濟(jì)陽坳陷東營凹陷北帶砂礫巖扇體沉積相井震聯(lián)合地震精細(xì)描述

劉建偉

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257052)

0 引言

濟(jì)陽坳陷是一個在中生代構(gòu)造背景上發(fā)展而成的新生代斷拗盆地。在古近紀(jì)盆地斷陷期，各凹陷陡坡帶廣泛發(fā)育砂礫巖扇體沉積。由于其發(fā)育期次多、厚度大，且緊鄰深洼優(yōu)質(zhì)烴源巖，成藏條件非常優(yōu)越，形成砂礫巖扇體油藏。該類油藏具有“厚度大、豐度高、效益好”的特點，勘探潛力巨大［1］。在濟(jì)陽坳陷的2個陡坡帶——車鎮(zhèn)北部陡坡帶、東營北部陡坡帶均發(fā)現(xiàn)了該類油藏的有利油氣富集區(qū)。由于砂礫巖扇體離物源近、巖性變化快，有效儲層描述難度大［2］，隨著勘探的不斷深入，亟需提高儲層描述的精度以實現(xiàn)該類油藏的高效勘探。

多年來，眾多學(xué)者對濟(jì)陽坳陷砂礫巖扇體的沉積特征、分布規(guī)律和成藏主控因素進(jìn)行了深入的研究，明確了不同時期砂礫巖扇體的沉積期次展布及油氣富集規(guī)律［3］，已經(jīng)形成了“溝－扇對應(yīng)發(fā)育、扇中儲層有利”等地質(zhì)認(rèn)識，指導(dǎo)了砂礫巖扇體勘探的發(fā)現(xiàn)［4］。在砂礫巖扇體地震描述技術(shù)方面，總結(jié)了砂礫巖扇體地震反射特征及模式，形成了以地震反演技術(shù)為主的扇體地震預(yù)測技術(shù)［5－8］。由于地質(zhì)條件異常復(fù)雜，從反射地震波中提取的信息并非只與儲層一一對應(yīng)，因此，僅僅應(yīng)用地震信息對儲層及油氣藏進(jìn)行預(yù)測與描述會存在較大風(fēng)險。為此，以巖心觀察、測井響應(yīng)分析和地震正演為基礎(chǔ)，利用精細(xì)期次劃分、合成記錄標(biāo)定及數(shù)值模擬等技術(shù)，在測井－巖相－巖性識別模版的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了井震多級約束的砂礫巖扇體沉積亞相、微相的精細(xì)劃分。將該方法應(yīng)用于鹽家地區(qū)沙四上亞段砂礫巖扇體勘探，取得了理想的勘探效果。該方法對于進(jìn)一步完善砂礫巖扇體油藏描述技術(shù)系列，指導(dǎo)砂礫巖扇體油藏的精細(xì)勘探工作，具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

鹽家油氣田位于陳家莊凸起的南緣，東營凹陷的北帶，西部為坨莊背斜構(gòu)造帶，東部為永安鎮(zhèn)鼻狀構(gòu)造帶，南部為民豐洼陷。鹽家油氣田以砂礫巖扇體油藏為主要類型，沙四段至沙二段均有發(fā)育。沙四段沉積時期，由于陳南大斷裂的活動加劇，導(dǎo)致鹽家地區(qū)坡度變陡、湖水加深，在較低的斷階處及以下的斜坡上沉積了近岸水下扇序列。沙三段沉積時期，湖水面積擴(kuò)大、加深，又由于靠凸起近，物源極為豐富，因此，對應(yīng)古沖溝在陡坡帶大面積分布近岸水下扇沉積系列。

