基于地震波形結(jié)構(gòu)特征的分流河道砂體儲(chǔ)層構(gòu)型

陳 波，李文俊，丁 芳，陳 晨，李炳穎，王 偉

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司，上海 200335）

地震波形是地下地質(zhì)體包含的地質(zhì)信息和地球物理信息的綜合體現(xiàn)形式[1]，將具有相同特征的地震波形作為一個(gè)復(fù)合體進(jìn)行地震相研究，不同類型的沉積相通常具有不同的地震相特征，因而能夠利用地震相刻畫某類沉積體在空間上的分布范圍及變化規(guī)律[2]。但是這種刻畫尺度較大，對(duì)于油氣田開(kāi)發(fā)中后期剩余油氣挖潛來(lái)說(shuō)，精細(xì)程度不足。因此，通過(guò)分析組成某類地震相內(nèi)部的各個(gè)同相軸的反射強(qiáng)度、波形變化、疊置關(guān)系，可以精細(xì)刻畫出復(fù)合砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和單砂體空間展布形態(tài)，指導(dǎo)剩余油氣挖潛。

三角洲分流河道砂體是陸相含油氣盆地較重要的儲(chǔ)層。目前，我國(guó)超過(guò)80%的石油資源埋藏于陸相沉積體中，東海盆地是我國(guó)重要的海上油氣勘探開(kāi)發(fā)區(qū)域之一，其中西湖凹陷是盆地內(nèi)最具油氣勘探開(kāi)發(fā)潛力的地區(qū)之一，該地區(qū)主要的開(kāi)發(fā)層系以三角洲分流河道沉積為主，砂體復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是制約油氣田開(kāi)發(fā)的重要因素。

以東海西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶上H氣田的漸新統(tǒng)花港組三角洲分流河道儲(chǔ)層為研究對(duì)象，在井少（氣田圈閉面積50 km2，探井3口，開(kāi)發(fā)井5口，平均井距1.2 km）、層深（主力氣層埋深超過(guò)3 500 m）等客觀現(xiàn)實(shí)下，通過(guò)井震結(jié)合，建立地震波形與砂體發(fā)育之間的關(guān)系，總結(jié)研究區(qū)河道砂體地震波形結(jié)構(gòu)樣式及砂體演化特征，尋找潛力區(qū)。

1 地質(zhì)概況

東海陸架盆地位于亞洲板塊的東南緣，是太平洋構(gòu)造體系的組成部分，是以新生代沉積為主的大型沉積盆地。盆地自南向北分為臺(tái)西、臺(tái)北、浙東和福江四個(gè)坳陷，各個(gè)坳陷又可進(jìn)一步劃分次一級(jí)的凹陷和凸起，整體呈北東-南西向展布，具有東西分帶、南北分塊的格局[3]。西湖凹陷位于浙東坳陷中部（圖1），距上海市約360 km，南北長(zhǎng)460 km，東西寬110 km，面積43 000 km2。

圖1 研究區(qū)地理位置

H氣田位于西湖凹陷，處于中央洼陷反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶內(nèi)，是在東西向擠壓應(yīng)力背景下形成的寬緩背斜圈閉，構(gòu)造幅度較平緩[4]，主要含油氣層系處于漸新統(tǒng)花港組。氣田鉆遇地層平均厚度350 m，平面上分布較穩(wěn)定，主力氣藏埋深3 000～3 600 m，孔隙度為10%～15%，滲透率為0.2×10-3～8.9×10-3μm2，屬于中深層低孔低滲型儲(chǔ)層，油氣藏類型以構(gòu)造-巖性、巖性氣藏居多。

區(qū)域研究表明，研究區(qū)花港組時(shí)期以河流相沉積為主[5-7]，其沉積特征與河流體系的河床沉積基本相同[8]，以砂質(zhì)沉積為主，粒度較粗，分選變化較大。

受地形陡緩、水流強(qiáng)弱等因素影響，河床內(nèi)部可發(fā)育類似邊灘或心灘樣式的沉積體，垂向上具有下粗上細(xì)的間斷性正韻律，受多期水道相互切割、充填等改造，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)。常發(fā)育板狀、槽狀交錯(cuò)層理，具有不對(duì)稱波痕及沖刷充填構(gòu)造，少見(jiàn)化石，河道橫剖面呈透鏡狀，沿河道方向呈長(zhǎng)條狀，空間上分布呈迷宮狀。

