利用三維地震資料識別長垣油田曲流河廢棄河道

盧 勉 姜 巖 李 操 吳高平 蔡東梅 張秀麗

(①中國石油大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712； ②中國石油大慶油田采油九廠，黑龍江大慶 163853)

·綜合研究·

利用三維地震資料識別長垣油田曲流河廢棄河道

盧 勉*①姜 巖①李 操①吳高平②蔡東梅①張秀麗①

(①中國石油大慶油田勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶 163712； ②中國石油大慶油田采油九廠，黑龍江大慶 163853)

以長垣油田密井網(wǎng)區(qū)葡萄花油層葡Ⅰ2小層為例，利用三維地震資料的橫向高密度信息、井資料縱向分辨率高的特點，結(jié)合浩特陶海海拉爾河段現(xiàn)代沉積等資料，剖析廢棄河道在平面和剖面上的響應(yīng)特征，形成了“地震趨勢引導，井點微相控制”的井震結(jié)合廢棄河道精細識別方法。按照廢棄河道成因機理，結(jié)合衛(wèi)星照片、現(xiàn)代露頭、三維地震及測井等資料，將廢棄河道劃分為2大類4小類測井、地震響應(yīng)特征，完成了長垣油田密井網(wǎng)區(qū)塊葡Ⅰ2小層曲流河沉積環(huán)境廢棄河道精細識別和平面組合，并利用抽稀井網(wǎng)的方法進行了驗證。結(jié)果表明：井震結(jié)合相圖對廢棄河道的識別精度提高了11%；廢棄河道走向及組合方式控制著曲流河點壩砂體的幾何形態(tài)、分布規(guī)律和儲層的分布特征，影響剩余油分布；研究區(qū)廢棄河道以決口改道型為主，平面上呈“S”形，其中一條廢棄河道橫跨整個工區(qū)，長度達4.8km，寬度約為60～130m。應(yīng)用廢棄河道識別成果指導開發(fā)調(diào)整挖潛，取得了較好應(yīng)用效果。

三維地震資料 曲流河 廢棄河道 響應(yīng)特征 長垣油田

1 引言

近年來，曲流河砂體展布特征已成為石油地質(zhì)學家研究的熱點，人們通過分析曲流河演化特征，建立廢棄河道識別模式[1-4]、劃分單一河道、建立點壩砂體的三維儲層構(gòu)型模型[5-8]。這些研究工作多數(shù)集中于由野外露頭、測/鉆井資料、現(xiàn)代沉積學模式對廢棄河道進行識別及組合，但對于小層厚度僅僅7～10m的區(qū)域，即使井網(wǎng)密度達到172口/km2，受廢棄河道規(guī)模小、形態(tài)復雜多變和薄層厚度小等因素影響，進行廢棄河道識別和組合難度很大，需要探索相關(guān)新技術(shù)。為此，筆者以長垣油田密井網(wǎng)區(qū)葡萄花油層葡Ⅰ2小層為例，利用三維地震資料的橫向高密度信息、井資料縱向分辨率高的特點，結(jié)合浩特陶海海拉爾河段現(xiàn)代沉積等資料，剖析廢棄河道在平面和剖面上的響應(yīng)特征，形成井震結(jié)合廢棄河道識別新方法，提高了廢棄河道識別精度，為油田開發(fā)調(diào)整提供了可靠的地質(zhì)依據(jù)。

2 工區(qū)概況

本次研究區(qū)面積約為2.7km2，位于松遼盆地北部的短軸背斜構(gòu)造中部(圖1)，為三維高分辨率地震資料覆蓋區(qū)，地震采樣間隔為1ms，測網(wǎng)密度為10m×10m，地震資料信噪比高，資料品質(zhì)較好。研究區(qū)構(gòu)造平緩，地層傾角為1°～2°，發(fā)育薩爾圖、葡萄花、高臺子三套含油層系，屬于河流—三角洲沉積[9,10]。其中葡萄花油層為松遼盆地拗陷期沉積，是在青山口組最大湖侵、姚家組湖泊面積萎縮到最小的背景下發(fā)育起來的，為總體拗陷過程中的陸相充填沉積建造。研究區(qū)目的層葡Ⅰ2層為高彎曲曲流河沉積，主要由點壩和廢棄河道微相構(gòu)成。曲流河點壩是河道不斷側(cè)向遷移、側(cè)積過程中形成的。

