烏石凹陷流沙港組薄儲(chǔ)層特征及砂體預(yù)測(cè)

周 偉，曾曉華，管 琳，王勇標(biāo)，胡 威，莫馮陽(yáng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

烏石凹陷位于南海北部灣盆地南部坳陷的東北部（圖1），是在前古近系基巖上發(fā)育的新生代箕狀凹陷[1-3]。近年來，在烏石凹陷東區(qū)古近系流沙港組勘探取得較大突破，初步形成烏石東區(qū)油田群，古近系流沙港組二段（以下簡(jiǎn)稱流二段）是近年來油氣發(fā)現(xiàn)的主力層位。雖然該層段儲(chǔ)層物性較好、測(cè)試產(chǎn)能較高，但儲(chǔ)層為砂泥巖薄互層，薄層砂體展布及連通性認(rèn)識(shí)不清，嚴(yán)重制約了油田的有效開發(fā)。前人在烏石凹陷東區(qū)開展了大量的研究工作，主要集中在流沙港組三段扇三角洲沉積模式、儲(chǔ)層展布及物性主控因素等方面，對(duì)流二段研究較少，僅在流二段沉積模式及演化、成巖作用及有利儲(chǔ)層分布方面見少量研究成果。本次研究從流二段砂泥巖薄互層特征入手，開展地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，對(duì)薄層砂體進(jìn)行刻畫，查明薄層砂體的展布特征，建立研究區(qū)流二段定量地質(zhì)知識(shí)庫(kù)，指導(dǎo)開發(fā)井井位部署，推動(dòng)烏石凹陷東區(qū)早日建產(chǎn)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

烏石凹陷北部以企西隆起南緣為界，西部、南部分別以流沙凸起與海頭北凹陷和邁陳凹陷分隔，東部與流沙凸起相鄰（圖1）。作為北部灣盆地的一部分，烏石凹陷的形成、演化與北部灣盆地的整體演化特征一致，經(jīng)歷了斷陷（張裂）、斷坳、坳陷（裂后）三個(gè)階段，對(duì)應(yīng)著湖盆初始拉張-深陷-萎縮-海侵的演化過程。斷陷階段早期沉積了以沖積扇為主的長(zhǎng)流組地層，中后期沉積了濱淺湖、中深湖相為主的流沙港組地層，為烏石凹陷主要的儲(chǔ)層和烴源巖分布層段，形成多套儲(chǔ)蓋組合[3]；斷坳階段沉積速度加快、水體變淺，沉積了以河流相、三角洲相、濱淺湖相為主的潿洲組地層，是烏石凹陷次要的儲(chǔ)層和蓋層；斷陷階段末期，經(jīng)歷了一次構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)，盆地隆起，湖盆消亡，烏石凹陷東區(qū)潿洲組地層受到強(qiáng)烈的剝蝕。坳陷階段盆地?zé)岢两祵?dǎo)致大規(guī)模海侵，沉積了一套以濱淺海相為主的砂、泥巖地層，從而形成了典型的“雙重結(jié)構(gòu)”特征[4]。流二段沉積時(shí)期，烏石凹陷快速?gòu)埩押蜕钕?，湖盆范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，水體加深，凹陷東區(qū)已形成北高南低的箕狀半地塹，在流三段扇三角洲沉積的基礎(chǔ)上發(fā)育了廣泛的三角洲前緣及前三角洲沉積[5]。流二段沉積物源來自北部的隆起區(qū)，在北部可見含礫砂巖儲(chǔ)層，向南含砂率逐漸減少、巖性逐漸變細(xì)，鉆井揭示研究區(qū)流二段整體表現(xiàn)為砂泥巖薄互層特征。

