地震沉積學(xué)在水下分流河道砂體預(yù)測中的應(yīng)用

蔡東梅，郝蘭英，郭亞杰，程順國，陳麗艷，孫立東

(1. 大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶，163712；2. 大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶，163712)

地震沉積學(xué)在水下分流河道砂體預(yù)測中的應(yīng)用

蔡東梅1，郝蘭英1，郭亞杰1，程順國1，陳麗艷2，孫立東1

(1. 大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶，163712；2. 大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶，163712)

以薩中油田北一區(qū)斷東高臺(tái)子油層為例，開展密井網(wǎng)條件下基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合刻畫方法研究，應(yīng)用地層切片上的振幅特征和地震剖面上的波形變化特征，以“地震趨勢為引導(dǎo)，井點(diǎn)相確定”為原則，平面與剖面相互驗(yàn)證，井震結(jié)合精細(xì)識(shí)別內(nèi)前緣相水下分流河道砂體的空間展布特征。研究結(jié)果表明：研究區(qū)高臺(tái)子油層水下分流河道寬度主要為60～150 m，只在中部發(fā)育500～600 m寬的大規(guī)模河道，為多期疊加而成，局部河道走向與物源方向垂直。

水下分流河道；識(shí)別；井震結(jié)合；地震沉積學(xué)

目前，大慶長垣油田薩葡高油層的前緣相水下分流河道精細(xì)描述存在2個(gè)問題：1) 水下分流河道砂體寬度較窄，目前井網(wǎng)控制程度較低，根據(jù)露頭觀察發(fā)現(xiàn)，即使砂體相距30～40 m，河道巖性、寬度和厚度差異都較大，而研究區(qū)目前井距主要為100 m左右，無法完全刻畫橫向劇烈變化的窄河道砂體；2) 對水下分流河道砂體的描述主要是以井點(diǎn)為中心，兩側(cè)對稱分布，不同厚度的河道寬度一致，且不同位置的河道寬度也相似。通過現(xiàn)代沉積發(fā)現(xiàn)，在平面上河道的寬度也存在不均勻變化的現(xiàn)象，目前的刻畫方法不能真實(shí)展現(xiàn)地下實(shí)際河道的面貌。因此，不應(yīng)僅依靠現(xiàn)代沉積露頭以及常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)公式所反映的預(yù)測模式，對水下分流河道砂體進(jìn)行描述，還應(yīng)利用高密度三維地震資料所反映的實(shí)際地下地質(zhì)模式，綜合利用密井網(wǎng)資料，開展窄河道砂體井震結(jié)合精細(xì)描述。地震沉積學(xué)由ZENG等[1]提出，經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展，對其理論基礎(chǔ)、核心思想、研究內(nèi)容、研究思路等都有較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，它繼承了地震地層學(xué)和層序地層學(xué)的思想，強(qiáng)調(diào)地層切片的等時(shí)性、巖性標(biāo)定、資料處理及解釋方法，注重地震資料的沉積學(xué)(沉積相和巖性)解釋[2]，利用沉積體系的空間地震反射形態(tài)與沉積地貌之間的關(guān)系來研究沉積建造[3]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者應(yīng)用地震沉積學(xué)的方法開展解釋工作，林承焰等[4?5]指出了地震沉積學(xué)的關(guān)鍵技術(shù)及其適用性和意義，陸永潮等[6?7]對灘壩砂進(jìn)行了精細(xì)識(shí)別，HART[8]分析了扇三角洲的宏觀展布特征，曾洪流等[9?10]精細(xì)描述了松遼盆地齊家地區(qū)青山口組的三角洲窄河道砂體走向以及邊界，并形成了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。但是在井網(wǎng)密度較大(最小井距為60 m)的條件下，如何充分發(fā)揮井信息縱向分辨率高和地震資料橫向密度大的優(yōu)勢，建立逼近地下實(shí)際的砂體模型，這方面的研究較少。為此，本文作者以大慶長垣油田北一區(qū)斷東為例，開展密井網(wǎng)基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合水下分流河道刻畫方法研究。