圖1 長垣油田密井網(wǎng)區(qū)塊區(qū)域位置圖

隨著河道曲率的不斷增加，在洪水期的強水動力作用下，決口形成廢棄河道。在廢棄河道端口處，快速堆積形成以粉砂巖沉積為主的壩體，稱為取直壩[11]。取直壩與主流河道高水位時期的水面相對高度決定了廢棄河道類型[11]，廢棄河道走向、形態(tài)、寬度直接影響點壩砂體的三維構(gòu)型，決定了剩余油分布。為此，有必要對曲流河點壩中的廢棄河道砂體進行研究，精確識別廢棄河道砂體的邊界和走向，識別和組合廢棄河道的平面分布面貌，以指導油田開發(fā)調(diào)整。

3 廢棄河道特征

3.1 沉積特征

從浩特陶海海拉爾大型復合曲流帶衛(wèi)星照片上(圖2a)可以看到，曲流帶寬為5.96km，現(xiàn)今還能看到水流的主要有A、B、C、D四條河道。其中A河道水量最多，水動力最強；D河道次之，在下游方向，水量明顯減少，即將廢棄，從組合方式上看其與主河道A形成串溝型廢棄河道組合模式[12]。該類型廢棄河道是在枯水時期，主河道A中的粗顆粒沉積物無法搬運到D河道，只有少部分粉砂質(zhì)或泥質(zhì)沉積物向D河道處搬運，導致其逐漸淤積，最終廢棄而形成，平面形態(tài)以“C”形為主。B、C兩條河道在末端河道水量消失，其與A河道組成了決口型廢棄河道的組合模式[12]，即在曲流河不斷側(cè)向遷移的過程中，當某一時期發(fā)生洪水時，在凸岸且地勢低洼處，形成決口水道，隨著水動力的減弱，原來的河道B、C被逐漸廢棄，形成決口改道型廢棄河道平面組合，在平面上呈“S”形，延伸較長，并由多個點壩形成側(cè)向侵蝕。從B河道上F點至G點的現(xiàn)代沉積照片(圖2b～圖2d)上可以看出，隨著離物源方向越遠，B河道逐漸廢棄，其中在G點處完全廢棄。從深度約1.5m的探槽剖面(由于見水，沒有挖到底部)上可以看到底部厚約0.5m的中—細砂巖，頂部厚約1m的粉砂質(zhì)泥巖(圖2e、圖2f)。

除了上述即將廢棄的河道外，還有已經(jīng)廢棄，但還能看清遷移痕跡的河道E，其與未廢棄時的河道B形成頸切型廢棄河道[12]。其機理為在形成點壩砂體的過程中，由于E河道砂體的不斷遷移，凸岸的砂體不斷被剝蝕，隨著其曲率的不斷增加，E河道砂體的寬度在曲率最大點處不斷變窄，最終被B河道截彎取直，平面形態(tài)以“O”形為主[12]。綜上所述，該大型復合曲流河點壩是由多期河道不斷遷移、側(cè)向侵蝕過程中形成的，即使從衛(wèi)星照片上也很難識別單一河道。

研究區(qū)葡Ⅰ2小層為曲流河沉積，受構(gòu)造平緩、湖岸線頻繁波動、地層發(fā)育模式等因素影響，河道局部水流方向頻繁改變，導致曲流帶砂體規(guī)模大[13]，單一點壩砂體分布極其復雜，廢棄河道點綴其中，很難對其進行識別及組合[14]。

3.2 地球物理響應(yīng)特征

3.2.1 平面響應(yīng)特征

在曲流河中河道的整體巖性、物性較好且粒度較粗，而廢棄河道的巖性和物性較差，頂部多發(fā)育泥巖或粉砂質(zhì)泥巖。由于砂、泥巖的縱、橫波阻抗不同，導致兩者的地震響應(yīng)特征不同(圖3)。由目的層振幅屬性切片中(圖3)可見，在大片強振幅區(qū)域中發(fā)育一條“S”型弱振幅條帶狀區(qū)域(趨勢④)，結(jié)合測井曲線可初步判斷為廢棄河道的平面響應(yīng)特征。

3.2.2 剖面響應(yīng)特征

取直壩[11]高度及鉆遇井處于廢棄河道的不同位置，決定了廢棄河道在測井曲線及地震剖面上有以下四種不同的響應(yīng)特征(表1)。

(1)漸棄型①

該類型是在取直壩高度低于低水位時期的水面，導致廢棄河道內(nèi)部水體一直與主河道上部連通，在大部分水體經(jīng)由新水道流到下游時，只有小部分水體流到原來河道內(nèi)所致。由于水動力弱以及取直壩的半遮擋作用，在原來的河道內(nèi)只接受了來自主河道的夾雜少量跳躍組分的細粒沉積物，在微電極曲線上形成如松塔狀、長鐘形的正旋回特征，如A1-60井的井曲線(表1)總體表現(xiàn)為底部高幅度，中間中低幅度，上部為微鋸齒狀；自然電位曲線為底突頂漸、微齒化。在地震剖面上(表1)振幅逐漸減弱。

