復合曲流河道內的單河道識別

周連敏 何書梅 趙郁文 宋舜堯 劉天鶴 王晶晶

(①中國石油大港油田公司勘探開發研究院，天津 300280；②中國石油大港油田公司對外合作項目部，天津 300280)

0 引言

隨著開發程度的不斷深入，相當多的油氣田面臨著可采儲量采出程度大、綜合含水率高的開發難題[1-4]。基于小層精度的常規儲層研究已經難以滿足油氣田開發需求，急需采取一些新技術、新方法精細刻畫儲層，以達到認識厚砂體內部儲層非均質性分布的目的。

河流相砂體是重要的儲層類型之一[5-9]。河道的頻繁擺動形成復合河道砂體，復合河道內砂體儲層通常不連通、弱連通或半連通，具有很強的非均質性，影響剩余油的分布。這需要精細識別復合河道內單河道的邊界及砂體分布情況。

國內很多學者已對復合河道內部單河道的劃分開展了研究。肖佃師等[10]利用井震聯合識別三角洲相復合砂體中單一河道；單敬福等[11]研究了復合辮狀河道期次劃分方法與沉積演化過程；胡光義等[12]針對渤海海域S油田新近系明化鎮組辮狀河沉積分析了復合砂體疊置樣式等。但國內學者對于稀井網條件下曲流河復合河道的研究相對較少，特別是曲流河河道擺動頻繁、砂體時空分布復雜的地質條件下，利用井、震資料識別單河道的難度大[13-15]。針對研究區海上油田稀井網條件，本文以單河道砂體接觸模式為指導[16-17]，建立一套曲流河復合河道內單河道識別的技術流程，在實際應用過程中取得了較好的效果，為曲流河復合砂體油層的井網關系調整、剩余油挖潛提供了技術支持。

1 地質概況

埕海一區位于大港油田南部灘海區，構造上位于埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斜坡部位，發育被斷層復雜化的背斜圈閉，勘探面積約為40km2。縱向上具多套含油層系，其中明化鎮組埋深較淺，一般為800～1200m，以泥巖為主，呈現“泥包砂”的特點，為曲流河沉積，河道擺動頻繁，準確預測河道位置難度大。目前研究區已經進入開發階段后期，由于儲層非均質性嚴重，在開發中面臨注采矛盾突出、剩余油挖潛困難等問題。

地震資料振幅類屬性對巖性變化具有很好的響應[18-20]。根據前人的研究成果，研究區NmⅢ2小層曲流河河道的展布方向為南北向，均方根振幅高值區(圖1a中紅色區)呈近南北向條帶狀展布，與物源方向一致。均方根振幅高值區的井鉆遇較厚砂巖，反應了振幅屬性預測的儲層分布與鉆井結果吻合程度高。但依靠振幅屬性不能預測河道邊界的準確位置，同時利用振幅中值區預測砂巖分布還存在多解性。Texture振幅包絡屬性結合了單道振幅包絡屬性和多道振幅標準偏差，可以標識較連續高振幅地質體，高值區反映河道砂體的分布。Texture振幅包絡屬性沿層切片(圖1b)揭示研究區西部主要發育單河道，東部W15井和W17井區發育復合河道，復合河道內部各單河道砂體相互疊置，砂體在時空分布上極為復雜，各條單河道邊界模糊不清，因此需要開展復合河道內單河道邊界識別。

2 單河道劃分方法

2.1 單河道砂體地震響應特征

地震地層學理論認為，在砂、泥巖過渡區域，即河道砂體邊緣處，地震波波形會發生變化，尤其是振幅有較大的變化。通常河道砂體在地震剖面上表現出“頂平底凸”的充填形反射或“頂凸底凸”的透鏡狀反射。如果相鄰兩口井鉆遇砂體對應的地震反射同相軸是連續、穩定的，振幅強度沒有變化，那么就可以認為兩口井鉆遇砂體屬于同一條河道沉積；如果同相軸有一定程度的錯開，或者相鄰兩口井之間的同相軸是斷續的，振幅強度發生變化，那么鉆遇砂體就不屬于同一條河道[21-24]。

本次研究將單井鉆遇河道砂體標定到地震剖面，分析地震波形受砂體分布范圍變化的影響，預測單河道的分布。單河道砂體空間組合模式主要有兩種：①同期單砂層內兩個單河道砂體的疊加(圖2a)，各單河道的頂面存在高程差或各單河道規模不同；②同期單砂層內多個單河道的疊加(圖2b)，單河道之間存在溢岸砂體或泛濫平原沉積。

由圖2可見，在砂體尖滅處地震反射振幅明顯變弱，砂體疊合使波形變得復雜。據此可以通過地震屬性揭示這種變化，刻畫單河道砂體邊界。

圖2 復合河道內單河道的接觸模式

2.2 單河道劃分技術流程

復合河道砂體是兩條或是多條單河道砂體側向疊合的結果，但各單一河道總要出現分叉，留下河道之間沉積物的蹤跡。若要在復合河道內識別單河道，需要確立單河道邊界的識別標志及單河道砂體發育的規模，最終完成單河道的識別與劃分。本文首先根據振幅屬性的變化，利用邊緣檢測屬性識別各單河道的邊界；再根據地震波形的變化，利用傾角方位屬性判斷單河道側向遷移方向；兩種屬性相互結合、相互驗證，最終運用地層切片技術等，在沉積模式指導下，完成單河道之間沉積邊界的識別與單河道的劃分(圖3)。