2 沉積相類型及特征

區(qū)域研究指示物源主要來(lái)自北側(cè)，同時(shí)西側(cè)存在局部物源，砂體類型以水道類沉積為主。其中花港組上段自下而上由三角洲平原分流河道逐漸向三角洲前緣、辮狀河、曲流河沉積體系演化[9]，主要的儲(chǔ)集體類型有三角洲平原分流河道、辮狀河心灘、曲流河邊灘等，本次研究的目的層為三角洲平原分流河道砂體。

目的層沉積時(shí)期，分流河道砂體發(fā)育，井點(diǎn)鉆遇砂巖以中細(xì)砂巖為主（圖2），GR曲線均為底部突變的箱狀砂體，表明早期水動(dòng)力較強(qiáng)，以下切作用為主，箱型內(nèi)部齒化現(xiàn)象嚴(yán)重，存在泥質(zhì)含量增加的特點(diǎn)，指示水體能量變化頻繁。部分井點(diǎn)發(fā)育泥巖夾層，將厚砂體分隔成兩期。H5層僅1口井取心，取心段以塊狀砂巖為主，發(fā)育沖刷面（圖2a、2g），沖刷面之下為泥質(zhì)沉積，之上見(jiàn)定向排列礫石沉積，礫石半徑為0.3～0.8 cm，向上粒度逐漸變細(xì)，內(nèi)部偶見(jiàn)扁平泥巖撕裂屑，局部位置發(fā)育較薄的條帶狀泥質(zhì)夾層（圖2b）；河流分叉改道后，水體能量減弱，以泥質(zhì)沉積為主，內(nèi)部可見(jiàn)水體能量增強(qiáng)后，水流攜帶的砂巖沉積形成的灰白色砂質(zhì)紋層（圖2c、2h）；局部沉積時(shí)期水體較淺，水棲生物發(fā)育，可見(jiàn)生物擾動(dòng)、垂向蟲(chóng)孔、碳質(zhì)紋層等現(xiàn)象（圖2d、2e）；另可見(jiàn)厚層塊狀砂巖內(nèi)發(fā)育斜層理（圖2f）、交錯(cuò)層理。取心段整體以塊狀層理為主，表明水動(dòng)力強(qiáng)，沉積物供給充足，短時(shí)間內(nèi)沉積量較大。

圖2 取心段沉積特征

3 波形結(jié)構(gòu)分類及地震響應(yīng)特征

3.1 地震波形結(jié)構(gòu)分類

Vail等人研究認(rèn)為，通過(guò)地震資料開(kāi)展地震相分析可以解釋巖相和沉積環(huán)境?；谧R(shí)別出來(lái)的地震相邊界進(jìn)行地震相圖的編繪，來(lái)表征地震相內(nèi)部沉積層理、結(jié)構(gòu)、巖性等沉積特征[10]，可指導(dǎo)砂體刻畫[11-13]和儲(chǔ)層構(gòu)型[14-16]等方面的研究。

受沉積體形態(tài)、巖性差異、流體性質(zhì)、物性等參數(shù)的影響，相鄰地層單元的反射特征，如振幅強(qiáng)度、連續(xù)性、頻率、速度等均不相同，因此特定的地質(zhì)體可以通過(guò)特定的地震響應(yīng)特征凸顯出來(lái)，一般通過(guò)地震波形的縱橫向變化表現(xiàn)。前人利用地震波形的偏度和尖度劃分出多種地震波形態(tài)，并識(shí)別出砂泥巖發(fā)育區(qū)[17]，還有學(xué)者利用地震波形的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)砂體展布范圍和疊置關(guān)系[18]。在前人認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，總結(jié)地震波形類型，并結(jié)合研究區(qū)特征，開(kāi)展儲(chǔ)層疊置樣式分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，研究區(qū)地震波波形主要分為單峰地震波形和雙峰地震波形。

