喇薩杏油田不同類型砂體井震結合成因層序地層對比

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中石油大慶油田有限責任公司勘探開發研究院，黑龍江 大慶 163712

由于陸相河流-三角洲沉積體系相變快，其等時地層對比一直是老油田開發中存在的技術難題。在以往的研究中，學者們致力于用多種方法來準確建立等時地層格架，傳統方法主要有“旋回對比，分級控制”小層對比技術[1,2]；20世紀80年代出現了層序地層學[3,4]，提高了儲層對比精度，Mail[5]針對河流相儲層非均質性嚴重的特點，提出了用6級界面系列將儲層劃分為8種基本結構要素組成的不同級別相對均質體，通過結構要素及其組合來表征儲層非均質性，該方法受到廣泛關注和應用。在上述地層對比方法中，主要依據的是地層界面的物理屬性[6]，測井資料是地層分辨率最高的物理數據之一，也是最常用的手段[7]。但是，隨著油田開發研究的不斷深入，該方法的等時性受到質疑，很難在平面上實現連續追蹤，且根據野外露頭觀察發現，陸相盆地沉積體系巖性側向變化快。一般而言，相距50～60m不同時期的砂體，巖性、高程、寬度和厚度均較為相似，但大部分開發中后期的老油田平均井距為100m左右， 油田間及油田內部的等時地層對比格架難以確定。為此，筆者以喇薩杏油田(喇嘛甸油田、薩爾圖油田、杏樹崗油田)密井網(平均100m井距)為例，研究井震結合成因層序地層對比方法，旨在建立一套實用有效的油田開發中后期地層對比方法。

1 地質概況

大慶長垣位于中央坳陷區的中部，主要受嫩江組及明水組末期強烈擠壓作用而形成。自北向南包括7個三級構造，其中喇嘛甸油田、薩爾圖油田位于長垣最北部的2個正向背斜構造，杏樹崗油田構造形態比較平緩；長垣背斜兩翼呈現西陡東緩，由下而上傾角減小，巖層厚度由兩翼向頂部減薄。長垣北部喇薩杏油田井數為71461口，面積為918.3km2。薩爾圖油層是水退轉為水進時期形成的大型內陸湖盆的砂泥巖交互河流-三角洲環境沉積，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，非均質性嚴重，其中河道砂體為主要儲層[8,9]。經過50余年的開發，井網密度平均為50口/km2，最大為276.8口/km2，動用地質儲量40余萬噸，綜合含水率已達90%以上，為特高含水期。

2 井震結合地質分層方案重建

喇薩杏油田薩爾圖油層Ⅱ油層組(SⅡ)具有北部砂體厚、縱向可分性差，南部砂體薄、縱向可分性好的特點。北部喇薩杏油田地層厚度約50m左右，原地層劃分方案為18個沉積單元，而南部杏樹崗油田地層厚度最厚處可達80m左右，原地層劃分方案為34個沉積單元，局部地區存在地層突變。筆者充分利用喇薩杏油田豐富的井震資料，識別地層對比界面，重建地質分層方案。

2.1 地震標準層識別標志

地震信息覆蓋面積廣，可提供井間的地質信息，因此地震反射剖面是進行等時地層對比的有效技術手段，但受地震分辨率限制，僅用于識別較大尺度的界面和洪泛面。該技術主要利用地震信息輔以地質、測井等其他信息來開展地層對比[10,11]。喇薩杏油田包括3種地震資料，分別為喇嘛甸油田三維三分量地震(100km2，2006年采集，2007年處理)、薩爾圖油田高密度三維地震(690km2，2008年采集，2009年處理)、杏樹崗油田舊三維地震資料(1340km2，2000年采集，2007年處理)。處理后的地震資料能量高、信噪比高且均一，地震波形橫向變化特征明顯，能夠真實反映地下豐富地質信息，適合開展地震標準層研究。最大洪泛面是重要的區域等時地層對比標志，在地表露頭及巖心剖面中，最大洪泛面常常表現為向上加深變細沉積序列的泥巖段頂面。薩爾圖油層Ⅱ油層組9小層(SⅡ9)為全區(尤其是喇薩油田(喇嘛甸油田、薩爾圖油田))相對穩定的泥巖層，提取取心井的井震剖面，其地震子波反射系數為0.04，與油層組界面(如SⅡ頂、薩爾圖油層Ⅲ油層組(SⅢ)頂)反射系數相近，因此可以把該洪泛面作為地震標準層，在地震剖面上表現為高振幅連續反射特征(見圖1)。

