渤海錦州A構(gòu)造古近系地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究

于 茜， 邊立恩， 沈洪濤

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

渤海錦州A構(gòu)造古近系地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究

于 茜， 邊立恩， 沈洪濤

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司渤海石油研究院，天津 300459)

渤海錦州A構(gòu)造古近系東營(yíng)組二段(E3d2)從上至下分為東二上段(E3d2u)和東二下段(E3d2L)，其中東二下段(E3d2L)一油組為辮狀河三角洲前緣沉積，地震剖面上廣泛發(fā)育疊瓦狀前積反射特征。首先通過地震相分析、古地貌恢復(fù)、分頻技術(shù)及正演模擬等分析了前積反射的成因, 認(rèn)為該前積反射的形成主要反映了間歇型辮狀河三角洲前緣席狀砂順斜坡方向的前積作用,是由多個(gè)砂體沿著物源方向前積、疊置和遷移所形成的。在此基礎(chǔ)上，基于新三維地震資料，結(jié)合地震多屬性綜合分析、砂地比擬合等開展儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，對(duì)前積砂體的平面展布特征進(jìn)行刻畫，最終對(duì)錦州A構(gòu)造東二下段儲(chǔ)層有利發(fā)育區(qū)做出預(yù)測(cè)，為該構(gòu)造的油氣勘探評(píng)價(jià)提供了有利的借鑒。

疊瓦狀前積反射； 古地貌； 正演模擬； 分頻； 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)； 地震屬性

0 研究區(qū)概況

錦州A構(gòu)造位于渤海遼西北洼北端，該構(gòu)造自1989年到1991年基于二維地震資料解釋成果共鉆探4口井，從已鉆井(圖1)油氣顯示情況可以看到，該區(qū)主要的成藏層系位于東二下亞段，各井鉆遇的砂體厚度普遍較薄，多數(shù)在1 m～10 m之間，儲(chǔ)層不發(fā)育，但油氣顯示很活躍?？梢?，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是制約該構(gòu)造油氣勘探取得突破的最關(guān)鍵因素。2013年通過對(duì)該區(qū)新三維地震資料的精細(xì)解釋，發(fā)現(xiàn)東二下段上部廣泛發(fā)育前積型地震反射，該套前積反射有望成為該區(qū)尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的突破口。

1 地震相特征分析

1.1 層位標(biāo)定

通過合成地震記錄制作，對(duì)遼西北洼錦州A構(gòu)造東營(yíng)組地層進(jìn)行井震層位標(biāo)定(圖2)，以建立該巖性段井震特征對(duì)應(yīng)關(guān)系。從圖2可以看到，東二下段一油組為兩波谷夾一中-強(qiáng)振幅、連續(xù)寬相位波峰復(fù)波反射，該復(fù)波反射反映了多個(gè)薄砂層組合所形成的復(fù)波地震反射，復(fù)波的寬度和振幅與薄砂層組所在位置砂層的總厚度及單砂層厚度有關(guān)。如J5井東二下段一油組單砂層厚度和砂層總厚度較大，對(duì)應(yīng)的反射波振幅相對(duì)較弱，復(fù)波的寬度較大，頻率明顯較低；相鄰的J1、J2井一油組單砂層厚度和砂層總厚度較小，對(duì)應(yīng)的反射波振幅相對(duì)較強(qiáng)，復(fù)波特征不明顯，波形寬度較小，頻率明顯變高。上述地震響應(yīng)特征在砂、泥巖薄互層模型地震正演剖面(圖3)中得到證實(shí)，即地震剖面上無法分辨單個(gè)薄層砂體，多個(gè)薄砂層的疊合體對(duì)應(yīng)一個(gè)復(fù)合波形，復(fù)合波形的振幅和頻率與單砂層的厚度有密切關(guān)系。如單層砂層厚度為1 m～4 m時(shí)(如圖3(a)),薄砂層組對(duì)應(yīng)一個(gè)低頻、強(qiáng)振幅單波反射，而單層薄砂層厚度增大到4 m～8 m時(shí)(如圖3(b))，砂層組對(duì)應(yīng)一個(gè)振幅較弱、波形寬緩的復(fù)波反射。上述特征與研究區(qū)井震響應(yīng)規(guī)律基本一致。可見，對(duì)于錦州A構(gòu)造東二下段地層而言，低頻寬相位、弱振幅的復(fù)波反射特征代表儲(chǔ)層更加發(fā)育。

圖1 錦州A構(gòu)造東營(yíng)組油氣顯示連井對(duì)比圖Fig.1 The comparison of oil-gas shows in Dongying formation of Jinzhou A structure