(2)輕度突棄型②

當取直壩高度高于低水位和高水位水面時，廢棄河道與主河道一直處于隔絕狀態(tài)，處于靜水環(huán)境，只有在洪水期少量細粒物質(zhì)才能進入廢棄河道內(nèi)。在靜水環(huán)境下， 形成以泥質(zhì)為主夾雜少量粉砂質(zhì)的沉積。A1-621井的微電極曲線(表1)總體為底部中低幅度，上部曲線靠近泥巖基線，幅度差不明顯；自然電位曲線底部表現(xiàn)為尖峰狀，頂部為泥巖基線，呈平滑狀。在地震剖面上(表1)振幅突然減弱，同相軸下切，連續(xù)性變差，甚至出現(xiàn)斷續(xù)。

圖3 目標區(qū)廢棄河道趨勢

(3)中度突棄型③

形成機制如輕度突棄型廢棄河道，但測井、地震響應(yīng)特征有所不同。A110-47井的測井響應(yīng)(表1)表現(xiàn)為上部泥巖厚度變大，地震響應(yīng)(表1)表現(xiàn)為振幅減弱，同相軸下切程度加大，且出現(xiàn)斷續(xù)，斷續(xù)程度較輕度突棄型大。

(4)重度突棄型④

形成機制如輕度突棄型廢棄河道，但測井、地震響應(yīng)特征不同。A1-S631井的測井響應(yīng)(表1)表現(xiàn)為底部尖峰狀，上部靠近泥巖基線，地震響應(yīng)(表1)表現(xiàn)為振幅減弱，同相軸下切程度加大，斷續(xù)程度較中度突棄型大。

4 廢棄河道精細識別

4.1 識別方法

由于廢棄河道發(fā)育規(guī)模小，即使在密井網(wǎng)條件下仍不能控制廢棄河道。另一方面，即使所有井鉆遇廢棄河道，如何組合也是一個難題，單純依靠井資料描述廢棄河道具有較大的不確定性[3]。由于地震橫向密度大，能精確識別廢棄河道砂體的邊界和走向。因此在客觀認識地震分辨能力和技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上[15-18]，對于具有“砂包泥”儲層結(jié)構(gòu)特征的曲流河，采用“砂中找泥”的策略，即從強振幅信息中尋找弱振幅信息，以反映廢棄河道的展布特征，形成了“地震趨勢引導，井點微相控制”的井震結(jié)合廢棄河道精細識別方法(圖4)，識別并組合了廢棄河道在平面上的分布面貌。為了控制地下砂體的分布，選取比研究區(qū)大1.5倍的地震工區(qū)，從宏觀上分析曲流河點壩的展布趨勢及廢棄河道在平面上的分布、組合面貌。利用地層切片提取及優(yōu)選方法[19-21]得到了地層切片(圖3)，反映了廢棄河道與點壩的接觸關(guān)系及組合方式。從大區(qū)域振幅屬性切片可以看出，該區(qū)主要發(fā)育三條大型河道趨勢線(①～③，圖3)。另外，在大片河道中，有一條“S”型弱振幅條帶狀區(qū)域趨勢線(④)對強振幅區(qū)域進行切割，針對地層切片上的這種異常現(xiàn)象，排除斷層及異常數(shù)據(jù)影響，結(jié)合廢棄河道平、剖面響應(yīng)特征，發(fā)現(xiàn)強振幅區(qū)域井點發(fā)育點壩砂體，弱振幅區(qū)域發(fā)育廢棄河道、薄層砂或泥。采用廢棄河道特征及井震結(jié)合廢棄河道精細識別方法可以識別并組合廢棄河道分布面貌。

圖4 井震結(jié)合廢棄河道識別流程

4.2 精度驗證

通過抽稀井網(wǎng)的方法，采用后驗井對井震結(jié)合刻畫結(jié)果(圖5b)進行驗證，并與基于井數(shù)據(jù)的模式繪圖法繪制的沉積相圖(圖5a)的精度進行對比，結(jié)果表明：對于河道砂體，精度變化不大，河道內(nèi)后驗井都吻合，但對于廢棄河道，預測10m范圍內(nèi)有效 (即如果后驗井位于廢棄河道，但不是正好位于井震結(jié)合預測廢棄河道里，而是距離井震結(jié)合預測廢棄河道邊界小于10m范圍內(nèi)，則認為預測吻合)，前者的精度比后者提高了11% (表2)。

