線 能 夠 有 效 區(qū) 分 3117～3124m 段 砂 巖 和3133～3135m、3136～3138m、3140～3148m段灰質泥巖、灰質油泥巖（圖4）。通過對多口井泥質含量曲線統計發(fā)現，砂巖的泥質含量低于 30%，灰質泥巖為 66%～92%，泥巖高于 79%；泥巖和灰質泥巖存在重疊區(qū)，但二者與砂巖分界線明顯。初步分析認為，泥質含量曲線能夠有效區(qū)分研究區(qū)內灰質泥巖和砂巖,可以作為區(qū)分灰質泥巖和砂巖的敏感曲線。

圖4 泥質含量曲線區(qū)分灰質泥巖和砂巖效果圖

2.2 測井曲線計算

泥質含量曲線通常由自然伽馬曲線通過公式計算得到。首先，用自然伽馬相對幅度的變化計算泥質含量指數IGR：

式中 GR目的——目的層的自然伽馬值；

GRmax——純泥巖層的自然伽馬值；

GRmin——純砂巖層的自然伽馬值。

通常IGR值介于 0～1，用下式將IGR轉化為泥質含量Vsh：

式中 GCUR——希爾奇指數，在古近系—新近系取值 3.7，前古近系取值 2.0[14]。

受母源成分的影響，不同層段的自然伽馬曲線幅度不同，在實際計算過程中應根據沉積旋回，分段計算泥質含量，最大程度提高泥質含量計算精度。

2.3 測井曲線可靠性分析

泥質含量曲線作為一種非實測得到的曲線，需要驗證其區(qū)分儲層與圍巖的適用性和可靠性。首先，泥質含量曲線是通過其他曲線計算得到，其計算數據源是實測的，且數據經過分析優(yōu)選，真實可靠；其次，泥質含量曲線是通過經典公式計算，計算過程中還會考慮不同層段的泥巖基線值，且受錄井資料約束；最終，除了前述數據源和計算過程外，最重要的是計算結果要經得起實鉆資料的檢驗，能夠準確刻畫灰質泥巖與砂巖間的差異。

為此，沿物源方向分別選取分屬扇三角洲不同亞相的 3 口井（z392 井、z397 井、z26 井）進行對比。z392 井位于扇三角洲前緣，靠近物源方向，3014.0～3023.5m、3036.0～3045.0m 段發(fā)育兩套細砂巖，與 3054.0～3080.0m 段發(fā)育的多套灰質泥巖區(qū)分效果明顯；z397 井位于扇三角洲前緣，遠離物源，泥質含量曲線存在一定程度齒化，但灰質油泥巖、泥巖與砂巖的差異性明顯；z26 井僅發(fā)育 2.0m/1 層細砂巖，從區(qū)分效果來看，z26 井不如 z392 井、z397井區(qū)分效果明顯，主要因為 z26 井位于前扇三角洲，巖性以砂泥巖互層為主，儲層巖性多為灰質砂巖、泥質砂巖，隨著砂巖中泥質、灰質成分的增多[15]，與泥巖的差異性變弱，但根據泥質含量曲線依然能夠識別有利儲層（圖5）?？傊噘|含量曲線能夠有效區(qū)分砂巖與灰質泥巖，只是在扇體的不同部位區(qū)分效果存在一定差異性。扇三角洲前緣區(qū)分效果明顯，前扇三角洲則相對較差。

3 實現過程

3.1 精細等時地層格架

切片方法通常有3種方式：時間切片、沿層切片、地層切片[16-17]，針對不同的地層結構采用不同的建立方式。沙三中亞段自上而下分為5個砂組，各砂組厚度較?。?0m 左右）。分析認為研究區(qū)沙三中亞段沉積較薄、連續(xù)沉積、無超剝，但地層厚度差異大、傾角大，因此時間切片、沿層切片不能保證儲層預測的等時性，而依據地震反射特征追蹤各砂組底界具有較大的不確定性且精度不夠。沙三中亞段各砂組縱向地層厚度變化均勻，為此，采用地層切片技術基本原理，統計各砂組占沙三中亞段總厚度比例 (表2)，縱向上按比例求取各砂組底界，橫向上在地震數據的約束下內插外推，建立各砂組等時地層格架。通過該方法建立的地層格架，能夠最大限度避免沿層切片和時間切片所造成的穿時現象，克服大尺度地層切片造成的預測無針對性等問題，使地層格架更接近真實的地質結構，且與預測砂體厚度更匹配。

圖5 泥質含量曲線區(qū)分灰質泥巖與砂巖效果驗證圖

表2 沙三中亞段各砂組厚度所占比例統計表

3.2 地質統計學反演

地質統計學反演是提供一個在某種概率條件下，既滿足數據的地質統計學特征又滿足地質、測井和地震信息的三維儲層參數概率模型，其適用于井距小于一個砂體長度的高勘探程度地區(qū)。目前研究區(qū)鉆井密度為 0.9 口 /km2左右，適用地質統計學反演的方法。

