復(fù)合曲流帶內(nèi)部構(gòu)型界面識(shí)別新方法及其應(yīng)用

何 康，張鵬志，周軍良，甘立琴，舒 曉

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300452）

0 引言

河流相儲(chǔ)層是我國(guó)陸相含油氣盆地典型的儲(chǔ)層類型之一，國(guó)內(nèi)外學(xué)者充分認(rèn)識(shí)到河流相儲(chǔ)層是一套復(fù)雜的非均質(zhì)體系，尤其是曲流河沉積，其在平面上有著復(fù)雜的微相組合，在縱向上具有多級(jí)次的旋回性［1-2］。陸上油田多年的開(kāi)發(fā)實(shí)踐使得密井網(wǎng)條件下曲流河儲(chǔ)層構(gòu)型技術(shù)日益完善且廣泛推廣［3-4］，但海上油田大井距的限制條件制約了該類儲(chǔ)層構(gòu)型技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。近幾年，海上油田主要通過(guò)對(duì)地震資料處理技術(shù)、屬性提取技術(shù)、相干體切片等技術(shù)的探索創(chuàng)新彌補(bǔ)了地質(zhì)構(gòu)型方法在海上油田應(yīng)用的局限性［5-7］，能夠較好地識(shí)別曲流河泥質(zhì)構(gòu)型界面（廢棄河道），但對(duì)于多條河流互相切疊形成的復(fù)合曲流帶來(lái)說(shuō)，復(fù)雜的切疊結(jié)構(gòu)使得其內(nèi)部的構(gòu)型界面具有一定的隱秘性，現(xiàn)有方法難以準(zhǔn)確識(shí)別這些界面，為復(fù)合曲流帶內(nèi)部單一曲流河點(diǎn)壩砂體的分布刻畫(huà)帶來(lái)較大困難［8-10］。

針對(duì)以上問(wèn)題，以渤海Q 油田北區(qū)NmⅢ2 復(fù)合曲流帶含油砂體為例，在曲流河沉積模式和多河道切疊模式指導(dǎo)下，利用地震正演、波形分析、地震屬性分析、雙屬性融合與地質(zhì)相分析、古地貌分析、構(gòu)型定量刻畫(huà)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)目標(biāo)砂體進(jìn)行構(gòu)型解剖，準(zhǔn)確刻畫(huà)內(nèi)部不同曲流河間的切疊界面，識(shí)別出該界面控制下的點(diǎn)壩砂體，并以此為依據(jù)，優(yōu)化砂體現(xiàn)有注釆井網(wǎng)，為油田進(jìn)一步優(yōu)化注采結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。

1 油田概況

Q油田位于渤海灣盆地渤中坳陷石臼坨凸起的中部（圖1），是一個(gè)大型低幅度披覆背斜稠油油藏，主力含油層為新近系明化鎮(zhèn)組下段和館陶組上段，目的層埋深為950～1 430 m，是一套河流相沉積的砂巖儲(chǔ)層，其中明下段為曲流河沉積，常發(fā)育復(fù)合曲流帶砂體，自上而下可分為Nm0，NmⅠ，NmⅡ，NmⅢ，NmⅣ，NmⅤ共6 個(gè)油組，可進(jìn)一步分29 個(gè)小層，其中NmⅢ油組內(nèi)部自上而下細(xì)分為NmⅢ1，NmⅢ2，NmⅢ3，NmⅢ4 共4 個(gè)小層，館陶組為辮狀河沉積。巖性均以細(xì)砂巖為主，物性表現(xiàn)為高孔高滲。根據(jù)開(kāi)發(fā)管理及構(gòu)造發(fā)育特征，將油田劃分為北塊、北區(qū)、南區(qū)和西區(qū)共4 個(gè)開(kāi)發(fā)區(qū)塊。