砂礫巖扇體巖性一般以含礫砂巖及厚層砂巖為主，儲集相帶橫向展布范圍窄，但儲層儲集物性好，孔隙度一般為21%～27%，滲透率為15～2 000 mD，縱向上多套疊置，呈后退狀分布連續(xù)沉積。由于后期的差異壓實作用，頂面具有背斜形態(tài)，易富集成藏，根據(jù)這一認(rèn)識，先后發(fā)現(xiàn)了鹽家東段的Y920、Y22儲量區(qū)，西段僅在Y225井區(qū)上報零星儲量。隨著認(rèn)識的深入，認(rèn)識到砂礫巖扇體扇根亞相主要以強壓實和強膠結(jié)成巖作用為主。而臨近烴源巖的扇中及扇端亞相膠結(jié)偏弱、溶蝕強烈，易在扇中亞相形成有效的成巖圈閉。東營凹陷民豐洼陷沙四段和沙三段中、下亞段均發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖與北部陡坡帶緊鄰。2016年以來部署的YX229井獲得了成功，揭示了砂礫巖扇中亞相的主水道微相能夠形成巖性油藏，具有良好的油氣勘探前景。

2 砂礫巖扇體沉積亞相、微相巖電特征

2.1 砂礫巖扇體沉積亞相、微相劃分及巖心特征

根據(jù)砂礫巖扇體形成的水動力條件，以巖心觀察為主要方法，結(jié)合地震資料對砂礫巖扇體沉積微相開展分析，認(rèn)為砂礫巖扇體扇根亞相主要發(fā)育主水道和主水道外緣沉積微相，扇中亞相發(fā)育辮狀水道和水道間微相，扇端亞相主要發(fā)育扇端泥和濁積水道沉積微相。

由于鹽家地區(qū)砂礫巖扇體是從東營凹陷北帶直接以重力流的方式注入到陡坡帶的湖盆內(nèi)，根據(jù)“溝－扇對應(yīng)”的沉積原理，古構(gòu)造溝部是主水道發(fā)育的區(qū)域，以厚層塊狀的砂礫巖、礫質(zhì)砂巖沉積為主，其巖心以雜基支撐礫巖為主，礫石混雜堆積，粒度為1～2 cm，最大為5 cm，基本不發(fā)育沉積構(gòu)造，具有明顯的重力流特征，為扇根亞相主水道沉積微相(圖1a);相鄰古沖溝之間的古構(gòu)造梁部，由于物源供給量、水動力條件限制，其巖心以大段紫褐色泥巖沉積為主，偶見礫巖夾雜其中，為主水道外緣微相(圖1b)。

扇中亞相主要發(fā)育辮狀水道和水道間微相，從巖心觀察來看，辮狀水道微相巖性主要由含礫粗、中砂巖組成，礫巖含量較扇根亞相主水道微相明顯減少且礫石粒徑減小，縱向上同一期次扇體具有明顯的正粒序特征(圖1c);水道間微相泥巖夾層增多，表現(xiàn)為砂泥互層的巖性特征(圖1d)。扇端亞相主要為泥巖、粉砂巖，根據(jù)巖性組合可分為濁積水道和扇端泥2種微相(圖1e、f)，其中，濁積水道主要為細(xì)砂巖夾薄層泥巖巖性組合方式，砂巖可見明顯平行層理;扇端泥為厚層狀，有灰色、黑色等深色泥巖沉積，偶見粉細(xì)砂巖夾雜其中，從沉積結(jié)構(gòu)上可見變形層理發(fā)育。

圖1 鹽家地區(qū)砂礫巖扇體典型巖相照片F(xiàn)ig.1 The photos of typical lithofacies of glutenite fan in Yanjia Area

