渤海海域稀井網(wǎng)條件下曲流河儲層構(gòu)型表征

李冰娥 尹太舉 王楊君

（長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 湖北 武漢 430100）

0 引 言

河流相儲層是中國重要的油氣儲層之一［1］，由于河道頻繁遷移、 切割及疊置， 儲層非均質(zhì)性強， 開發(fā)難度大， 傳統(tǒng)的沉積微相研究已不能滿足油田開發(fā)中后期的生產(chǎn)需求。 鑒于此， 國內(nèi)外學(xué)者對于河流相儲層構(gòu)型表征進行了深入研究， 利用露頭與現(xiàn)代沉積統(tǒng)計總結(jié)了大量的經(jīng)驗公式， 并在密井網(wǎng)條件下建立了層次約束、 模式擬合、 多維互動的儲層構(gòu)型方法［2-17］。 從目前已發(fā)表文獻［18-19］來看， 常規(guī)地下曲流河儲層構(gòu)型研究主要基于密井網(wǎng)資料開展， 對于稀井網(wǎng)條件下曲流河儲層構(gòu)型研究相對較少。 海上油田由于開發(fā)成本較高， 具有井網(wǎng)稀疏、 井距較大的特點， 開展稀井網(wǎng)條件下曲流河儲層構(gòu)型表征存在較大難度。 已有學(xué)者［18，20-23］通過綜合利用地震屬性、 地震反演、 地震正演等多種地震技術(shù)， 結(jié)合測井資料識別單一曲流帶及內(nèi)部點壩， 并提出“井震結(jié)合” 的曲流河構(gòu)型方法。

渤海灣盆地A 油田采用單砂體水平井網(wǎng)開發(fā)，水平井特殊的鉆井軌跡具有其他資料無法比擬的優(yōu)勢， 是提高儲層精細研究精度的有效途徑［24-26］。本文充分利用A 油田具有較高分辨率的地震資料和水平井資料條件， 對儲層構(gòu)型方法進行研究與實踐。 以渤海灣盆地A 油田高彎度曲流河儲層S 砂體為研究對象， 利用儲層構(gòu)型層次分析法， 井震結(jié)合精確刻畫復(fù)合曲流帶分布。 依據(jù)單一曲流帶的邊界識別及劃分方法， 識別單一曲流帶及內(nèi)部點壩，并用經(jīng)驗公式對點壩內(nèi)部側(cè)積體進行定量表征， 最后用水平井資料進行驗證。 對研究區(qū)開展曲流河儲層構(gòu)型表征、 建立地質(zhì)知識庫， 有助于進一步認識儲層的非均質(zhì)性， 可為A 油田后期剩余油分布預(yù)測及挖潛提供有效指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

渤海灣盆地A 油田位于渤海海域， 主力含油層為新近系明化鎮(zhèn)組， 發(fā)育曲流河沉積， 為巖性—構(gòu)造油氣藏。 巖性主要為細粒和中—細粒巖屑長石砂巖， 儲集空間以粒間孔為主， 儲層具有高孔、 高滲的儲集物性特征。

研究區(qū)采用不規(guī)則水平井井網(wǎng)開發(fā)， 井距整體較大， 經(jīng)過10 a 左右的注水開發(fā)， 目前已進入高含水階段， 砂體橫向變化快， 注采矛盾突出， 綜合含水率已大于80%， 剩余油分布復(fù)雜。

2 多級次曲流河儲層構(gòu)型表征

研究區(qū)明化鎮(zhèn)組下段三維地震資料分辨率與信噪比均較高， 地震同相軸較連續(xù)。 合成地震記錄精細標(biāo)定反映出砂巖相對于泥巖為低密度， 即低波阻抗對應(yīng)儲層， 高波阻抗對應(yīng)非儲層。

根據(jù)地震反演資料， 結(jié)合鉆井資料， 利用自然伽馬、 電阻率測井曲線等分別對單砂體頂?shù)酌孢M行精細標(biāo)定， 基于標(biāo)定結(jié)果， 在全區(qū)進行追蹤解釋，充分利用波阻抗變化點、 波形畸變點、 極性反轉(zhuǎn)點、 尖滅點等異常變化點， 確定復(fù)合曲流河道砂體邊界。 利用層次分析法， 對復(fù)合曲流河道砂體進行逐級次的解剖， 將曲流河儲層劃分為復(fù)合曲流帶、單一曲流帶、 點壩以及點壩體內(nèi)部側(cè)積體等4 個不同構(gòu)型級次來進行表征（表1）。 其中， 復(fù)合曲流帶及單一曲流帶為五級構(gòu)型單元， 單一點壩為四級構(gòu)型單元， 點壩內(nèi)部側(cè)積體為三級構(gòu)型單元。 五級與四級構(gòu)型單元主要依據(jù)測井及地震反演資料進行刻畫， 三級構(gòu)型單元地震資料難以識別， 主要利用前人總結(jié)的經(jīng)驗公式進行計算， 并用水平井資料進行驗證。

