南海深水中央峽谷下切水道識別及對儲層非均質(zhì)性影響

劉 巍，胡 林，廖 儀，王玲玲，賈曙光，吳為正

（1.中海石油（中國）有限公司海南分公司研究院，海南 ?？?570100；2.北京金海能達科技有限公司，北京 102299）

瓊東南盆地探明程度低，具有極大的儲量增長潛力[1]，部分氣田儲量動用難度大，需要加大地球物理預(yù)測技術(shù)的研究力度，建立瓊東南盆地深水勘探成熟區(qū)目標(biāo)搜索技術(shù)體系[2-3]。

瓊東南盆地先后發(fā)現(xiàn)多個以中央峽谷水道砂體為儲層的氣田，水道不僅是沉積物運移的通道，水道及其相連的天然堤還是良好的油氣儲層，成為油氣勘探的目標(biāo)[4-5]。學(xué)者們從沉積充填特征、成因演化、儲層發(fā)育模式和油氣成藏模式等對深水區(qū)峽谷水道進行研究[6-9]。地震相特征是識別水道的有效途徑，早、中新世陸坡區(qū)濁積水道在地震剖面上具有強-弱振幅交替反射和相互疊置的地震反射特征，局部具有雜亂反射的特點，整體呈“U”形或“V”形，砂巖填充，是有利的含氣儲層[10-11]。田兵等（2017）綜合應(yīng)用沉積相、相干處理、地震屬性等地震技術(shù)對三維區(qū)塊內(nèi)珠江組上段沉積水道體系展布進行識別，定性分析水道砂巖儲層有利相帶分布特征[12]。儲層內(nèi)部（水道主體）以泥巖充填為主的水道，在常規(guī)地震剖面上，水道橫剖面形態(tài)多具有典型的“V”形或“U”形特點，下切深度幾十米，底部強反射邊界，內(nèi)部弱振幅反射清晰。李麗等（2012）應(yīng)用三維可視化鎖定沉積水道位置，沿層相干切片刻畫水道平面幾何形態(tài)，十字剖面反映水道的剖面幾何形態(tài)、地震屬性分析技術(shù)預(yù)測水道充填巖性，得到南海北部陸坡區(qū)更新世泥質(zhì)沉積水道的展布，水道的側(cè)向加積及砂壩部位中強振幅反射通常指示偏砂相儲層[13]。

儲層非均質(zhì)性是儲層表征的核心內(nèi)容，得到諸多學(xué)者的重視[14-15]。從宏觀發(fā)育特征和微觀孔隙結(jié)構(gòu)展開研究，宏觀非均質(zhì)性又分為層內(nèi)非均質(zhì)性、層間非均質(zhì)性和平面非均質(zhì)性三類[16]。平面非均質(zhì)性從儲層的幾何形態(tài)、規(guī)模、連續(xù)性、物性及含油性等方面進行表征[17]。瓊東南盆地的濁積水道儲層構(gòu)形特征、沉積微相類形、隔夾層平面展布特征、后期泥質(zhì)水道切割、塊體流改造及側(cè)向加積體等影響著儲層平面非均質(zhì)性[18-20]。后期下切水道的改造作用在水道遷移改造后被泥巖或粉砂質(zhì)泥巖充填，厚度較小[21]。每期砂體沉積后，被泥質(zhì)水道沖刷、切割，下切較淺的砂體仍連片分布，而下切較深、改造強烈的砂體則形成具有側(cè)向遮擋的多個巖性圈閉[22-23]。

本文以瓊東南陵水凹陷L25 氣田為研究區(qū)，綜合地質(zhì)、地震、數(shù)值正演方法，分析不同尺度和內(nèi)部填充的下切水道的地震波組特征，再結(jié)合地貌平面特征識別水道展布。分析下切水道對儲層平面非均質(zhì)性的影響，指導(dǎo)濁積砂體儲層預(yù)測，評價儲層非均質(zhì)性對油氣藏開發(fā)的影響。

