辫状河沉积储层预测技术<br/>——以大港探区孔店油田为例

辫状河沉积储层预测技术
——以大港探区孔店油田为例

2017-10-23赵子豪马跃华吴丽颖

石油地球物理勘探 2017年1期

关键词：辫状河油气藏砂体

赵子豪李凌马跃华吴丽颖张谦

（①西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500；②东方地球物理公司研究院大港分院，天津300280）

辫状河沉积储层预测技术
——以大港探区孔店油田为例

赵子豪*①李凌①马跃华②吴丽颖②张谦①

（①西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都610500；②东方地球物理公司研究院大港分院，天津300280）

大港探区孔店油田馆陶组为辫状河沉积。辫状河沉积，近物源，储层较厚，以“砂包泥”为特征，储层复杂多变，一般高孔高渗。由于这些特点，在以往的研究中通常以构造控藏思路为主。然而随着开发的推进及钻井的增多，多区存在“高水低油”的油藏关系矛盾。成藏规律复杂，储层的展布及变化不清。所以非常有必要展开储层的精细预测，从而明确井间储层分布规律，为岩性油气藏的研究奠定基础。本文首先利用地层切片技术宏观分析研究区的沉积背景；然后在模型正演的指导下，应用90°相位化技术、分频技术划分沉积相带；最后应用流体活动性属性预测研究区储层含油气性。

辫状河储层预测 90°相位化谱分解流体活动性

1 引言

对于陆相沉积盆地而言，发育辫状河相和曲流河相两种河道砂类型，以及三角洲沉积相中发育的主河道、分流河道、水下分支河道等河流相关的微相类型。其中，曲流河具有河道稳定的特点，易于在地震数据体中进行预测，在以往的研究中更注重于曲流河相岩性油气藏的研究［1］。包括河道砂体的内部构型研究大多是针对曲流河展开［2］。由于地震资料难以预测河道形态和发育规模，所以对于辫状河河道砂类型岩性油气藏的研究较少。笔者在大港探区孔店油田馆陶组辫状河沉积储层的研究中发现，研究区多口井储集层的初始含油饱和度及油水界面均存在较明显的差异，油水关系用构造油气藏的思路很难解释。侯加根等［3］运用砂体构型的研究方法来解决油水关系矛盾的问题，然而该方法主要应用于开发区，在大量钻井资料的基础上进行。需要用地震属性储层预测技术预测井间的储层展布规律。本文针对此问题，首先利用地层切片技术宏观分析研究区的沉积背景；然后在模型正演指导下，应用90°相位化技术和分频技术划分沉积相带；最后应用流体活动性预测研究区含油气性。

2 研究区地质概况

孔店油田构造位置位于黄骅坳陷孔店凸起构造带的东北坡，是一个被断层切割的披覆背斜构造。研究区夹持于沧东凹陷和歧口凹陷之间。多年的勘探开发证实，沧东凹陷孔二段是黄骅坳陷南区的主要生油层系，以湖相灰黑色泥页岩为主，为优质烃源层暗色泥岩，最大厚度为450m，面积为1165km2。歧口凹陷沙三段烃源岩分布广泛，厚度为100～1000m，具有很强的生烃能力，油气资源丰富［4］。前人研究证实，本区馆陶组为辫状河沉积，物源供给丰富，砂体厚，继承性明显；具有“砂包泥”特点，岩性以粒度较粗的砂岩为主，是该区的主要储集层，物性较好，一般高孔、高渗。按照相序特征将本区纵向上划分为三个油组，分别为馆一油组、馆二油组、馆三油组（记为NgⅠ、NgⅡ、NgⅢ）。馆一油组和馆三油组岩相粒度较粗，馆二油组较细。以往研究以断背斜构造圈闭为主，随着勘探开发程度的深入，构造型圈闭在本区已经很难再有新发现。本次研究以岩性圈闭为主，急需合适的地震属性分析技术来有效地刻画岩性圈闭。

3 沉积相带预测

3.1 地层切片寻找河道

与研究曲流河类似，辫状河的研究同样宏观上应用地层切片技术逐层寻找河道，预测河道展布情况。通常地层切片的方法有三种：平行于底，平行于顶，层间插值［5］。利用层间插值制作地层切片从而反映河道展布的方法更加合理。首先通过层位标定识别三级层序界面，然后在层序界面之间进行层位内插，对每一内插层制作沿层切片，最后对切片进行地质分析。

按照研究河道的思路，首先在解释层位明化镇组底界与馆陶组底界之间进行层位内插，然后对应每一个内插层制作沿层切片，最后通过逐层浏览，宏观上寻找有利河道。图1显示在本区馆Ⅱ油组内部存在北东—南西向展布河道（蓝色虚线为河道展布方向及趋势线），多条、多期次叠置发育。预测在不同期次河道间存在废弃河道或者坝间泥（图1中偏蓝色、绿色部分），对河道砂体起到封堵作用，有利于形成岩性油气藏。为了进一步明确岩性成藏情况，需要进行沉积微相的预测及划分。