1　研究區(qū)地質(zhì)概況

圖1所示為北一區(qū)斷東西塊位置及地震資料品質(zhì)。由圖1可見：研究區(qū)位于長垣北部的1個(gè)短軸背斜構(gòu)造的中部，含油面積為17.3 km2。其主力含油層系為薩葡高油層，為水退轉(zhuǎn)為水進(jìn)時(shí)期形成的大型坳陷湖盆條件下河流—三角洲沉積體系，研究區(qū)位于湖岸線頻繁擺動(dòng)區(qū)域，油層沉積類型多樣，河道砂體、河口壩砂體(葉狀體)和薄層席狀砂體重疊交錯(cuò)，非均質(zhì)性嚴(yán)重，其中河道砂體為主要儲(chǔ)層[11?12]。儲(chǔ)層孔隙度為22%～26%，滲透率為0.2～1.6 μm2，具備中孔中滲特征。該區(qū)塊1960年投入開發(fā)，先后經(jīng)歷了3次大調(diào)整，部署7套開發(fā)井網(wǎng)，綜合含水率已達(dá)90%以上，為特高含水期。分析認(rèn)為研究區(qū)地震采集時(shí)激發(fā)藥量大、地震資料能量高、信噪比高且均一，地震資料品質(zhì)較高，適合開展地震儲(chǔ)層預(yù)測研究。

圖1　北一區(qū)斷東西塊研究區(qū)位置及地震信噪比分布特征Fig. 1 Location and distribution of seismic signal-to-noise ratio in the block of Beiyiquduandong

2　基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合砂體刻畫方法

國內(nèi)外已開展的地震沉積學(xué)解釋主要是面向勘探的研究，關(guān)鍵技術(shù)包括地層切片、90°相位和分頻處理這3項(xiàng)[13]。與常規(guī)的地震沉積學(xué)解釋相比，在面向開發(fā)尺度的密井網(wǎng)條件下，基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合砂體刻畫方法不僅要識(shí)別河道砂體的宏觀發(fā)育特征，還要對河道邊界的準(zhǔn)確位置和確定走向進(jìn)行精細(xì)識(shí)別，這需突破傳統(tǒng)的1/4地震反射波長的分辨率。因此，在研究方法上，應(yīng)強(qiáng)調(diào)以豐富的密井網(wǎng)資料作為控制，從河道砂體的沉積成因出發(fā)，充分利用河道砂體在平面和剖面上沉積特點(diǎn)和相互間的成因聯(lián)系，以地質(zhì)模式和沉積規(guī)律來彌補(bǔ)地震解釋中多解性的問題。針對研究區(qū)的特點(diǎn)，在本次研究中采用井控高保真地震處理、基于正演模擬的砂體反射特征研究、井控地層切片提取和優(yōu)選、井震結(jié)合分層次刻畫河道砂體等方法。

2.1井控高保真地震處理

為有效消除地震資料各種干擾因素的影響，提高地震資料巖性識(shí)別能力，采用小目標(biāo)區(qū)處理方法，在北一區(qū)斷東西塊高密度三維地震資料處理時(shí)，開展模型約束初至折射靜校正、疊前噪音壓制、分域兩部法反摺積[14]、基于微測井表層吸收補(bǔ)償及窄入射角成像等關(guān)鍵處理技術(shù)攻關(guān)，充分利用密井網(wǎng)資料，以井點(diǎn)一類砂巖厚度為控制，對振幅切片進(jìn)行分析，通過處理與解釋多次反復(fù)的結(jié)合，直到獲得能夠真實(shí)反映地下豐富地質(zhì)信息的地震處理數(shù)據(jù)體，實(shí)現(xiàn)北一區(qū)斷東西塊地震資料高保幅處理，有效降低地表及基地表因素影響，拓寬頻帶寬度，目的層段主頻為45～56 Hz，地震波形橫向變化特征明顯，橫縱向分辨能力有所提高，為水下分流河道砂體井震結(jié)合精細(xì)刻畫奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)(圖2)。