1 儲層特征和沉積演化

瓊東南盆地是近東西向延伸的新生代陸緣張裂型含油氣盆地，具有“南北分帶、東西分塊”的構(gòu)造特點（圖1）。自北向南主要包括北部坳陷、中部隆起、中央坳陷和南部隆起4 個一級構(gòu)造單元[24]。深水區(qū)中央坳陷帶內(nèi)展布“軸向樣式”的中央峽谷體系，該峽谷長425 km，寬9～30 km，自西向東依次經(jīng)過樂東-陵水凹陷、松南低凸起、松南-寶島凹陷和長昌凹陷。西北部物源和紅河斷裂帶構(gòu)造活動控制了西側(cè)頭部區(qū)域濁積水道的形成和發(fā)育；西北部物源、北部陸坡的沉積物供給、構(gòu)造地貌特征等控制了峽谷自西向東的運動，影響了峽谷內(nèi)部的充填結(jié)構(gòu)[25]。

圖1 瓊東南盆地研究區(qū)位置

新近系中新統(tǒng)黃流組多期濁積水道砂體組成的巖性圈閉群是深水西區(qū)陵水凹陷LS25 氣田主要的含氣儲層，具有“多藏獨立、縱向疊置”的特點，儲層非均質(zhì)性強[8，26-27]。自上而下劃分為Ⅰ、Ⅱ上、Ⅱ下、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ氣組，地層厚度大、發(fā)育穩(wěn)定的Ⅱ下和Ⅲ含氣氣組是重點研究對象（圖2）。鉆遇井顯示，Ⅱ下氣組厚度為140.40～169.90 m，Ⅲ氣組厚度為110.95～134.50 m，兩者巖性類似，都表現(xiàn)為“一泥二砂”的特征，天然氣主要分布在氣組頂部。兩氣組各自劃分為3 個砂層組，Ⅱ下1、Ⅲ1和Ⅲ2是主力含氣砂層組。Ⅱ下1和Ⅲ1砂層組厚度較大，平均厚度分別約為77.00 m 和43.00 m，巖性均以砂巖為主，內(nèi)部發(fā)育多個厚薄不均的隔夾層，局部發(fā)育泥質(zhì)下切水道，與隔夾層一起切割砂體儲層，形成巖性圈閉。

圖2 瓊東南盆地地層劃分

利用層拉平技術(shù)，依據(jù)氣組砂體加積、疊置特征，開展晚期水道體系沉積演化分析。共劃分了8 個次級層序（SQ1～SQ8）（圖3a）、3 個演化階段（圖3b）。演化階段分為滯留沉積階段（SQ1～SQ2）、Ⅲ氣組沉積階段（SQ3～SQ5）、Ⅱ下氣組沉積階段（SQ6～SQ8），是縱向多旋回“韻律式”疊加沉積模式。Ⅲ1砂層組發(fā)育一條與峽谷水道平行的北東向泥質(zhì)下切水道。

