準噶爾盆地中部4區塊侏羅系頭屯河組河道砂體儲層識別描述方法

2015-12-01 07:56:20喬玉雷宋傳春修金磊王俠劉婧

長江大學學報(自科版) 2015年2期

關鍵詞：特征

喬玉雷，宋傳春，修金磊王俠，劉婧

（中石化勝利油田分公司西部新區研究院，山東東營257000）

準噶爾盆地中部（以下簡稱 “準中”）4區塊勘探面積2891.7km2，位于阜康凹陷內，區內分布二疊系和侏羅系2套烴源巖層系，資源豐富。根據三維地震資料解釋發現多條下溝通油源、上切斷中侏羅統頭屯河組（J2t）砂體的斷層，有利于油氣運移成藏，多口井在J2t見到良好的油氣顯示，展示了良好的勘探潛力。目前，該區J2t埋藏深（3800～4800m）、儲層物性差，實現油氣勘探獲得高產和穩產的關鍵之一是尋找優質儲層。根據前期沉積體系研究［1］，準中4區塊頭屯河組一段（J2t1）主要發育三角洲前緣亞相和三角洲平原亞相，頭屯河組二段（J2t2）主要發育三角洲平原亞相，頭屯河組三段（J2t3）主要發育沖積平原相，其中沖積平原相曲流河砂體、三角洲平原亞相分支河道砂體和三角洲前緣亞相水下分支河道砂體是重要的優質儲層砂體類型。但是，根據鉆井統計上述河道砂體厚度薄（小于5m占77%、5～10m的占17%），并具有多期疊置的特點，且因埋藏深地震資料分辨率低（地震主頻30Hz，砂體速度4200m／s，按照波長λ／4計算，可識別砂體最小厚度為35m），造成單個薄層砂體地震資料難以分辨，不能實現優質儲層識別和精細圈閉描述，制約了圈閉評價和井位部署。

提高薄儲層識別描述精度的方法主要有提高地震資料分辨率和測井約束反演等，但由于該區地震資料有效頻帶窄（8～70Hz），因此通過提高地震資料分辨率處理來提高識別描述精度的方法不適用；而測井約束反演也只有在區內探井較多的情況下才適用，工區內探井少（共7口，平均0.0024口／km2），勘探程度低，反演精度和準確度難以保證。因此，需要結合該區的砂體地質、地球物理等特征選擇適于薄儲層識別描述的方法。

1 河道砂體的疊置關系

砂體的疊置關系反映了砂體形成時的水動力特征、物源及沉積相垂向演化［2］，通過鉆井巖心、測井資料分析，建立了準中4區塊4種河道砂體的疊置關系，為河道砂體的識別描述和圈閉評價奠定了基礎。

1）同期沉積分叉連通孤立型首先，該類河道砂體沉積期前后均為深水泥巖沉積環境，剖面上為泥包砂結構，易于地震識別。辮狀河、網狀河和三角洲水下分流河道等多發育分支河道，各分支河道砂體多連通，平面上河道砂體呈 “人”字型；曲流河及各河流邊灘、心灘、漫灘多發育孤立型砂體，連通性差。

2）多期沉積沖刷切割接觸型常處于坡度相對較陡、地勢較高的沉積環境，水動力強，河道下切能力強，后期河道垂向沖刷切割或側向沖刷前期河道沉積砂體，前后期次河道砂體相互交錯、疊置，前后期砂體縱橫向上連通，地震上難以區別相互切割關系和期次。

3）多期沉積疊置接觸型處于地勢相對平坦、相對穩定的沉積環境（或沉降速率與沉積速率保持平衡），能夠保持持續沉積，多期河道砂體垂向疊置或側向加積，砂體發育厚度大，多為塊狀，各期河道砂體互相接觸連通性強。

4）多期沉積間隔疊置型處于由河道砂體沉積到深水泥巖沉積再到河道砂體沉積等周期性不斷變化的沉積環境，沉積地層具有多旋回性，河道沉積具有間隔性，各期河道砂體互相不連通，剖面上表現為砂泥互層。

2 河道砂體儲層特征分析

2.1 河道砂體儲層的物性特征

鉆井巖心分析區內河道砂體巖石類型主要為長石巖屑砂巖；根據掃描電鏡分析（圖1），河道砂體分選較好，結構成熟度高，顆粒呈次棱角－次圓狀，粒間孔隙發育良好，孔隙直徑最大可到68μm，屬毛細管孔隙（孔隙直徑500～0.2μm），平均孔隙度15%，平均滲透率8mD，盡管屬低孔、特低滲儲層，但相對4000m埋深，河道砂體儲層是該區儲存油氣的重要優質儲層。