2.2不同類型砂體的反射特征分析

地下砂體的分布與組合特征是影響地震反射特征的主要因素，不同類型砂體及其組合在實(shí)際地震資料中的響應(yīng)特征，以及砂體邊界地震波形和屬性的變化特征，都需要開展研究。地震正演模擬就是利用已有資料建立地下地質(zhì)模型，根據(jù)地震波在地下介質(zhì)中的傳播原理，通過射線追蹤或波動(dòng)方程偏移等方法，正演模擬計(jì)算出對應(yīng)于地質(zhì)模型的地震記錄，幫助地質(zhì)研究人員建立沉積解釋思路，減少地震儲(chǔ)層預(yù)測的多解性。根據(jù)北一區(qū)斷東實(shí)際井資料，建立水下分流河道砂體組合模型有河道—河漫、河道—河道、河道—堤岸3種類型，針對不同類型的組合模型，利用地震正演模擬技術(shù)，分析其地震響應(yīng)特征如表1所示。

由表1可見：河道—河漫組合為突變式接觸關(guān)系，即厚層砂直接與泥巖、泥質(zhì)粉砂巖或者粉砂質(zhì)泥巖接觸，這種沉積組合的河道邊界地震反射特征變化不明顯，只有微弱的變化，沿著目的層位(框內(nèi))分析剖面地震屬性，得到振幅隨地震道的變化曲線，分析認(rèn)為河道邊界處振幅變化較大(2道與3道之間，6道與7道之間)，綜合分析認(rèn)為地震振幅能夠準(zhǔn)確反映孤立河道砂體邊界。

河道—堤岸組合為漸變接觸關(guān)系，即厚層砂與厚度較薄、質(zhì)量較差砂巖接觸，這種沉積組合的河道邊界地震反射特征變化也不明顯，沿著目的層位(框內(nèi))分析剖面上地震屬性隨地震道的變化曲線，河道砂體邊界處振幅能量微弱突變(2道與3道)，要結(jié)合多種資料綜合解釋河道邊界的確定位置。

河道—河道組合為不同期次河道砂體疊合而成，這種沉積組合的復(fù)合河道邊界地震反射特征變化明顯，但內(nèi)部單一河道邊界無法通過地震剖面反射特征識(shí)別，沿著目的層位(框內(nèi))分析剖面上地震屬性隨地震道的變化曲線，在復(fù)合河道邊界處地震能量突變，在單一河道邊界振幅能量無突變，但隨砂巖厚度的變化，振幅也呈規(guī)律性變化，需依據(jù)河道的形態(tài)、展布等特征綜合判斷復(fù)合河道中單一河道期次和邊界。

可見，河道的剖面地震反射特征和平面屬性變化比較復(fù)雜，應(yīng)用地震資料對其進(jìn)行解釋存在多解性，需綜合多種資料，相互驗(yàn)證，對河道進(jìn)行刻畫。

圖2　北一區(qū)斷東西塊井控高保真處理前后地震剖面對比Fig. 2 Contraction of seismic processing section amplified by high-fidelity with multi-wells and original section in the block of Beiyiquduandong

2.3井控地層切片提取和優(yōu)選

研究區(qū)地層沉積厚度在橫向上較穩(wěn)定，采用時(shí)間域基于反射標(biāo)志層頂?shù)椎牡缺壤史值姆椒ǎ苡行У乇碚餍咏缑娴南鄬Φ刃訹14]。為了提高地震層位解釋精度，在全區(qū)2 250口井中選取1 006口有聲波曲線的井，應(yīng)用校正井曲線、提取變頻、變子波的方法，進(jìn)行合成記錄的制作。通過井震合一的逐井逐標(biāo)志層進(jìn)行層位精細(xì)標(biāo)定和追蹤，并以標(biāo)志層為控制，進(jìn)行等比例剖分，結(jié)合目的層位的沉積特征，對層位進(jìn)行局部微調(diào)，建立逼近沉積單元級的精細(xì)等時(shí)的地層格架，確保目的層位地層切片的提取精度。

