火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組沉積儲層研究

王麗云，郭 翔，陰學(xué)彬，王 碩，石 楠

(中國石油東方地球物理公司研究院烏魯木齊分院，新疆 烏魯木齊 830016)

0 引 言

中國稠油資源分布極為廣泛,據(jù)不完全統(tǒng)計,在22個大中型含油氣盆地和地區(qū)中已發(fā)現(xiàn)了數(shù)量眾多的稠油油藏。吐哈油田稠油勘探突破始于1994年，火焰山構(gòu)造帶中南部的Ac1井完井試油見到了少量稠油，表明該地區(qū)具有形成稠油油藏良好的地質(zhì)條件。但是，從近些年的較多失利井的分析中發(fā)現(xiàn)，儲層認識不清是制約火焰山地區(qū)油氣勘探的關(guān)鍵因素。針對以上問題，首次對火焰山地區(qū)梧桐溝組的沉積儲層特征進行了系統(tǒng)研究，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用有效的物探技術(shù)開展精細儲層預(yù)測，落實有利目標區(qū)，為火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組近億噸級的儲量發(fā)現(xiàn)起到了重要的作用[1-2]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吐哈盆地火焰山構(gòu)造帶中段，隸屬于新疆吐魯番地區(qū)鄯善縣，南部為三堡鄉(xiāng)及魯克沁鎮(zhèn)，北部為火焰山，西部為H8井區(qū)，東部為庫木塔克沙漠。研究區(qū)內(nèi)西部為玉北地區(qū)，南部為魯克沁油田，東部主要為英也爾地區(qū)，東北部為連木沁地區(qū)。

火焰山地區(qū)稠油在充注期為正常原油，而后由于發(fā)生抬升和生物降解作用,從而形成稠油。該地區(qū)的原油普遍遭受了生物降解作用，其各個地區(qū)原油的降解程度也各不相同,其中構(gòu)造低部位的吐玉克地區(qū)降解程度相對較弱，位于高部位的英也爾地區(qū)降解程度較高。

2 沉積體系研究

2.1 物源方向的研究

此次研究主要采用了重礦物方法進行物源方向的判斷[3]。通過對工區(qū)部分井進行了重礦物組分的對比分析發(fā)現(xiàn)，位于研究區(qū)西部玉北地區(qū)的Yx3井重礦物組分以磁鐵礦、白鈦礦等為主，反映其母巖性質(zhì)為中基性巖，而東部英也爾-連木沁地區(qū)的L4-S、L23、Y10井等重礦物組分以綠簾石、黝簾石、磁鐵礦、白鈦礦、石榴石等為主，反應(yīng)了偏酸性及變質(zhì)巖性質(zhì)的母巖特征，兩者差異明顯。同時，結(jié)合ZTR指數(shù)，沉積物搬運距離越遠，ZTR指數(shù)越高；反之越小。英也爾地區(qū)自東向西分布的Y14、Y5、Y6井ZTR指數(shù)分別為18.0%、22.2%、31.4%，表明沉積物自東向西搬運。玉北地區(qū)自西向東分布的Yx3、Y113井ZTR指數(shù)分別為20.5%、23.4%，表明沉積物自西向東搬運。綜上所述，判斷火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組具有東西雙向物源，連木沁和英也爾地區(qū)物源來自東向，玉北地區(qū)物源來自西向。

2.2 單井及連井相分析

該研究從曲線組合特征、測井相橫向變化規(guī)律、錄井巖性和顏色、標志巖相的取心資料等方面對工區(qū)內(nèi)的幾十口井進行單井沉積相分析。劃分出水上分流河道、水下分流河道、支流間灣、灘壩砂、濱淺湖等沉積微相。