圖1 渤海Q 油田區(qū)域位置圖Fig.1 Location of Q oilfield in Bohai Sea

Q 油田自2001 年投產(chǎn)，經(jīng)過(guò)18 a 的開(kāi)發(fā)，油田現(xiàn)有開(kāi)發(fā)井340 口，平均開(kāi)發(fā)井距為350～500 m，綜合含水率已達(dá)93%，已進(jìn)入高含水階段。隨著近2 a 油田進(jìn)一步開(kāi)發(fā)調(diào)整，主力含油砂體通過(guò)調(diào)驅(qū)、調(diào)剖等措施取得了較好的開(kāi)發(fā)效果，但個(gè)別井組仍然存在注釆見(jiàn)效差的現(xiàn)象，亟須開(kāi)展針對(duì)主力含油砂體的內(nèi)部構(gòu)型解剖工作，尋找制約注采效率的地質(zhì)因素，為油田進(jìn)一步高效優(yōu)化注采結(jié)構(gòu)提供地質(zhì)依據(jù)。

2 復(fù)合曲流帶內(nèi)部單河道砂體精細(xì)對(duì)比

北區(qū)NmⅢ2 為油田主力含油砂體，為復(fù)合曲流帶沉積，具有分布范圍廣，切疊程度高的特點(diǎn)，井間河道砂體精細(xì)對(duì)比是該類砂體構(gòu)型解剖的基礎(chǔ)［11-12］。在單井微相識(shí)別基礎(chǔ)上，通過(guò)區(qū)域等時(shí)界面拉平，根據(jù)超短期基準(zhǔn)面旋回特征、河流下切模式等開(kāi)展井間單河道砂體橫向?qū)Ρ?，將?fù)合曲流帶劃分為多個(gè)不同的單一曲流河，砂體沉積以點(diǎn)壩為主（圖2）。

3 復(fù)合曲流帶砂體構(gòu)型解剖

3.1 曲流河砂體規(guī)模定量識(shí)別

在井間單河道砂體精細(xì)對(duì)比基礎(chǔ)上，以井上實(shí)鉆單河道砂體厚度數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，結(jié)合能夠反映砂體展布形態(tài)的常規(guī)振幅屬性（圖3）及曲流河沉積模式，利用petrel 軟件對(duì)目標(biāo)砂體厚度分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而初步確定復(fù)合曲流帶砂體整體分布范圍（圖4）。

3.2 古地貌特征分析

圖3 渤海Q 油田NmⅢ2 砂體最大波谷屬性Fig.3 Maximum trough amplitude of NmⅢ2 of Q oilfield in Bohai Sea

圖4 渤海Q 油田NmⅢ2 砂體厚度等值線圖Fig.4 Contour map of thickness of NmⅢ2 of Q oilfield in Bohai Sea

恢復(fù)渤海Q 油田古地貌特征，對(duì)判斷河流主要流向具有一定的指導(dǎo)意義［13-15］。結(jié)合前人研究資料，該區(qū)域物源方向?yàn)楸蔽飨?，而NmⅡ油組頂面沉積的穩(wěn)定泥巖層為研究區(qū)的主要標(biāo)志層，可作為古地貌恢復(fù)的等時(shí)界面。在地震構(gòu)造解釋基礎(chǔ)上，通過(guò)在時(shí)間域?qū)mⅡ頂面進(jìn)行層拉平，從而恢復(fù)NmⅢ沉積期的古地貌（圖5）。結(jié)果顯示，在NmⅢ2 復(fù)合曲流帶砂體沉積期，該工區(qū)地貌表現(xiàn)為北高南低、中部平緩、東西構(gòu)造繼續(xù)變低的趨勢(shì)，因此，初步判斷水體流向應(yīng)該是由北向南流入工區(qū)，再向西、南、東南等3 個(gè)方向流出，向西與向東南為主要流向，該認(rèn)識(shí)與NmⅢ2 復(fù)合曲流帶砂體的分布形態(tài)基本一致。