在精細(xì)地層切片提取的基礎(chǔ)上，利用豐富的密井網(wǎng)資料，以井點(diǎn)鉆遇砂巖厚度與地層切片上振幅能量強(qiáng)弱進(jìn)行對比分析，統(tǒng)計(jì)認(rèn)為，砂巖厚度大于2 m的井點(diǎn)中，75%的井點(diǎn)分布在中—強(qiáng)振幅區(qū)域，說明井震匹配關(guān)系較好，地層切片可用來開展河道砂體井震結(jié)合刻畫。

表1　不同剖面組合地震響應(yīng)特征Table 1 Seismic response characteristics with different sedimentary assemblages

2.4井震結(jié)合分層次刻畫河道砂體

地震沉積學(xué)解釋方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在大規(guī)模河道砂體的精細(xì)解釋，即利用其平面分辨率高的優(yōu)勢，精細(xì)識(shí)別大規(guī)模河道砂體邊界的準(zhǔn)確位置和確定走向。因此，采用分層次解釋的思路，井震結(jié)合分層次刻畫河道砂體：首先，以地震資料信息為主，井震結(jié)合確定河道的展布趨勢和邊界特征；然后，在復(fù)合河道邊界的控制下，以井信息為主，沉積模式指導(dǎo)精細(xì)刻畫單一河道砂體的空間展布特征。

2.4.1河道展布趨勢的確定

以往的河道展布趨勢的確定主要通過物源分析、砂巖等厚圖分布特征、古構(gòu)造分析等資料，按照模式繪圖法確定河道展布趨勢，對井點(diǎn)微相進(jìn)行組合，存在不確定性。本次研究充分發(fā)揮地震信息的平面采樣率高的特點(diǎn)，宏觀分析大區(qū)域的地震屬性切片，通過“泥中找砂”，應(yīng)用強(qiáng)振幅信息初步確定目標(biāo)區(qū)河道的趨勢和接觸關(guān)系。以高Ⅰ6+7為例，圖3所示為北一區(qū)斷東西塊高Ⅰ6+7振幅切片的沉積學(xué)解釋。由圖3可知：北一區(qū)斷東工區(qū)內(nèi)發(fā)育5條河道，其中北部物源河道4條，東部物源河道1條，不同河道相互疊加、匯流和分流，形成枝狀、網(wǎng)狀的分布格局，河道的曲率主要為1.1～1.3，局部區(qū)域曲率較大，大于1.5。

2.4.2河道邊界的確定

井間河道邊界的確定一直是困擾地質(zhì)家的難題，以往研究主要依據(jù)現(xiàn)代沉積、古代露頭以及經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測河道邊界。本次研究在河道展布趨勢確定的基礎(chǔ)上，采用“井震結(jié)合，平面與剖面相互驗(yàn)證”的方式，平面上地層切片振幅能量突變判斷為河道邊界，剖面上地震波形變化輔助刻畫分析，精細(xì)刻畫井間河道邊界。

圖4所示為北一區(qū)斷東西塊高Ⅰ6+7井震結(jié)合剖面識(shí)別河道邊界。由圖3和圖4可知：河道規(guī)模變化較大，中部大規(guī)模河道寬500～600 m，西部和東部窄河道寬60～70 m，河道以連續(xù)分布為主，在局部地區(qū)發(fā)生斷續(xù)。

