相帶約束復(fù)雜薄互沉積儲層預(yù)測方法與實踐
——以墾利10油田沙河街組儲層為例

朱建敏，錢 賡，王少鵬，張倩萍，李文忠

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司,天津 300459)

引 言

近幾年，渤海灣盆地古近系油藏儲量、產(chǎn)量幾乎占到渤海油田的一半。十二五期間開發(fā)的古近系油藏多為辮狀河三角洲沉積，儲層橫向分布較穩(wěn)定，為構(gòu)造層狀油藏，隨著古近系油藏開發(fā)程度日益加深，涉及的沉積類型多樣化、儲層分布特征復(fù)雜化。該類油藏普遍埋藏深，地震資料主頻相對較低、品質(zhì)較差[1]，難以對單砂層進(jìn)行有效分辨。多數(shù)學(xué)者對該類儲層的預(yù)測一般以地震可識別的分辨率為研究尺度，通過地震多屬性提取或多屬性融合優(yōu)選出能夠表征儲層分布的地震屬性[2-4]，全油田各個區(qū)塊均用一種地震屬性表征儲層分布，用一把尺子衡量所有的沉積相帶。使用該傳統(tǒng)方法，墾利10油田難以優(yōu)選出一種井震吻合率、儲層預(yù)測精度均高于60%的屬性。不同物源、不同沉積體系、不同相帶會形成不同的儲層結(jié)構(gòu)，不同儲層結(jié)構(gòu)會造成地震反射波形差異[5-7]，那么不同儲層結(jié)構(gòu)的地震屬性可能就不同。因此，本文在開展地震儲層預(yù)測之前，首先進(jìn)行地質(zhì)沉積研究，在沉積相帶、沉積模式約束下進(jìn)行區(qū)帶劃分，平面上細(xì)化研究尺度，然后在單區(qū)帶內(nèi)再開展地震地質(zhì)一體化儲層預(yù)測。研究注重沉積相帶、沉積模式的主導(dǎo)作用，分析儲層結(jié)構(gòu)及地震響應(yīng)特征，形成一種復(fù)雜薄互沉積儲層預(yù)測方法，利用新鉆開發(fā)井驗證，儲層預(yù)測精度高達(dá)70%。

1 油田地質(zhì)特征

墾利10油田位于渤海南部萊州灣凹陷北部陡坡帶,依附于長期繼承性活動的萊北一號大斷層,由上升盤的披覆半背斜和下降盤的斷裂半背斜組成[8-9](圖1、圖2)。墾利10油田含油層位多，明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營組及沙河街組均有油層鉆遇，其中古近系沙三段是主力含油層位[10]。沙三段油藏被一系列斷層分割為多個斷塊(圖2)，沙三段油藏整體埋深-2 460～-2 764 m，儲層為辮狀河三角洲沉積，油藏類型為受巖性、構(gòu)造、斷層控制的中輕質(zhì)巖性-構(gòu)造油藏[11-13]。

沙三中亞段沉積物源主要來自西南的墾東凸起[9]，結(jié)合已鉆開發(fā)井資料研究，沙三中亞段縱向發(fā)育2種沉積類型儲層：沙三中Ⅱ油組為高頻進(jìn)積型三角洲沉積，砂體較厚，儲層橫向變化快，單砂體厚度集中在8～30 m；沙三中Ⅰ油組為正常辮狀河三角洲前緣沉積，儲層橫向發(fā)育較穩(wěn)定，單砂體厚度集中在2～5 m。沙三上油組沉積物源發(fā)生轉(zhuǎn)換，來自北部的萊北低凸起為窄河道型三角洲沉積，儲層橫向變化快，單砂體厚度主要集中在1～4 m(圖3)。

油田三維地震資料分辨率為35 m左右，沙三中Ⅰ上油組厚度與地震資料分辨率相當(dāng)，地震反射波形對應(yīng)一個波峰同向軸，通過傳統(tǒng)全油田屬性提取優(yōu)選耦合，井點實鉆儲層厚度與屬性耦合程度不高，僅有60%左右，難以滿足開發(fā)井實施需求。對于沙三中Ⅱ油組高頻進(jìn)積型三角洲，通過已鉆井發(fā)現(xiàn)儲層橫向變化快，不同期次三角洲或同一期次三角洲不同部位的開發(fā)井實鉆厚度差異大,對優(yōu)勢儲層分布認(rèn)識不清。在地震資料縱向分辨率低的客觀條件下，提出沉積相帶約束下的儲層研究思路，將沉積相帶與地球物理方法相融合，針對墾利10油田中Ⅰ上油組、中Ⅱ油組2種沉積類型儲層，采用沉積約束下分區(qū)帶屬性耦合儲層預(yù)測技術(shù)、井震一體化高頻進(jìn)積型三角洲儲層預(yù)測技術(shù)，對沙三上油組薄儲層進(jìn)行預(yù)測。