3.1.1 單峰地震波形

單峰地震波形可分為3種樣式（圖3上），第1種為上下對(duì)稱型，表現(xiàn)為正態(tài)分布特征，通常頂?shù)淄蛔?、?nèi)部隔夾層不發(fā)育的箱狀砂體在地震剖面上表現(xiàn)為該種類型，且砂巖的頂?shù)淄ǔ０l(fā)育具有一定厚度穩(wěn)定的泥巖，頂?shù)琢阆辔晦D(zhuǎn)換面較清晰。第2種為振幅主極值偏下，表明砂體底部界面清晰，頂部發(fā)育多期不連續(xù)薄層砂泥巖，導(dǎo)致頂部砂泥界面不清晰。第3種與第2種相反，振幅主極值偏上，表明砂體底部界面附近砂泥巖期次多、巖性變化頻率快。

圖3 地震波形分類

3.1.2 雙峰地震波形

雙峰地震波形可分為4種樣式（圖3下），第1種為上下對(duì)稱型，發(fā)育兩個(gè)振幅強(qiáng)度均較高的波谷，內(nèi)部夾一個(gè)較強(qiáng)的波峰，代表復(fù)合砂體內(nèi)兩套較純砂巖之間夾一套具有一定厚度的泥巖夾層，該夾層在平面上具有一定的分布范圍，對(duì)油氣運(yùn)移起到隔擋作用。第2種同樣為上下對(duì)稱型，但內(nèi)部所夾泥巖的厚度偏小，泥巖純度較第一種明顯偏差，井點(diǎn)測(cè)井自然伽馬曲線同樣表現(xiàn)為箱狀，內(nèi)部沒(méi)有明顯的高伽馬的泥巖段，但齒化現(xiàn)象嚴(yán)重，代表了砂體內(nèi)部泥質(zhì)含量相對(duì)較高；在地震剖面上表現(xiàn)為由兩個(gè)較強(qiáng)波谷組成的復(fù)波內(nèi)部出現(xiàn)反射強(qiáng)度較弱的、連續(xù)性偏差的波峰響應(yīng)，實(shí)踐表明該類波形內(nèi)部的泥巖較難追蹤，對(duì)油氣具有一定的遮擋，若生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，上下砂巖可以溝通。第3種為下正上偏型，代表了復(fù)合砂體內(nèi)下部砂體較厚較純，上部砂體厚度變薄或泥質(zhì)含量增加，表明早期水動(dòng)力較強(qiáng)，沉積砂體粒度較粗、泥質(zhì)含量較少，隨后水平面升高，沉積物變細(xì)，泥質(zhì)含量增高，隨后水平面再一次下降但水動(dòng)力減弱，導(dǎo)致沉積物粒度不及早期。第4種為上正下偏型，與第3種代表地質(zhì)意義相反[12]。

3.2 井震標(biāo)定及地震相特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)探井的井震標(biāo)定發(fā)現(xiàn)，合成記錄波組能量對(duì)比關(guān)系、波形特征與井旁道地震道擬合程度較高（圖4），研究區(qū)各主力層砂體頂面主要響應(yīng)波谷位置（H3、H4、H7，紅色虛線）、波峰與波谷的轉(zhuǎn)換面（H5，紅色實(shí)線）、波谷與波峰的轉(zhuǎn)換面（H6，藍(lán)色虛線）。本次研究目的層H5層的砂體頂面主要響應(yīng)波峰與波谷的轉(zhuǎn)換面，砂體底面主要響應(yīng)波谷與波峰的轉(zhuǎn)換面，即H5層的砂體對(duì)應(yīng)一個(gè)完整的復(fù)合波谷相位。

圖4 井震標(biāo)定

根據(jù)探井及開(kāi)發(fā)井實(shí)際鉆遇砂體情況，結(jié)合過(guò)井地震剖面，將井點(diǎn)砂巖發(fā)育規(guī)律與地震波形變化進(jìn)行匹配，總結(jié)研究區(qū)不同砂體結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的波形特征。可將研究區(qū)分流河道砂體波形結(jié)構(gòu)劃分為單峰型、雙峰疊加型和雙峰切疊型（圖5）。

3.2.1 單峰型

地震波形僅一個(gè)峰，一般對(duì)應(yīng)單砂體（圖5a），峰的幅度與砂體厚度及均質(zhì)性具有較高的相關(guān)性。該類砂體橫向展布規(guī)模有限，內(nèi)部非均質(zhì)性較弱，隔夾層不發(fā)育，頂?shù)装l(fā)育一定厚度泥巖。由于砂泥巖突變明顯，波阻抗差異較大，地震剖面上表現(xiàn)為頂平底凸的透鏡狀強(qiáng)反射波谷，向兩側(cè)相變?yōu)椴ǚ宓奶卣?，地震波形為單峰型?/p>