圖3 單河道識別與劃分技術流程

3 單河道識別

3.1 單河道邊界的識別

振幅屬性對本區巖性有較好的識別能力，邊緣檢測技術利用地震屬性處理[25-26]突出其變化較快的邊界。振幅屬性沿水平面x、y軸方向梯度dx、dy指示巖性在水平面上的變化，邊緣檢測屬性表達式為

在砂、泥巖過渡區域，振幅屬性發生快速變化，通過計算梯度可以預測河道砂體的邊界。從沿NmⅢ2小層底向上4ms處切片(圖4a)看，高值區域為河道邊界，較好地反映了末期河道彎曲度大的沉積特征。同時，截彎取直是曲流河特有的沉積現象，邊緣檢測屬性上具有較好的反映(圖4a北部W7井附近)。

研究區砂巖的邊緣檢測屬性門檻值約為22000，因此將邊緣檢測屬性按照22000截斷，再將截斷的邊緣檢測屬性嵌入Texture振幅包絡屬性(圖4b)進行雙屬性融合。雙屬性融合較好地反映了末期河道和河道砂體的配置關系，河道砂體主要發育于末期河道的凸岸。

圖4 單河道預測圖

W5井在NmⅢ2小層鉆遇較厚的砂巖，為點壩砂體沉積，與雙屬性融合預測結果吻合較好。東部的復合河道經過雙屬性融合處理，可以清晰地識別出復合河道砂體內部各條單河道邊界(圖4b中黑色線條)，河道凸岸沉積的砂體也較為清楚。

3.2 河道遷移分析

根據曲流河“凹岸侵蝕，凸岸沉積”的動力特征，傾角的極大值指示河道的凹岸(圖5)。復合河道主要是由不同的單河道組成，由于各條單河道動力特征的不同，砂體的沉積方向不同，傾角也有所變化。傾角方位屬性反映地震數據局部構造的變化細節，特別是波形的細微變化，本文引入傾角方位屬性預測單河道側向遷移方向[27]，確定各期點壩發育位置。

圖5 傾角極大值與河道遷移方向的關系

從沿NmⅢ2小層提取的傾角方位屬性平面圖(圖6)可知，黑色高值條帶代表傾角變化較大的區域，為河道砂體和泥巖的接觸部位，發育于曲流河河道的凸岸，也就是末期河道的邊界；紅色和藍色低值代表傾角變化較小的區域，是沉積相對穩定區域，為河道砂體內部或泛濫平原泥巖內部。

比較圖4與圖6可知，傾角方位屬性與邊緣屬性預測的單河道邊界具有較高的吻合程度，反映了預測結果的可靠性。

圖6 沿NmⅢ2小層提取傾角方位屬性平面圖粉色箭頭表示河道遷移方向

為進一步驗證傾角屬性分辨單河道砂體的能力，對NmⅢ2小層東部的幾條復合河道分別沿層切片，分析復合河道內部各條單河道的擺動方向，為單河道的識別與劃分提供依據。從W11井和W12井所在的單河道逐次向上的切片(圖7)中可以看到，W11井和W12井的位置逐漸遠離單河道，所在點壩砂體逐漸擴大，反映了單河道逐漸向西側向遷移。表明該方法不但可以判斷單河道遷移方向，還可以確定點壩砂體發育位置及其沉積演化過程。

圖7 NmⅢ2小層底界向上不同時窗的傾角方位屬性切片(粉色虛線箭頭為河道)

4 應用效果

4.1 單河道展布特征

綜合應用邊緣檢測屬性及傾角方位屬性，可以清晰看出點壩砂體和末期河道的配置關系，指導沉積微相的劃分。結合井資料進行驗證，本文對東部的3條復合河道進行了單河道細分，共劃分出8條曲流河單一河道(圖8a)。結合鉆井解釋結果，在曲流河沉積模式指導下，建立小層沉積微相平面圖(圖8b)，研究區范圍內從西向東共發育10條單河道，東部單河道的點壩砂體規模相對較大，西部還發育有4個決口扇。統計結果表明，單河道砂體寬度為100～500m，平均寬度為326m，厚度為3～8m，平均厚度為5.2m，寬厚比為50～100，平均值為6.8。

圖8 沿NmⅢ2小層末期河道分布圖(左圖黃色線框為右圖成圖范圍)

4.2 鉆井軌跡設計

單河道砂體的識別為井位設計，尤其為水平井軌跡設計，提供了地質依據。鉆探曲流河砂體油氣藏的水平井需要根據河道側向遷移方向、規模、點壩位置調整井軌跡。當單河道側向遷移、砂體頂面存在高程差時，需要根據河道砂體的分布，向上或向下調整井軌跡(圖9)，以保證水平井軌跡始終在河道砂體內部，確保較高的油氣層鉆遇率。

圖9 水平井在復合河道內軌跡調整方法

H17井(圖8b)水平段主要順單河道方向設計，在A靶點鉆遇砂體，進尺到3544m處隨鉆顯示為泥巖(圖10)。根據本次單河道預測結果認為，泥巖主要是末期河道內洪水滿溢充填形成的細粒沉積。結合研究區的構造特征，及時將鉆頭上調，軌跡重新進入砂體范圍內，在B靶點完鉆(圖8b)。最終該井鉆遇兩套點壩砂體，投產后獲得高產。

圖10 H17井水平段油層鉆遇情況

5 結論

(1)Texture振幅包絡屬性可以識別曲流河復合河道，但難以準確刻畫單河道邊界。邊緣檢測屬性可以識別和劃分曲流河復合河道內單河道邊界。

(2)傾角方位屬性可以判斷曲流河復合河道內單河道遷移方向，還可以確定點壩砂體發育位置及其沉積演化過程。

(3)復合曲流河道內的單河道識別方法可以指導沉積微相的劃分，并為井軌跡的調整提供地質依據。