地震沉積學(xué)在廢棄河道精細(xì)刻畫中的應(yīng)用

劉朋坤

(中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712)

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地震沉積學(xué)在廢棄河道精細(xì)刻畫中的應(yīng)用

劉朋坤

(中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司，黑龍江 大慶 163712)

曲流河廢棄河道是判斷單一河道邊界、鑒別砂體幾何形態(tài)和平面非均質(zhì)特征的重要標(biāo)志，正確識(shí)別廢棄河道并描述其平面特征對(duì)挖潛點(diǎn)壩剩余油具有重要的指導(dǎo)意義。利用密井網(wǎng)資料多環(huán)節(jié)優(yōu)選了高質(zhì)量的地層切片，較好地反映出廢棄河道的平面展布規(guī)律，采用“井點(diǎn)微相控制，地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果協(xié)同分析”的原則，通過三維數(shù)據(jù)體、地層切片、地震剖面線和井點(diǎn)相逐級(jí)分析的方式精細(xì)刻畫，提高了廢棄河道預(yù)測(cè)精度。與原有的基于井資料的刻畫成果相比，井震結(jié)合刻畫的廢棄河道其長(zhǎng)度、寬度和曲率等平面變化特征明顯，且與點(diǎn)壩的組合關(guān)系更加清楚。利用該成果補(bǔ)孔后單井日產(chǎn)油提高15.7 t/d，含水率下降12.7%，在油田開發(fā)后期剩余油精細(xì)挖潛中取得顯著效果。

廢棄河道；地震沉積學(xué)；地層切片；地震波形；曲流河；北一區(qū)斷東

0 引 言

曲流河砂體內(nèi)部的分隔性主要由廢棄河道的遮擋作用形成，復(fù)合曲流帶中的廢棄河道由于相互交叉與合并，即使有平面沉積模式參考，利用井點(diǎn)資料組合廢棄河道也存在多解性。隨著三維地震勘探技術(shù)的提高，相干數(shù)據(jù)、水平切片、三維立體顯示及河道邊緣屬性檢測(cè)等技術(shù)能夠?qū)拥郎绑w進(jìn)行追蹤和描述[1-3]，但對(duì)廢棄河道平面展布特征的研究不夠深入，尤其是河道廢棄具有一定的隨機(jī)性，使其在地下儲(chǔ)層內(nèi)部的識(shí)別難度大大增加[4]，對(duì)井間走向的判斷更是困難。近幾年，地震沉積學(xué)作為地球物理技術(shù)與沉積學(xué)原理相結(jié)合的新興交叉學(xué)科，主要利用地震橫向分辨能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)研究?jī)?chǔ)層平面非均質(zhì)性[5]，能有效識(shí)別薄層砂體，為刻畫沉積單元的空間形態(tài)和恢復(fù)沉積過程奠定了基礎(chǔ)，其中90 °相位轉(zhuǎn)換和地層切片2項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)已應(yīng)用到油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域并取得良好效果[6-9]。在地震沉積學(xué)理論基礎(chǔ)上提取地層切片，以密井網(wǎng)資料作為地層切片的質(zhì)控優(yōu)選環(huán)節(jié)，利用地震波形特征和地層切片反映的巖性變化趨勢(shì)為引導(dǎo)，井點(diǎn)微相控制與地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)成果協(xié)同分析，對(duì)薩爾圖油田北一區(qū)斷東西塊葡Ⅰ2小層復(fù)合曲流帶廢棄河道進(jìn)行識(shí)別組合，指導(dǎo)油田精細(xì)調(diào)整挖潛。

1 研究區(qū)概況

北一區(qū)斷東塊位于大慶長(zhǎng)垣北部薩爾圖背斜頂部，構(gòu)造平緩，研究區(qū)位于北一區(qū)斷東塊的西部，含油面積為5.1 km2，井?dāng)?shù)為661口，井網(wǎng)密度為130 口/km2。三維地震資料測(cè)網(wǎng)密度為10 m×10 m，采樣間隔為1 ms，信噪比高，資料品質(zhì)較好，經(jīng)過地震資料高保幅處理有效降低了地表噪聲的影響，并拓寬頻帶寬度(主頻為45～56 Hz)，有利于開展地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究工作。研究區(qū)發(fā)育有薩爾圖、葡萄花和高臺(tái)子3個(gè)主力油層，其中葡萄花油層屬于早白堊世中期松遼湖盆北部的一套大型河流—三角洲沉積體系，目前綜合含水率已超過90%，處于特高含水期開發(fā)階段，剩余油高度分散。