2.4.3單一河道的劃分

在復(fù)合河道邊界控制下，利用密井網(wǎng)測井信息識(shí)別的單井相為主，在沉積模式引導(dǎo)下[14]，平面與剖面相互約束和驗(yàn)證，以“厚度差異、高程差異、曲線形態(tài)差異”為識(shí)別依據(jù)[15?16]，揭示復(fù)合河道砂體內(nèi)幕信息，精細(xì)識(shí)別單河道砂體的空間展布特征。以高Ⅰ6+7單元為例，圖5所示為北一區(qū)斷東西塊高Ⅰ6+7井震結(jié)合剖面識(shí)別河道邊界。井震結(jié)合識(shí)別中部發(fā)育400～600 m寬的河道砂體，分析垂直河道水流方向剖面的測井曲線特征，由圖5可見：B1?4?B35井與B1?4?P135井的測井曲線形態(tài)和砂巖厚度差異較大，表現(xiàn)為不同的水動(dòng)力特征；B1?51?SP254井與B1?D5?W35井砂巖頂界高程存在差異，表現(xiàn)為河道沉積時(shí)期的差異性；在井G107?39識(shí)別出河間薄層砂。綜合判斷中部發(fā)育的寬河道砂體為兩期河道切疊而成，早期河道為工區(qū)北部流入，河道寬度約為150 m，晚期河道為工區(qū)東部流入，河道寬度約為200 m。

圖3　北一區(qū)斷東西塊高6+7Ⅰ振幅切片的沉積學(xué)解釋Fig. 3 Sedimentologic interpretation of strata slice on formation in the block of Beiyiquduandong

2.4.4應(yīng)用效果分析

分析的井震結(jié)合河道刻畫成果，采出井高115?51與周圍注水井的高Ⅰ6＋7－高Ⅰ16單元均不發(fā)育河道，注采對應(yīng)關(guān)系較差，日產(chǎn)液23.5 t，日產(chǎn)油2.4 t，含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85.5%，屬于低效井。分析井震結(jié)合刻畫成果，認(rèn)為高115?51井與周圍3口采出井均位于河道邊部變差部位，通過壓裂措施增強(qiáng)與水下分流河道砂體的滲透連通性，改善注采效果，2012?04?30，對高115?51井的高I油層組采取壓裂措施，該井每日的產(chǎn)液量達(dá)26.8 t，產(chǎn)油量達(dá)8.2 t，含水率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))下降8.6%，截至2013?09?24，累積增加產(chǎn)油量達(dá)到560 t，應(yīng)用效果較好。 這也進(jìn)一步驗(yàn)證了基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合刻畫方法識(shí)別水下分流河道邊界的準(zhǔn)確性。

圖5　北一區(qū)斷東西塊高6+7Ⅰ井震結(jié)合剖面識(shí)別河道邊界Fig. 5 Identification of single channel in the section on the formation of GⅠ6+7, the West block of Beiyiquduandong

3　水下分流河道發(fā)育特征及成因認(rèn)識(shí)

通過上述基于地震沉積學(xué)的井震結(jié)合水下分流河道砂體精細(xì)識(shí)別，對研究區(qū)高臺(tái)子油層水下分流河道砂體的發(fā)育特征及成因進(jìn)行分析。

北一區(qū)斷東高臺(tái)子油層發(fā)育內(nèi)前緣相中遠(yuǎn)岸沉積，由于古地形平坦，湖泊的波浪作用帶較寬，沉積物較薄且分布廣泛，水進(jìn)和水退頻繁交替發(fā)生，存在多級次的旋回，在剖面上呈交互指狀的分布特征。

水下分流河道砂體寬度主要為60～150 m，主體部分厚度為2～3 m，較薄的河道砂厚度小于2 m，表現(xiàn)了淺水三角洲分流體系末端衰竭的河流特點(diǎn)，水流強(qiáng)度和切割能力較弱，不發(fā)生明顯的側(cè)向遷移；河道整體呈連續(xù)的枝狀、網(wǎng)狀和豆莢狀分布，這是由于河流能量較弱，天然堤不發(fā)育，洪水期易發(fā)生決口改道的作用，因此，河道容易分流，而不同分流河道發(fā)生匯流作用，使河道呈枝狀或網(wǎng)狀分布特征，并且由于水流能量較弱，古河道沉積厚度薄，容易被湖水改造，使條帶狀河道砂體發(fā)生斷續(xù)，呈豆莢狀分布特點(diǎn)。大部分河道為順物源走向分布，但由于河水分流、匯流以及局部微構(gòu)造的影響，局部地區(qū)發(fā)育垂直物源走向的河道，沿河道方向砂體連續(xù)性和滲流方向均較好。

