辮狀河沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)
——以大港探區(qū)孔店油田為例

趙子豪 李 凌 馬躍華 吳麗穎 張 謙

（①西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610500；②東方地球物理公司研究院大港分院，天津300280）

辮狀河沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)
——以大港探區(qū)孔店油田為例

趙子豪*①李 凌①馬躍華②吳麗穎②張 謙①

（①西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都610500；②東方地球物理公司研究院大港分院，天津300280）

大港探區(qū)孔店油田館陶組為辮狀河沉積。辮狀河沉積，近物源，儲(chǔ)層較厚，以“砂包泥”為特征，儲(chǔ)層復(fù)雜多變，一般高孔高滲。由于這些特點(diǎn)，在以往的研究中通常以構(gòu)造控藏思路為主。然而隨著開發(fā)的推進(jìn)及鉆井的增多，多區(qū)存在“高水低油”的油藏關(guān)系矛盾。成藏規(guī)律復(fù)雜，儲(chǔ)層的展布及變化不清。所以非常有必要展開儲(chǔ)層的精細(xì)預(yù)測(cè)，從而明確井間儲(chǔ)層分布規(guī)律，為巖性油氣藏的研究奠定基礎(chǔ)。本文首先利用地層切片技術(shù)宏觀分析研究區(qū)的沉積背景；然后在模型正演的指導(dǎo)下，應(yīng)用90°相位化技術(shù)、分頻技術(shù)劃分沉積相帶；最后應(yīng)用流體活動(dòng)性屬性預(yù)測(cè)研究區(qū)儲(chǔ)層含油氣性。

辮狀河 儲(chǔ)層預(yù)測(cè) 90°相位化 譜分解 流體活動(dòng)性

1 引言

對(duì)于陸相沉積盆地而言，發(fā)育辮狀河相和曲流河相兩種河道砂類型，以及三角洲沉積相中發(fā)育的主河道、分流河道、水下分支河道等河流相關(guān)的微相類型。其中，曲流河具有河道穩(wěn)定的特點(diǎn)，易于在地震數(shù)據(jù)體中進(jìn)行預(yù)測(cè)，在以往的研究中更注重于曲流河相巖性油氣藏的研究［1］。包括河道砂體的內(nèi)部構(gòu)型研究大多是針對(duì)曲流河展開［2］。由于地震資料難以預(yù)測(cè)河道形態(tài)和發(fā)育規(guī)模，所以對(duì)于辮狀河河道砂類型巖性油氣藏的研究較少。筆者在大港探區(qū)孔店油田館陶組辮狀河沉積儲(chǔ)層的研究中發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)多口井儲(chǔ)集層的初始含油飽和度及油水界面均存在較明顯的差異，油水關(guān)系用構(gòu)造油氣藏的思路很難解釋。侯加根等［3］運(yùn)用砂體構(gòu)型的研究方法來解決油水關(guān)系矛盾的問題，然而該方法主要應(yīng)用于開發(fā)區(qū)，在大量鉆井資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行。需要用地震屬性儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)井間的儲(chǔ)層展布規(guī)律。本文針對(duì)此問題，首先利用地層切片技術(shù)宏觀分析研究區(qū)的沉積背景；然后在模型正演指導(dǎo)下，應(yīng)用90°相位化技術(shù)和分頻技術(shù)劃分沉積相帶；最后應(yīng)用流體活動(dòng)性預(yù)測(cè)研究區(qū)含油氣性。