2 廢棄河道沉積特征

河流在演變過程中，某一段河道或整條河道喪失了作為地表水通行路徑的功能時(shí)，原來的河道就變?yōu)閺U棄河道[10]，其巖性主要為粉砂巖和黏土巖，底部可見薄的粗粒沉積，粉砂巖具小型交錯(cuò)層理，黏土巖發(fā)育水平層理。根據(jù)廢棄過程可分為漸棄型和突棄型2種充填類型[4]。研究區(qū)葡Ⅰ2小層在沉積時(shí)湖盆沉降速度極其緩慢，曲流河因上游的反復(fù)決口、改道形成廣闊的復(fù)合曲流帶砂體，其間保留了形態(tài)、大小和方位復(fù)雜多變的牛軛湖，廢棄河道類型多樣，頂部的泥質(zhì)和粉砂質(zhì)沉積影響側(cè)向連通程度，對(duì)點(diǎn)壩形成遮擋作用。

3 廢棄河道地球物理響應(yīng)特征

3.1 測(cè)井曲線特征

突棄型和漸棄型廢棄河道在測(cè)井曲線上有不同響應(yīng)特征：①漸棄型，由下至上自然電位曲線呈塔松狀的正旋回響應(yīng)，微電極曲線在下部幅度差大，為河道粗粒沉積，向上逐漸過渡為砂泥交互沉積，表現(xiàn)為鋸齒狀且逐漸變小，頂部呈直線狀的泥質(zhì)沉積，微電極曲線沒有幅度差；②突棄型，自然電位曲線底部呈箱形或鐘形，厚度薄，為相鄰河道的底部沉積，微電極曲線幅度差大，向上突變?yōu)榻鄮r基線的小型鋸齒狀，微電極曲線沒有幅度差。垂向上廢棄河道在向著遠(yuǎn)離點(diǎn)壩的方向泥質(zhì)或粉砂質(zhì)等細(xì)粒沉積越來越多，在最遠(yuǎn)處或者曲率最大處甚至完全為泥巖充填，形成“泥巖塞”，測(cè)井曲線上這種“泥巖塞”與泛濫平原形成的泥巖很難區(qū)分，僅依靠測(cè)井響應(yīng)無法準(zhǔn)確判斷廢棄河道的走向及規(guī)模。

3.2 地震響應(yīng)特征

對(duì)砂泥巖波阻抗差異和砂泥組合特征的研究發(fā)現(xiàn)，曲流河不同微相的巖性組合在地震正演模型中能夠得到較好的反映，并可通過地震波形變化幫助識(shí)別廢棄河道[2-3]。而90 °相位數(shù)據(jù)與波阻抗曲線對(duì)應(yīng)更好，易于與儲(chǔ)層幾何形態(tài)準(zhǔn)確對(duì)比，薄層干涉效應(yīng)更弱，具有較強(qiáng)的可解釋性。研究區(qū)目的層具有砂巖低阻抗、泥巖高阻抗的特征，砂泥阻抗差異大，90 °相位轉(zhuǎn)換效果明顯，地震反射同相軸與砂體對(duì)應(yīng)良好：砂巖主要對(duì)應(yīng)紅色區(qū)域，泥巖主要對(duì)應(yīng)藍(lán)色區(qū)域(圖1)。葡Ⅰ2復(fù)合曲流帶中點(diǎn)壩發(fā)育規(guī)模大，廢棄河道泥質(zhì)充填較厚，大片砂體往往夾有泥巖條帶，這種地質(zhì)特征引起的平面非均質(zhì)性會(huì)造成反射振幅的變化，在90 °相位地震剖面中，表現(xiàn)為振幅減弱、連續(xù)性變差或者同相軸下凹等波形特征(圖1b)，反映了不同沉積條件引起的巖性連續(xù)性差異，可利用這種變化特征幫助識(shí)別廢棄河道。