圖1 北部灣盆地烏石凹陷東區(qū)構(gòu)造位置

2 薄互層特征

2.1 巖心特征

鉆井取心總體呈現(xiàn)以下特征：①泥巖以灰色、深灰色、灰褐色為主，普遍可見植物莖干及碎屑，層理面上可見大量云母；②砂巖中脈狀、透鏡狀層理及復(fù)合層理較發(fā)育，局部可見流水砂紋層理（圖2）；③砂巖可見典型的正粒序特征，底部發(fā)育沖刷面；④生物擾動(dòng)較發(fā)育。巖石類型主要為長(zhǎng)石巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑石英砂巖，陸屑成分成熟度低-中等。砂巖分選以中等、較好為主，磨圓度為次棱-次圓狀。粒度概率累積曲線以兩段式為主，跳躍組分占60%～70%，懸浮組分占30%～40%，跳躍主體斜率較大，表明顆粒分選較好。錄井揭示含砂率普遍小于40%，單砂體厚度主體為1～5 m，以細(xì)粒砂巖為主。結(jié)合區(qū)域沉積背景，初步判斷研究區(qū)流二段為淺湖至半深湖環(huán)境，具有三角洲前緣及前三角洲沉積特征。

2.2 測(cè)井相特征

水動(dòng)力條件的差異和變化會(huì)導(dǎo)致沉積物在粒度、分選、泥質(zhì)含量等方面出現(xiàn)明顯差異，反映在測(cè)井曲線上主要是曲線幅度、形態(tài)、接觸關(guān)系的變化。因此，通過測(cè)井曲線可以對(duì)沉積時(shí)期的水動(dòng)力條件、物源供給條件、沉積作用方式及縱向演化進(jìn)行仔細(xì)識(shí)別[6-8]。研究區(qū)流二段主要發(fā)育5 種典型測(cè)井相（圖3）。各測(cè)井相特征如下：高幅鐘形在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為頂漸變、底突變的特征，反映河道遷移的正粒序結(jié)構(gòu)，為水下分流河道微相，主要發(fā)育在研究區(qū)的北部；高幅漏斗形在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為頂突變、底漸變的特征，為三角洲前緣河口壩和遠(yuǎn)砂壩沉積，主要分布在研究區(qū)的北部及中部；高幅指狀在自然伽馬曲線上主要表現(xiàn)為頂漸變、底突變的特征，為席狀砂微相，主要發(fā)育在研究區(qū)的北部及中部；低幅齒狀在自然伽馬曲線上主要表現(xiàn)為頂?shù)撞繚u變的特征，為分流間灣沉積；沉積低幅線形在自然伽馬曲線上表現(xiàn)為頂?shù)撞繚u變的特征，為淺湖相泥質(zhì)沉積，主要分布在研究區(qū)的南部。

圖2 烏石凹陷東區(qū)流二段巖心特征

2.3 沉積微相展布特征

根據(jù)巖心、測(cè)井相分析，在研究區(qū)流二段識(shí)別出六種沉積微相：水下分流河道、分流間灣、席狀砂、河口壩、遠(yuǎn)砂壩、淺湖泥。在層序劃分及對(duì)比的基礎(chǔ)上，結(jié)合古地貌、含砂率及地震多屬性擬合等信息[9]，厘清了流二段內(nèi)四個(gè)四級(jí)層序的沉積微相平面展布及演化特征，整體表現(xiàn)為由水退至水進(jìn)的三角洲生長(zhǎng)發(fā)育然后到消亡的過程[10]。

