博興洼陷南斜坡沙二—沙四段沉積特征研究及有利區(qū)預測

李 洋，王鳳剛

(1.東北石油大學，黑龍江 大慶 163318； 2.北京宇畔科技發(fā)展有限公司，北京 102200)

博興洼陷南斜坡處于東營凹陷的西南邊緣斜坡帶上，主要含油層系為沙河街組，自1965年鉆通17口井油藏后，隨著勘探程度不斷加深，該地區(qū)沉積特征及砂體展布特征等認識局限制約了勘探進度。李秀華等[1]通過單井相剖面分析認為，博興洼陷沙四段主要發(fā)育濱淺湖砂壩、席狀砂兩種儲集砂體；梁書義等[2]認為博興洼陷為復式油氣區(qū)，發(fā)育多類型圈閉，根據(jù)油氣成藏系統(tǒng)概念及劃分原則，將博興洼陷劃分為四個具有不同成藏特征的油氣成藏系統(tǒng)；袁紅軍[3]通過古地貌恢復及地震屬性，從宏觀上預測了沙四段灘壩砂巖儲層發(fā)育范圍；賈艷聰?shù)萚4]通過儲層特征研究認為，沙四上段儲層物性受微相沉積特征差異控制，優(yōu)質(zhì)儲層主要分布在厚層壩主體的中部位置。

根據(jù)前期地質(zhì)認識[5-7]，工區(qū)油藏類型以構(gòu)造、構(gòu)造—巖性、地層油藏為主，為多含油氣層系、多油藏類型的復式油氣區(qū)。目前，研究區(qū)沙河街組未有系統(tǒng)分層，成藏層系橫向變化大，油氣富集程度變化大；同時，由于受剝蝕影響，該區(qū)沙河街組地層接觸關(guān)系復雜，沉積特征研究有待進一步細化，多期砂體縱橫疊置，儲層預測難度大，勘探程度較低，具有較大勘探潛力。

隨著沙一段的全面開發(fā)，研究區(qū)面臨后續(xù)儲量不足的局面，急需發(fā)現(xiàn)新的產(chǎn)能陣地[8-9]。本文通過沉積特征及有利儲層預測，從地層、沉積相、地球物理分析等研究分析出發(fā)，開展沉積規(guī)律及儲層預測研究，落實該區(qū)儲層分布規(guī)律。結(jié)合已有的鉆井、試油等資料，評價目標區(qū)的勘探潛力，提供有利油氣勘探目標，夯實研究區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ)，為油田增儲上產(chǎn)作出貢獻。

1 地質(zhì)背景

博興洼陷是東營凹陷最西部的一個三級構(gòu)造單元(圖1)，為高青斷層和石村斷層共同控制的地塹式盆地。其中，博興洼陷南部斜坡帶由北向南方向古近系地層存在剝蝕現(xiàn)象，上第三系地層主要發(fā)育大套泥巖，覆蓋在古近系孔店組、沙河街組不同組段地層之上[10]。研究工區(qū)構(gòu)造位置位于東營凹陷博興洼陷的西南邊緣斜坡帶上，金家—樊家鼻狀構(gòu)造帶的南部。北臨博興生油洼陷，具有良好的油源條件，南部為魯西隆起，長期處于剝蝕狀態(tài)，發(fā)育多種類型的儲集層。

圖1 博興洼陷及周邊地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Structural division map of Boxing Sag and surrounding areas

2 地層劃分及特征

鉆井資料揭示，研究區(qū)新生界地層自下而上依次為古近系孔店組、沙河街組的沙四段、沙三段、沙二段、沙一段；新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組；第四系平原組[11-12]。東營組在本區(qū)高部位剝蝕，其中沙一段和沙三段為主力含油層系。通過對區(qū)域沉積過程分析(圖2)：沙三段沉積初期，受盆地快速沉降影響，自下而上沉積沙三至沙一段以及東營組地層，沉積末期，由于盆地抬升，剝蝕現(xiàn)象嚴重；直至館陶組沉積時期，由于博興洼陷進入坳陷期，盆地緩慢下降開始沉積，到明化鎮(zhèn)時期沉積速度開始加快。

圖2 博興洼陷南斜坡地層結(jié)構(gòu)模式Fig.2 Stratigraphic structure model of the southern slope of Boxing Sag

根據(jù)工區(qū)地層特點，通過“多層次逐級控制的儲層劃分對比原則”和“網(wǎng)絡(luò)輻射精細地層對比技術(shù)”，在巖心及錄井資料基礎(chǔ)上，通過測井組合特征以及測井曲線的旋回特征，建立全區(qū)地層對比格架。通過對比剖面分析(圖3)，在工區(qū)北部沙一段部分地層遭受剝蝕，隨著地層向南逐漸抬升，在工區(qū)南部大部分沙一地層剝蝕嚴重，沙二段地層比較完整。