圖1 董2井（3974.2m）掃描電鏡（×300）

2.2 河道砂體儲層的地球物理特征

利用測井曲線，分析河道砂體儲層與圍巖泥巖的速度特征，統計發現河道砂巖速度平均4200m／s，而泥巖速度平均4600m／s，河道砂巖速度低于泥巖速度，并且從自然伽馬和速度交會圖上表現為速度隨自然伽馬的增大而增大，既河道砂巖速度隨泥質含量的增多而增大；另一方面，分析工區內濱淺湖相灘壩砂巖儲層與泥巖的速度特征，統計發現灘壩砂巖速度4800m／s，自然伽馬和速度交會圖上表現為速度隨自然伽馬的增大而減小，既砂巖速度隨泥質含量的增大而減小。分析出現2種砂巖速度變化規律截然不同的原因，主要是由于目的層埋藏較深、泥巖壓實和成巖程度較高，且河道砂巖孔隙度（平均15%）比致密灘壩砂巖孔隙度（平均7%）大等因素造成。

2.3 河道砂體的地震響應特征

根據河道砂體成因地質模型結合上述物理特征，進行地震正演并結合實際三維地震資料分析，明確了河道砂體的主要地震響應識別特征（見圖2）。

圖2 不同河道疊置關系模型地震正演響應特征

1）同期沉積分叉連通孤立型地震響應特征 ①正極性地震剖面上表現為波谷反射；②垂直河道走向表現為短軸狀、不連續，平行于河道方向為長軸狀、連續性好，平面為長條型分布；③中強振幅、低頻反射特征。

2）多期沉積沖刷切割接觸型地震響應特征地震反射軸呈波狀。

3）多期沉積疊置接觸型地震響應特征地震反射波形呈凸凹狀。

4）多期沉積間隔疊置型地震響應特征如間隔泥巖較厚，地震可分辨，地震反射特征與同期分叉連通孤立型相同；否則與多期沉積疊置接觸型相同。

3 河道單砂體的識別描述

3.1 多期河道砂體識別

根據工區內測井資料和地震資料，利用基于小波時頻分析的測井層序地層劃分方法［3］和地震時頻分析層序劃分方法［4］，在三級層序界面的基礎上，劃分四級或五級高頻層序界面，針對J2t共劃分12個四級層序，其中，J2t1劃分2個四級層序，J2t2劃分5個四級層序，J2t3劃分5個四級層序。井震標定并追蹤解釋，建立立體高頻層序地層格架。應用負極性三維地震資料（因河道砂體速度低于泥巖速度），在層格架內提取地震振幅屬性，根據屬性圖識別多期河道砂體（圖3）。從圖3上可以清楚的看到，河道砂體發育，特別是多期河道砂體縱橫交錯分布，地震上表現為一個地震反射軸，上述交錯分布的砂體是同期發育的還是多期發育疊置則需要進一步識別，否則影響圈閉的評價。

圖3 立體地震屬性圖多期河道分布圖

3.2 單期河道砂體識別

由于受河道砂體厚度小和地震資料分辨率低所限，垂向上難以進行單期次河道砂體的分辨。根據沉積體系一般平面長度和寬度遠遠大于厚度的特征，在垂向上無法識別的地質體在平面上有可能被識別出來。

在偏移剖面上，空間分辨率和法向分辨率相同，都是λ（波長）／4［5］，埋深h＝4000m，速度v＝4200m／s，頻率f＝30Hz，λ＝140m，則計算的平面上的菲涅耳帶半徑r＝530m，也就是說當地質體的長度大于530m時就能夠分辨或區分，而統計該區河道砂體寬度多數在600m以上，長度在200km以上，有的甚至有幾十千米，因此在平面上可以識別，尤其是平面上具有明顯的河道幾何形態，利于識別。

地震道是地層反射系數和地震子波的褶積，地震道中的每一點代表該點在t時刻受到震源的影響而引起的震動，也就是說地震道中每一時間點都反映了該時間點對應的地下地層的地球物理信息，具有高分辨的特性，其分辨能力主要受采樣率的限制，只是垂向上不同時間點所提取的地震屬性難以區分是同一地質體不同部位的反映還是不同地質體的反映，既常說的垂向上不同地質體分辨困難問題。因此，可以利用地震垂向上反映地質體高分辨的地震屬性信息和平面上的幾何形態信息聯合識別不同地質體。根據該思路，利用地震切片屬性平面上識別不同的河道砂體是較科學且較簡潔、較適用的方法。

在多期河道識別的基礎上，對于具有交叉特征的河道（如圖3），進一步進行等時切片地震屬性提取［6］，選定其上或其下穩定泥巖層作標準層進行層拉平，結合地震采樣率，按照2ms時間間隔對具有交叉河道特征的地震反射軸進行等時地震切片屬性提取，可以看到在2762ms處時間切片（圖4）和2770ms時間切片（圖5）分別顯示2個不同方向的河道，中間間隔了8ms，說明2條河道應為不同期河道，屬多期沉積間隔疊置型河道沉積，取得了很好的識別區分效果。