圖3 烏石凹陷東區(qū)流沙港組二段測(cè)井相特征

流二段沉積早期，研究區(qū)整體處于高水位期，物源主要為北東向，供給一般，發(fā)育兩套三角洲前緣沉積體，含砂率低，厚層的河道砂體基本不發(fā)育，部分位置發(fā)育小型水下分流河道及一定范圍的席狀砂（圖4a）；其后發(fā)生短期水退，兩套三角洲前緣沉積體均向西南方向推進(jìn)，鉆井揭示北部近物源端發(fā)育較厚層的分流河道及河口壩砂體，沉積體前端砂體較薄，河道擺動(dòng)和分叉明顯，主要發(fā)育小型水下分流河道以及薄層席狀砂（圖4b）；之后水位進(jìn)一步降低，物源供給更加充足，兩套三角洲前緣沉積體合二為一，河道砂體更加發(fā)育，砂體分布范圍更廣。北部發(fā)育大型水下分流河道且分布較為均勻，局部發(fā)育河口壩，往南河道規(guī)模變小，分叉增多，河口壩發(fā)育，沉積體前端廣泛發(fā)育席狀砂（圖4c）。流二段沉積晚期，研究區(qū)發(fā)生大型水進(jìn)，僅在北部近物源區(qū)發(fā)育三角洲沉積體，范圍明顯縮小，絕大部分區(qū)域?yàn)闇\海泥巖沉積（圖4d）。

2.4 沉積主控因素

烏石凹陷東區(qū)斷裂非常發(fā)育，前人研究認(rèn)為主要受多幕拉張裂陷控制，結(jié)合研究斷層分布及古地貌特征來看，區(qū)域性斷裂控制了研究區(qū)整體的古構(gòu)造格局，影響了古地貌特征，同沉積斷層和古地貌共同控制了流二段沉積體系展布，其中，北東向斷裂對(duì)流沙港組沉積控制作用明顯[11-12]。流二段沉積時(shí)期，研究區(qū)大部分處于淺湖到深湖的沉積環(huán)境中，地形坡度整體較緩，受斷裂控制研究區(qū)北部位置各層序沉積地層較薄，而往南部推進(jìn)方向，同沉積斷層發(fā)育，同沉積斷層下降盤沉積砂體更厚，從而影響了砂體的分布，導(dǎo)致南部沉積區(qū)砂體更為連片，優(yōu)勢(shì)相帶更為發(fā)育。

3 砂體預(yù)測(cè)

3.1 巖石物理分析

巖石物理特征分析是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的基礎(chǔ)，主要是檢查彈性參數(shù)對(duì)巖性的識(shí)別能力，找出對(duì)巖性變化敏感的測(cè)井曲線[13]。本文在測(cè)井資料標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了巖石物理參數(shù)與巖性的相關(guān)性分析，整體上砂巖表現(xiàn)為低聲波時(shí)差、低密度特征；泥巖表現(xiàn)為高聲波時(shí)差、高密度特征。聲波時(shí)差在大套砂體的識(shí)別上具有較好的響應(yīng)特征，波阻抗對(duì)砂泥巖具有一定的區(qū)分能力，但對(duì)泥質(zhì)含量稍高、物性稍差的砂巖區(qū)分程度較低，不能滿足反演要求。因此考慮構(gòu)建擬聲波曲線，即在原始低頻聲波曲線中，加入高頻巖性敏感曲線（自然伽馬）信息，以增強(qiáng)儲(chǔ)層的識(shí)別能力[14]。擬合后的聲波時(shí)差、波阻抗曲線對(duì)巖性有較好的響應(yīng)（圖5），滿足波阻抗反演要求。

3.2 方法選擇

砂泥巖薄互層中薄層砂巖的預(yù)測(cè)一直是業(yè)界難題，常規(guī)地震反演受地震分辨率的限制和反演波阻抗多解性的影響，無法精確刻畫薄儲(chǔ)層[13，15]。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演以地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析為基礎(chǔ)，將隨機(jī)模擬理論和地震反演相結(jié)合，充分發(fā)揮地震橫向覆蓋面廣、分辨率高和測(cè)井縱向采樣密集的特點(diǎn)，從井點(diǎn)出發(fā)、以地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過巖相概率密度函數(shù)分析及變差函數(shù)分析，選擇合適的模擬算法和反演算法，并求取多個(gè)等概率的波阻抗，得到高分辨率的反演數(shù)據(jù)體，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄層砂巖的預(yù)測(cè)[16-20]。本次研究在常規(guī)稀疏脈沖反演的基礎(chǔ)上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析模擬實(shí)現(xiàn)，反復(fù)迭代直至合成地震道與原始地震道相關(guān)性達(dá)到最優(yōu)，得到地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演數(shù)據(jù)體。

