基于砂地比的復合河道沉積期次空間解析方法
——以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田ST密井網(wǎng)試驗區(qū)盒8下(2)為例

王文勝，蘭義飛，史紅然，田清華，張志剛，薛 雯

(1.中國石油 長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018； 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安 710018)

復合河道沉積期次空間解析屬于儲層構型研究的范疇，對應Maill構型理論5級界面研究內(nèi)容[1-2]，Maill對構型要素、構型級次和沉積模式等構型理論進行了開創(chuàng)性研究，國內(nèi)外學者利用現(xiàn)代沉積和野外露頭對該理論進行了繼承和發(fā)展[3-6]。復合辮狀河儲層由于結(jié)構復雜性，目前研究成果相對較少，其中以單敬福和劉鈺銘等人最具代表性。單敬福采用“去壓實效應鄰井單期河道標定法”深入研究了砂體疊置程度較深情況下的單井識別[7-9]；劉鈺銘在單井識別基礎上，利用“厚-薄-厚”等原則研究了單期河道的側(cè)向劃界，重點分析了井間是否存在河道邊界問題[10-11]。這些研究成果極大的促進了構型理論的發(fā)展，但在井間河道邊界存在情況下，具體尖滅位置仍不能很好地解決，這也是制約蘇里格氣田開發(fā)效果的重要因素之一。

筆者在從事蘇里格氣田構型分析及儲層精細描述的過程中，總結(jié)出了一套快速、定量確定單期河道邊界尖滅位置的方法，即利用小層砂地比等值線圖確定不同期數(shù)單期河道疊置范圍，以單井識別為基礎，在不同期數(shù)河道疊置范圍控制下刻畫單期河道在剖面上邊界尖滅位置在平面及三維空間延伸展布范圍，實現(xiàn)復合辮狀河道沉積期次空間解析。需要注意的是，本方法的前提是細分各單層砂體厚度相當、地層基本等厚的情況，而對于各單層厚度差別較大的地層，本方法不適用。

1 方法和步驟

1.1 不同期數(shù)疊置區(qū)域分布

砂地比是儲層評價的一項重要參數(shù)，對沉積環(huán)境具有較好的指示作用，經(jīng)常被用來進行物源分析、沉積微相劃分、砂體連通性定量表征等[12-14]，砂地比等值線圖的準確程度直接決定了后續(xù)研究的可靠性。砂地比等值線圖繪制分為兩種，一是具有三維地震資料區(qū)域，通過井點處平均反射強度、均方根振幅等地震屬性與砂地比回歸分析，確定定量關系式，正演或反演出研究區(qū)砂地比等值線圖[15-16]；二是無三維地震資料區(qū)域，主要依靠單井測井和錄井等資料，在精細綜合地質(zhì)研究基礎上，結(jié)合地質(zhì)經(jīng)驗進行人機交互處理，得出研究區(qū)砂地比等值線圖[17]。其中，第二種情況最為常見。

研究小層細分n個單層基本等厚前提下，依據(jù)小層砂地比等值線圖，圈定不同期數(shù)疊置區(qū)域分布圖(圖1)。

圖1 不同期數(shù)疊置區(qū)域分布及剖面線位置精細刻畫Fig.1 The distribution of superimposing areas of several periods and the fine description of the section line position

i期疊置區(qū)域砂地比范圍為：

(i-1)/n～i/n

(1)

式中：i期疊置區(qū)域表明在此區(qū)域范圍內(nèi)有i個單層發(fā)育河道,i=1，2，3，…，n。

1.2 剖面線位置精細刻畫

建立多條連井橫剖面和縱剖面，以井點處每一單層內(nèi)河道是否發(fā)育為基礎，利用不同期數(shù)疊置區(qū)域在橫剖面和縱剖面位置的投影為約束，確定每一剖面上各單層相鄰井井間河道發(fā)育情況及尖滅位置。