圖1 墾利10油田區(qū)域位置Fig.1 Regional location of Kenli 10 oilfield

圖2 沙三段斷塊分布Fig.2 Fault block distribution map of Es3

圖3 沙三段沉積特征Fig.3 Sedimentary characteristics of Es3

2 儲層預(yù)測方法

2.1 沉積約束下分區(qū)帶屬性耦合儲層預(yù)測

2.1.1 沉積微相分析及區(qū)帶劃分 墾利10油田沙三中亞段沉積物源來自西南部墾東凸起，沙三上亞段沉積時物源發(fā)生轉(zhuǎn)換，沉積物源來自北部的萊北低凸起[14]。通過古地貌分析，在油田北東部萊北一號斷層北側(cè)發(fā)現(xiàn)了V形剝蝕溝谷，可以作為沉積物源口。其次，通過重礦物分析發(fā)現(xiàn)：該油田2、3井主要重礦物組合為石榴石+磁鐵礦+鋯石+白鈦礦，其中石榴石+磁鐵礦含量最高，與墾東物源重礦物組合特征類似[15]，物源來自墾東凸起；4井主要重礦物組合為褐鐵礦+石榴石+白鈦礦+鋯石，其中褐鐵礦+石榴石含量最高，與萊北物源重礦物組合特征類似，物源來自萊北低凸起(表1)。

對比沙三中Ⅰ上油組最大絕對值振幅屬性圖和沉積微相圖(圖4)， 發(fā)現(xiàn)平面上振幅強度分布存在區(qū)帶性，與沉積相帶相關(guān)性很好，據(jù)此，將沙三中Ⅰ上油組分為3個區(qū)帶。墾東物源西支區(qū)帶主要分布在2井區(qū)，為強振幅響應(yīng)特征；萊北物源區(qū)帶主要分布在4井區(qū)，為弱振幅響應(yīng)特征；墾東物源東支區(qū)帶主要分布在3井區(qū)，為中等振幅響應(yīng)特征，介于前2個區(qū)帶之間(圖4(b))。

表1 油田與圍區(qū)沙三中Ⅰ上油組重礦物含量Tab.1 Heavy mineral content of the upper oil reservoir group I of Es3M in the oilfield and its surrounding area

圖4 沙三中Ⅰ上油組區(qū)帶劃分Fig.4 Zone division of the upper oil reservoir group I of Es3M

2.1.2 基于屬性耦合的定量儲層預(yù)測 波形分析是通過地震波的細(xì)微變化來分析巖性及沉積相的變化的。不同類儲層的單一地震反射波形特征在形態(tài)、寬窄、幅度、均值等方而均具有一定的差異性,有效儲層厚度往往影響波形幅度[16-17]。針對沙三中Ⅰ上油組波峰地震反射同相軸，提取最大絕對值振幅屬性，計算時窗內(nèi)的最大絕對值振幅值。該屬性適合巖性分析，也可用于地層巖性相變分析，計算薄砂巖厚度，識別亮點、暗點，指示烴類，識別火成巖等特殊巖性。

沉積物源、儲層結(jié)構(gòu)、巖性組合不同都會導(dǎo)致地震反射波形特征有差異，這就是沙三中Ⅰ上油組平面上3個區(qū)帶地震反射波形幅度各不相同的關(guān)鍵因素。2、3井區(qū)物源來自墾東凸起，分別為不同的分支，形成的儲層結(jié)構(gòu)也不相同。3井區(qū)儲層縱向以薄互沉積為主，砂泥分布較均勻，而2井區(qū)儲層縱向上明顯有上、中、下砂層發(fā)育，中間泥巖發(fā)育的特點(圖5)。4井區(qū)物源來自萊北凸起，砂層主要發(fā)育在上部，下部以泥巖沉積為主。3個區(qū)帶具有不同的儲層結(jié)構(gòu)，從最大振幅屬性圖上也可看出3個區(qū)帶的振幅值差異明顯。

圖5 沙三中Ⅰ上油組連井對比Fig.5 Well section of the upper oil reservoirgroup I of Es3M

統(tǒng)計油田區(qū)域內(nèi)4口探井和19口開發(fā)井沙三中Ⅰ上油組儲層厚度、砂巖含量、最大絕對值地震屬性值，通過耦合發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)帶砂巖含量與屬性值分別具有單獨的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)遠(yuǎn)高于油田整體耦合的結(jié)果，單一區(qū)帶內(nèi)，振幅屬性值越低，砂巖含量越高(圖6)。