4　結(jié)論

1) 在密井網(wǎng)開發(fā)區(qū)應(yīng)用地震沉積學(xué)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)豐富井信息的控制作用，對高精度的三維地震資料的處理、切片提取和優(yōu)選、正演模擬、地震相分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量控制，并以地質(zhì)模式和沉積規(guī)律作為指導(dǎo)，發(fā)揮三維資料的空間優(yōu)勢，平面與剖面聯(lián)合解釋，盡可能消除傳統(tǒng)地震沉積學(xué)解釋中的多解性，可以突破地震資料分辨率對河道砂體解釋的制約，提高河道砂體的解釋精度。

2) 研究區(qū)的水下分流河道砂體具有厚度薄、變化快的特點(diǎn)，僅依靠地震資料，也不能完全反映砂體的內(nèi)幕信息。采用分層次刻畫河道砂體的思路，即首先以地震資料信息為主，井震結(jié)合確定河道的展布趨勢和邊界特征。然后在復(fù)合河道邊界的控制下，以井信息為主，精細(xì)識(shí)別砂體的空間展布特征，刻畫成果指導(dǎo)開發(fā)調(diào)整措施方案，應(yīng)用效果良好，證實(shí)了井震結(jié)合刻畫成果的可靠性和方法的可行性，滿足油田開發(fā)生產(chǎn)的需求。

3) 井震結(jié)合識(shí)別研究區(qū)水下分流河道砂體的空間展布特征，河道砂體寬度主要為60～70 m，形態(tài)呈枝狀、網(wǎng)狀和豆莢狀分布，大部分河道走向?yàn)轫樜镌捶较颍植康貐^(qū)發(fā)育垂直物源走向的河道。

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(編輯 劉錦偉)

Application of seismic sedimentology to predicting underwater distributary channel sandbody

CAI Dongmei1, HAO Lanying1, GUO Yajie1, CHENG Shunguo1, CHEN Liyan2, SUN Lidong1
(1. Daqing Oilfield Exploration and Development Institute, Daqing 163712, China; 2. No.1 Oil Production Company of Daqing Oilfield Co. Ltd., Daqing 163712, China)

Taking Gaotaizi oil layer with block of Beiyiquduandong in Sazhong Oilfield as an example, the research of the accurate reservoir description method with seismic sedimentology was carried out. The underwater distributary channel of shallow-water delta front was finely identified by the characteristic of seismic waves in the strata slice and amplitude in the seismic section. The method can finely identify the spatially distributing feature of underwater distributary channel integrating high desity well-pattern with seismic data, which was guided by the distribution tendency of seismic amplitude, controlled by microfacies of wells, and the characteristics of plane and profile verified each other. The results show that the width of channel in Gaotaizi oil layer is 60?150 m, the middle area develops multi-channel overlaid by multi-phase with the width of 500?600 m, and the direction of several channels is perpendicular to provenance.

underwater distributary channel; recognition; integrating wells with seismic data; seismic sedimentology

TE122.1

A

1672?7207(2016)03?0850?07

10.11817/j.issn.1672-7207.2016.03.018

2015?03?28；

2015?05?02

國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05010-001) (Project(2011ZX05010-001) supported by the National Science and Technology Major Program of China)

蔡東梅，博士，工程師，從事油氣田開發(fā)地質(zhì)、開發(fā)綜合研究；E-mail: dqcaidm@petrochina.com.cn