3.3 復(fù)合曲流帶內(nèi)部構(gòu)型界面識(shí)別

圖5 渤海Q 油田NmⅢ油組沉積期古地貌圖Fig.5 Paleogeomorphogloic map of NmⅢperiod of Q oilfield in Bohai Sea

復(fù)合曲流帶內(nèi)部存在多條單河道兩兩切疊，刻畫(huà)其內(nèi)部構(gòu)型界面即是識(shí)別這些切疊界面。據(jù)文獻(xiàn)［16-17］報(bào)道，趙翰卿等（1995）利用航空照片，通過(guò)色調(diào)、形狀、紋理、陰影等對(duì)我國(guó)松花江復(fù)合曲流帶內(nèi)部的廢棄河道進(jìn)行了描述，建立了廢棄河道的空間分布模式，并指出2 條單河道的切割關(guān)系存在9 種模式。在該模式指導(dǎo)下，結(jié)合研究區(qū)井間剖面相對(duì)比成果，根據(jù)切疊樣式、切疊程度的強(qiáng)弱，共識(shí)別出目標(biāo)砂體內(nèi)部存在的9 種單河道間切割關(guān)系（圖6），包括廢棄河道切點(diǎn)壩的強(qiáng)弱切疊、點(diǎn)壩切點(diǎn)壩的強(qiáng)弱切疊、點(diǎn)壩切廢棄河道的強(qiáng)弱切疊、廢棄河道切廢棄河道以及同一單河道內(nèi)部不同點(diǎn)壩間的切疊，并以這9 種切割關(guān)系為基礎(chǔ)，建立了9 種正演地質(zhì)模型，進(jìn)行正演模擬，來(lái)認(rèn)識(shí)不同的切割關(guān)系在地震響應(yīng)方面是否具有獨(dú)特的響應(yīng)特征，根據(jù)這些特征，尋求適合的識(shí)別方法來(lái)加以刻畫(huà)。

圖6 渤海Q 油田不同切割關(guān)系地震正演響應(yīng)特征Fig.6 Seismic wave features of different cutting relations of Q oilfield in Bohai Sea

3.3.1 正演模擬結(jié)果

通過(guò)對(duì)9 種地質(zhì)模型進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)不同的切割關(guān)系在地震剖面上具有不同的地震響應(yīng)關(guān)系，可以概括為2 種主要的響應(yīng)特征：①當(dāng)切割程度弱或廢棄河道互相切疊，切疊處以泥質(zhì)廢棄河道或薄的點(diǎn)壩邊界砂沉積為主，切疊處與點(diǎn)壩主體間巖性差異較大，切疊處地震響應(yīng)表現(xiàn)為振幅明顯變?nèi)?，頻率降低，并隨著泥質(zhì)成分增加，變?nèi)醯某潭仍龃螅蹐D6（b），（d），（f），（g），（i）］；②當(dāng)切割程度較強(qiáng)，切疊處沉積一定厚度的點(diǎn)壩砂，與主體點(diǎn)壩間巖性差異相對(duì)較小，切疊處地震響應(yīng)表現(xiàn)為振幅變?nèi)?，但變?nèi)醴认鄬?duì)不明顯［圖6（a），（c），（e），（h）］。

3.3.2 構(gòu)型界面平面追蹤及其微相識(shí)別

對(duì)于第一類響應(yīng)的界面識(shí)別，采用提取多種地震振幅類屬性，發(fā)現(xiàn)RMS 屬性、Maximum Trough 屬性、Mean Amplitude 等常用的地震屬性均不能全面地反映第一類切疊界面，主要是因?yàn)樯鲜鰧傩詫?duì)點(diǎn)壩砂體的突出顯示會(huì)削弱切疊界面處的弱響應(yīng)，但是，通過(guò)平剖結(jié)合，多屬性對(duì)比，發(fā)現(xiàn)Skew in Amplitude 屬性在識(shí)別振幅異常值時(shí)可取得比較好的效果，對(duì)弱振幅響應(yīng)具有一定的放大識(shí)別效果，能夠針對(duì)性的突出顯示弱振幅響應(yīng)。所以，采用該屬性來(lái)識(shí)別第一類構(gòu)型界面，在NmⅢ2 砂體的中部、東部共識(shí)別出11 條砂體切疊界面，同時(shí)，結(jié)合周邊井剖面相分析及曲流河沉積模式，完成對(duì)切疊界面微相的識(shí)別（圖7—8）。