2 研究區(qū)地質(zhì)概況

孔店油田構(gòu)造位置位于黃驊坳陷孔店凸起構(gòu)造帶的東北坡，是一個(gè)被斷層切割的披覆背斜構(gòu)造。研究區(qū)夾持于滄東凹陷和歧口凹陷之間。多年的勘探開發(fā)證實(shí)，滄東凹陷孔二段是黃驊坳陷南區(qū)的主要生油層系，以湖相灰黑色泥頁巖為主，為優(yōu)質(zhì)烴源層暗色泥巖，最大厚度為450m，面積為1165km2。歧口凹陷沙三段烴源巖分布廣泛，厚度為100～1000m，具有很強(qiáng)的生烴能力，油氣資源豐富［4］。前人研究證實(shí)，本區(qū)館陶組為辮狀河沉積，物源供給豐富，砂體厚，繼承性明顯；具有“砂包泥”特點(diǎn)，巖性以粒度較粗的砂巖為主，是該區(qū)的主要儲(chǔ)集層，物性較好，一般高孔、高滲。按照相序特征將本區(qū)縱向上劃分為三個(gè)油組，分別為館一油組、館二油組、館三油組（記為NgⅠ、NgⅡ、NgⅢ）。館一油組和館三油組巖相粒度較粗，館二油組較細(xì)。以往研究以斷背斜構(gòu)造圈閉為主，隨著勘探開發(fā)程度的深入，構(gòu)造型圈閉在本區(qū)已經(jīng)很難再有新發(fā)現(xiàn)。本次研究以巖性圈閉為主，急需合適的地震屬性分析技術(shù)來有效地刻畫巖性圈閉。

3 沉積相帶預(yù)測(cè)

3.1 地層切片尋找河道

與研究曲流河類似，辮狀河的研究同樣宏觀上應(yīng)用地層切片技術(shù)逐層尋找河道，預(yù)測(cè)河道展布情況。通常地層切片的方法有三種：平行于底，平行于頂，層間插值［5］。利用層間插值制作地層切片從而反映河道展布的方法更加合理。首先通過層位標(biāo)定識(shí)別三級(jí)層序界面，然后在層序界面之間進(jìn)行層位內(nèi)插，對(duì)每一內(nèi)插層制作沿層切片，最后對(duì)切片進(jìn)行地質(zhì)分析。

按照研究河道的思路，首先在解釋層位明化鎮(zhèn)組底界與館陶組底界之間進(jìn)行層位內(nèi)插，然后對(duì)應(yīng)每一個(gè)內(nèi)插層制作沿層切片，最后通過逐層瀏覽，宏觀上尋找有利河道。圖1顯示在本區(qū)館Ⅱ油組內(nèi)部存在北東—南西向展布河道（藍(lán)色虛線為河道展布方向及趨勢(shì)線），多條、多期次疊置發(fā)育。預(yù)測(cè)在不同期次河道間存在廢棄河道或者壩間泥（圖1中偏藍(lán)色、綠色部分），對(duì)河道砂體起到封堵作用，有利于形成巖性油氣藏。為了進(jìn)一步明確巖性成藏情況，需要進(jìn)行沉積微相的預(yù)測(cè)及劃分。

圖1 地層切片河道展布預(yù)測(cè)

3.2 沉積微相預(yù)測(cè)

如圖2所示，研究區(qū)K59井區(qū)在構(gòu)造高部位（K104、K59-8）和低部位（K1026）均鉆遇工業(yè)油流，屬于孔店油田的主力開發(fā)區(qū)塊。隨著鉆探程度深入，在高、低部位均鉆遇水層（K59-19、K59、K1035），而K91井油水同出。該區(qū)成藏關(guān)系復(fù)雜，與構(gòu)造不完全匹配，說明該區(qū)沉積微相較為復(fù)雜，控制了該區(qū)儲(chǔ)層的沉積及油藏分布。為了明確該區(qū)沉積特點(diǎn)，利用井震結(jié)合的思路，從精細(xì)地層對(duì)比出發(fā)，分析目的層段沉積特點(diǎn)；然后應(yīng)用地球物理技術(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖2 K59井區(qū)館Ⅱ油組底界構(gòu)造圖（等值線單位：m）