表1 不同級次曲流河構(gòu)型單元特征Table 1 Characteristics of architecture units at different levels

2.1 復(fù)合曲流帶邊界識別

五級構(gòu)型界面在地震上表現(xiàn)為橫向上連續(xù)穩(wěn)定分布的同向軸， 為厚度穩(wěn)定的純泥巖段， 其自然伽馬曲線靠近泥巖基線， 電阻率曲線無幅度差， 在研究區(qū)內(nèi)穩(wěn)定分布。 應(yīng)用連井地震反演剖面與測井資料結(jié)合， 對全區(qū)進行五級構(gòu)型界面識別， 接著對五級構(gòu)型單元復(fù)合曲流帶砂體進行追蹤識別， 確定S砂體的邊界， 即復(fù)合曲流帶的邊界。

圖1 為該復(fù)合曲流帶砂體邊界識別結(jié)果， 砂體在平面上連片分布， 厚度大， 以河道沉積為主， 正韻律特征明顯， 自然伽馬曲線呈鐘形或箱形， 平均振幅屬性值低； 河間砂主要伴生于河道邊部， 由于受到后期河道切割改造， 天然堤、 河漫灘、 決口扇等幾類較薄砂體難以區(qū)分， 統(tǒng)稱河間砂， 為復(fù)合曲流帶構(gòu)型級次的背景相， 曲線呈尖峰鋸齒狀， 旋回性不明顯， 平均振幅屬性值較高； 泛濫平原以泥質(zhì)沉積為主， 測井曲線靠近基線， 振幅屬性平均值最高。 根據(jù)平均振幅屬性分布及井點的沉積相解釋結(jié)果， 預(yù)測了復(fù)合曲流帶的分布， 結(jié)果顯示， S 砂體河道砂體連片分布， 河間砂伴生于河道邊部， 局部發(fā)育少量泛濫平原沉積（圖2）。

2.2 單一曲流帶邊界識別

為了進一步了解復(fù)合曲流帶的內(nèi)部構(gòu)型特征，本文主要采用了井震結(jié)合、 模式約束、 平剖互動的方法識別單一河道及點壩。 根據(jù)曲流河沉積模式，結(jié)合地震反演資料、 地震屬性特征、 井點的測井曲線形態(tài)、 連井剖面以及空間組合樣式， 確定了以下4 種單河道邊界識別的標(biāo)志（圖3）， 綜合識別進而劃分出單一曲流帶。

2.2.1 不連續(xù)的河間沉積

由多條河道側(cè)向遷移形成一定范圍的大面積砂體， 但是在不同河道之間常常會出現(xiàn)漫溢沉積或者河道分叉， 留下河間細粒沉積物或泛濫平原泥的蹤跡， 沿著河道兩側(cè)分布的不連續(xù)河間砂體或泥質(zhì)沉積是劃分單一曲流帶的重要標(biāo)志。

2.2.2 廢棄河道

在曲流河沉積中， 廢棄河道通常代表一個點壩發(fā)育的結(jié)束， 而最后一個期次廢棄河道代表一期河流沉積作用的結(jié)束。 因此廢棄河道也是單一河道砂體邊界的標(biāo)志。

2.2.3 河道砂體厚度差異

不同河道的水流攜帶能力受到各種因素的影響， 導(dǎo)致不同的河道沉積的砂體厚度會出現(xiàn)一定的差異， 假如這種差異特征在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)追蹤， 則也可被作為單一曲流帶劃分的標(biāo)志。

