三肇凹陷衛(wèi)星油田葡萄花油層水下分流河道的精細刻畫

劉宗堡，董志文，劉性全，潘國輝，趙國石，黃嘉成

(1.東北石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院， 黑龍江 大慶 163318； 2.大慶油田有限責(zé)任公司 第八采油廠， 黑龍江 大慶 163514)

0 引 言

淺水三角洲砂體是中國陸相含油氣盆地重要的沉積儲層類型之一[1-4]，近年來，對該類儲層油氣資源勘探開發(fā)的重點逐漸轉(zhuǎn)向前緣亞相[5-6]，其中水下分流河道砂體順物源方向連續(xù)分布且延伸較遠[6-8]，構(gòu)成前緣最重要的儲層骨架[9-10]，但砂體多分叉、橫變快、薄而窄[10-14]，那么精細刻畫薄窄河道砂體則成為開發(fā)該類巖性油藏的關(guān)鍵。

目前，絕大部分淺水三角洲前緣區(qū)域現(xiàn)有井網(wǎng)無法有效控制分流河道儲層[3]，且受地震垂向分辨率所限，常規(guī)地震學(xué)方法應(yīng)用效果不佳[15-16]，而地震沉積學(xué)的發(fā)展為復(fù)雜油氣資源的精細勘探開發(fā)提供了新的途徑[17-22]，尤其在沉積砂體平面成像和薄層識別方面均取得了較大進展[23-32]。因此，筆者以三肇凹陷衛(wèi)星油田葡萄花油層為靶區(qū)開展地震沉積學(xué)研究，優(yōu)選精度高、可靠性強、能反映骨架砂體分布的平面屬性圖件，明確單砂體寬厚比等幾何參數(shù)，最終實現(xiàn)對水下分流河道沉積微相的精細繪制，這將為油田高效挖潛薄窄砂體油氣資源提供重要地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

衛(wèi)星油田構(gòu)造位置處于松遼盆地三肇凹陷的西北部，整體為向大慶長垣抬升的構(gòu)造斜坡區(qū)，總面積約為144.8 km2，該區(qū)域共有鉆井1 125口，井網(wǎng)分布不均，如圖1所示，高精度三維地震全覆蓋。本次研究目的層段為上白堊統(tǒng)姚家組一段時期(K2y1)沉積的葡萄花油層，地層綜合柱狀如圖2所示。 衛(wèi)星油田葡萄花油層區(qū)域沉積背景如圖3所示。

沉積時期松遼盆地基底緩慢沉降，古氣候干旱炎熱，坡度平緩，水體較淺，由于地形平坦，即使很小的湖水漲縮，都可能引起湖岸位置大而迅速的擺動，加之氣候變化等因素影響，湖進湖退頻繁，物源供給充分，該背景下，在盆地北部形成了一套典型的河流-淺水湖盆三角洲沉積體系[33-34]。衛(wèi)星地區(qū)處于該沉積體系近湖端的側(cè)緣(圖3)，受控于北部強物源，形成了以三角洲前緣亞相為主要沉積類型、厚45～65 m的沉積地層[33]，取心井巖心數(shù)據(jù)分析表明，該目的層主要為灰-灰綠色泥巖與粉-細砂巖組合，沉積構(gòu)造特征明顯，砂巖中有槽狀、波狀交錯層理及脈狀層理，底部可見泥礫及明顯沖刷面(圖1、圖5)。

圖1 衛(wèi)星油田井位及取心井泥巖顏色分布Fig. 1 Well location and color distribution of mudstone of coring well in Weixing oil field

圖2 地層綜合柱狀Fig. 2 Stratigraphic composite histogram

圖3 葡萄花油層區(qū)域沉積背景Fig. 3 Sedimentary background of Putaohua reservoir

2 地震沉積學(xué)方法

目前，地震沉積學(xué)的工作流程已經(jīng)基本成熟[21-22,29]，關(guān)鍵技術(shù)取得重要突破，包含相位轉(zhuǎn)換、分頻地層切片、RGB屬性融合等。筆者研究在地震數(shù)據(jù)相位轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)上，開展地層切片與融合顯示，并結(jié)合井上資料來分析分流河道薄窄砂體的地震沉積特征。

2.1 90°相位轉(zhuǎn)換

對原始地震數(shù)據(jù)進行90°相位轉(zhuǎn)化，從而使得利用地震同相軸識別薄層砂巖的解釋工作更容易、準確[20-22,35-36]。零相位與相位轉(zhuǎn)化后數(shù)據(jù)獲得的地震剖面，如圖4所示，其中，t為雙程旅行時間。