關(guān)于第二類響應(yīng)的界面識(shí)別，通過(guò)提取多種屬性，發(fā)現(xiàn)采用單一的振幅屬性或頻率屬性，都無(wú)法在平面上很好地刻畫(huà)該類界面，因此，考慮利用雙屬性融合技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研，張京思等［18］、肖大坤等［19］、Sun 等［20］在對(duì)薄河道砂體正演模擬過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)在頻率域中提取地震峰值屬性可以較好地識(shí)別河道砂體邊界。這里以本次研究砂體為例，進(jìn)行該方法的應(yīng)用說(shuō)明。對(duì)于第二類響應(yīng)的界面，雖然切疊處沉積點(diǎn)壩砂，但相對(duì)點(diǎn)壩砂主體來(lái)講，在砂巖厚度、物性方面均差于后者，這種差異在地震記錄上就必然表現(xiàn)為前者振幅值小于后者，前者頻率值大于后者，盡管這種差異相對(duì)不明顯。依據(jù)這一理論基礎(chǔ)，可以考慮通過(guò)頻率與振幅之比來(lái)對(duì)這種差異實(shí)現(xiàn)增益，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)這種弱響應(yīng)的放大識(shí)別（圖9）。

通過(guò)頻率振幅比屬性，對(duì)目標(biāo)砂體西側(cè)的切疊界面加以識(shí)別，對(duì)Skew in Amplitude 無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別的振幅異常區(qū)進(jìn)行了精細(xì)的刻畫(huà)，同時(shí)，結(jié)合周邊井剖面相分析，完成了對(duì)整個(gè)復(fù)合曲流帶砂體構(gòu)型界面的平面追蹤與微相識(shí)別（圖10）。

圖9 頻率振幅比與砂巖厚度的關(guān)系Fig.9 Relationship between frequency amplitude ratio and thickness of sandstone

圖10 渤海Q 油田Skew in Amplitude 識(shí)別第一類界面（a）和頻率振幅比屬性識(shí)別第二類界面（b）Fig.10 Tracking the first interface by Skew in Amplitude（a）and the second interface by F/A（b）of Q oilfield in Bohai Sea

3.4 復(fù)合曲流帶內(nèi)單河道平面展布特征

在井間單河道砂體精細(xì)對(duì)比的基礎(chǔ)上，以砂體厚度分布、點(diǎn)壩定量公式作約束，以古地貌分析作流向指引，以剖面相分析結(jié)合多屬性融合追蹤與識(shí)別構(gòu)型界面及其微相，最終實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)復(fù)合曲流帶內(nèi)部多河道砂體平面分布的精細(xì)刻畫(huà)（圖11）。

圖11 渤海Q 油田NmⅢ2 復(fù)合曲流帶砂體構(gòu)型解剖成果Fig.11 Result of configuration of complex meander belt NmⅢ2 of Q oilfield in Bohai Sea

構(gòu)型解剖成果揭示了研究區(qū)復(fù)合曲流帶沉積特征：河流自工區(qū)北西向流入，受當(dāng)時(shí)古地貌控制，形成多股分流，其中主支河道向西、向東南方向流經(jīng)工區(qū)，其中又分成多股次支河道，隨著多股河道的側(cè)向擺動(dòng)、廢棄，沉積砂體側(cè)向切疊，在中部及東南區(qū)域仍存在大面積點(diǎn)壩砂沉積，內(nèi)部分布多個(gè)因切疊形成的復(fù)雜沉積結(jié)構(gòu)，結(jié)合油田現(xiàn)有的動(dòng)靜態(tài)資料證實(shí)這些切疊沉積結(jié)構(gòu)對(duì)注釆流向具有一定的側(cè)向遮擋作用。