圖5 地震波形及儲(chǔ)層構(gòu)型過(guò)井剖面特征

該類砂體通常發(fā)育于低位域的中晚期和高位域的早期，該時(shí)期水動(dòng)力相對(duì)較弱，河道規(guī)模較小，寬度通常在500 m以內(nèi)，以順直型河道為主，底部可見(jiàn)下切作用，向上突變或漸變?yōu)殓娦?，表明沉積初期具有一定的水動(dòng)力，但持續(xù)時(shí)間較短。該類河道一般與其周圍河道互不接觸，封堵能力強(qiáng)，如果能夠與運(yùn)移通道接觸，成藏可能性大，而且在空間上具備自身獨(dú)立的氣水系統(tǒng)。

3.2.2 雙峰疊加型

地震波形具有兩個(gè)峰，每個(gè)峰對(duì)應(yīng)一套砂體，兩個(gè)峰之間具有一個(gè)回返現(xiàn)象，回返幅度受兩套砂體之間的泥質(zhì)隔夾層發(fā)育程度影響（圖5b）。井點(diǎn)鉆遇兩套砂巖夾一套泥巖組成的厚儲(chǔ)層，厚度約35 m，其中泥巖段自然伽馬曲線值明顯增大，厚度約8 m，能夠有效分隔上下兩套砂體，兩套砂體分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)波谷相位，下部砂體齒化明顯且橫向分布有限，表現(xiàn)為波谷反射，但強(qiáng)度較弱，向兩側(cè)逐漸相變?yōu)椴ǚ?。上部砂體表現(xiàn)為薄層箱狀，相鄰井方向砂巖的厚度有增厚的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)波谷反射強(qiáng)度則向兩側(cè)逐漸增強(qiáng)，反映砂體逐漸變好的特點(diǎn)。該類砂體通常為復(fù)合河道沉積形成，由單一河道之間相互切疊交匯組合導(dǎo)致。W2井點(diǎn)早期沉積了一期砂體，上覆水動(dòng)力減弱時(shí)期沉積的泥質(zhì)沉積物，由于晚期河道下切能力不強(qiáng)，未能有效切割早期河道沉積末期形成的泥質(zhì)沉積物，從而殘留了一部分泥巖形成的泥質(zhì)隔夾層，受隔夾層影響，上下兩套砂體連通性通常較差，該類河道橫向規(guī)模較大，河道寬度達(dá)1.2～2.5 km，砂巖厚度為25～45 m，單獨(dú)開(kāi)發(fā)其中某套砂體不能將油氣全部有效動(dòng)用。

3.2.3 雙峰切疊型

地震波形有兩個(gè)峰（圖5c），與雙峰疊加型的不同點(diǎn)在于兩個(gè)峰之間的回返程度較弱，表明砂體內(nèi)部夾層不發(fā)育或發(fā)育范圍很小。井點(diǎn)自然伽馬曲線表現(xiàn)為底部突變的具一定齒化現(xiàn)象的厚層箱型，砂體內(nèi)部不發(fā)育明顯的泥質(zhì)隔夾層。地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為同相軸變粗，為兩個(gè)波谷夾一個(gè)弱波峰組成的復(fù)合復(fù)波，且其井點(diǎn)處內(nèi)部的波峰反射強(qiáng)度很弱，局部位置波谷合并為一個(gè)同相軸。該類砂體與疊加型類似，由至少兩期河道組成，晚期河道切疊于早期河道之上，且強(qiáng)烈的切割作用將早期河道沉積末期形成的泥質(zhì)沉積物沖刷干凈，甚至局部位置的早期砂巖沉積也受到一定程度的侵蝕，整體連通性較好，不排除局部泥質(zhì)紋層分布穩(wěn)定對(duì)油氣起到遮擋的可能。

4 沉積演化

基于地震波形特征差異，結(jié)合地震相特征，開(kāi)展了相似地震波形精細(xì)解釋，刻畫出多期河道，識(shí)別出各期河道的接觸關(guān)系并建立了各期河道空間的沉積演化特征。