2.2.4 相鄰河道砂體的頂面高程差

同一河道的滿岸深度一致， 當(dāng)相鄰的河道都為滿岸時， 不同河道沉積砂體的頂面離標(biāo)志層頂?shù)木嚯x不同， 因此這種高程差可作為2 條單一曲流帶邊界的識別標(biāo)志。 依據(jù)不同曲流帶邊界劃分標(biāo)準(zhǔn)， 在沉積模式約束下， 以地震屬性為主， 井點信息為輔， 通過平剖互動的方式對單一曲流帶內(nèi)發(fā)育的末期河道、 早期廢棄河道進行劃分， 為單一點壩的識別打下基礎(chǔ)。 末期河道與廢棄河道曲線形態(tài)特征一致， 末期河道可連續(xù)追蹤， 廢棄河道發(fā)育較局限。當(dāng)整條過水河道被泥質(zhì)充填之后， 河道成為相對連續(xù)的可追蹤的砂體厚度減薄的條帶區(qū)域， 在地震平面屬性及地震剖面上也會出現(xiàn)差異。 點壩的形成是凹岸侵蝕、 凸岸堆積的過程， 點壩砂體是曲流帶內(nèi)部厚度最大的部位， 因此厚度分布特征可作為點壩識別的標(biāo)志。 點壩砂體相當(dāng)于河道砂體沉積， 自然伽馬曲線主要為鐘形或箱形， 在平均振幅屬性圖上為振幅較低值的區(qū)域， 通常與廢棄河道相鄰。 因此可以以井點信息為基礎(chǔ)， 依據(jù)屬性平面圖， 結(jié)合連井剖面與地震反演剖面來確定末期河道、 早期廢棄河道以及點壩邊界（圖4）。 最終在S 砂體上識別出4 條北東—南西方向末期河道， 并確定了點壩邊界（圖5）。 河道①寬度為200 ～500 m，點壩跨度為180～460 m；河道②寬度為200 ～600 m，點壩跨度為290～570 m；河道③寬度為200 ～1 000 m，點壩跨度為330～770 m；河道④寬度為300～1 000 m，點壩跨度為600～700 m。 通過對S 砂體鉆遇點壩井的實際資料分析，獲得河流滿岸深度為1.6 ～11.3 m，壓實校正后得到滿岸深度為1.8～12.4 m。

M.R.Leeder［2］的經(jīng)驗公式為

式中：bc——河流滿岸寬度， m；h——河流滿岸深度， m。

計算得到河流滿岸寬度為16.2 ～329.6 m， 平均滿岸寬度為98.0 m。

J.C.Lorenz 等［3］的經(jīng)驗公式為

式中bm——單一曲流帶寬度， m。

計算得到單一曲流帶寬度為124 ～2 599 m， 平均曲流帶寬度為766 m。

吳勝和［9］的經(jīng)驗公式為

式中bd——點壩跨度， m。

計算得到點壩跨度為174～2 240 m。

由此可見， 基于井震結(jié)合的構(gòu)型方法的研究成果， 河道帶寬度為200～1 000 m， 點壩跨度為180～770 m， 滿足于經(jīng)驗公式計算的結(jié)果， 對構(gòu)型單元的規(guī)?？刂聘鼮榫_。

2.3 點壩內(nèi)部構(gòu)型

2.3.1 側(cè)積層傾角

本次研究綜合利用巖心及經(jīng)驗公式對側(cè)積層傾角進行了計算。 圖6 為取心井巖心照片， 在通過砂體底部有一定厚度的水平泥巖進行參考， 計算側(cè)積泥質(zhì)夾層傾角為11.3°。

M.R.Leeder［2］的經(jīng)驗公式為

式中β——側(cè)積層傾角， rad。

計算得到S 砂體點壩側(cè)積層傾角為3.43°～9.77°， 平均為6.06°， 與巖心實測角度比偏小。

吳勝和［9］的經(jīng)驗公式為

式中x——河流寬深比。

應(yīng)用式（5） 計算得到S 砂體點壩側(cè)積層陡層區(qū)傾角為3.97°～13.9°， 平均為9.04°， 與巖心實測傾角、 拒馬河曲流河現(xiàn)代沉積側(cè)積層傾角一致。

現(xiàn)代沉積和露頭的研究表明側(cè)積泥巖層的傾角一般為5°～30°， 綜合巖心資料、 經(jīng)驗公式分析，認為S 砂體點壩側(cè)積層的傾角主要為4°～14°。

2.3.2 側(cè)積體及側(cè)積層分布特征

側(cè)積層在剖面上呈斜插的泥楔形狀， 平面上呈弧形， 巖性主要包括粉砂質(zhì)泥巖、 泥巖及泥質(zhì)粉砂巖， 測井曲線特征表現(xiàn)為： 自然伽馬出現(xiàn)相對小幅度回返（泥巖部分回返顯著）， 厚度一般為幾十厘米到兩米不等。

依據(jù)單一側(cè)積體水平寬度經(jīng)驗公式［9］

式中b——單一側(cè)積體水平寬度， m。

計算得到單一側(cè)積體水平寬度為9.3 ～188.7 m，平均寬度為53.4 m。

3 水平井驗證

水平井的泥質(zhì)夾層信息能夠真實地反映點壩內(nèi)部的側(cè)積體和側(cè)積層的分布規(guī)模， 下面利用水平井資料對三級構(gòu)型表征定量結(jié)果進行驗證。 首先要考慮水平井軌跡， 確保水平井的軌跡平面上在點壩微相里， 剖面上在點壩砂體里。 井震結(jié)合， 排除干擾， 在模式約束下對水平井側(cè)積體及側(cè)積層進行識別與統(tǒng)計。