圖1 研究區(qū)地震資料相位調(diào)整前后剖面特征

4 廢棄河道精細(xì)刻畫

4.1 地層切片

與時(shí)間切片和沿層切片相比，具有巖性意義的地層切片通常可以更清楚地反映沉積相影像，考慮了沉積速率和沉積體平面位置的變化，能有效解決穿時(shí)問題，尤其是在地層厚度變化大的情況下，更具有相對(duì)等時(shí)意義。研究區(qū)葡萄花油層屬河流—三角洲沉積環(huán)境，沉積相橫向變化快，且地層平緩，斷層不發(fā)育，地層切片是最可行的研究方法。

選取葡萄花油層頂面和高臺(tái)子油層二段頂面2個(gè)等時(shí)沉積界面為頂、底標(biāo)志層，在精細(xì)追蹤解釋的基礎(chǔ)上等比例內(nèi)插100個(gè)近似等時(shí)的地層切片，大量采樣(采樣間隔為0.8～1.2 ms)不僅可最大限度避免漏失局部薄層砂體或廢棄河道頂部泥巖的地震信息，同時(shí)針對(duì)目的層已有的井資料可提供多個(gè)地層切片進(jìn)行比較優(yōu)選。通過與砂巖有效厚度對(duì)比(圖2a)，最終確定自上往下第10個(gè)為目的層切片(圖2b)，其砂體的厚薄變化與切片上瞬時(shí)振幅的強(qiáng)弱變化趨勢(shì)較一致。定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，有效厚度大于和等于3 m的402口井中(圖2b中黃色井點(diǎn))有371口井落在切片上紅色位置，符合率為92.3%；小于3 m的149口井中(圖2b中綠色井點(diǎn))有125口落在切片的藍(lán)色振幅區(qū)，符合率為83.9%。可以看出，在砂巖厚度大且沉積相橫向變化快的地質(zhì)條件下，地層切片能夠較好地反映砂體的平面展布特征，與豐富的密井網(wǎng)資料相結(jié)合，可以準(zhǔn)確優(yōu)選出最能反映目的層沉積展布特征的地層切片。

圖2 地層切片與砂巖有效厚度對(duì)比

4.2 廢棄河道描述

曲流河沉積演化過程中，單條河道可能經(jīng)過多次廢棄，多條廢棄河道也可能互相交叉與合并，加上廢棄河道的保存程度不一致，較難追蹤恢復(fù)廢棄河道原始面貌。以往對(duì)于廢棄河道的識(shí)別主要依靠測(cè)井曲線形態(tài)變化、河流的流向以及砂體的變化趨勢(shì)(厚度演變、層位差異)等多種信息綜合判別，存在不確定性，尤其是廢棄河道的井間變化情況和平面組合方式等一直是困擾地質(zhì)工作者的難題。通過三維數(shù)據(jù)體、地層切片、地震剖面線和井點(diǎn)微相逐級(jí)分析的方式，精細(xì)描述廢棄河道邊界和展布特征：利用三維地震數(shù)據(jù)體提取目的層高精度地層切片；平面上根據(jù)振幅屬性對(duì)巖性的變化采取“砂中找泥”的方法，即在紅色正振幅信息(砂巖)中尋找藍(lán)色負(fù)振幅(泥巖)信息，以地震振幅能量突變處為河道邊界，確定廢棄河道走向，對(duì)測(cè)井響應(yīng)無法準(zhǔn)確判斷的“泥巖塞”沉積，根據(jù)地層切片上平面走向趨勢(shì)識(shí)別；剖面線上提取連續(xù)垂直廢棄河道走向的地震剖面圖，利用地震高密度采樣的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)地震波形異常位置精細(xì)確定井間廢棄河道邊界點(diǎn)；井點(diǎn)處依靠測(cè)井相進(jìn)一步校正振幅屬性反映的河道與廢棄河道，對(duì)井震不符合的區(qū)域以井點(diǎn)相為主進(jìn)行調(diào)整，修改局部邊界。