2.2 測井界面識別標志

測井資料縱向分辨率高、成本低，是油田勘探開發不同階段地層對比所依賴的最基本、最不可或缺的技術手段。測井標志層是指在大套沉積地層內具有獨特電性特征、明顯區別于上下相鄰地層、平面上易于識別與對比、能在小范圍(幾平方公里或幾十平方公里區域)內可連續追蹤的薄層沉積物，其底界面是一個等時面，在很短的地質時期由局部小范圍的地質作用形成，穩定程度在50%～90%。河流-三角洲沉積體系中，溢岸沉積(特大洪水漫流沉積)、決口扇沉積、分流間湖泊或洼地沉積、分流河道間特殊薄層沉積(沼澤煤層、高電阻率鈣層)、寬闊同期河道旋回頂面、水下分流河道間的薄層砂底面都是較好的測井標志層。上述標志層分布范圍有限，主要在研究區北部發育。

2.3 地層對比方案

喇薩杏油田為河流-三角洲沉積，河道為最主要沉積體，因此沉積單元的劃分縱向上應精細到河道的最小單元，即一期河道旋回。優選出全區代表性的分層關鍵井(砂體發育、層數多、河道砂體多、旋回明顯、可分性好)，將SⅡ劃分為17個小層(見圖1)。

3 井震結合成因地層對比方法

在河流-三角洲沉積環境中，由于三角洲朵葉的頻繁擺動，在平行物源方向上，由于三角洲不斷進積，形成了向上逐漸變粗的旋回特征，在同一時間段砂體的旋回形態是相同的；在垂直物源方向上，由于季節性水流強度的變化、地形因素、物源不穩定、泥石流等因素的影響，造成同一時間段砂體的旋回形態不同是偶然性的[12]，但給地層對比帶來較大困難。為此，筆者從層序地層發育成因模式分析入手，采用“地震同相軸引導標志層空間展布趨勢，井分層精準刻畫各層面空間位置，封閉骨架剖面控制對比”的方法，建立區域地層等時地層格架(見圖2)。

圖1 研究區地震標準層、測井標志層及地質分層重建方案

圖2 井震結合成因地層對比技術流程

3.1 標準等時面對比

在大套沉積地層的上部、下部通常會存在大面積分布的標準等時面，標準等時面具有沉積面積廣、分布穩定、特征明顯等特點，較易準確識別。為了提高地震層位解釋精度，在全區選取16000余口有聲波時差的井，應用井曲線校正、變頻提取、子波變換等方法，進行合成記錄的制作。根據地震反射特征，即內部反射結構、終端類型及外部幾何形態，建立各油田不同級別的地震反射標準層界面，按照從大到小的對比原則，先進行油層組界面(如SⅡ頂、SⅢ頂)的對比，再進行洪泛面(如SⅡ9)的對比；以油田間地震反射界面的連續追蹤結果為基礎，依據各油田井的地震標準層界面及合成記錄對應的地質分層得到對比結果；最后結合測井標志層、沉積旋回、巖心觀察、同位素年齡、古生物等分層結果，進行多次調整，直到二者相符。

3.2 小層對比

由于小層的地層厚度較薄，地震資料受分辨率影響無法識別，主要依據巖心、露頭及測井資料進行識別。

3.2.1 以標準等時面為依據控制砂巖組對比

由于標準等時面的對比充分利用了大量井震信息，橫向對比性強，因此對比時基本不受巖性旋回、相序等因素影響，對比結果可信度高，可作為砂巖組對比的控制界面，即砂巖組的界面與標準層等時界面具有較為一致的高程變化規律，厚度與標準等時面之間的地層厚度比例在橫向上具有較強的規律性(見圖3)。