3.2.1 精細(xì)地層對(duì)比

地層對(duì)比的目的在于：①識(shí)別不同井之間儲(chǔ)層的相變關(guān)系；②研究油氣藏之間的儲(chǔ)蓋組合關(guān)系；③發(fā)現(xiàn)有利層系之間的關(guān)系；④探索潛力層系。圖3為按海拔拉平的地層對(duì)比圖。由圖可見：越往構(gòu)造低部位，含油層系越高；在每套含油層系的最高部位出現(xiàn)儲(chǔ)層減薄趨勢(shì)；研究區(qū)K104井區(qū)為館Ⅲ油組頂部厚層砂巖成藏，砂體厚度為20～40m，構(gòu)造控藏明顯；K59-8區(qū)各井館Ⅱ油組具有類似曲流河的“泥包砂”或者“薄互層”沉積特征，砂巖厚度為5～20m；館Ⅱ油組底部泥巖穩(wěn)定分布，厚度為10～40m不等。通過地層對(duì)比發(fā)現(xiàn)，砂體發(fā)育較厚的部位較難形成巖性油氣藏，因?yàn)槠鋵?duì)封堵條件要求較高；泥多砂少的層位和區(qū)帶（K59-8井區(qū)和K91井區(qū)館Ⅱ油組）較容易形成巖性油氣藏，因?yàn)檩^薄的砂巖容易被封堵。K91井區(qū)，儲(chǔ)層1向構(gòu)造高部位逐漸減薄尖滅，與高部位的泥巖接觸，形成側(cè)向封堵；K59-8井區(qū)，儲(chǔ)層2向高部位減薄尖滅，與儲(chǔ)層1類似，形成巖性油氣藏。整體看來，館Ⅱ油組相變較快，為薄層或者薄互層沉積，存在大套穩(wěn)定的泥巖沉積，有利于巖性油氣藏的形成。因此關(guān)鍵問題就是通過地球物理技術(shù)預(yù)測(cè)薄層或者薄互層的存在，進(jìn)而預(yù)測(cè)有利的巖性成藏區(qū)和儲(chǔ)層展布。

3.2.2 預(yù)測(cè)方法

地震沉積學(xué)方法［5］通常是識(shí)別薄層的有效方法，如地層切片、90°相位化、譜分解技術(shù)等。90°相位化技術(shù)由Zeng等［5］基于地震沉積學(xué)思想提出，認(rèn)為對(duì)于薄層而言，90°相位剖面最大振幅處對(duì)應(yīng)于砂體位置。研究中運(yùn)用這種思想，通過對(duì)90°相位化后的剖面與原始地震數(shù)據(jù)剖面的對(duì)比，認(rèn)為90°相位化技術(shù)能夠很好地解決薄儲(chǔ)層條件下砂體的識(shí)別。譜分解技術(shù)是20世紀(jì)90年代中期Partyka等［6］利用短時(shí)傅里葉變換（STFT）在短時(shí)窗內(nèi)通過頻譜分解研究薄層變化，并提出了譜分解概念。高頻對(duì)應(yīng)薄層響應(yīng)；低頻對(duì)應(yīng)厚層響應(yīng)。通過從低頻到高頻的逐頻掃描，觀察不同頻率切片上的振幅變化可以判斷沉積相帶、物源方向以及砂體厚度分布。

為了更好地預(yù)測(cè)薄層及薄互層儲(chǔ)層的分布，首先針對(duì)這種地質(zhì)特點(diǎn)的儲(chǔ)層設(shè)計(jì)地質(zhì)模型進(jìn)行數(shù)值正演模擬。設(shè)計(jì)了一個(gè)包含薄層及薄互層的地質(zhì)模型，如圖4所示。圖4a為速度模型，模型中蓋層速度為2000m／s；過渡巖性速度為2700m／s；砂巖速度為3000m／s。用主頻為26Hz的雷克子波進(jìn)行正演模擬，由此計(jì)算

模型中設(shè)置頂部蓋層厚度為25m，儲(chǔ)層厚度均為10m，顯然頂?shù)资菬o法分開的。層與層之間的間隔由淺至深分別為20、25、50、10m。正演模擬結(jié)果如圖4所示。