研究區(qū)葡Ⅰ2小層為低水位期的大型河流沉積，物源主要來自盆地北部，河道砂十分發(fā)育，點(diǎn)壩平均厚度為4.7 m，不同點(diǎn)壩之間廢棄河道發(fā)育，平面上能量突變處的藍(lán)色條帶較為直觀地反映了廢棄河道的走向(圖3)，局部由東往西，總體自北向南，與物源方向一致，據(jù)此判斷出井間廢棄河道總體展布趨勢(shì)。

而邊界線則為地震剖面上波形發(fā)生明顯變化的位置，剖面A中6-P261井測(cè)井相和平面振幅都表現(xiàn)為廢棄河道特征，井間的準(zhǔn)確邊界為該井附近C、D點(diǎn)之間反射波連續(xù)性變差、振幅減弱的位置(圖4)，通過連續(xù)地震剖面的提取完成廢棄河道邊界的精細(xì)刻畫。受地震垂向分辨率和相鄰層位巖性的綜合影響，局部還存在井震不符合的區(qū)域，如剖面B中5-55、D6-FW136和D6-W136井在葡Ⅰ3時(shí)期為辮狀河心灘沉積，砂體厚度大(圖5)，為強(qiáng)振幅屬性，而葡Ⅰ2時(shí)期則為廢棄河道沉積，受葡Ⅰ3信息干擾疊加嚴(yán)重，平面上雖表現(xiàn)為紅色正振幅屬性，但應(yīng)以測(cè)井相為主，依據(jù)現(xiàn)代沉積模式預(yù)測(cè)廢棄河道邊界。對(duì)于局部薄層的河漫灘或者天然堤等巖性組合以細(xì)粒沉積為主，波形特征與廢棄河道相似，則需要根據(jù)平面變化情況和周圍已知井點(diǎn)相綜合分析判斷。

圖3 廢棄河道平面展布趨勢(shì)

圖4 廢棄河道地震波形剖面

圖5 井震不符合區(qū)域巖性剖面

與僅基于井資料刻畫的沉積相圖(圖6a)比較，利用地震沉積學(xué)原理井震結(jié)合刻畫的廢棄河道(圖6b)主要有以下特征：①形態(tài)上以連續(xù)條帶狀發(fā)育為主，延伸距離較長(zhǎng)，研究區(qū)內(nèi)最長(zhǎng)達(dá)5.8 km，而原廢棄河道由于在井間無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，最長(zhǎng)僅為1.2 km；②寬度變化大，最窄為56.8 m，最寬達(dá)175.0 m，而基于井刻畫廢棄河道寬度大都依靠經(jīng)驗(yàn)判斷，寬窄變化不明顯(60.0～94.0 m)；③河道遷移擺動(dòng)頻繁，走向變化大，多期廢棄河道交切成S、O型分布，曲率介于1.5～2.8之間，平均為2.2，高于原基于井刻畫的曲率(1.3)；④平面上與相應(yīng)點(diǎn)壩砂體的組合關(guān)系更加清楚，尤其是井間廢棄河道的識(shí)別有利于準(zhǔn)確判斷點(diǎn)壩砂體的邊界，如圖6a中獨(dú)立完整的點(diǎn)壩Ⅰ—Ⅴ清晰可見。通過預(yù)留的60口井檢驗(yàn)，廢棄河道的符合率明顯提高，為81.3%，有利于解決廢棄河道井間組合多解性的問題。

4.3 應(yīng)用效果

采出井6-P60與周圍4口注入井同屬葡Ⅰ2聚合物驅(qū)井網(wǎng)(圖6)，圖6a表明，6-P60井與左側(cè)注入井6-59所處點(diǎn)壩無廢棄河道遮擋，頂部不存在剩余油富集區(qū)。而圖6b表明6-59井點(diǎn)壩右側(cè)發(fā)育廢棄河道，受頂部細(xì)粒沉積物的遮擋作用，油水井連通關(guān)系變差，造成注采不均衡，頂部存在剩余油。對(duì)點(diǎn)壩區(qū)域內(nèi)二類油層上返井11-SP261葡Ⅰ2小層采取補(bǔ)孔措施，頂部補(bǔ)開砂巖1.7 m，有效厚度為1.3 m，措施后該井日產(chǎn)液為111.9 t/d，提高了47.4 t/d，日產(chǎn)油為17.7 t/d，提高了15.7 t/d，補(bǔ)孔后含水率下降12.7%，見到明顯效果。