圖4 烏石凹陷東區(qū)流沙港組二段各層序沉積微相

圖5 流沙港組二段砂巖、泥巖巖石物理參數(shù)分布

3.3 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演效果分析

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)反演最大的特點(diǎn)就是其隨機(jī)性很強(qiáng)，因此，對(duì)結(jié)果進(jìn)行可靠性驗(yàn)證是很有必要的[21]。結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，從剖面上及盲井檢驗(yàn)等多方面對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性進(jìn)行校驗(yàn)分析。從稀疏脈沖反演和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果對(duì)比來看，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演有效地提高了分辨率，能較清楚地反映薄層砂體的縱橫向變化和接觸關(guān)系。通過井抽稀檢驗(yàn)對(duì)比可以看出，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演預(yù)測(cè)的砂體與井點(diǎn)自然伽馬曲線吻合較好，井抽稀前后巖性反演結(jié)果基本一致，只是井抽稀處及周圍有細(xì)微變化，表明反演結(jié)果比較可靠（圖6）。

3.4 薄互層砂體刻畫

圖6 井抽稀前后巖性剖面對(duì)比

根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果，對(duì)目的層位各油組砂體進(jìn)行精細(xì)地刻畫，統(tǒng)計(jì)單砂體形態(tài)特征，測(cè)量其長(zhǎng)度、寬度、厚度，計(jì)算砂體長(zhǎng)寬比、砂厚比，構(gòu)建烏石凹陷東區(qū)流二段砂泥巖薄互層砂體定量知識(shí)庫(kù)。流二段水下分流河道長(zhǎng)度小于3 800 m，多為1 000～2 800 m；寬度多為300～900 m，厚度多分布于3～14 m。砂體長(zhǎng)寬比為3.16～6.29，平均為4.13；寬厚比為53.51～114.07，平均為76.64。

在流二段四級(jí)層序沉積微相展布規(guī)律的約束下，根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演和砂體精細(xì)刻畫結(jié)果，結(jié)合多屬性擬合含砂率分布特征、測(cè)井平面相展布特征等，進(jìn)一步明確了流二段各油組沉積微相平面展布，以便更好地指導(dǎo)井位部署。

4 結(jié)論

（1）烏石凹陷東區(qū)流二段砂泥巖薄互層為濱淺湖背景的緩坡三角洲前緣沉積， 同沉積斷層和古地貌共同控制了砂體的展布，研究區(qū)北部各層序沉積地層較薄，往南部受同沉積斷層發(fā)育的影響，砂體更為連片，優(yōu)勢(shì)相帶更為發(fā)育。

（2）在測(cè)井資料精細(xì)處理和巖石物理分析的基礎(chǔ)上，通過重新構(gòu)建擬聲波曲線，引入高頻巖性敏感測(cè)井曲線信息，增強(qiáng)了聲波時(shí)差、波阻抗對(duì)巖性的識(shí)別能力。優(yōu)選地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演實(shí)現(xiàn)了對(duì)薄層砂巖的有效預(yù)測(cè)，有效地提高地震分辨率，較清楚地反映出薄層砂體的縱橫向變化和接觸關(guān)系，在研究區(qū)取得較好的應(yīng)用效果。

（3）基于地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演結(jié)果，開展精細(xì)砂體雕刻，構(gòu)建了烏石凹陷東區(qū)流二段砂泥巖薄互層砂體定量知識(shí)庫(kù)，可有效指導(dǎo)井位部署。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，流二段水下分流河道砂體長(zhǎng)寬比為3.16～6.29，平均為4.13；寬厚比為53.51～114.07，平均為76.64。