圖3 晚期水道體系演化階段

2 下切水道識別

圖4 是下切水道識別技術(shù)流程，從地震波組剖面和地貌平面兩個方面進行多資料多屬性下切水道的識別。

圖4 下切水道識別技術(shù)流程

2.1 地震波組剖面特征

基于高分辨率地震資料，依據(jù)地震波外形、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、振幅能量等地震可識別特征刻畫下切水道剖面形態(tài)。受地震資料品質(zhì)及海底地形等影響，下切水道的識別存在一定程度的多解性，可借助地震正演模型加以驗證。研究下切深度和內(nèi)部不同填充物的地震響應(yīng)特征（圖5a），各地層和下切水道參數(shù)見表1。層3 是砂層，厚度為100.00 m。①～③組的下切水道內(nèi)部設(shè)置3 種填充速度，根據(jù)儲層地質(zhì)參數(shù)特征，大致對應(yīng)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。每組有6 種下切深度，分別是10、40、70、100、130 和160 m，寬度為988 m。然后進行自激自收地震數(shù)據(jù)采集，主頻為23 Hz，結(jié)果如圖5b。①組泥巖下切水道與上覆厚層泥巖速度一致，下切水道無頂部反射；下切深度從10 m 增大到70 m 時，小于砂巖厚度，下切水道底部逐漸接近砂層底部，兩者反射疊合，弱反射能量增強，最后強于圍巖地層；下切深度不小于100 m 時，此時大于砂巖厚度，底部呈“V”形或“U”形反射較弱。②組粉砂質(zhì)泥巖下切水道速度略小于上覆厚層泥巖，下切深度10 m 和40 m 時，頂?shù)追瓷錄]分開，出現(xiàn)弱反射特征；下切深度70 m 的下切水道頂?shù)追瓷浞珠_，出現(xiàn)一個波峰，下切水道底部接近砂層底部，兩者反射疊合，出現(xiàn)強反射特征；下切深度大于砂巖厚度時，出現(xiàn)“V”形或“U”形弱反射特征。③組泥質(zhì)粉砂巖下切水道速度接近于砂巖圍巖，具有中-弱負反射特征，邊界處反射更弱。綜合分析認為，40 m 的下切深度能夠在地震剖面上識別出波組特征，與垂向分辨率接近；下切深度（70 m）接近圍巖砂體深度（100 m）但還沒有完全隔斷砂體時，底部反射能量增強，是下切水道波組特征的一個特例；下切水道內(nèi)部填充砂巖越多，負振幅越弱。對比表2 的下切水道反射特征，下切深度為40 m、填充粉砂質(zhì)泥巖的下切水道（②-2）具有與實際類似的響應(yīng)特征，呈現(xiàn)“U”形或“V”形邊界。

與實際下切水道的截面特征對比，綜合識別下切水道，外形都表現(xiàn)為頂平底凹的對稱或不對稱“U”形或“V”形特征。地震振幅變?nèi)?，呈現(xiàn)弱振幅波谷特征，認定此類特征的下切水道是粉砂質(zhì)泥巖填充，下切深度40 m，與實際剖面對應(yīng)關(guān)系較好（表2）。

表2 下切水道正演模擬剖面和實際剖面特征對比

實際情況如圖6 所示，AA’是過研究區(qū)西部的地震剖面，上邊顯示Ⅱ下1、Ⅲ1 兩個砂層組各有一個頂平底凹的“U”形邊界，內(nèi)部呈弱波谷特征的地質(zhì)體，正演模擬分析是兩條下切水道的截面（圖6a，AA’的位置參見圖7b）。Ⅱ下1砂層組的水道寬度較大，下切砂體深度50 m，水道橫向?qū)挾?65 m，導(dǎo)致地層波組特征發(fā)生變化，更容易識別。研究區(qū)東部BB’位置處兩砂層組有多條水道分支，略有“V”形弱波谷特征，橫向?qū)挾群拖虑猩疃容^小，BB’位置處的切割砂體深度都小于40 m，識別較難（圖6b）。

圖6 研究區(qū)西部和東部地震剖面下切水道特征

2.2 地震地貌平面特征

將井資料的合成地震記錄的保幅性分析和實際資料處理相結(jié)合，相鄰地震道的振幅相對關(guān)系得到保持，地震數(shù)據(jù)的信噪比和分辨率有所提高。結(jié)合下切水道波組剖面與地貌平面特征，參考濁積水道平面走向趨勢，以Ⅲ1砂層組為例，結(jié)合多屬性綜合解釋、刻畫深水濁流體系下切水道邊界及形態(tài)等平面特征，減少多解性。

沿層相干切片檢測水道及儲層突變邊界，復(fù)合視頻（RGB）時頻三原色利用調(diào)諧厚度原理表征儲層厚度等地貌變化，下切水道發(fā)育位置表現(xiàn)為明顯相干低值異常，RGB 切片亮度分析的水道平面突變邊界與相干特征類似。W1 井區(qū)儲層砂體分布穩(wěn)定、厚度大、平面變化小，波阻抗和孔隙度較高，是含氣有利區(qū)，也證實了下切水道以泥質(zhì)充填為主。W5 井區(qū)東北部存在多條泥質(zhì)下切水道分支，具有低波阻抗和低孔隙度的特征，變化大、分割性強、非均質(zhì)性強（圖7a）。