2.2 砂礫巖扇體亞相、微相測井特征

砂礫巖扇體沉積具有很強的期次旋回特點，不同時期形成的砂礫巖扇體由老至新依次疊加沉積。在縱向上，自下向上依次表現(xiàn)為扇根、扇中、扇端亞相的序列，粒度逐漸變細(xì)，沉積亞相的測井曲線可見明顯的正旋回特征［9］。扇根亞相由于其泥質(zhì)含量少，巖性粒度粗，GR曲線為低值，隨著相帶的逐漸變化，泥質(zhì)含量增大，GR值增大，電阻率曲線變化幅度較低。扇根亞相主水道微相SP曲線呈箱狀負(fù)異常，Rt值整體高，反映了扇根亞相主水道微相的連續(xù)沉積;扇根亞相主水道外緣微相由于巖性為泥巖，SP曲線回返，礫巖夾雜其中使Rt曲線呈指狀特征。扇中亞相辮狀水道微相SP曲線呈箱形特征，Rt值中等，水道間沉積微相由于砂泥間互沉積SP曲線呈現(xiàn)指狀、齒狀及峰間狀特點，GR曲線較扇根亞相升高，呈鋸齒狀。扇端亞相濁積水道微相具有明顯的測井突變特征，GR曲線和SP曲線能夠較好地區(qū)分巖性，濁積水道微相砂巖具有較好的分選性，呈低GR、SP負(fù)異常、高Rt特征;扇端泥微相呈高GR、低阻特征，SP無明顯異常(圖2)。

圖2 Y22井沉積微相特征Fig.2 The sedimentary microfacies characteristics of Well Y22

2.3 砂礫巖扇體沉積亞相、微相地震特征

砂礫巖扇體在地震剖面上具有較好的識別性，由于上覆地層與砂礫巖扇體地層速度具有明顯的差異，因此，砂礫巖扇體整體呈明顯的楔形或丘形反射特征;由于砂礫巖扇體不同沉積相帶沉積組構(gòu)不同，各相帶具有不同的地震反射特征，因而具有不同的地震識別模式［10－16］。

扇根亞相呈空白反射，基本沒有同相軸，是由于砂礫巖內(nèi)部巖性分選差或多期扇體相同相帶疊置，沒有明顯速度差異造成的，僅在主水道外緣微相含礫泥巖段可見大片空白反射背景的弱振幅反射。扇中亞相具有中等振幅的地震反射特征，砂泥巖速度差造成地震反射扇體內(nèi)幕期次分界面明顯，連續(xù)性較好的中強反射對應(yīng)砂礫巖段穩(wěn)定泥巖隔層。扇端亞相反射不連續(xù)且反射較弱，扇端亞相與物源前部的深湖—半深湖相泥巖交叉，具有穿時性，僅在垂直于物源方向的剖面上可見扇端亞相濁積水道微相的短軸狀弱反射。

綜上所述，通過巖心觀察、測井曲線和地震反射等特點，建立了砂礫巖扇體沉積亞相、微相地質(zhì)－測井－地震識別模板(表1)。

表1 鹽家地區(qū)砂礫巖扇體沉積亞相、微相巖性－測井－地震識別模版Table 1 The subfacies and microfacies lithologies of glutenite fan in Yanjia Area － logging－seismic identification template

3 砂礫巖扇體沉積亞相地震預(yù)測

鹽家地區(qū)砂礫巖扇體不同沉積亞相具有不同的巖石組分，導(dǎo)致了不同相帶地層速度、密度的差異性。通過收集東營凹陷北部陡坡帶多口井的地層速度資料，建立每口井的地層速度巖性簡表，為建立正演模型提供速度依據(jù)。利用研究區(qū)綜合錄井的巖性信息和測井聲波時差資料，對鹽家地區(qū)鉆遇砂礫巖扇體不同相帶的井位開展了速度、密度統(tǒng)計。結(jié)果表明，砂礫巖扇體與頂?shù)啄鄮r之間的速度差異較大。通過統(tǒng)計可知:砂礫巖扇體扇根亞相由于礫石成分較多而導(dǎo)致相帶地層速度最高，其地層速度大于3 930 m/s，地層平均密度為2.56 g/cm3;扇中亞相地層速度約為3 790～3 921 m/s，地層平均密度為2.54 g/cm3;扇端亞相地層平均速度與密度最低，分別為3 570 m/s和2.45 g/cm3。

