烏石凹陷流沙港組薄儲層特征及砂體預測

周 偉，曾曉華，管 琳，王勇標，胡 威，莫馮陽

（中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東湛江 524057）

烏石凹陷位于南海北部灣盆地南部坳陷的東北部（圖1），是在前古近系基巖上發育的新生代箕狀凹陷[1-3]。近年來，在烏石凹陷東區古近系流沙港組勘探取得較大突破，初步形成烏石東區油田群，古近系流沙港組二段（以下簡稱流二段）是近年來油氣發現的主力層位。雖然該層段儲層物性較好、測試產能較高，但儲層為砂泥巖薄互層，薄層砂體展布及連通性認識不清，嚴重制約了油田的有效開發。前人在烏石凹陷東區開展了大量的研究工作，主要集中在流沙港組三段扇三角洲沉積模式、儲層展布及物性主控因素等方面，對流二段研究較少，僅在流二段沉積模式及演化、成巖作用及有利儲層分布方面見少量研究成果。本次研究從流二段砂泥巖薄互層特征入手，開展地質統計學反演，對薄層砂體進行刻畫，查明薄層砂體的展布特征，建立研究區流二段定量地質知識庫，指導開發井井位部署，推動烏石凹陷東區早日建產。

1 區域地質特征

烏石凹陷北部以企西隆起南緣為界，西部、南部分別以流沙凸起與海頭北凹陷和邁陳凹陷分隔，東部與流沙凸起相鄰（圖1）。作為北部灣盆地的一部分，烏石凹陷的形成、演化與北部灣盆地的整體演化特征一致，經歷了斷陷（張裂）、斷坳、坳陷（裂后）三個階段，對應著湖盆初始拉張-深陷-萎縮-海侵的演化過程。斷陷階段早期沉積了以沖積扇為主的長流組地層，中后期沉積了濱淺湖、中深湖相為主的流沙港組地層，為烏石凹陷主要的儲層和烴源巖分布層段，形成多套儲蓋組合[3]；斷坳階段沉積速度加快、水體變淺，沉積了以河流相、三角洲相、濱淺湖相為主的潿洲組地層，是烏石凹陷次要的儲層和蓋層；斷陷階段末期，經歷了一次構造擠壓反轉，盆地隆起，湖盆消亡，烏石凹陷東區潿洲組地層受到強烈的剝蝕。坳陷階段盆地熱沉降導致大規模海侵，沉積了一套以濱淺海相為主的砂、泥巖地層，從而形成了典型的“雙重結構”特征[4]。流二段沉積時期，烏石凹陷快速張裂和深陷，湖盆范圍進一步擴大，水體加深，凹陷東區已形成北高南低的箕狀半地塹，在流三段扇三角洲沉積的基礎上發育了廣泛的三角洲前緣及前三角洲沉積[5]。流二段沉積物源來自北部的隆起區，在北部可見含礫砂巖儲層，向南含砂率逐漸減少、巖性逐漸變細，鉆井揭示研究區流二段整體表現為砂泥巖薄互層特征。

圖1 北部灣盆地烏石凹陷東區構造位置

2 薄互層特征

2.1 巖心特征

鉆井取心總體呈現以下特征：①泥巖以灰色、深灰色、灰褐色為主，普遍可見植物莖干及碎屑，層理面上可見大量云母；②砂巖中脈狀、透鏡狀層理及復合層理較發育，局部可見流水砂紋層理（圖2）；③砂巖可見典型的正粒序特征，底部發育沖刷面；④生物擾動較發育。巖石類型主要為長石巖屑質石英砂巖和巖屑石英砂巖，陸屑成分成熟度低-中等。砂巖分選以中等、較好為主，磨圓度為次棱-次圓狀。粒度概率累積曲線以兩段式為主，跳躍組分占60%～70%，懸浮組分占30%～40%，跳躍主體斜率較大，表明顆粒分選較好。錄井揭示含砂率普遍小于40%，單砂體厚度主體為1～5 m，以細粒砂巖為主。結合區域沉積背景，初步判斷研究區流二段為淺湖至半深湖環境，具有三角洲前緣及前三角洲沉積特征。