圖2 錦州A構(gòu)造井震標(biāo)定結(jié)果Fig.2 Results of seismic-well calibration for Jinzhou A structure

圖3 不同厚度薄砂層模型及其正演結(jié)果對(duì)比Fig.3 The comparison of different thickness of thin sand model and its modeling results(a)單層砂層厚度為1 m～4 m;(b)單層薄砂厚度為4 m～8 m

1.2 物源方向識(shí)別

物源方向是沉積研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它在確定物源位置、物源性質(zhì)、沉積作用與沉積體系、沉積物的搬運(yùn)路徑及儲(chǔ)層的空間展布等方面起著重要的作用[1-2]，物源方向的識(shí)別是宏觀上分析儲(chǔ)層時(shí)空分布規(guī)律的重要依據(jù)。

1.2.1 古地貌分析

古溝谷是物源區(qū)向盆地深凹區(qū)輸送沉積物的通道，是沉積物搬運(yùn)的直接證據(jù)，良好的輸砂通道保證前方沉積砂體的持續(xù)供應(yīng)，控制著主力砂體的發(fā)育方向[3-5]。圖4是采用層拉平法恢復(fù)的東二下段沉積時(shí)的古地貌，從圖4可以看到，在靠近北東向邊界斷層的下降盤，規(guī)模性的古溝谷比較發(fā)育，因此由凸起向凹陷伸展并順著古溝谷的方向是該區(qū)主要的物源供給方向(圖4中紅色箭頭所指)。

1.2.2 分頻技術(shù)

圖4 東二下段沉積前古地貌圖Fig.4 The ancient landform map of the formation before E3d2L

分頻技術(shù)是一項(xiàng)新型的儲(chǔ)層研究技術(shù)，它通過將時(shí)間域的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻率域，對(duì)地震數(shù)據(jù)的頻率域特征進(jìn)行表征，進(jìn)而研究?jī)?chǔ)層的沉積特征或發(fā)育規(guī)律[6-7]。相似的沉積環(huán)境和地層組合，其在頻率域的響應(yīng)往往相近。圖5是通過對(duì)三維地震數(shù)據(jù)體做頻譜分析后所提取的單頻歸一化振幅切片，根據(jù)分頻技術(shù)原理，低頻為厚層的響應(yīng)，高頻為薄層的響應(yīng)，從圖5可以看到，隨著頻率的降低(20 Hz～50 Hz),單頻切片的振幅譜峰值(紅-黃色)由凸起向凹陷區(qū)不斷擴(kuò)展延伸，指示了沉積物的厚度由凸起向凹陷區(qū)逐漸增厚的過程，即古溝谷發(fā)育的位置儲(chǔ)層可能更加發(fā)育。同時(shí)，單頻切片的這種變化特征也反映了物源的方向(圖5中藍(lán)色箭頭所指)。

圖5 單頻振幅切片對(duì)比Fig.5 Comparison of single frequency slices(a)50 Hz;(b)40 Hz;(c)30 Hz;(d)20 Hz

1.3 前積地震反射特征分析

1.3.1 地震相特征

基于物源方向的認(rèn)識(shí)，通過對(duì)錦州A構(gòu)造精細(xì)地震解釋，發(fā)現(xiàn)順著物源方向該構(gòu)造在東二下段一油組發(fā)育明顯的疊瓦狀前積地震反射(圖6(a))，各前積朵葉體首、尾具有明顯臺(tái)階狀反射特征，且上、下呈部分疊置關(guān)系，朵葉體內(nèi)部呈低頻、弱振幅反射特征。而對(duì)于垂直物源的方向，在地震剖面上基本上看不到疊瓦狀的前積地震反射，剖面上主要以反映前積體內(nèi)部的低頻、弱連續(xù)性、弱振幅反射特征為主(圖6(b))。

圖6 前積反射地震剖面Fig.6 Seismic profile of foreset reflection (a)順著物源方向；(b)垂直物源方向

1.3.2 正演模擬分析

為了研究前積反射特征的成因，對(duì)J5井的鉆井及測(cè)井資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得到一油組前積砂體的主要巖石物理參數(shù)如下：砂巖速度為3 012 m/s、密度為2 800 kg/m3,泥巖速度為2 520 m/s、密度為2 750 kg/m3,參考上述巖石物理參數(shù)，并結(jié)合圖6(a)所示的反射特征設(shè)計(jì)了地質(zhì)模型，并采用聲波方程有限差分?jǐn)?shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行地震正演模擬(圖7)。

圖7 地質(zhì)模型及其地震正演剖面Fig.7 Geological model and its seismic forward modeling (a) 無前積砂體；(b)有前積砂體(傾角較大);(c)有前積砂體(傾角較小)