墾東物源西支區(qū)帶鉆井顯示砂巖體積分?jǐn)?shù)在10.6%～33.5%，整體振幅屬性值較高(21 280～15 030)，屬于辮狀河三角洲前緣末端或前三角洲亞相沉積，砂巖含量偏小，儲層橫向分布不穩(wěn)定。墾東物源東支區(qū)帶鉆井顯示砂巖體積分?jǐn)?shù)在14.1%～45.5%，整體振幅屬性值中等(16 110～8 750)，屬于辮狀河三角洲前緣亞相，砂巖含量較高且儲層橫向分布較穩(wěn)定。萊北物源區(qū)帶鉆井顯示砂巖體積分?jǐn)?shù)在2.9%～32.7%，整體振幅屬性值較弱(7 480～11 600)，屬于辮狀河三角洲前緣或前三角洲亞相，儲層橫向展布不穩(wěn)定。

在不同區(qū)帶內(nèi)，利用砂巖含量與最大絕對值振幅屬性值線性關(guān)系對油田沙三中Ⅰ上油組進(jìn)行砂巖含量定量預(yù)測，通過開發(fā)井驗證，儲層預(yù)測精度在70%(表2)。

圖6 不同區(qū)帶屬性值與砂巖含量的耦合關(guān)系Fig.6 Coupling relationship between attribute value of different zones and sandstone content

區(qū)帶開發(fā)井井名預(yù)測砂巖體積分?jǐn)?shù)/%實鉆砂巖體積分?jǐn)?shù)/%絕對誤差/%相對誤差/%墾東物源西支A151511-427墾東物源東支B452422-28墾東物源東支B222516-936萊北物源B413240825

2.2 井震一體化高頻進(jìn)積型三角洲儲層預(yù)測

2.2.1 沉積特征及期次 沙三中Ⅱ油組同中Ⅰ油組物源一致，來自西南方向的墾東凸起，從拉平地震剖面可看出(圖7(a))，沙三中Ⅱ油組屬于典型的進(jìn)積型三角洲沉積，由西向東，三角洲逐漸推進(jìn)。結(jié)合三角洲沉積形態(tài)及接觸關(guān)系，沙三中油組可識別出4期大型三角洲進(jìn)積體系，每期由多個期次三角洲進(jìn)積而成。前3期地層傾角大，單期沉積規(guī)模小，主要以充填盆地沉積為主，為沙三中Ⅱ油組。第4期地層傾角小，沉積規(guī)模大，是最后一期填平盆地的沉積，基本覆蓋油田范圍，為沙三中Ⅰ油組。從沙三中油組頂面向下100 ms的切片可以看出，單期三角洲近南北向的條帶響應(yīng)特征明顯，一個條帶代表一期三角洲(圖7(b))。相對于沙三上以及沙三中Ⅰ油組，沙三中Ⅱ油組單期三角洲沉積范圍小，沉積期次多，因此，本文暫且命名為高頻進(jìn)積型三角洲。

圖7 墾利10油田沙三中Ⅱ油組沉積特征Fig.7 Sedimentary characteristics of oil reservoir groupⅡof Es3M in Kenli 10 oilfield

2.2.2 優(yōu)質(zhì)儲層分布規(guī)律及儲層預(yù)測 在湖盆萎縮期，盆地邊緣坡度大、穩(wěn)定的古構(gòu)造環(huán)境及周期性的物源供給是此類三角洲形成的決定性因素。與經(jīng)典三角洲沉積相帶分布不同[18]，經(jīng)典三角洲前緣亞相相帶寬、平面占比大、儲層展布范圍大，前三角洲亞相相帶窄、儲層不發(fā)育，中Ⅰ上油組即為該類三角洲沉積。而中Ⅱ油組發(fā)育的三角洲沉積，平原及前緣亞相相帶窄、平面占比小、儲層分布范圍小，前三角洲亞相相帶反而寬、平面占比大，儲層也不發(fā)育(圖8)。