图1 地层切片河道展布预测

3.2 沉积微相预测

如图2所示，研究区K59井区在构造高部位（K104、K59-8）和低部位（K1026）均钻遇工业油流，属于孔店油田的主力开发区块。随着钻探程度深入，在高、低部位均钻遇水层（K59-19、K59、K1035），而K91井油水同出。该区成藏关系复杂，与构造不完全匹配，说明该区沉积微相较为复杂，控制了该区储层的沉积及油藏分布。为了明确该区沉积特点，利用井震结合的思路，从精细地层对比出发，分析目的层段沉积特点；然后应用地球物理技术进行预测。

图2 K59井区馆Ⅱ油组底界构造图（等值线单位：m）

3.2.1 精细地层对比

地层对比的目的在于：①识别不同井之间储层的相变关系；②研究油气藏之间的储盖组合关系；③发现有利层系之间的关系；④探索潜力层系。图3为按海拔拉平的地层对比图。由图可见：越往构造低部位，含油层系越高；在每套含油层系的最高部位出现储层减薄趋势；研究区K104井区为馆Ⅲ油组顶部厚层砂岩成藏，砂体厚度为20～40m，构造控藏明显；K59-8区各井馆Ⅱ油组具有类似曲流河的“泥包砂”或者“薄互层”沉积特征，砂岩厚度为5～20m；馆Ⅱ油组底部泥岩稳定分布，厚度为10～40m不等。通过地层对比发现，砂体发育较厚的部位较难形成岩性油气藏，因为其对封堵条件要求较高；泥多砂少的层位和区带（K59-8井区和K91井区馆Ⅱ油组）较容易形成岩性油气藏，因为较薄的砂岩容易被封堵。K91井区，储层1向构造高部位逐渐减薄尖灭，与高部位的泥岩接触，形成侧向封堵；K59-8井区，储层2向高部位减薄尖灭，与储层1类似，形成岩性油气藏。整体看来，馆Ⅱ油组相变较快，为薄层或者薄互层沉积，存在大套稳定的泥岩沉积，有利于岩性油气藏的形成。因此关键问题就是通过地球物理技术预测薄层或者薄互层的存在，进而预测有利的岩性成藏区和储层展布。

3.2.2 预测方法

地震沉积学方法［5］通常是识别薄层的有效方法，如地层切片、90°相位化、谱分解技术等。90°相位化技术由Zeng等［5］基于地震沉积学思想提出，认为对于薄层而言，90°相位剖面最大振幅处对应于砂体位置。研究中运用这种思想，通过对90°相位化后的剖面与原始地震数据剖面的对比，认为90°相位化技术能够很好地解决薄储层条件下砂体的识别。谱分解技术是20世纪90年代中期Partyka等［6］利用短时傅里叶变换（STFT）在短时窗内通过频谱分解研究薄层变化，并提出了谱分解概念。高频对应薄层响应；低频对应厚层响应。通过从低频到高频的逐频扫描，观察不同频率切片上的振幅变化可以判断沉积相带、物源方向以及砂体厚度分布。

为了更好地预测薄层及薄互层储层的分布，首先针对这种地质特点的储层设计地质模型进行数值正演模拟。设计了一个包含薄层及薄互层的地质模型，如图4所示。图4a为速度模型，模型中盖层速度为2000m／s；过渡岩性速度为2700m／s；砂岩速度为3000m／s。用主频为26Hz的雷克子波进行正演模拟，由此计算

模型中设置顶部盖层厚度为25m，储层厚度均为10m，显然顶底是无法分开的。层与层之间的间隔由浅至深分别为20、25、50、10m。正演模拟结果如图4所示。

利用以上数据，设计模型（图4a）对90°相位化技术及谱分解技术对于薄互层的识别能力加以验证。为了分析90°相位化技术及谱分解技术对于薄层的识别，分别对模拟数据做了90°相位化处理、谱分解处理以及对谱分解得到的单频体再做90°相位化处理等。从计算结果看，绿色箭头所指层位为参考层，由于其上下层之间的干涉，原始零相位地震剖面（图4b）不仅不能分辨其顶底反射，甚至难以识别其反射特征。从计算结果中能够得到以下认识：即90°相位化技术能够较好地识别薄层（图4d），但是在原始数据90°相位剖面上对于参考层的识别相对模糊；对数据进行谱分解，求取单频体，在35Hz单频剖面（图4c）上也能较好地识别薄层，但分辨率亦较低；进而在单频体基础上再进行90°相位化（图4e），则识别精度相对较高。实验表明，在实际中可以应用该技术进行薄层分析，以取得更好的预测效果。