圖6 研究區(qū)葡Ⅰ2井震結(jié)合前后沉積相圖對(duì)比

5 結(jié) 論

(1) 90 °相位轉(zhuǎn)換有利于儲(chǔ)層幾何形態(tài)的準(zhǔn)確對(duì)比，地震反射同相軸與砂體對(duì)應(yīng)良好，地震剖面上反射波振幅及連續(xù)性等波形變化特征可作為廢棄河道的識(shí)別標(biāo)志。在砂巖厚度大且沉積相橫向變化快的地質(zhì)條件下，地層切片能夠較好地反映砂體的平面展布特征，結(jié)合密井網(wǎng)資料有助于優(yōu)選反映目的層沉積展布特征的地層切片。

(2) 研究區(qū)廢棄河道以連續(xù)條帶狀發(fā)育為主，延伸距離長(zhǎng)，寬度變化大，河道遷移擺動(dòng)頻繁，多期廢棄河道交切成S、O型分布且彎曲程度高，與相應(yīng)點(diǎn)壩砂體的組合關(guān)系更加清楚，有利于點(diǎn)壩砂體邊界的準(zhǔn)確判斷。

(3) 通過三維數(shù)據(jù)體、地層切片、地震剖面線到井點(diǎn)微相逐級(jí)分析的方式精細(xì)刻畫能提高廢棄河道的預(yù)測(cè)精度，有利于解決廢棄河道井間組合多解性的問題，為點(diǎn)壩內(nèi)部連通關(guān)系分析、高含水油田剩余油預(yù)測(cè)以及挖潛措施制訂提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

[1] 于建國(guó)，等.曲流河沉積亞相的地震識(shí)別方法[J].石油地球物理勘探，2003，38(5)：548-551.

[2] 張明振，譚明友，王興謀，等.廢棄河道沉積的巖性油藏描述[J].油氣地球物理，2003，1(3)：45-48.

[3] 趙麗平，等.曲流河沉積微相的三維地震描述[J].石油地球物理勘探，2008，43(6)：680-684.

[4] 翟志偉，施尚明，朱煥來，等.杏南開發(fā)區(qū)葡Ⅰ31小層廢棄河道類型及其研究意義[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版，2011，41(4)：999-1005.

[5] 曾洪流.地震沉積學(xué)在中國(guó)：回顧和展望[J].沉積學(xué)報(bào)，2011，29(3)：417-424.

[6] 劉書會(huì)，宋國(guó)奇，楊培杰，等.地震沉積學(xué)在陸相盆地中的應(yīng)用——東營(yíng)三角洲勘探實(shí)例[J].石油地球物理勘探，2014，49(2)：360-368.

[7] 楊帥，陳洪德，侯明才，等.基于地震沉積學(xué)方法的沉積相研究——以潿西南凹陷潿洲組三段為例[J].沉積學(xué)報(bào)，2014，32(3)：568-575.

[8] 趙東娜，等.地震沉積學(xué)在湖盆緩坡灘壩砂體預(yù)測(cè)中的應(yīng)用——以準(zhǔn)噶爾盆地車排子地區(qū)下白堊統(tǒng)為例[J].石油勘探與開發(fā)，2014，55(1)：55-61.

[9] 張濤，等.開發(fā)尺度的曲流河儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震沉積學(xué)解釋方法[J].地學(xué)前緣，2012，19(2)：74-80.

[10] 劉波，趙翰卿，王良書，等.古河流廢棄河道微相的精細(xì)描述[J].沉積學(xué)報(bào)，2001，19(3)：394-398.

編輯 劉兆芝

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.01.015

20150723；改回日期：20151125

國(guó)家“十二五”重大專項(xiàng)課題“井震結(jié)合油藏精細(xì)結(jié)構(gòu)表征技術(shù)”(2011ZX05010-001)

劉朋坤(1983-)，男，工程師，2006年畢業(yè)于成都理工大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于該校油氣開發(fā)地質(zhì)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事儲(chǔ)層精細(xì)描述研究工作。

TE121.3

A

1006-6535(2016)01-0067-05