圖3 博興洼陷南斜坡近北東—南西向地層對比剖面Fig.3 Stratigraphic correlation section near the northeast-southwest of the southern slope of the Boxing Sag

3 沉積體系劃分

3.1 沉積類型劃分

博興洼陷南斜坡沙河街組巖性以碎屑巖為主，碳酸鹽巖分布局限。通過總結(jié)前人的成果以及巖心觀察、薄片鑒定、粒度分析[13-16]，并綜合利用測井曲線和地震相特征，博興洼陷南斜坡沙河街組沙二—沙四段主要發(fā)育有三角洲相、扇三角洲相和湖泊相(表1)。

其中，沙四段巖性以粉砂巖、灰質(zhì)砂巖為主，夾含礫砂巖、含介殼砂巖，粒度概率曲線多為三段式，巖性較粗，分析認為屬于扇三角洲前緣水下分流河道微相；沙三中、下段巖性主要以灰色泥巖為主，夾薄層砂巖，SP曲線趨于基線，為濱淺湖相沉積；沙三上段巖性以粗砂巖、油浸炭屑砂巖為主，粒度概率曲線多為具有跳躍和懸浮次總體間過渡段的三段式，SP曲線呈菱形，發(fā)育扇三角洲前緣水下分流河道及河口壩微相；沙二段巖性以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、含炭屑細砂巖為主，顏色多為灰色，粒度概率曲線多為三段式，SP曲線為箱形—鐘形復合形態(tài)，為三角洲前緣沉積。

3.2 沉積展布特征分析

(1)沙四段。沙四段沉積時期，博興洼陷處于大規(guī)模湖進時期，南斜坡整體環(huán)境為濱淺湖，濱淺湖灘壩相發(fā)育。受南部物源魯西南隆起[17-18]的影響，J8井區(qū)靠近物源，發(fā)育扇三角洲相，水下分流河道發(fā)育，砂體縱向上疊合連片，由于受湖進的影響，平面上扇三角洲推進減弱，扇體范圍較小，由于受湖進的影響，平面上扇三角洲推進減弱，扇體范圍較小。由于河流水流動力減弱，向北逐漸過渡到J17-15井附近，受湖進影響，縱向上由扇三角洲前緣向上過渡為前扇三角洲，該井沙四下段巖性主要以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和灰質(zhì)砂巖為主，SP曲線呈齒化箱形組合，水下分流河道發(fā)育。沙四上段巖性主要以泥質(zhì)沉積為主，夾薄層粉砂巖，SP曲線平直，為前扇三角洲沉積。在J1井附近，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，SP曲線平直，屬濱淺湖相沉積(圖4)。

(2)沙三上亞段。沙三晚期(大致沙三上亞段)斷陷活動減弱，盆地水域范圍縮小，表現(xiàn)為湖退現(xiàn)象，三角洲砂體不斷向盆地中心推進，平面上砂體范圍越廣，縱向上砂體不斷向前進積(圖5)。沙三上亞段沉積時期，近物源處的J8井區(qū)發(fā)育三角洲相，三角洲前緣水下分流河道發(fā)育，砂體縱向上疊合連片，由于受湖退的影響，平面上三角洲不斷向前推進，砂體范圍較大。向北逐漸過渡到J10井附近，受湖退影響，縱向上由濱淺湖相、前三角洲亞相向上過渡為三角洲前緣亞相，該井沙三中下段巖性主要以泥質(zhì)沉積為主，夾薄層粉砂巖，SP曲線平直，為濱淺湖、前三角洲沉積，向上巖性主要以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和灰質(zhì)砂巖為主，SP曲線呈齒化箱形組合，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道。在J2井附近，三角洲砂體還未推進到該處，巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主，SP曲線呈分散指狀和微齒化曲線組合，屬濱淺湖相沉積，由于該處水域較深，灘壩砂體不發(fā)育。

圖5 博興洼陷南斜坡沙三上亞段平面相分析Fig.5 Plane facies analysis of the upper third member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