火焰山地區(qū)東西向連井剖面西起魯西凸起Yb401井附近，東至庫木凸起Y1102C井附近，中間經(jīng)過Yb1、Yb3、Yb5、Yb2、Y8、Y2、Y6井，該剖面橫跨研究區(qū)東西方向，相帶縱向分布齊全，貫穿扇三角洲平原、扇三角洲前緣、濱淺湖等幾種沉積亞相。剖面上反映出以Y8井為界的東西兩大物源較為清晰，為兩大沉積體系邊界界定提供了依據(jù)(圖1)。

圖1火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝單井及連井相分析

2.3 屬性分析技術(shù)的應(yīng)用

結(jié)合地震屬性進行分析，選用了能夠反映砂體分布特征的均方根振幅屬性(RMS)展開沉積體系研究。均方根振幅屬性很好地顯示扇體、河道砂的橫向變化。有效帶寬屬性能反映沉積環(huán)境的穩(wěn)定性，帶寬寬表示沉積較為復(fù)雜，沉積環(huán)境動蕩；帶寬窄表示均質(zhì)的沉積體模式，沉積環(huán)境比較穩(wěn)定。在建模和精細解釋的基礎(chǔ)上沿層提取了均方根振幅屬性，進行沉積體系范圍及形態(tài)刻畫。均方根振幅屬性能反映砂巖的富集程度，高值表示砂巖富集，低值表示泥巖富集。有效帶寬屬性反映沉積環(huán)境，高值代表沉積物非均質(zhì)性強，屬高能沉積環(huán)境；低值代表沉積巖性較為單一，屬低能沉積環(huán)境[4](圖2)。

圖2火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組均方根振幅屬性

2.4 二疊系梧桐溝組沉積相平面展布特征

綜合以上分析，總結(jié)出火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組的沉積相平面特征(圖3)?；鹧嫔降貐^(qū)二疊系目的層受西部魯西、東部庫木凸起整體影響，發(fā)育東西方向雙物源的扇三角洲沉積。東物源體系自下而上沉積范圍逐步擴大，而西物源體系自下而上逐漸減小。

圖3 吐哈盆地火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組二段沉積相

由于梧桐溝組沉積期構(gòu)造運動活躍，發(fā)育一條近東西向的正斷層，斷距達數(shù)百米，斷層控制沉積，在玉北西北部及英也爾北部形成二次垮塌沉積，沉積范圍向北擴大。

結(jié)合巖性組合及地震屬性特征，梧一段沉積期，水體較淺，沉積物向湖方向推進，東西兩向發(fā)育扇三角洲平原及前緣相。南部Ac1井附近發(fā)育一沉積體系，范圍較小，向北推進。梧二段沉積期，水體逐漸加深，中后期達到最深。初期前緣相廣泛發(fā)育，沉積物搬運距離遠，砂巖分選磨圓好，多為灰色細砂巖或含礫細砂巖，儲層物性好。西部及東部地區(qū)沉積體系各有3個分支。梧三段沉積期，整體為湖侵過程。底部發(fā)育前緣沉積，向上水體加深，為湖泊相沉積。該階段東部沉積體系北移，英也爾主體多為湖相沉積。玉北地區(qū)前緣相仍然發(fā)育2個分支，主體Yb1—Yb6方向沉積體系向北擴大[5-7]。

3 儲層預(yù)測

結(jié)合井上出油氣情況與沉積體系的研究結(jié)果認為，油氣富集區(qū)為前緣相帶的水下分流河道發(fā)育區(qū)，通過有利相帶優(yōu)選，在河道的砂體發(fā)育區(qū)開展精細儲層預(yù)測。通過對多種方法應(yīng)用效果進行對比分析，最終采用了BP監(jiān)督神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演法和有監(jiān)督模式識別有利儲層預(yù)測方法(SPR)。

3.1 BP監(jiān)督神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演

BP監(jiān)督神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演即誤差反傳播(back-propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，適合于有一定已知井的情況下對儲層進行分析和預(yù)測。其是將測井?dāng)?shù)據(jù)與井旁地震道數(shù)據(jù)輸入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行整體訓(xùn)練，從而建立起地震數(shù)據(jù)與測井?dāng)?shù)據(jù)之間的非線性映射關(guān)系，實現(xiàn)測井曲線反演，反演確定重點區(qū)有利儲層分布,該方法主要針對儲層的分布和厚度進行預(yù)測[8-12]。