利用以上數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)模型（圖4a）對(duì)90°相位化技術(shù)及譜分解技術(shù)對(duì)于薄互層的識(shí)別能力加以驗(yàn)證。為了分析90°相位化技術(shù)及譜分解技術(shù)對(duì)于薄層的識(shí)別，分別對(duì)模擬數(shù)據(jù)做了90°相位化處理、譜分解處理以及對(duì)譜分解得到的單頻體再做90°相位化處理等。從計(jì)算結(jié)果看，綠色箭頭所指層位為參考層，由于其上下層之間的干涉，原始零相位地震剖面（圖4b）不僅不能分辨其頂?shù)追瓷?，甚至難以識(shí)別其反射特征。從計(jì)算結(jié)果中能夠得到以下認(rèn)識(shí)：即90°相位化技術(shù)能夠較好地識(shí)別薄層（圖4d），但是在原始數(shù)據(jù)90°相位剖面上對(duì)于參考層的識(shí)別相對(duì)模糊；對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分解，求取單頻體，在35Hz單頻剖面（圖4c）上也能較好地識(shí)別薄層，但分辨率亦較低；進(jìn)而在單頻體基礎(chǔ)上再進(jìn)行90°相位化（圖4e），則識(shí)別精度相對(duì)較高。實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)際中可以應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行薄層分析，以取得更好的預(yù)測(cè)效果。

3.2.3 微相預(yù)測(cè)及分析

圖5a為K91、K59-20、K59-8三口井的地層對(duì)比情況。按海拔拉平，每口井的構(gòu)造相對(duì)高度及接觸關(guān)系如圖所示，儲(chǔ)層1與儲(chǔ)層2之間不連通，為兩套獨(dú)立的油藏系統(tǒng)。圖5b為對(duì)應(yīng)三口井的90°相位化的地震剖面，在該剖面上能夠較好地解釋圖5a中所見的井間關(guān)系及油藏情況。而在圖5c中原始的地震剖面上很難體現(xiàn)這樣的關(guān)系。通過對(duì)連井剖面的井震結(jié)合分析，在90°相位化的剖面上能夠很好地解釋不同油藏系統(tǒng)的油水關(guān)系問題，油藏關(guān)系與所鉆井吻合。

分析認(rèn)為，90°相位化技術(shù)在本區(qū)應(yīng)用效果的確較好。結(jié)合前文中的正演模擬分析得到的認(rèn)識(shí)，筆者對(duì)原始地震數(shù)據(jù)進(jìn)行譜分解，然后對(duì)單頻體進(jìn)行90°相位化處理，再提取均方根振幅屬性，如圖6所示，圖中藍(lán)色虛線左側(cè)為構(gòu)造成藏區(qū)，右側(cè)為巖性成藏區(qū)。利用此屬性圖來預(yù)測(cè)研究區(qū)的沉積相帶分布，進(jìn)而對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)蓋組合關(guān)系以及油藏關(guān)系進(jìn)行分析。對(duì)于預(yù)測(cè)屬性圖的分析，本文參考前人對(duì)辮狀河微相的研究，結(jié)合本區(qū)測(cè)井相對(duì)研究區(qū)的沉積微相分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。在辮狀河沉積環(huán)境下，對(duì)于油氣藏的分析應(yīng)當(dāng)根據(jù)其古沉積背景，建立不同的油藏分析模式。圖中藍(lán)色虛線西側(cè)沉積期A／S（可容納空間與沉積物供給率之比）較小，物源充足，河道砂體大范圍沉積，主要發(fā)育厚層砂巖，其上覆地層以20～40m厚的泥巖為主，形成很好的蓋層。所以該區(qū)域以孔104井為代表，主要形成構(gòu)造油氣藏。地震屬性分析認(rèn)為，藍(lán)色虛線東側(cè)，砂體呈不連片發(fā)育，砂泥比例比較小，古沉積時(shí)期，A／S較大，物源不夠充足，砂體厚度較薄，以砂泥互層沉積為主，局部泥質(zhì)發(fā)育較好，可以為巖性油氣藏的形成提供側(cè)向封堵條件。因此以K59-8為代表的一批井，其成藏模式是建立在巖性成藏的體系之下。對(duì)于辮狀河沉積而言，巖性油氣藏儲(chǔ)蓋組合微相為心灘與廢棄河道、壩間泥和落淤層。其中廢棄河道和壩間泥可以形成側(cè)向封堵，落淤層主要起到縱向上對(duì)油氣藏的分割作用。圖中黑色虛線為預(yù)測(cè)心灘發(fā)育的范圍，粉色虛線為壩間泥、廢棄河道的發(fā)育部分。結(jié)合構(gòu)造的配置關(guān)系，泥巖形成有效的側(cè)向遮擋，在心灘發(fā)育的位置形成巖性油氣藏。