在單期三角洲沉積前，古地貌具有緩坡帶窄、陡坡帶寬的特點。緩坡帶湖水較淺，河流能量較強，以局部發(fā)育河道沉積為主，大量沉積物會隨河流向湖盆方向搬運，緩坡帶主要為三角洲平原亞相沉積，整體儲層不發(fā)育，局部有河道砂體發(fā)育，具有相帶窄、分布范圍小的特征。當(dāng)河流進(jìn)入陡坡帶后，由于重力作用及湖水的頂托作用變強，河流向前流動的能力迅速削弱，河道分叉變多，大量粗粒沉積物會迅速在陡坡帶附近沉積，形成以砂巖沉積為主的三角洲前緣亞相，整體儲層發(fā)育，具有相帶窄，分布范圍小的特點。剩余少量粗粒及大量細(xì)粒沉積物會隨水流運移至更遠(yuǎn)處沉積，形成以泥巖沉積為主的前三角洲亞相，整體儲層不發(fā)育，具有相帶寬、分布范圍廣的特點(圖8)。

圖8 高頻進(jìn)積型三角洲沉積模式Fig.8 High-speed progradational delta depositional mode

對于海上大井距油田來說，如何有效利用地震資料進(jìn)行儲層預(yù)測是開發(fā)井實施的關(guān)鍵。不同相帶沉積不同構(gòu)型儲層，不同構(gòu)型儲層可能形成不同反射波形。因此，筆者在上述沉積模式認(rèn)識下，進(jìn)行了地球物理正演模擬研究，分析不同相帶儲層的地球物理響應(yīng)特征。挑選了位于三角洲前緣亞相的2井(儲層凈厚度27.8 m)和位于前三角洲亞相的8井(儲層凈厚度4.6 m)(圖9(a))，通過正演模擬結(jié)果可以看出，儲層不發(fā)育的前三角洲亞相為強振幅反射特征(圖9(b))，儲層發(fā)育的三角洲前緣亞相為相對弱振幅反射特征[19]，正演結(jié)果與實際地球物理資料反射特征基本相似(圖9(c))。

圖9 沙三中Ⅱ油組儲層地球物理響應(yīng)模板Fig.9 Geophysical response template of oil reservoir groupⅡof Es3M

依據(jù)該地球物理響應(yīng)模板，在三角洲前緣相帶控制下，以相對弱振幅反射特征為約束，結(jié)合鉆井即可刻畫有利砂體展布范圍，在此基礎(chǔ)上結(jié)合沉積模式及實鉆井砂地比約束，即可實現(xiàn)儲層厚度定量預(yù)測。B47、B51井鉆遇兩期三角洲(圖10(a))。1號三角洲砂體毛厚度分別為7.0 m、9.7 m，均為油層。通過井震標(biāo)定可看出，B47、B51井均處于三角洲頂部，屬于前緣亞相，振幅反射強度較前三角洲亞相弱，符合地球物理響應(yīng)模板。從井點出發(fā)，以井點弱振幅反射特征為約束向周邊展開追蹤，刻畫了砂體的展布范圍，圖10(c)中淺藍(lán)色曲線即為1號進(jìn)積體在該剖面上的展布范圍，砂體東側(cè)邊界基本確定在強弱振幅變化帶處。2號三角洲砂體毛厚度分別為16.7 m、1.6 m，分別為油層和水層。通過井震標(biāo)定可看出，B47井較B51井構(gòu)造位置高，儲層發(fā)育，為弱振幅反射，B51井儲層不發(fā)育，為較強振幅反射，兩井之間明顯存在強弱振幅變化點，該變化點即為砂體邊界。最后，在井點實鉆凈毛比、向物源方向及向前三角洲亞相方向儲層變薄的沉積模式約束下，即可對砂體凈厚度進(jìn)行插值預(yù)測(圖10(b))。B48、B46井實鉆獲得的儲層凈厚度分別4.9 m、5.2 m，儲層預(yù)測精度在70%左右。

圖10 沙三中Ⅱ油組儲層精細(xì)刻畫及預(yù)測Fig.10 Fine characterization and quantitative prediction of oil reservoir groupⅡof Es3M

3 結(jié) 論

(1)以沉積相帶、沉積模式為約束，分析儲層結(jié)構(gòu)及地震響應(yīng)特征。在地球物理資料縱向分辨率低的客觀條件下，提出在沉積相帶約束下，細(xì)化平面研究尺度，提高儲層預(yù)測精度。

(2)通過沉積研究、井震對比分析，在不同沉積相帶儲層形成不同地震反射特征的認(rèn)識下，以墾利10油田為靶區(qū)，最終形成沉積約束下分區(qū)帶屬性耦合儲層預(yù)測技術(shù)及井震一體化高頻進(jìn)積型三角洲儲層預(yù)測技術(shù)，利用新鉆開發(fā)井驗證，儲層預(yù)測精度達(dá)到70%以上。