地質統計學反演的主要步驟是求取空間變差函數[18]，包括求取橫向變差函數和縱向變差函數。橫向變差函數主要是從波阻抗數據體中計算得出，縱向變差函數通過對上述敏感測井曲線的計算得到。

地質統計學反演的技術關鍵是各種統計學參數的選取。變差函數中主要涉及變程和基臺值兩個參數；計算變差函數后還需要擬合一個理論模型來表征儲層的空間結構，研究區(qū)選取的是指數模型；反演還會涉及砂體的寬度、長度、厚度等參數，這些參數的選取主要是通過地質認識、實鉆井和統計得到。

研究區(qū)以波阻抗數據和優(yōu)選的敏感測井曲線作為輸入，利用地質統計學反演技術，得到反映儲層變化的泥質含量數據體。

4 應用效果

利用上述方法對研究區(qū)沙三中亞段進行了儲層預測。以沙三中亞段4砂組為例，從預測結果平面圖上看扇體特征刻畫更加清晰，較之前均方根振幅屬性具有較大改善（圖6）。孤島凸起物源的扇體發(fā)育在孤北低隆起西翼，發(fā)育 gb342、gb35、gb107、z393 等4個扇體，以z393扇體規(guī)模最大，扇體呈北西向展布，可延伸至z26井到z898 井之間；z26井前端發(fā)育濁積扇體，濁積扇體與 z331 塊發(fā)育的埕東凸起物源的近岸水下扇界線明顯。

剖面分析認為，未參與儲層預測井與實鉆結果吻合度較高，單砂體及砂體間預測準確，預測精度在85% 以上，能夠達到勘探部署的要求。

總體而言，運用該方法所獲得的儲層預測結果與先前單一的均方根屬性預測結果相比較，在反映扇體形態(tài)方面具有很大改進，扇體展布、延伸距離、扇體間相互關系均得到了很好刻畫。

圖6 沙三中亞段 4 砂組儲層預測平面圖對比

5 結論

（1）由自然伽馬曲線出發(fā)通過公式計算得到泥質含量曲線，通過校驗計算過程和結果認為，該曲線能夠有效區(qū)分研究區(qū)灰質泥巖和砂巖，且效果理想。

（2）在孤北洼陷應用基于敏感曲線的儲層預測方法，達到了在灰質背景下精細描述儲層并完整、準確反映扇體形態(tài)的目的，儲層的展布規(guī)律與地質認識、實鉆結果吻合度較高，完善了儲層預測方法，實現了多尺度地質資料的綜合應用。

（3）在該方法描述儲層的基礎上，結合構造、烴源巖等地質認識和已鉆井分析，共描述有利圈閉22 個，其中在 z26 井北部、z48 井西部為探索濁積扇體的含油性部署探井兩口，均取得良好勘探效果。

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A reservoir prediction method based on sensitivity curve in the background of lime mudstone: a case study on middle Es3in Gubei subsag

Wu Hongcui
(Exploration and Development Research Institute, Sinopec Shengli Oilfi eld Company)

In this paper, the middle section of the third member of Shahejie Formation (middle Es3) in the Gubei subsag was taken as an example to investigate the effects of lime mudstone on reservoir prediction. A reservoir prediction method which can eliminate such effects was proposed. Firstly, comparisons on conventional logs indicate that acoustic (AC), density (DEN), gamma-ray (GR), spontaneous potential (SP) and wave impedance (WI) logs are not sensitive in distinguishing lime mudstone from sandstone. Secondly, petrophysical characteristics and logging data were analyzed, revealing that shale content curve play a remarkable role in distinguishing lime mudstone from sandstone, so it can be used as the sensitivity curve for lime mudstone and sandstone distinguishing. Finally, it was proposed to improve the reservoir prediction precision utilizing geostatistical inversion technology based on the preferred sensitivity curve and the established isochronous stratigraphic framework. The prediction result of this method is in higher coincidence with the actual drilling result. It is demonstrated that this method can eliminate the effects of lime mudstone effectively, characterize the morphology of fans accurately and meet the requirements of exploration deployment.

t: lime mudstone, reservoir prediction, sensitivity curve, Gubei subsag, shale content

P631.8

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.03.007

國家科技重大專項“渤海灣盆地精細勘探關鍵技術”(2011ZX0506-003)。

烏洪翠 (1982-)，女，山東聊城人，碩士，2008 年畢業(yè)于中國石油大學（華東），工程師，現主要從事特殊巖性油氣藏儲層評價工作。地址 :山東省東營市聊城路 2 號勝利油田勘探開發(fā)研究院，郵政編碼：257015。E-mail:wuhongcui.slyt@sinopec.com

2015-11-17；修改日期：2017-03-16