圖4 葡萄花油層地震剖面對比Fig. 4 Contrast of seismic section of Putaohua reservoir

研究區(qū)多為小于5 m的薄層，由圖4可知，在零相位剖面中，此類薄層單砂體所對應(yīng)的地震振幅處于波峰波谷之間，單砂體與地震振幅對應(yīng)關(guān)系不明確，而經(jīng)相位轉(zhuǎn)化的地震剖面上，薄層砂體所對應(yīng)的地震振幅與波峰關(guān)系更為清晰。由此可知，應(yīng)用該方法開展目的層薄窄儲層精細識別具有可行性。

2.2 等時地層格架的建立

目的層段等時地層格架的建立是沿等時界面提取地層切片并進行合理解釋的前提[37-38]。筆者以高分辨率層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析地震、巖心及測井資料，建立橫跨研究區(qū)的剖面A-A1(圖1，圖5)，其中，深側(cè)向電阻率ρ1，淺側(cè)向電阻率為ρ2。

圖5 葡萄花油層高分辨率層序地層格架Fig. 5 Establishment of a high-resolution sequence strati-graphic framework for Putaohua reservoir

可見目的層頂、底發(fā)育大套穩(wěn)定的暗色湖泛泥巖，伽馬高值、電阻低值，且地震同相軸連續(xù)性好(圖6)，以此將該油層劃分為總體水進的長期旋回；目的層內(nèi)部存在多套不同級別的湖泛面，其中以PI51頂部次級湖泛泥巖分布最為廣泛，絕大多數(shù)井鉆遇該層，多與下部呈現(xiàn)漸變正韻律，同相軸連續(xù)中等，以此劃分為2個中期旋回；然后依據(jù)其內(nèi)部河道沖刷面、砂體韻律及泥巖顏色變化等識別標志，進一步細分為13個短期旋回(圖5)。因此在完成相位轉(zhuǎn)換地震數(shù)據(jù)的精細標定基礎(chǔ)上，綜合考慮目的層垂向時間厚度(21～29 ms)及小層沉積單元時間厚度(2 ms左右)，最終選取上述3套穩(wěn)定湖泛泥巖作為等時標志層并基于所對應(yīng)的地震同相軸將目的層13等分得到一系列的等時界面，如圖6所示。

圖6 葡萄花油層90°相位地震剖面Fig. 6 90° phase seismic section of Putaohua reservoir

2.3 地層切片與RGB融合

不同頻段地震數(shù)據(jù)所表現(xiàn)出的地質(zhì)特征具有顯著的差異[39-40]，分頻技術(shù)則可將地震數(shù)據(jù)有針對性地劃分為特定頻段的獨立數(shù)據(jù)體[41]，因此在沿等時界面提取地震屬性前需要進行分頻處理。由研究區(qū)分流河道鉆遇情況可知，厚度集中在1.50～4.50 m，平均2.78 m，同時砂體厚度近似等于各分頻數(shù)據(jù)體的調(diào)諧厚度(圖7)，即可利用調(diào)諧地震波的波速和頻率反應(yīng)砂體厚度，進而識別目的層薄層砂體。

圖7 分流河道砂厚頻數(shù)分布及地震頻率調(diào)諧厚度關(guān)系Fig. 7 Thickness frequency distribution of distributary channel sandbodies and relationship between seismic frequency and tuning thickness

本文研究針對薄層砂體，結(jié)合工區(qū)地震波波速(砂巖速度2 100 m/s)及有效頻寬(10～80 Hz)，選取了50、60 、80 Hz 3個調(diào)諧體形成地層切片，并且開展了RGB融合顯示。

3 分流河道砂體精細刻畫

3.1 地震沉積學(xué)切片解釋

地震沉積學(xué)切片解釋是利用井上資料，綜合前人已有的地質(zhì)認識對地震平面屬性進行沉積地貌分析的過程。以997 ms地層切片(PI22)衛(wèi)214井區(qū)為例開展地震沉積特征解釋(圖8)。

圖8 地層切片及RGB融合切片對比與沉積解釋Fig. 8 Comparison and sedimentary interpretation of stratal slices and RGB fusion slices

分析多種沉積學(xué)切片發(fā)現(xiàn)，PI22地質(zhì)體展布趨勢均較為明顯，分頻地層切片上表現(xiàn)為不規(guī)則條帶狀負值低幅藍色異常區(qū)(圖8a、b)，融合切片上以深色基調(diào)為主(圖8c)，地震平面屬性與井上資料較為吻合，測井曲線總體表現(xiàn)為高幅差，典型鐘型或箱型。然而不同頻率地層切片所突出的分流河道形態(tài)具有顯著差異，50 Hz切片對規(guī)模較大的砂體識別效果較好，80 Hz切片上規(guī)模較小的砂體較為清晰，對比井上分流河道厚度可知(圖9)，不同頻率地層切片平面輪廓的差異亦是厚度規(guī)模的體現(xiàn)。相對于分頻切片，RGB融合切片有效獲取了不同厚度的地質(zhì)體且邊界更加清晰，同時更易識別斷層(圖8c)，其對目標地質(zhì)體的刻畫效果最為突出，經(jīng)橫縱地震剖面論證(圖10)，河道邊界可靠且縱向連續(xù)可追蹤。