3.2.3 微相预测及分析

图5a为K91、K59-20、K59-8三口井的地层对比情况。按海拔拉平，每口井的构造相对高度及接触关系如图所示，储层1与储层2之间不连通，为两套独立的油藏系统。图5b为对应三口井的90°相位化的地震剖面，在该剖面上能够较好地解释图5a中所见的井间关系及油藏情况。而在图5c中原始的地震剖面上很难体现这样的关系。通过对连井剖面的井震结合分析，在90°相位化的剖面上能够很好地解释不同油藏系统的油水关系问题，油藏关系与所钻井吻合。

分析认为，90°相位化技术在本区应用效果的确较好。结合前文中的正演模拟分析得到的认识，笔者对原始地震数据进行谱分解，然后对单频体进行90°相位化处理，再提取均方根振幅属性，如图6所示，图中蓝色虚线左侧为构造成藏区，右侧为岩性成藏区。利用此属性图来预测研究区的沉积相带分布，进而对研究区的储盖组合关系以及油藏关系进行分析。对于预测属性图的分析，本文参考前人对辫状河微相的研究，结合本区测井相对研究区的沉积微相分布进行预测。在辫状河沉积环境下，对于油气藏的分析应当根据其古沉积背景，建立不同的油藏分析模式。图中蓝色虚线西侧沉积期A／S（可容纳空间与沉积物供给率之比）较小，物源充足，河道砂体大范围沉积，主要发育厚层砂岩，其上覆地层以20～40m厚的泥岩为主，形成很好的盖层。所以该区域以孔104井为代表，主要形成构造油气藏。地震属性分析认为，蓝色虚线东侧，砂体呈不连片发育，砂泥比例比较小，古沉积时期，A／S较大，物源不够充足，砂体厚度较薄，以砂泥互层沉积为主，局部泥质发育较好，可以为岩性油气藏的形成提供侧向封堵条件。因此以K59-8为代表的一批井，其成藏模式是建立在岩性成藏的体系之下。对于辫状河沉积而言，岩性油气藏储盖组合微相为心滩与废弃河道、坝间泥和落淤层。其中废弃河道和坝间泥可以形成侧向封堵，落淤层主要起到纵向上对油气藏的分割作用。图中黑色虚线为预测心滩发育的范围，粉色虚线为坝间泥、废弃河道的发育部分。结合构造的配置关系，泥岩形成有效的侧向遮挡，在心滩发育的位置形成岩性油气藏。

图4 模型正演结果

图5 K91—K59-8连井对比

图6 90°相位化数据26Hz单频体（NgⅡ内部油层）均方根振幅属性图—辫状河沉积微相预测图

4 含油气性预测

在沉积微相划分的基础上，针对目标区进行含油气性预测。Silin［7］提出了一个描述频谱低频的新属性——流体活动性（fluid mobility）。这种属性是求出频谱低频段的变化率，它很好地描述了低频能量的变化。低频能量的变化反映了储层的渗透性［7］。流体活动性的计算公式为

式中：M为流体活动因子；F为流体函数；K为渗透率；ρ为流体密度；μ为流体黏度；f为地震信号频率；r为近似地震振幅。图7为流体活动性计算示意图。

对实际井旁地震道进行振幅谱分析，图8所示为提取的原始谱，实际的振幅谱与理论上存在较大的差异。研究中进一步分析低频段的谱，选择8～15 Hz为研究频段，这样在求取振幅对频率的偏导时不用考虑负数影响。

图9为原始地震数据地层切片结果。预测结果受异常强振幅（K57、K88所在区域）干扰，与钻井吻合程度很差。图中K104井和K59-8井均为出油井，然而预测结果为不利区域，所以原始地震数据地层切片不能很好地反映含油气性。图10为流体活动性预测结果，该结果与钻井具有较好的一致性。由图10与图9的对比可以看出，流体活动性属性能够较好地剔除较强能量团对储层预测的影响，从而较有效地预测含油气性。

图7 流体活动性原理示意图［7］

图8 频谱分析图

图9 原始地震数据馆Ⅱ油组内部油层地层切片

图10 馆Ⅱ油组内部油层流体活动性属性

5 结论与认识

本文通过应用地层切片技术、90°相位化技术、谱分解技术以及流体活动性等，有效地解决了岩性油藏分布的预测问题。通过研究得到以下认识：①地层切片技术能够宏观预测河道展布方向；②谱分解技术结合90°相位化技术，能够较准确地刻画薄层分布；③流体活动性属性能够有效预测本区岩性成藏区。

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