2.2 測井相特征

水動力條件的差異和變化會導致沉積物在粒度、分選、泥質含量等方面出現明顯差異，反映在測井曲線上主要是曲線幅度、形態、接觸關系的變化。因此，通過測井曲線可以對沉積時期的水動力條件、物源供給條件、沉積作用方式及縱向演化進行仔細識別[6-8]。研究區流二段主要發育5 種典型測井相（圖3）。各測井相特征如下：高幅鐘形在自然伽馬曲線上表現為頂漸變、底突變的特征，反映河道遷移的正粒序結構，為水下分流河道微相，主要發育在研究區的北部；高幅漏斗形在自然伽馬曲線上表現為頂突變、底漸變的特征，為三角洲前緣河口壩和遠砂壩沉積，主要分布在研究區的北部及中部；高幅指狀在自然伽馬曲線上主要表現為頂漸變、底突變的特征，為席狀砂微相，主要發育在研究區的北部及中部；低幅齒狀在自然伽馬曲線上主要表現為頂底部漸變的特征，為分流間灣沉積；沉積低幅線形在自然伽馬曲線上表現為頂底部漸變的特征，為淺湖相泥質沉積，主要分布在研究區的南部。

圖2 烏石凹陷東區流二段巖心特征

2.3 沉積微相展布特征

根據巖心、測井相分析，在研究區流二段識別出六種沉積微相：水下分流河道、分流間灣、席狀砂、河口壩、遠砂壩、淺湖泥。在層序劃分及對比的基礎上，結合古地貌、含砂率及地震多屬性擬合等信息[9]，厘清了流二段內四個四級層序的沉積微相平面展布及演化特征，整體表現為由水退至水進的三角洲生長發育然后到消亡的過程[10]。

圖3 烏石凹陷東區流沙港組二段測井相特征

流二段沉積早期，研究區整體處于高水位期，物源主要為北東向，供給一般，發育兩套三角洲前緣沉積體，含砂率低，厚層的河道砂體基本不發育，部分位置發育小型水下分流河道及一定范圍的席狀砂（圖4a）；其后發生短期水退，兩套三角洲前緣沉積體均向西南方向推進，鉆井揭示北部近物源端發育較厚層的分流河道及河口壩砂體，沉積體前端砂體較薄，河道擺動和分叉明顯，主要發育小型水下分流河道以及薄層席狀砂（圖4b）；之后水位進一步降低，物源供給更加充足，兩套三角洲前緣沉積體合二為一，河道砂體更加發育，砂體分布范圍更廣。北部發育大型水下分流河道且分布較為均勻，局部發育河口壩，往南河道規模變小，分叉增多，河口壩發育，沉積體前端廣泛發育席狀砂（圖4c）。流二段沉積晚期，研究區發生大型水進，僅在北部近物源區發育三角洲沉積體，范圍明顯縮小，絕大部分區域為淺海泥巖沉積（圖4d）。

2.4 沉積主控因素

烏石凹陷東區斷裂非常發育，前人研究認為主要受多幕拉張裂陷控制，結合研究斷層分布及古地貌特征來看，區域性斷裂控制了研究區整體的古構造格局，影響了古地貌特征，同沉積斷層和古地貌共同控制了流二段沉積體系展布，其中，北東向斷裂對流沙港組沉積控制作用明顯[11-12]。流二段沉積時期，研究區大部分處于淺湖到深湖的沉積環境中，地形坡度整體較緩，受斷裂控制研究區北部位置各層序沉積地層較薄，而往南部推進方向，同沉積斷層發育，同沉積斷層下降盤沉積砂體更厚，從而影響了砂體的分布，導致南部沉積區砂體更為連片，優勢相帶更為發育。

3 砂體預測

3.1 巖石物理分析

巖石物理特征分析是地質統計學反演的基礎，主要是檢查彈性參數對巖性的識別能力，找出對巖性變化敏感的測井曲線[13]。本文在測井資料標準化和精細處理的基礎上，進行了巖石物理參數與巖性的相關性分析，整體上砂巖表現為低聲波時差、低密度特征；泥巖表現為高聲波時差、高密度特征。聲波時差在大套砂體的識別上具有較好的響應特征，波阻抗對砂泥巖具有一定的區分能力，但對泥質含量稍高、物性稍差的砂巖區分程度較低，不能滿足反演要求。因此考慮構建擬聲波曲線，即在原始低頻聲波曲線中，加入高頻巖性敏感曲線（自然伽馬）信息，以增強儲層的識別能力[14]。擬合后的聲波時差、波阻抗曲線對巖性有較好的響應（圖5），滿足波阻抗反演要求。