由圖7正演結(jié)果可見：當(dāng)無前積砂體時(shí)，不存在前積反射特征(圖7(a))；當(dāng)前積砂體有一定傾角且砂體較厚時(shí)，出現(xiàn)與圖6(a)相似的疊瓦狀前積反射特征(圖7b)；當(dāng)前積砂體傾角較小、砂體較薄時(shí)，前積反射特征不明顯(圖7(c))，由正演結(jié)果可以看到，前積反射的形成需要在一定物源供給、斜坡地形和較強(qiáng)水動(dòng)力條件下，在順古水流方向上容易形成前積砂體的疊瓦狀前積反射特征，圖6所示的前積反射代表了多個(gè)砂體順斜坡方向的前積、疊置和側(cè)向遷移作用，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的指示。因此，對(duì)于錦州A構(gòu)造，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重點(diǎn)即在于識(shí)別或刻畫圖6所示的前積反射的平面展布特征。

2 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

2.1 地震多屬性分析

在新三維地震資料基礎(chǔ)上，利用地震屬性對(duì)東二下段一油組發(fā)育的低頻、弱反射前積砂體進(jìn)行平面展布范圍預(yù)測(cè)，屬性提取時(shí)的時(shí)窗頂、底分別為東二下段一油組的頂、底面。本次屬性分析提取了能量類、頻率類、相位類、幾何類、統(tǒng)計(jì)類等五大類的多種屬性，由于每一種地震屬性只能從某一個(gè)角度反映地震波的特征，而實(shí)際的地震波常常是地下多種地質(zhì)因素綜合響應(yīng)的結(jié)果[8-13]，因此利用屬性交會(huì)的方法可以進(jìn)一步降低屬性解釋的多解性。結(jié)合研究區(qū)的儲(chǔ)層地質(zhì)條件及地震反射特征，本次交會(huì)分析通過對(duì)初步篩選出的十種屬性進(jìn)行了交會(huì)統(tǒng)計(jì)(圖8)。圖8中，橫坐標(biāo)列出的十種屬性與縱坐標(biāo)列出的十種屬性及其順序完全相同，以交會(huì)圖的對(duì)角線呈軸對(duì)稱分布。由圖8可以看到，同一種屬性(橫、縱坐標(biāo)屬性相同)在交會(huì)圖的對(duì)角線上呈對(duì)稱分布，且交會(huì)成一條直線，表明兩者完全相關(guān)(圖8中黑色箭頭所指)。任何兩種不同的屬性在交會(huì)圖上均形成一個(gè)交會(huì)面，其中反映共性地質(zhì)信息的點(diǎn)則會(huì)在交會(huì)面上收斂、聚集，呈朵狀或錐狀分布(如圖8中藍(lán)色箭頭所指)，交會(huì)面上的點(diǎn)越收斂、聚集，說明反映的共性信息越多，越為有效的屬性。

圖9 錦州A構(gòu)造東二下段一油組地震屬性對(duì)比Fig.9 Comparison of seismic attributes of No.1 oil group in E3d2L of Jinzhou A structure(a)弧長(zhǎng)；(b)主頻率；(c)瞬時(shí)相位

結(jié)合交會(huì)分析結(jié)果，選取交會(huì)圖上屬性點(diǎn)更為聚集、收斂并呈朵狀分布的弧長(zhǎng)屬性、主頻率屬性及瞬時(shí)相位屬性來從不同角度描述儲(chǔ)層的特征及發(fā)育規(guī)律：

1)弧長(zhǎng)屬性(圖9(a))，由于研究區(qū)的前積反射主要表現(xiàn)為低頻寬相位特征，因此其對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)屬性就表現(xiàn)為低值，即屬性的強(qiáng)弱直接反映了該區(qū)前積反射即儲(chǔ)層的發(fā)育程度。屬性分析結(jié)果與已鉆井的鉆遇情況吻合度非常高，即J1、J2、J3井儲(chǔ)層不發(fā)育，弧長(zhǎng)屬性上表現(xiàn)為藍(lán)色的高值區(qū)，J5井儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育，屬性上表現(xiàn)為紅色的低值區(qū)。 另外，由該屬性分布結(jié)果可以看到，圖9(a)中粉色橢圓圈所示的構(gòu)造高部位儲(chǔ)層可能會(huì)更加發(fā)育。

2)主頻率屬性(圖9(b))，紅色代表低頻，即儲(chǔ)層比較發(fā)育，厚度比較大；藍(lán)色代表高頻，指示儲(chǔ)層不發(fā)育,與已鉆井情況也是吻合的。