應(yīng)用該方法，分別對工區(qū)內(nèi)玉北地區(qū)和英也爾地區(qū)的重點區(qū)塊進行了儲層預(yù)測(圖4a、b)，利用工區(qū)內(nèi)的14口井對預(yù)測結(jié)果進行驗證，2個區(qū)塊的驗證符合率均達到了83%以上，預(yù)測精度較高。

圖4BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與SPR有監(jiān)督模式儲層預(yù)測效果

3.2 有監(jiān)督模式識別(SPR)有利儲層預(yù)測方法

其是在已知樣本類別的情況下，利用Fisher線性分類法和K近鄰分類算法，根據(jù)用戶定義的樣本自動進行分類，確定每一個觀測點與已知樣本的相似程度，進而確定觀測點本身的性質(zhì)。該方法適合于有一定已知井的情況下開展有利儲層定性分析和預(yù)測。該方法主要針對儲層的含油氣藏進行預(yù)測[9-12]。

應(yīng)用該方法，對玉北及英也爾地區(qū)的重點區(qū)塊進行了儲層含油氣性預(yù)測(圖4c、d)，用工區(qū)內(nèi)的14口井對預(yù)測結(jié)果進行了驗證，2個區(qū)塊的驗證符合率均達到了85%以上，預(yù)測精度較高。

3.3 預(yù)測效果

從平面展布上(圖4a、c)可以看出，玉北地區(qū)主要發(fā)育北西向、南東向河道沉積，在Yb2井周緣則存在砂壩沉積，有利儲層主要分布在Yb1井和Yb6井周緣，預(yù)測玉北地區(qū)扇體有利儲層面積為122.0 km2，勘探潛力較大。

英也爾地區(qū)儲層橫向變化快，主要發(fā)育有南東向河道沉積(圖4b、d)，在河道之間存在間灣，泥質(zhì)含量較多，也導(dǎo)致了多口探井的鉆探失利，如Y1101、Y1105、Y17、L28等地區(qū)，有利儲層主要分布在Y1102井周緣和Y11井南東方向。通過預(yù)測認為，英也爾地區(qū)扇體有利儲層分布范圍為161.1 km2，同樣具有較大的勘探潛力。

根據(jù)研究成果，結(jié)合構(gòu)造特征，建議在玉北和英也爾地區(qū)部署2口井：Yb602井和Y1106井。通過鉆探，Yb602井在梧桐溝組試油獲得日產(chǎn)54.3 m3/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，Y1106井在梧桐溝組試油獲得日產(chǎn)68.0 m3/d的高產(chǎn)工業(yè)油流，取得了顯著效果。

4 結(jié) 論

(1) 首次對火焰山地區(qū)梧桐溝組沉積體系進行了系統(tǒng)研究，確定了吐哈盆地火焰山地區(qū)二疊系梧桐溝組發(fā)育東西2套沉積體系，玉北地區(qū)沉積物來自西物源，英也爾及連木沁沉積物來自東物源，均為扇三角洲沉積，沉積體系平面分布情況獲得了突破性認識。

(2) 在研究區(qū)運用BP監(jiān)督神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演和有監(jiān)督模式識別(SPR)有利儲層預(yù)測方法能夠有效地進行有利儲層預(yù)測，預(yù)測結(jié)果精度較高，在勘探部署工作中應(yīng)用效果好。

(3) 根據(jù)該次的研究成果，火焰山地區(qū)下一步有2個有利的勘探方向:一是在玉北地區(qū)向北、西北方向探索扇三角洲前緣有利砂體；二是在英也爾地區(qū)向西擴展英也爾扇體前緣含油氣性。

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