3.2 方法選擇

砂泥巖薄互層中薄層砂巖的預測一直是業界難題，常規地震反演受地震分辨率的限制和反演波阻抗多解性的影響，無法精確刻畫薄儲層[13，15]。地質統計學反演以地質統計學分析為基礎，將隨機模擬理論和地震反演相結合，充分發揮地震橫向覆蓋面廣、分辨率高和測井縱向采樣密集的特點，從井點出發、以地震數據為基礎，通過巖相概率密度函數分析及變差函數分析，選擇合適的模擬算法和反演算法，并求取多個等概率的波阻抗，得到高分辨率的反演數據體，實現對薄層砂巖的預測[16-20]。本次研究在常規稀疏脈沖反演的基礎上進行統計分析模擬實現，反復迭代直至合成地震道與原始地震道相關性達到最優，得到地質統計學反演數據體。

圖4 烏石凹陷東區流沙港組二段各層序沉積微相

圖5 流沙港組二段砂巖、泥巖巖石物理參數分布

3.3 地質統計學反演效果分析

地質統計反演最大的特點就是其隨機性很強，因此，對結果進行可靠性驗證是很有必要的[21]。結合地質認識，從剖面上及盲井檢驗等多方面對預測結果的準確性和合理性進行校驗分析。從稀疏脈沖反演和地質統計學反演結果對比來看，地質統計學反演有效地提高了分辨率，能較清楚地反映薄層砂體的縱橫向變化和接觸關系。通過井抽稀檢驗對比可以看出，地質統計學反演預測的砂體與井點自然伽馬曲線吻合較好，井抽稀前后巖性反演結果基本一致，只是井抽稀處及周圍有細微變化，表明反演結果比較可靠（圖6）。

3.4 薄互層砂體刻畫

圖6 井抽稀前后巖性剖面對比

根據地質統計學反演結果，對目的層位各油組砂體進行精細地刻畫，統計單砂體形態特征，測量其長度、寬度、厚度，計算砂體長寬比、砂厚比，構建烏石凹陷東區流二段砂泥巖薄互層砂體定量知識庫。流二段水下分流河道長度小于3 800 m，多為1 000～2 800 m；寬度多為300～900 m，厚度多分布于3～14 m。砂體長寬比為3.16～6.29，平均為4.13；寬厚比為53.51～114.07，平均為76.64。

在流二段四級層序沉積微相展布規律的約束下，根據地質統計學反演和砂體精細刻畫結果，結合多屬性擬合含砂率分布特征、測井平面相展布特征等，進一步明確了流二段各油組沉積微相平面展布，以便更好地指導井位部署。

4 結論

（1）烏石凹陷東區流二段砂泥巖薄互層為濱淺湖背景的緩坡三角洲前緣沉積， 同沉積斷層和古地貌共同控制了砂體的展布，研究區北部各層序沉積地層較薄，往南部受同沉積斷層發育的影響，砂體更為連片，優勢相帶更為發育。

（2）在測井資料精細處理和巖石物理分析的基礎上，通過重新構建擬聲波曲線，引入高頻巖性敏感測井曲線信息，增強了聲波時差、波阻抗對巖性的識別能力。優選地質統計學反演實現了對薄層砂巖的有效預測，有效地提高地震分辨率，較清楚地反映出薄層砂體的縱橫向變化和接觸關系，在研究區取得較好的應用效果。

（3）基于地質統計學反演結果，開展精細砂體雕刻，構建了烏石凹陷東區流二段砂泥巖薄互層砂體定量知識庫，可有效指導井位部署。經統計分析，流二段水下分流河道砂體長寬比為3.16～6.29，平均為4.13；寬厚比為53.51～114.07，平均為76.64。