在井識別基礎上，在不同期數(shù)疊置區(qū)域控制下，擴展到剖面線位置，體現(xiàn)了由點到線的研究思路。井間是否發(fā)育、發(fā)育幾期和河道由不同期數(shù)疊置區(qū)域約束，具體哪一期或哪幾期發(fā)育，主要決定于相鄰兩井井點處哪一個或哪幾個單層發(fā)育河道(圖1)。

1.3 空間解析

以建立的多個橫剖面和縱剖面為基礎，將不同期數(shù)疊置區(qū)域邊界投影到具體單層在空間的組合，實現(xiàn)復合河道沉積期次的空間解析。

將單層在剖面線位置的河道發(fā)育情況，在不同期數(shù)疊置區(qū)域控制下，延伸到三維空間，體現(xiàn)了平面與剖面相結(jié)合、擴展到三維空間的研究思路，剖面間是否發(fā)育、發(fā)育幾期河道由不同期數(shù)疊置區(qū)域約束，具體哪一期或哪幾期發(fā)育，主要決定于相鄰兩剖面上哪一個或哪幾個單層發(fā)育河道，圖2為一個小層細分3個單層(即n=3)時解析出的各單層河道空間展布。

2 實例應用

應用實例位于蘇里格氣田中區(qū)ST區(qū)塊密井網(wǎng)試驗區(qū)，平均井網(wǎng)350 m×500 m。研究層段盒8下(2)小層為辮狀河沉積，可細分為盒8下(2-1)、盒8下(2-2)和盒8下(2-3)三個單層(即n=3)[18-21]。

按照步驟1.1，利用測井和錄井等資料，開展基于地質(zhì)知識庫約束的精細地質(zhì)研究，繪制小層砂地比等值線圖(圖3a)，細分3個單期(n=3)的前提下，按照公式(1)，垂向發(fā)育一期(i=1)、兩期(i=2)、三期(i=3)河道的砂地比范圍分別為0～0.33,0.33～0.66,0.66～1，由此得出不同期數(shù)疊置區(qū)域分布圖(圖3b)。圖中只劃分出了疊置期數(shù)，具體哪幾期疊置，則要參考井點處單期河道發(fā)育情況進行具體分析。以ST-2-16與ST-J14井間為例，從圖3b可以看出ST-2-16井到ST-J14井，先后經(jīng)歷一期—兩期—三期—兩期疊置，ST-2-16井發(fā)育第2期，ST-J14井發(fā)育第2、第3期。第1期在兩井點處不發(fā)育，在三期疊置區(qū)域發(fā)育，三期疊置區(qū)域邊界即為第1期河道邊界；第2期兩井均發(fā)育，為同一河道，井間不存在尖滅情況；第3期在ST-J14井發(fā)育，由ST-J14向ST-2-16井方向延伸到三期疊置區(qū)域左邊界位置。剖面位置上相鄰兩井井間分別進行以上分析，從而確定橫剖面和縱剖面位置三期河道的組合情況(圖4)；同樣，在圖3b的約束下，將井點和剖面位置單期河道發(fā)育情況按照以上思路進行分析，拓展到三維空間，實現(xiàn)復合河道沉積期次的空間解析(圖5)。

圖2 不同期數(shù)疊置區(qū)域分布約束下單期河道空間解析Fig.2 The spatial analysis of single-period channel under constraints of superimposing areas of diverse periods

圖3 蘇里格氣田ST區(qū)塊密井網(wǎng)試驗區(qū)盒8下(2)砂地比等值線(a)及不同期數(shù)疊置范圍分布(b)Fig.3 A contour map showing the sand-stratum ratio(a) and the superimposing area distribution(b) of the 2rd submember of the lower 8th member of Shahejie Formation in the infilled pattern test area of Block ST,Sulige gas field

圖4 不同期數(shù)疊置區(qū)域約束下A—A′剖面三期河道組合Fig.4 Three-stage channel assemblages of section A-A′ under constraints of superimposing areas of various periods