圖4 模型正演結(jié)果

圖5 K91—K59-8連井對(duì)比

圖6 90°相位化數(shù)據(jù)26Hz單頻體（NgⅡ內(nèi)部油層）均方根振幅屬性圖—辮狀河沉積微相預(yù)測(cè)圖

4 含油氣性預(yù)測(cè)

在沉積微相劃分的基礎(chǔ)上，針對(duì)目標(biāo)區(qū)進(jìn)行含油氣性預(yù)測(cè)。Silin［7］提出了一個(gè)描述頻譜低頻的新屬性——流體活動(dòng)性（fluid mobility）。這種屬性是求出頻譜低頻段的變化率，它很好地描述了低頻能量的變化。低頻能量的變化反映了儲(chǔ)層的滲透性［7］。流體活動(dòng)性的計(jì)算公式為

式中：M為流體活動(dòng)因子；F為流體函數(shù)；K為滲透率；ρ為流體密度；μ為流體黏度；f為地震信號(hào)頻率；r為近似地震振幅。圖7為流體活動(dòng)性計(jì)算示意圖。

對(duì)實(shí)際井旁地震道進(jìn)行振幅譜分析，圖8所示為提取的原始譜，實(shí)際的振幅譜與理論上存在較大的差異。研究中進(jìn)一步分析低頻段的譜，選擇8～15 Hz為研究頻段，這樣在求取振幅對(duì)頻率的偏導(dǎo)時(shí)不用考慮負(fù)數(shù)影響。

圖9為原始地震數(shù)據(jù)地層切片結(jié)果。預(yù)測(cè)結(jié)果受異常強(qiáng)振幅（K57、K88所在區(qū)域）干擾，與鉆井吻合程度很差。圖中K104井和K59-8井均為出油井，然而預(yù)測(cè)結(jié)果為不利區(qū)域，所以原始地震數(shù)據(jù)地層切片不能很好地反映含油氣性。圖10為流體活動(dòng)性預(yù)測(cè)結(jié)果，該結(jié)果與鉆井具有較好的一致性。由圖10與圖9的對(duì)比可以看出，流體活動(dòng)性屬性能夠較好地剔除較強(qiáng)能量團(tuán)對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的影響，從而較有效地預(yù)測(cè)含油氣性。

圖7 流體活動(dòng)性原理示意圖［7］

圖8 頻譜分析圖

圖9 原始地震數(shù)據(jù)館Ⅱ油組內(nèi)部油層地層切片

圖10 館Ⅱ油組內(nèi)部油層流體活動(dòng)性屬性

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

本文通過應(yīng)用地層切片技術(shù)、90°相位化技術(shù)、譜分解技術(shù)以及流體活動(dòng)性等，有效地解決了巖性油藏分布的預(yù)測(cè)問題。通過研究得到以下認(rèn)識(shí)：①地層切片技術(shù)能夠宏觀預(yù)測(cè)河道展布方向；②譜分解技術(shù)結(jié)合90°相位化技術(shù)，能夠較準(zhǔn)確地刻畫薄層分布；③流體活動(dòng)性屬性能夠有效預(yù)測(cè)本區(qū)巖性成藏區(qū)。

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P631

A

10.13810／j.cnki.issn.1000-7210.2017.01.021

趙子豪，李凌，馬躍華，吳麗穎，張謙.辮狀河沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)——以大港探區(qū)孔店油田為例.石油地球物理勘探，2017，52（1）：152-159.

1000-7210（2017）01-0152-08

*四川省成都市新都區(qū)新都大道8號(hào)西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，610500。Email：361758536＠qq.com。

本文于2016年5月3日收到，最終修改稿于同年12月6日收到。

（本文編輯：劉英）

趙子豪 碩士研究生，1992年生；2015年畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；現(xiàn)在西南石油大學(xué)攻讀地質(zhì)專業(yè)碩士學(xué)位；主要從事沉積、儲(chǔ)層和石油地質(zhì)方面的研究。