以此為正演模擬基礎(chǔ)，對砂礫巖扇體開展三維正演模擬，砂礫巖扇體的類型、分布不同，其在地震剖面上反射特征有較大的差異。由正演模擬分析可知，近岸水下扇體的扇根、扇中和扇端亞相之間地震相的分帶性比較明顯。扇根亞相在地震剖面上常表現(xiàn)為楔形空白反射或雜亂反射，反射成層性較差。扇中亞相及泥巖隔層是決定反射強度的重要因素［12］，泥巖隔層發(fā)育，則地震反射能量強，與扇根亞相相比，反射清楚且同相軸連續(xù)性好，在地震剖面上呈近平行中等強反射特征，一個地震反射軸至少代表了一個期次，同時伴有一定的前積反射出現(xiàn)。扇端亞相與前端的湖相泥巖沉積相鄰且均以泥巖為主要巖性，地震反射一般為扇端泥和湖相泥巖的綜合反射特征，為強振幅的地震反射特點，且伴有明顯的前積底超反射結(jié)構(gòu)(圖3)。

圖3 砂礫巖扇體相帶及正演剖面模擬Fig.3 The simulation of glutenite fan facies belt and forward modeling cross－section

因此，鑒于以上分析的砂礫巖扇體內(nèi)部相帶地震反射的結(jié)構(gòu)與振幅不同，對于扇體亞相的地震預(yù)測與描述方法，通常優(yōu)選地震波形和結(jié)構(gòu)類屬性等參數(shù)。對不同期次的扇體進(jìn)行地震同相軸追蹤與解釋，并利用沿層地震波形聚類屬性可以實現(xiàn)對砂礫巖扇體沉積亞相的地震預(yù)測與描述。

4 砂礫巖扇體沉積微相井震多級約束精細(xì)劃分

雖然砂礫巖扇體沉積微相在地震剖面上具有一定的反射特征，但受地震資料品質(zhì)的限制和地震解釋多解性的影響，沉積微相解釋結(jié)果的可靠性相對較差。為此，在利用前文地震波形類屬性開展沉積亞相劃分的基礎(chǔ)上，以測井資料為基礎(chǔ)，開展沉積期次約束數(shù)值模擬，實現(xiàn)了砂礫巖扇中亞相沉積微相的井震多級約束精細(xì)劃分。

4.1 沉積微相測井敏感曲線優(yōu)選

利用測井信息進(jìn)行巖性識別的方法較多，常規(guī)的三孔隙度測井(聲波時差、中子、密度)、深雙側(cè)向電阻率、自然伽馬曲線均能較好地反映巖性，但由于砂礫巖扇體的非均質(zhì)性較強，單一測井巖性識別不確定性較大［10］。因此，利用多曲線交會圖版法建立測井信息與砂礫巖巖性之間的關(guān)系，進(jìn)而實現(xiàn)巖性的識別。通過對扇中亞相單井沉積微相巖性及測井曲線交會認(rèn)為，RLLD、AC、CNL與巖性具有較強的關(guān)聯(lián)性:泥巖類具有高補償中子、高聲波時差、低深雙側(cè)向電阻率的特點;砂礫巖類具有中—低補償中子和聲波時差的特征，但其深雙側(cè)向電阻率表現(xiàn)為中—高值，其中，礫巖RLLD值大于30 Ω·m，CNL值小于 5%;砂巖 RLLD值為 18～30 Ω·m，CNL值為8%～15%。因此，利用測井曲線對于巖性的敏感程度可以間接識別沉積微相(圖4)。

圖4 扇中亞相巖性RLLD—CNL、RLLD—AC交會圖Fig.4 The middle－fan subfacies lithology RLLD－CNL ＆ RLLD－AC crossplot