方法的應用是基于地層基本等厚為前提，但實例應用區(qū)辮狀河道下切侵蝕、側(cè)向切疊，極易造成解釋偏差。第一種情況是下切侵蝕造成局部地層厚度存在較大差異，若后期河道下切侵蝕早期河道，即“砂切砂”，單期地層厚度改變不影響復合河道砂地比，則對疊置區(qū)域劃分結(jié)果沒有影響；若后期河道下切侵蝕早期泥巖相(圖6a)，即“砂切泥”，上期河道砂體變厚導致發(fā)育兩期沉積的砂地比值大于0.66，造成實際兩期沉積解釋為三期疊置的解釋偏差。第二種情況是河道邊緣厚度逐漸變薄(圖6b)，發(fā)育三期河道的砂地比值小于0.66，誤將三期沉積解釋為兩期疊置。單期地層沉積厚度不可能完全相等，但從長期地質(zhì)演化規(guī)律來看，相同沉積背景下，一定范圍內(nèi)地層厚度差異不大，可視為近似相等，局部變化不影響該方法的適用性，對上述兩種情況在局部對解釋結(jié)果稍作調(diào)整即可。

3 討論

1) 方法的提出是以辮狀河沉積為對象，溢岸砂發(fā)育較少，砂巖多為心灘和辮狀水道組成的河道砂。對于曲流河，決口扇、河漫等溢岸砂巖沉積具有一定厚度，砂地比等值線圖不僅僅反映河道沉積的展布，同時也反映出溢岸沉積的規(guī)模，因此對曲流河沉積期次解析，在不存在溢岸沉積的區(qū)域本方法適用，在發(fā)育溢岸沉積區(qū)域，此方法僅可作為參考。

2) 不同疊置區(qū)域分布圖是空間復合河道投影到平面的反映，具體落實到垂向單期組合，井點單期河道發(fā)育情況依然是硬數(shù)據(jù)，因此，理論上來說，如果井網(wǎng)井距較大，且井間出現(xiàn)多個不同疊置區(qū)域，就無法具體解析哪幾期疊合；實際上，國內(nèi)大多數(shù)油氣田已進入開發(fā)中后期，井網(wǎng)井距普遍較密，個別井網(wǎng)井距較大區(qū)域，綜合對研究區(qū)河道展布規(guī)模等基礎地質(zhì)的認識，輔助解決空間解析多解性問題。

圖5 蘇里格氣田ST區(qū)塊密井網(wǎng)試驗區(qū)單期河道空間展布Fig.5 The spatial distribution of single-period channels in the infilled pattern test area in Block ST,Sulige gas fielda. 盒8下(2-1)；b. 盒8下(2-2)；c. 盒8下(2-3)

3) 空間解析結(jié)果是單期河道空間展布，能夠很好指導三維沉積相建模；對于三維砂體分布巖石相建模，解析結(jié)果可以作為約束條件，但不能給與較強的權重，否則會忽略主河道外的溢岸砂巖沉積。

4 結(jié)論

1) 隨著油氣田開發(fā)程度的不斷深入，儲層描述的尺度由小層復合砂體逐漸精細化到單層級別的定量化表征，砂體比能夠很好的反應平面的宏觀沉積規(guī)律，尤其是各單期沉積地層基本等厚的氣藏，對于復合河道精細解析具有重要的指導意義。在河道下切侵蝕、河道邊緣厚度變化區(qū)域，應在單井解釋基礎上依據(jù)地質(zhì)認識進行適當調(diào)整。

圖6 河道下切及邊緣厚度變化造成解釋偏差示意圖Fig.6 A diagram showing the interpretation deviation caused by down-cutting and variation of edge thickness of channelsa. 河道下切侵蝕造成后期沉積砂體厚度變大；b. 河道邊緣厚度變薄，誤將三期沉積解釋為二期

2) 利用測、錄井資料，開展精細地質(zhì)綜合研究，繪制小層砂地比等值線圖，確定多期疊置分布范圍，實現(xiàn)復合河道沉積期次空間解析。研究結(jié)果表明，該方法能夠快速、定量確定井間河道尖滅位置，有助于揭示辮狀河砂體空間展布規(guī)律，提高儲層定量化表征精度，為富集區(qū)篩選及優(yōu)化井位部署提供技術支撐。