4 復(fù)合曲流帶砂體構(gòu)型解剖成果應(yīng)用

依據(jù)構(gòu)型成果與動(dòng)態(tài)資料驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)復(fù)合曲流帶內(nèi)部的切疊界面對(duì)流體具有側(cè)向遮擋作用，切疊界面處保留下的泥質(zhì)成分越多，遮擋效果越明顯。因此，切疊關(guān)系中，切疊處以廢棄河道沉積為主，則滲透性差，注水不見(jiàn)效；以點(diǎn)壩沉積為主，則滲透性中等，注水見(jiàn)效慢；不發(fā)育切疊界面區(qū)域，滲透性最好，注水見(jiàn)效快?；谶@一認(rèn)識(shí)，結(jié)合現(xiàn)有井網(wǎng)（參見(jiàn)圖11），建議在A34，A24 所在點(diǎn)壩增加水平采油井，現(xiàn)有定向井轉(zhuǎn)注；A7 井西側(cè)可部署水平采油井，利用西側(cè)邊水及東側(cè)注水井A7，形成注釆井網(wǎng)；A27 開(kāi)層轉(zhuǎn)注，與A15 井形成完善注釆井網(wǎng)；B10井轉(zhuǎn)注，與B9，B15 井形成注水井網(wǎng)；A10 井大泵提液，周邊注水井增注。部分措施已初見(jiàn)成效，B10 井已于2019 年2 月底轉(zhuǎn)注，A10 井4 月?lián)Q大泵提液采油，B9，B15 分別于8 月、9 月開(kāi)層采油，油井單井日產(chǎn)油由20～23 m3增加到43～46 m3，效果顯著。

5 結(jié)論

（1）多條單河道互相切疊形成了復(fù)合曲流帶內(nèi)部復(fù)雜的儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)，根據(jù)切疊類型、切疊強(qiáng)弱程度劃分了9 種單河道間切疊類型，并通過(guò)正演模擬的方法，首次認(rèn)識(shí)了不同切疊類型在地震資料上的響應(yīng)特征，為如何平面追蹤識(shí)別構(gòu)型界面提供了較好的依據(jù)。

（2）基于正演模擬結(jié)果，總結(jié)出復(fù)合曲流帶內(nèi)部存在2 類構(gòu)型界面：第1 類界面以泥質(zhì)沉積為主，地震響應(yīng)明顯，通過(guò)類比多種振幅屬性，發(fā)現(xiàn)Skew in Amplitude 屬性平面上識(shí)別追蹤此類界面的效果最好；第2 種界面有一定的砂巖沉積，地震響應(yīng)不明顯，常規(guī)振幅屬性無(wú)法識(shí)別，引入頻率振幅比屬性，發(fā)現(xiàn)該類屬性可對(duì)構(gòu)型界面處地震響應(yīng)特征進(jìn)行放大，平面上能夠準(zhǔn)確識(shí)別追蹤第2 類構(gòu)型界面。

（3）動(dòng)靜結(jié)合，總結(jié)了不同類型的構(gòu)型界面對(duì)流體側(cè)向遮擋能力，并提出相應(yīng)的增產(chǎn)措施：第1類界面遮擋能力強(qiáng)，可以將其封閉的砂體作為調(diào)整單元，完善內(nèi)部注采井網(wǎng)，提高注采效果；第2 類構(gòu)型界面有一定的砂巖沉積，遮擋能力弱，可整體考慮井網(wǎng)，通過(guò)調(diào)驅(qū)、調(diào)剖、增注等措施，提高界面遮擋方向的注水能力，實(shí)現(xiàn)井組內(nèi)部均勻驅(qū)替，進(jìn)一步提高產(chǎn)量的開(kāi)發(fā)效果。