4.3 特征分析

井震結(jié)合后廢棄河道特征(圖5b)與地層切片(圖3)中反映的趨勢完全一致，與基于井的沉積相圖(圖5a)的河道砂體相比，走向由SN向變?yōu)镹E向，廢棄河道形態(tài)由“C”形、不連續(xù)串溝型廢棄河道變?yōu)椤癝”形連續(xù)分布決口改道型廢棄河道，延伸長度最長為4.8km， 點壩寬度 由229～654m變?yōu)?65～1064m ，廢棄河道由8條變?yōu)?條，廢棄河道寬度由77～100m變?yōu)?0～130m。

通過研究，該區(qū)廢棄河道在垂向的測井響應(yīng)特征主要表現(xiàn)為過渡型廢棄河道，以漸棄型和突棄型交替出現(xiàn)，其中突棄型隨著彎曲度的增加廢棄程度逐漸增強(圖5b)，頂部泥巖成分逐漸增加，泥巖厚度逐漸增大，底部砂巖厚度逐漸減小。

圖5 曲流點壩沉積相帶圖

5 開發(fā)應(yīng)用效果

針對A1-P60井區(qū)的葡Ⅰ2層，按照基于井對砂體的認識，廢棄河道呈不連續(xù)的“C”形分布特征，A1-P60采油井與周圍注水井不存在遮擋，注采關(guān)系完善(圖5a)。但井震結(jié)合后，廢棄河道呈連續(xù)的條帶狀分布特征，A1-P60采油井與周圍注水井之間存在被廢棄河道完全遮擋的區(qū)域，出現(xiàn)注采不完善區(qū)域(圖5b)，因此補開了A11-SP261的葡Ⅰ2單元，頂部補開砂巖厚度1.7m、有效厚度1.3m，日產(chǎn)液增加111.9t，日產(chǎn)油增加17.7t，含水下降12.72%，見到很好的效果，進一步證實了井震結(jié)合刻畫方法對廢棄河道邊界及組合方式描述的準確性。

表2 廢棄河道符合率

6 結(jié)論

(1)針對曲流河中廢棄河道識別、組合難的問題，提出利用三維地震資料剖析廢棄河道沉積特征和地球物理響應(yīng)特征，建立井震結(jié)合廢棄河道識別流程，形成了“地震趨勢引導，井點微相控制”的井震結(jié)合廢棄河道精細識別方法。

(2)按照廢棄河道成因機理，結(jié)合衛(wèi)星照片、現(xiàn)代露頭、三維地震及測井等資料，將廢棄河道劃分為2大類4小類測井、地震響應(yīng)特征 (即漸棄型和突棄型2大類，漸棄型、輕度突棄型、中度突棄型和重度突棄型4小類) ，完成了長垣油田密井網(wǎng)區(qū)塊葡Ⅰ2小層曲流河沉積環(huán)境廢棄河道精細識別和平面組合，并利用抽稀井網(wǎng)的方法進行了驗證，結(jié)果表明，井震結(jié)合相圖對廢棄河道的識別精度提高了11%。

(3)廢棄河道走向及組合方式控制著曲流河點壩砂體的幾何形態(tài)、分布規(guī)律和儲層的分布特征，影響剩余油分布。與以往認識不同，研究區(qū)廢棄河道以決口改道型為主，平面上呈“S”形，其中一條廢棄河道橫跨整個工區(qū)，長度達4.8km，寬度約為60～130m；應(yīng)用廢棄河道識別成果指導開發(fā)調(diào)整挖潛，取得了較好的應(yīng)用效果。

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*黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)大慶油田勘探開發(fā)研究院地震解釋二室，163712，Email: 44413297@ qq.com

本文于2017年1月2日收到，最終修改稿于同年8月25日收到。

本項研究受國家重大科技專項(2011ZX05010-001、2016ZX05054)資助。

1000-7210(2017)06-1290-08

盧勉，姜巖，李操，吳高平，蔡東梅，張秀麗.利用三維地震資料識別長垣油田曲流河廢棄河道.石油地球物理勘探，2017,52(6):1290-1297.

P631

A

10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2017.06.020

(本文編輯：劉勇)

盧勉 工程師，1984年生；2006年獲長江大學勘查技術(shù)與工程專業(yè)學士學位；2009年獲東北石油大學礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)碩士學位。現(xiàn)在大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院從事井震結(jié)合儲層預測和精細描述等研究。