以A54H 井為例， 實際鉆井資料表明， S 砂體水平井上鉆遇側(cè)積層水平寬度為2.3 ～13.1 m， 鉆遇廢棄河道水平寬度為54 m， 經(jīng)驗公式換算后，對應(yīng)的側(cè)積層厚度為0.1～0.8 m。 參照構(gòu)型理論地質(zhì)模型， 定量表征點壩砂體側(cè)積層的分布特征， 對S 砂體水平井A54H 井的側(cè)積體進行劃分（圖7）。

結(jié)合過井地震剖面， A54H 井水平段軌跡穿過廢棄河道及2 個點壩， 點壩分別發(fā)育3 個側(cè)積體。利用S 砂體5 口水平井資料， 對側(cè)積體與側(cè)積層水平寬度進行了統(tǒng)計（表2）。

表2 水平井實鉆側(cè)積體、 側(cè)積層水平寬度Table 2 Horizontal widths of the lateral accretion bodies and beds from the actual drilling of horizontal well

實際鉆井資料表明， S 砂體平井上鉆遇側(cè)積體水平寬度為15 ～100 m， 大部分寬度為40 ～70 m；側(cè)積層水平寬度為1.8～14.3 m。利用已得出的傾角結(jié)合側(cè)積層的水平寬度可計算得到側(cè)積層的厚度為0.1～0.9 m。

綜上， 以經(jīng)驗公式計算為基礎(chǔ)， 用水平井資料井震結(jié)合進行驗證， 水平井資料分析結(jié)果在經(jīng)驗公式計算結(jié)果范圍之內(nèi)， 分析得出S 砂體的側(cè)積層定量模式： 側(cè)積層傾向廢棄河道方向， 側(cè)積層傾角為4°～14°， 側(cè)積體水平間距為40 ～70 m， 側(cè)積體水平寬度為50 ～110 m， 側(cè)積層水平寬度為2 ～14 m，側(cè)積層厚度為0.1～0.9 m 。

已有實鉆水平井的點壩參考該水平井側(cè)積層平均間距規(guī)模， 無水平井控制區(qū)域則參考該砂體5 口水平井側(cè)積層平均間距59 m 的規(guī)模，結(jié)合全區(qū)的河道演化特征，根據(jù)曲流河點壩構(gòu)型模式，完成S 砂體的點壩內(nèi)部側(cè)積層頂部平面投影的繪制（圖8）。

研究區(qū)井網(wǎng)稀疏， 因此暫未做進一步點壩內(nèi)部側(cè)積體與側(cè)積層解剖工作。 點壩油藏中側(cè)積層對流體有強烈的遮擋作用［27-30］，砂體上部側(cè)積層發(fā)育部位是剩余油富集區(qū)域。 開發(fā)過程中， 利用水平井鉆穿點壩砂體上部的泥質(zhì)夾層發(fā)育區(qū)， 可提高油層的動用程度。 此次研究成果將對下一步的調(diào)整開發(fā)方案起到指導(dǎo)作用， 點壩內(nèi)部側(cè)積層上部的剩余油的開發(fā)是油田進一步高效開發(fā)的重點方向。

4 結(jié) 論

（1） 通過井震結(jié)合、 平剖互動， 識別出不連續(xù)的河間沉積、 廢棄河道、 河道砂體厚度差異、 相鄰河道砂體的頂面高程差4 種單河道邊界的標(biāo)志，并將S 砂體劃分為4 條單一曲流帶， 河流的主流向為北東至南西方向， 單河道寬度為200 ～1 000 m，點壩跨度為180～770 m。

（2） 運用經(jīng)驗公式對點壩內(nèi)部精細刻畫并利用水平井資料加以驗證， 得出該砂體側(cè)積層定量模式； 側(cè)積層傾向為廢棄河道方向， 側(cè)積層傾角為4°～14°； 側(cè)積體水平間距為40 ～70 m， 側(cè)積體水平寬度為50 ～110 m， 側(cè)積層水平寬度為2 ～14 m，側(cè)積層厚度為0.1～0.9 m。

（3） 基于高分辨率地震及水平井資料的稀井網(wǎng)條件下的井震結(jié)合的構(gòu)型解剖方法， 計算結(jié)果較前人的經(jīng)驗公式更為準(zhǔn)確； 建立的適合A 油田曲流河儲層的定量地質(zhì)知識庫可為后期油田開發(fā)剩余油提供依據(jù)。