(3)沙二段。沙二段沉積時期，構(gòu)造活動減弱，盆、山分異趨于減弱。沙二段中早期，湖盆水域淺，來自南部的魯西南隆起物源的碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足，形成了規(guī)模較大的三角洲沉積，以三角洲前緣為主。以2條水下分流河道進入工區(qū)，其中一支分支河道進入J6區(qū)塊，但砂體規(guī)模小，厚度相對較薄。另外一支分支河道從J9區(qū)塊進入工區(qū)一直向北延伸到J31井區(qū)附近，砂體縱向上疊合連片，且分布面積較大(圖6)，沙二段晚期，氣候開始逐漸濕潤，受湖盆水域擴大，水體較深的影響，三角洲砂體不斷退積，砂體平面上砂體范圍不斷縮小。至沙一段該區(qū)以湖相沉積為主，發(fā)育生物灰?guī)r。

圖6 博興洼陷南斜坡沙二段平面相分析Fig.6 Plane facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

4 有利區(qū)預測

4.1 地震相特征

地震相是指不同地震反射特征對特定沉積體的地震響應(yīng)。本次研究通過已鉆遇地質(zhì)體的地震反射特征，通過建立地震信息與井上不同測井曲線特征的關(guān)系，總結(jié)地震相與沉積相的關(guān)系，研究沉積相的特點，指出有利相帶。

對J10-14沙二段3砂組鉆遇8.9 m水道分支河道末端細砂巖進行了地震波形分類處理。通過剖面可以看出(圖7(a))，鉆遇砂體在地震剖面的響應(yīng)是一較弱連續(xù)性較差的同相軸，通過地震波形分類可較精細地對其平面分布形態(tài)進行描述，可以看出剖面中類型為紅、黃的波形分類較符合該套砂巖在地震上的響應(yīng)，可以通過平面地質(zhì)切片對該類地震波形進行平面展示。沙二段沉積時期氣候干旱，斜坡區(qū)整體沉積環(huán)境為濱淺湖，來自南部的魯西隆起物源的碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足，形成了規(guī)模較大的三角洲沉積，以三角洲前緣為主，獲得目標砂體地震反射波形分類平面圖(圖7(b))，同沙二段沉積時期為三角洲前緣沉積的地質(zhì)認識吻合。

圖7 博興洼陷南斜坡沙二段地震相分析Fig.7 Seismic facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

對J17-15沙四段頂部鉆遇的水下分流河道中心細砂巖，進行了地震波形分類處理。波形分類結(jié)果較精細的區(qū)分了該套連續(xù)強同相軸的細微不同之處，通過該井的標定，明確了圖7中紅色、黃色代表的波形類型為該套砂體的地震響應(yīng)(圖8(a))；沙四上亞段沉積時期，博興洼陷處于大規(guī)模湖進時期，南斜坡整體環(huán)境為濱淺湖，濱淺湖灘壩相發(fā)育，南部在J8井區(qū)和J22井區(qū)發(fā)育2個扇三角洲砂體，以扇三角洲前緣為主，獲得目標砂體地震反射波形分類平面圖(圖8(b))，同沙四亞段沉積時期為扇三角洲前緣的地質(zhì)認識吻合。

圖8 博興洼陷南斜坡沙四段地震相分析Fig.8 Seismic facies analysis of the fourth member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

4.2 基于測井識別的儲層預測

測井約束地震反演技術(shù)是一種基于模型的反演技術(shù)[19-21]，通過地震解釋建立的構(gòu)造模型及低頻模型，利用測井曲線的高頻成分以及地震的中低頻信息，以井上巖心作為約束條件，通過不斷迭代使合成地震記錄與實際地震數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)達到最優(yōu)，得到目的層的阻抗模型。這種方法綜合了井上垂向分辨率及地震橫向分辨率的特點，提高了反演成果的分辨率及地質(zhì)目標的預測精度。

從反演結(jié)果可以看出(圖9)，反演結(jié)果垂向上與測井解釋結(jié)果對應(yīng)，橫向上反映了砂體展布邊界，分辨率較高?？v向上與測井資料吻合較好，橫向上吸收了地震資料的變化信息；地震資料上2個同相軸之間，能夠分辨出多套儲層，并且與測井資料吻合較好。通過選擇幾口井作為驗證井，不參與測井約束反演，驗證反演結(jié)果的可靠性。 J8-8井下半部分為參與反演、J7井全段未參與泛亞，從反演結(jié)果來看，J8-8井在沙四段頂部鉆遇一套19.3 m厚的砂巖，與反演結(jié)果吻合；J7井在沙四段頂部僅鉆遇一套厚2 m的砂巖，同反演剖面預測結(jié)果相同。說明反演結(jié)果在同實鉆井相吻合的前提下，具有較好的預測性，成果較可靠、準確。