3)瞬時(shí)相位屬性(圖9(c))所示，該屬性對(duì)儲(chǔ)層邊界或橫向連通性的刻畫比較明顯，屬性中不連續(xù)的地方，基本反映了儲(chǔ)層的邊界范圍。

綜合以上屬性分析結(jié)果，認(rèn)為優(yōu)選出的3種屬性從不同角度揭示了該區(qū)的儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律，在構(gòu)造北部邊界斷層下降盤的構(gòu)造高部位，有望鉆遇到優(yōu)質(zhì)的辮狀河三角洲前積砂體。

2.2 砂地比預(yù)測(cè)

基于上述弧長(zhǎng)屬性與已鉆井揭示的儲(chǔ)層發(fā)育程度的高吻合性，利用研究區(qū)4口已鉆井在目的層?xùn)|二下段一油組、二油組及三油組的弧長(zhǎng)屬性與其相應(yīng)的砂地比統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行交會(huì)分析(圖10)，發(fā)現(xiàn)二者呈較好的線性相關(guān)性，并以此進(jìn)行了線性擬合，擬合結(jié)果為y=-0.029x+57.71，其中y代表砂地比，x為弧長(zhǎng)屬性值。

圖10 弧長(zhǎng)屬性與砂地比線性擬合圖Fig.10 The linear fitting chart of Arc length attribute and sand ratio

最終利用弧長(zhǎng)屬性的平面分布及該擬合公式，對(duì)整個(gè)研究區(qū)的砂地比分布進(jìn)行了平面預(yù)測(cè)(圖11)，該圖也同樣揭示了構(gòu)造北部?jī)?chǔ)層的富集特征。

圖11 錦州A構(gòu)造東二下段一油組砂地比分布Fig.11 Sand ratio distribution of No.1 oil group in E3d2L of Jinzhou A structure

3 結(jié)論

1)錦州A構(gòu)造東營(yíng)組東二下段(E3d2L)一油組廣泛發(fā)育的疊瓦狀前積反射，是由辮狀河三角洲前緣多個(gè)砂體前積、疊置和遷移所形成的，前積反射特征發(fā)育的位置指示了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育區(qū)。

2)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果與已鉆井吻合度高，有效揭示了該構(gòu)造儲(chǔ)層的空間發(fā)育規(guī)律，認(rèn)為構(gòu)造北部邊界斷層下降盤的構(gòu)造高部位為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，可能會(huì)鉆遇到厚層辮狀河三角洲前積砂體，具有較大的勘探評(píng)價(jià)潛力。儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，為該區(qū)的油氣勘探提供了借鑒，也進(jìn)一步降低了井位部署的風(fēng)險(xiǎn)，目前依據(jù)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果部署的井位已經(jīng)獲得通過，有望帶動(dòng)該區(qū)迎來油氣勘探新的發(fā)現(xiàn)。

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StudyonpaleogenereservoirpredictionofJinzhouAstructureinBohai

YU Qian, BIAN Li'en, SHEN Hongtao

(Bohai Oilfield Research Institute, Tianjin Branch of CNOOC Ltd., Tianjin 300459, China)

Member two of Dongying formation of Paleogene can be divided into two lithologic segments, the upper part(E3d2) and the lower part(E3d2) from top to bottom in Jinzhou A structure. The first oil group of the lower part is of the braided river delta front, where the characteristics of imbricated foreset reflections is very obvious in the seismic profile. Firstly, the origin of the progradational reflection is analyzed by seismic facies analysis, the recovery of the ancient landform, the spectral decomposition technique and the forward modeling. This concludes that the progradational reflection shows progradation action of sheet sand stones of the intermittent braided river delta front along the direction of slope and is composed of progradation, superposition and lateral migration of multiple thin sand bodies along the direction of provenance. On this basis, reservoir prediction is carried out by multiple seismic attributes comprehensive analysis and sand ratio fitting based on the new 3D seismic data and the later distribution characteristics of the foreset sand bodies is described. Finally this paper forecasts the favorable development zone of the reservoir in the lower part of member two of Dongying formation which provides a favorable target for oil-gas exploration and evaluation of the structure.

imbricated foreset reflections; ancient landform; forward modeling; spectral decomposition; reservoir prediction; seismic attribute

2016-11-24 改回日期： 2017-06-17

國家重大科技專項(xiàng)(2011ZX05023-002)

于茜(1983-)，女，碩士，工程師，主要從事地震資料解釋與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究工作，E-mail：120776161@qq.com。

1001-1749(2017)06-0808-08

P 631.4

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.06.14