上升半旋回早期形成的三角洲平原分流河道沉積，發(fā)育空間上相互疊置，呈迷宮狀展布的多期分流河道，砂體累積厚度大、分布范圍廣。在沉積早期物源供給充足，發(fā)育自西北向東南方向展布的低彎度河道1和河道2，河道寬度約2.0 km，暫無(wú)井鉆遇（圖6），在南部有一定程度切疊；隨后被來(lái)自東北方向的物源供給所取代，沉積形成河道3，該期河道沉積早期以下切作用為主，平面寬度有限，約為400 m，河道之上沉積一定厚度泥巖。實(shí)鉆表明南部區(qū)域泥巖被晚期河道沖刷干凈，北部區(qū)域未被全部沖刷干凈，井點(diǎn)鉆遇殘留厚度3～8 m，河道3中晚期以側(cè)向遷移為主，河道寬度較早期有了明顯拓寬，寬度能達(dá)到1.5～2.5 km。隨著研究區(qū)沉積至上升半旋回晚期，物源依然以北側(cè)為主，河道的規(guī)模明顯萎縮，沉積形成了河道4，寬度約為300 m，平面上表現(xiàn)為順直型近南北向展布。分析地震波形刻畫結(jié)果，各期河道之間存在明顯的反射強(qiáng)度較強(qiáng)的波峰，或波谷內(nèi)部存在明顯的回返，表現(xiàn)出明顯的泥巖或泥質(zhì)含量較高的地震相特征，這均會(huì)降低復(fù)合河道之間或復(fù)合河道內(nèi)單河道之間的連通性。

圖6 各期河道空間展布特征

5 應(yīng)用效果

對(duì)早期的勘探開(kāi)發(fā)效果進(jìn)行分析，探井及開(kāi)發(fā)井全部位于河道3內(nèi)且均為純氣層，W4井鉆遇位于低部位的河道4的純水層，早期研究將各期河道當(dāng)成一整套砂體進(jìn)行分析，因此，早期未開(kāi)展儲(chǔ)層構(gòu)型研究，將W4井的水頂當(dāng)成了整套砂體的氣水界面（圖7），進(jìn)而限制了氣藏的潛力。基于地震波形開(kāi)展儲(chǔ)層構(gòu)型分析，刻畫出4期河道的空間展布形態(tài)，認(rèn)為河道4在空間上孤立展布，與其他各期河道均不連接，因此，W4井鉆遇的河道4的水層不能代表其他河道的界面。在此認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，在河道3南部較低部位部署了W8井，實(shí)施后鉆遇一套無(wú)明顯泥質(zhì)夾層，砂巖厚度約40 m的純氣層，從而成功突破了W4井鉆遇的水層底界，證實(shí)了河道3與河道4具備不同的氣水系統(tǒng)，驗(yàn)證了解剖結(jié)果的可靠性，后續(xù)部署的多口調(diào)整井也喜獲成功。

圖7 過(guò)井地震剖面特征

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)花港組目的層主要為三角洲平原分流河道沉積，是由多期單一河道組成的復(fù)合河道體，各期單一河道空間上呈迷宮狀展布，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

（2）地震波形是地下地質(zhì)體的地震響應(yīng)特征之一，根據(jù)地震波形的形態(tài)變化特征將其分為2類7種樣式。通過(guò)地震波形的變化可以刻畫對(duì)應(yīng)地質(zhì)體的空間展布形態(tài)，以及不同地質(zhì)體之間的接觸關(guān)系。研究區(qū)存在單峰型、雙峰疊加型、雙峰切疊型等3種分流河道砂體地震波形結(jié)構(gòu)。

（3）綜合地震波形特征、井點(diǎn)實(shí)鉆砂體發(fā)育規(guī)律，將研究區(qū)主力層復(fù)合河道解剖出4期次級(jí)河道，明確了河道4的水層不能代表其他河道的氣水界面，根據(jù)該認(rèn)識(shí)部署的調(diào)整井成功突破河道4水層底界，并鉆遇更純、更厚的氣層，初步證實(shí)研究區(qū)主力層不同河道具備不同氣水系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，為下一步調(diào)整挖潛奠定了可靠的地質(zhì)基礎(chǔ)。