注：薩北指薩爾圖油田北部；薩中指薩爾圖油田中部；薩南指薩爾圖油田南部；杏北指杏樹崗油田北部；杏南指杏樹崗油田南部。圖3 標準等時面為依據控制砂巖組對比

3.2.2 以測井標志層為依據控制小層對比

由于測井標志層分布面積小，不能像標準等時面一樣大面積對比。當一個測井標志層在一小塊區域存在，周圍特征不明顯時，其緊鄰的上部或下部會存在另一個新的測井標志層，在未對比的相鄰區域內特征明顯。因此可根據測井標志層的垂向多層性特點，利用多個相鄰的測井標志層的垂向組合關系進行地層劃分對比，提高對比可靠性。

3.2.3 以成因模式為依據控制小層界限

地下砂體的空間展布特征受其形成時期的沉積環境及演化過程控制，因此可利用地層發育成因模式[13]指導小層對比。喇薩杏油田SⅡ橫跨三角洲泛濫分流平原-三角洲內前緣-三角洲外前緣-前三角洲多個沉積相帶，給地層劃分對比帶來較大困難，因此確定地層發育成因模式對于地層等時劃分對比、沉積規律研究具有重要意義。研究區地層發育成因模式主要有3種：河道下切侵蝕減薄模式、湖退地層超覆模式、均勻增厚模式。

1)河道下切侵蝕減薄模式 是指晚期沉積的(上覆)河道水動力較強，對早期沉積的(下伏)地層侵蝕，使其減薄甚至缺失的地層特征(見圖4(a))。該模式在喇薩油田普遍發育。

2)湖退地層超覆模式 是指在水進過程中，地層是一個沿源方向剝蝕、湖方向積厚的沉積形態(見圖4(b))。該模式在杏樹崗油田發育。

3)均勻增厚模式 是指沉積單元地層厚度均勻增加，沒有突然減薄或突然增厚的特征(見圖4(c))。該模式在喇薩杏油田普遍發育。

按照建立的地層發育成因模式，即可進行各級標準層控制下的小層對比。

圖4 喇薩杏油田地層發育成因模式

3.3 對比結果

根據上述方法，利用高密度井網確定的全區閉合地層格架，建立了喇薩杏油田各區塊間的地層對應關系(見圖5)，總體來看，北部地層沉積單元較少、地層厚度小，南部地層沉積單元多、地層厚度大。

圖5 喇薩杏油田各區塊地層對應關系

SⅡ9為一套較為穩定的區域性隔層，將1～9小層(SⅡ1～9)與10～16小層(SⅡ10～16)分隔成2套不同的儲層結構體系。尤其在喇嘛甸油田，上部SⅡ1～9共發育3套砂巖組，砂體規模較大，呈連片狀分布，不同期次的河道砂體空間上相互切割和疊置，形成迷宮狀的儲層結構；下部SⅡ10～16共發育2套砂巖組，砂體規模明顯變小，形成板狀、孤立狀的儲層結構(見圖6)。這是由于不同的河流水系在不同時期的強弱變化形成的，SⅡ10～16沉積時期，薩西河流水系為大慶長垣的主水系，主要流經薩中、杏西；SⅡ1～9沉積時期，河流水系由于古構造地形的變化發生遷移、改道，喇嘛甸河流水系為主水系，因此形成了2套不同的儲層空間結構。

圖6 喇薩杏油田儲層剖面結構特征

4 結論

1) 井震結合成因層序地層對比方法以沉積成因作為指導，充分利用測井在縱向分辨率高和地震在空間上密度大的優勢，解決了油田內、油田間精細等時地層格架構建的問題，為儲層描述的“精”和“準”奠定了基礎。

2) 由于不同的河流水系在不同時期的強弱變化，SⅡ1～9及SⅡ10～16被分隔成2套不同的儲層結構體系，該認識對大慶長垣北部喇薩杏油田的開發具有重要意義。