取相干、波阻抗反演和孔隙度三種優(yōu)勢屬性進行基于主成分分析的多屬性融合，得到Ⅱ下1砂層組泥質(zhì)下切水道平面展布（圖7b）。研究區(qū)西部水道是一條主水道，邊界清晰，寬度為700～1 500 m，下切深度為30～60 m；中部和東部水道呈樹枝狀發(fā)散形態(tài)，寬度和深度較小，單一屬性識別難度增加，融合后能清晰分辨出水道砂體和泥質(zhì)下切水道。水道1在研究區(qū)中部有兩個二級分支1-1 和1-2，到了東邊，分支1-1 有2 個三級分支，分支1-2 有3 個三級分支。泥質(zhì)水道寬200～1 000 m，下切深度10～40 m。各種方法的刻畫效果見表3。

表3 下切水道平面識別方法

3 下切水道對儲層平面非均質(zhì)性的影響

平面非均質(zhì)性與砂體的平面幾何形態(tài)、連通方式、連通程度密切相關(guān)。圖7a 的波阻抗反演能表征砂體展布形態(tài)和物性。砂體的連通受下切水道影響，峽谷后期下切水道攜帶砂泥巖侵蝕、改造均質(zhì)砂體，混雜巖性充填后，對原有均質(zhì)儲層物性、連通性產(chǎn)生影響，必然導(dǎo)致地質(zhì)地貌的異常，地震橫向特征發(fā)生相應(yīng)變化，影響儲層平面非均質(zhì)性。多期次泥質(zhì)下切水道的發(fā)育規(guī)模、下切深度、充填巖性等是影響儲層平面非均質(zhì)性的主要因素。這些因素的影響體現(xiàn)在：①改造砂體之間的接觸關(guān)系；②砂體連通性、導(dǎo)致氣水界面差異。

CC’是位于W5 井區(qū)東北側(cè)的一條剖面（水平位置見圖7b），Ⅱ下、Ⅲ氣組多分支濁積砂巖水道頻繁側(cè)向遷移擺動，單水道分隔性強，同時受下切泥質(zhì)水道的改造，濁積水道砂體間的接觸關(guān)系發(fā)生改變，砂體呈“孤立”分布，儲層非均質(zhì)性增強（圖8a）。

圖7 Ⅲ1 砂層組下切水道識別(a)和平面展布特征(b)

WW1 和W1 連井線DD’顯示（圖8b），WW1井區(qū)Ⅲ氣組氣水界面在深度3 891 m 位置，而在W1井該氣組氣水界面在深度3908 m 處，兩者有17 m的高度差，說明兩個井區(qū)含氣儲層的砂體不連通。研究認為，兩井區(qū)之間發(fā)育大型泥質(zhì)下切水道，下切深度較深，起到封堵作用，厚度為36.00 m 的砂體不連通，影響Ⅲ氣組氣水界面差異。

圖8 砂體接觸關(guān)系(a)和連通性(b)分析

4 結(jié)論

（1）利用波組特征剖面和地震地貌平面共同識別下切水道。下切水道在剖面上呈現(xiàn)“U”形或“V”形邊界，內(nèi)部呈弱振幅波谷雜亂反射的特征；相干、RGB 和波阻抗反演三種屬性融合能夠清晰、準確地解釋下切水道平面展布情況。

（2）采用數(shù)值模擬正演方法深入分析下切水道波組特征，能識別出大于垂直分辨率的下切深度下切水道。

（3）泥質(zhì)下切水道是影響儲層平面非均質(zhì)性的沉積相因素之一，其分布改變儲層砂體之間的接觸關(guān)系和連通性。W1 井區(qū)周邊砂體均質(zhì)性強，是儲層主力含氣區(qū)。