4.2 沉積期次約束數(shù)值模擬精細(xì)描述沉積微相

數(shù)值模擬是綜合巖心分析、測井解釋等多種資料，按地質(zhì)特征和統(tǒng)計規(guī)律模擬沉積相單元，特別是對于儲層非均質(zhì)性較強、沉積相帶變化快的地區(qū)，能夠?qū)拥目臻g分布進(jìn)行有效的描述［11］。對工區(qū)沙四上亞段砂礫巖扇體層序進(jìn)行了小波和時頻分析，并結(jié)合地震合成記錄進(jìn)行了期次的精細(xì)標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上，對各個沉積期次的平面展布進(jìn)行了構(gòu)造追蹤，目的是利用層位進(jìn)行約束，避免后期沉積微相模擬過程中縱向的穿時問題。

在建立模型之前，首先要進(jìn)行變差函數(shù)的分析，即要分析模擬變量的空間統(tǒng)計特征，以確定變量的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)，根據(jù)變量圖分析，可以直接擬合出能表征沉積微相各向異性的參數(shù)。針對扇中亞相，以地震屬性為一級約束，以測井信息作為二級約束，利用序貫?zāi)M算法對主變程(順物源方向)、次變程(垂直物源方向)進(jìn)行模擬，從而實現(xiàn)微相的描述。以鹽家地區(qū)沙四段為目的層，在構(gòu)造層位模型的基礎(chǔ)上，通過模擬后提取鹽家沙四上亞段7砂組微相平面分布圖，該方法可對扇中亞相辮狀水道沉積微相進(jìn)行較好地描述，并為后期井位部署提供有效參考(圖5)。由圖5可知，Y22井區(qū)多口滾動井均鉆遇扇中亞相的辮狀水道微相，向西部署的YX229井也在目的層鉆遇優(yōu)勢相帶，驗證了該方法的有效性。

圖5 鹽家沙四上亞段7砂組沉積微相預(yù)測平面圖Fig.5 The prediction plan of sedimentary microfacies of sand group of Upper Shasi Sub－member 7 in Yanjia Area

5 應(yīng)用效果

2016至2017年，向Y22扇體西段開展井位部署鉆探，部署的YX229井在沙四上亞段7、8砂組鉆遇扇中亞相辮狀水道微相，巖性為含礫砂巖，壓裂后日產(chǎn)油為 43.5 t/d;后期部署的 YX232、YX233、YX235、YX236等井均在目的層鉆遇良好的油氣顯示，帶動了該區(qū)砂礫巖扇體油氣勘探的持續(xù)增儲。2018至2019年，在Y229儲量新區(qū)，利用砂礫巖沉積微相井震多級約束精細(xì)劃分方法指導(dǎo)部署的 Y229－X4、Y229－X6、Y229－X9 等井鉆遇百米儲層，實現(xiàn)了新區(qū)的儲量動用與產(chǎn)能建設(shè)。砂礫巖扇體沉積相井震聯(lián)合地震精細(xì)描述為砂礫巖扇體油藏的高效動用提供了切實可行的方法和依據(jù)。

6 結(jié)論

(1)砂礫巖扇體各相帶具有不同的地層速度和密度等巖石物理特征，因此，具有不同的地震反射特征。通過正演模擬分析認(rèn)為，不同沉積亞相具有不同的波形特征，單一的地震屬性能夠?qū)崿F(xiàn)砂礫巖扇體沉積亞相的平面展布預(yù)測。

(2)同一沉積亞相內(nèi)不同沉積微相的自然電位、伽馬及電阻率測井曲線特征不同，補償中子、聲波時差、深側(cè)向電阻率交會分析可實現(xiàn)對砂礫巖扇體的巖性進(jìn)行劃分。

(3)通過建立沉積微相－測井－地震識別模版，針對砂礫巖扇體扇中亞相，利用補償中子、聲波時差、深側(cè)向電阻率等為基礎(chǔ)，以數(shù)值模擬為技術(shù)手段，實現(xiàn)了砂礫巖扇中亞相沉積微相平面展布刻畫和描述。