圖9 反演效果分析Fig.9 Analysis of inversion effect

4.3 有利區(qū)預測

根據(jù)研究區(qū)的沉積相帶、測井曲線解釋及試油生產(chǎn)情況等對沙二至沙四段進行有利區(qū)預測。目的層三角洲前緣水下分流河道發(fā)育，儲層特征對油氣聚集有利，沉積特征控制著砂體展布特征。結(jié)合區(qū)域油氣成藏控制因素，確定3個有利目標區(qū)，分別為沉積控制的J10井區(qū)、構(gòu)造控制的J8井區(qū)、地層及沉積控制的J8井區(qū)。

(1)有利目標區(qū)1。該有利區(qū)位于J10井區(qū)，主要受沉積控制，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道，砂體厚度大，其中J10-16-X7井沙二段3砂組鉆遇油層10.8 m/2層，初期9.1 t/d，含水82.7%；J10-14-X10井鉆遇油水同層5.4 m/2層，說明該套儲層具有較好的含油氣性。通過過設(shè)計井地震反演剖面可以看出(圖10)，J15-17、J10-16-X7井均鉆遇該套主力含油砂體，結(jié)合沙二段3砂組含油性預測及油藏剖面分析，位于J10-14-X10鉆遇近北東向斷層上升盤發(fā)育砂體較厚，且構(gòu)造位置相對較高，建議部署一口滾動評價井。

圖10 有利目標區(qū)1Fig.10 Favorable target area one

(2)有利目標區(qū)2。該有利區(qū)位于J8井區(qū)，屬于沙三上段受斷層控制的構(gòu)造圈閉，被2條近北東向斷層挾持，該構(gòu)造圈閉的閉合幅度較大，且繼承性良好，設(shè)計井可同時兼探沙四儲層情況。通過平面地震屬性可以看出，邊緣檢測體地震增強屬性基本反映出這2條斷層的搭接關(guān)系，通過儲層預測，有利區(qū)儲層發(fā)育(圖11)；根據(jù)測井解釋成果可知，該井區(qū)J8-7井在沙三上段鉆遇油層29.1 m/8層，干層4.8 m/4層，該套層系含油性較好，設(shè)計井西部J9區(qū)塊，J9-5-9井，鉆遇油層7.6 m/2層，油水同層10.6 m/層，同樣具有較好的油氣顯示。綜合井區(qū)及鄰區(qū)分析，該有利區(qū)斷層落實較可靠，儲層發(fā)育，含油氣顯示良好，具有一定的滾動評價潛力。

圖11 有利目標區(qū)2Fig.11 Favorable target area two

(3)有利目標區(qū)3。該有利區(qū)同樣位于J8井區(qū)，為沙三上段的地層巖性油藏，位于工區(qū)南部高部位，通過設(shè)計井地震剖面來看其構(gòu)造圈閉較落實，位于2個斷裂交切部位，油氣成藏有利，鄰井J8X11、J8-8井在沙三上段均鉆遇良好儲層；通過儲層預測結(jié)果分析，該有利區(qū)儲層發(fā)育，在斷層交切內(nèi)部，鄰井較高部位的J8-32在目的層鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層，設(shè)計井在同斷塊內(nèi)部構(gòu)造位置較J8-32高約20 m。

綜合以上分析，設(shè)計井位置構(gòu)造處于較高部位，反演預測砂體較厚，低部位的鄰井J8-32在該套層系油氣顯示良好，具有滾動部署潛力(圖12)。

圖12 有利目標區(qū)3Fig.12 Favorable target zone three

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)地層呈現(xiàn)北厚南薄的特點，南部地層缺失嚴重，隨著地層向南逐漸抬升，在工區(qū)南部大部分沙一段地層剝蝕嚴重，沙二段地層比較完整。

(2)綜合利用測井曲線和地震相特征分析，物源主要來自南部的魯西隆起。其中，沙四段沉積處于大規(guī)模湖進時間，南部近物源扇三角洲水下分流河道發(fā)育，沙三上段以三角洲前緣亞相沉積為主，砂體較發(fā)育；沙二段主要以三角洲前緣沉積為主，受古水流流向的影響，不同區(qū)域砂體發(fā)育程度差別較大。

(3)結(jié)合儲層預測結(jié)果分析及沉積相展布特征，工區(qū)主要存在3個有利目標區(qū)。其中，沙三上段受三角洲前緣沉積影響，砂體發(fā)育，在J8井區(qū)存在2個有利目標區(qū)，分別為巖性油藏及構(gòu)造油藏；J10井區(qū)受沉積控制，發(fā)育三角洲前緣水下分流河道，砂體厚度大，結(jié)合成藏認識，存在1個有利目標區(qū)。