圖9 PI22典型井水下分流河道測井顯示Fig. 9 Underwater distributary channel logging for typical wells of PI22

圖10 地震橫縱剖面Fig. 10 Seismic transverse and longitudinal profile

因此重點依賴RGB融合切片，同時輔以地震剖面精細驗證，開展全井對比，共刻畫出4條南北向延伸的分流河道(圖8d)，形態(tài)上整體呈順直條帶狀，規(guī)模上最左側(cè)分流河道寬度較大，為240～615 m，其余3條窄小河道寬115～265 m。

3.2 應(yīng)用效果分析

水下分流河道是淺水三角洲前緣亞相最重要的儲層骨架，在現(xiàn)有井網(wǎng)密度不足以有效控制儲層砂體的情況下，基于上述研究，筆者充分利用RGB融合切片在薄層砂體識別方面的優(yōu)勢，精細繪制了全區(qū)13個沉積時間單元水下分流河道微相。

區(qū)內(nèi)分流河道主要特征體現(xiàn)在順物源方向延伸較遠，連續(xù)性較好，統(tǒng)計井-震皆有清晰響應(yīng)井點處的寬厚值，發(fā)現(xiàn)寬度范圍較為廣泛，為75～1 008 m，寬厚比主要集中在40～95。其平面規(guī)模伴隨著湖退、相對穩(wěn)定、湖進的古環(huán)境，整體呈現(xiàn)出先增后減的規(guī)律性。在快速湖退的低位期(圖11b)，此時河流能量最強，以較大規(guī)模河道發(fā)育為主，寬150～1 008 m，平均達350 m。伴隨緩慢的湖侵(圖11a)，河流能量遞減，砂體規(guī)模逐漸變小，寬95～630 m，平均約為180 m，直到湖面快速上升的高位期，目的層頂部發(fā)育了斷續(xù)的水下分流河道末端砂體，寬65～185 m，平均減小至105 m，說明研究區(qū)目的層沉積末期，河道能量達到最弱，湖浪改造作用逐漸增強。

圖11 衛(wèi)星油田PI22、PI6井震結(jié)合沉積相帶Fig. 11 Integrating wells with seismic data microfacies mapping of PI22,PI6 in Weixing oil field

早期研究區(qū)低井控、無井控區(qū)域，多采用均方根振幅屬性等開展薄層河道砂體預(yù)測，其受垂向分辨率影響，多為疊加響應(yīng)，效果不佳，刻畫結(jié)果具有一定主觀性。本文通過地震沉積學(xué)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，RGB融合切片成像效果清晰，同時輔以地震剖面驗證，避免了以往僅依靠平面屬性預(yù)測結(jié)果進行刻畫的單一性，使得在河道邊界厘定及連續(xù)性表征方面應(yīng)用效果得以顯著提高，其刻畫結(jié)果在密井網(wǎng)區(qū)與井資料吻合度極高，低井控、無井控區(qū)河道走向和展布與區(qū)域沉積格局較為一致。因此應(yīng)用該方法在研究區(qū)分流河道砂體刻畫中具有良好的適用性，且刻畫結(jié)果精度高、合理性強，可作為后期油氣資源挖潛的重要地質(zhì)依據(jù)。

4 結(jié) 論

(1)衛(wèi)星油田葡萄花油層劃分為1個長期旋回、2個中期旋回和13個短期旋回。建立了3套以穩(wěn)定湖泛泥巖為可靠標志層的等時地層格架。重點依賴RGB融合切片，結(jié)合測井相標定，刻畫了13個時間單元分流河道砂體形態(tài)及邊界。

(2)區(qū)內(nèi)分流河道多呈順直狀條帶狀沿南北向展布，寬75～1 008 m，寬厚比集中在40～95。平面規(guī)模伴隨湖退、湖進大致先增后減。低位期寬150～1 008 m，湖侵期寬95～630 m，高位期寬65～185 m。

(3)基于地震沉積學(xué)的“RGB屬性識別、地震剖面驗證”刻畫方法優(yōu)勢顯著，提高了河道的平面識別效果，同時規(guī)模及連續(xù)性得以精細驗證，實現(xiàn)了研究區(qū)短期旋回尺度分流河道微相展布特征的定量表征。