亓亮高平

（勝利油田分公司物探研究院，山東 東營 257022）

0 引言

東營凹陷灘壩砂巖發(fā)育層段呈典型的砂泥巖薄互層結(jié)構(gòu)，儲層具有隱蔽性強、橫向變化大、單層厚度較薄、埋藏較深、局部地區(qū)含灰質(zhì)白云質(zhì)的特點。由于地震資料分辨率相對較低，灘壩砂巖發(fā)育層段頂?shù)自诘卣鹌拭嫔峡梢苑直?，其?nèi)部為中弱振幅、較差連續(xù)性、或無反射，致使灘壩砂巖儲層地震識別及預測難度大。針對灘壩砂巖油藏的勘探難點，確立了基礎地質(zhì)研究與儲層描述技術發(fā)展并重的工作思路，通過深入研究，逐漸形成了系統(tǒng)的技術系列：①逐步完善古地貌恢復技術方法，實現(xiàn)了古地貌背景的準確恢復；②應用正演模型技術，基本搞清了不同厚度、不同巖性組合特征的灘壩砂巖儲層的地球物理響應特征，建立起了灘壩砂體地震物理響應特征與儲層發(fā)育程度的對應關系和識別模式；③利用井震資料的相關性分析，針對灘壩砂巖發(fā)育特點，開發(fā)出相應的儲層預測描述方法。有效的推動了東營凹陷灘壩砂巖油藏勘探。

1 灘壩砂巖沉積特征

灘壩砂巖的宏觀分布受古地形控制，東營凹陷沙四上沉積時期，湖泊面積大，湖底地形平坦，淺水區(qū)所占面積大，灘壩砂巖最為發(fā)育。圍繞斷陷湖盆中的古隆起也可發(fā)育湖岸灘壩砂巖，它們以透鏡狀及薄層席狀砂的形式分布于古隆起周圍。

碎屑巖灘壩沉積體系一般形成于開闊的濱淺湖地區(qū)，在湖浪或沿岸流的作用下，將鄰近地區(qū)三角洲或其他近岸淺水砂體再搬運、沉積而成。根據(jù)本區(qū)砂體產(chǎn)狀及形態(tài)，可分為壩砂亞相和灘砂亞相兩種。

圖1 濱淺湖灘壩沉積模式圖

壩砂亞相主要形成于濱淺湖破浪帶由于波浪劇烈變形形成的相對較粗碎屑沉積，或波浪與沿岸流共同作用的產(chǎn)物。巖性剖面中在一個沉積旋回中，砂巖層數(shù)少但單層厚度大，單層厚度幾米甚至更厚，一般大于3m，平面上與岸平行的細長條帶狀砂體，也可以斜交或與岸相連，可能出現(xiàn)幾排。壩砂是灘壩沉積的主體部分,沉積水動力能量最強,沉積物不僅粒度最粗,且結(jié)構(gòu)和成分成熟度也最高。巖性以粉砂巖、細砂巖為主。壩砂的垂向剖面是厚層砂巖與厚層泥巖的互層，砂層層數(shù)少但單層厚度大，幾米甚至更厚，自然電位呈較厚的指狀，產(chǎn)狀為與平行岸線的細長條帶砂體。壩砂亞相可劃分為壩主體和壩側(cè)緣微相。

灘砂亞相是發(fā)育于平坦的濱淺湖地區(qū)之上所形成的一套沉積體，一般平行岸線，呈較寬的席狀分布，分布面積大。根據(jù)沉積物類型，碎屑巖灘可以劃分為砂灘、泥灘，泥灘主要形成于水動力較弱的、以泥質(zhì)沉積物為主的濱淺湖地區(qū)。在此主要討論的是砂灘。砂灘的垂向剖面是砂巖與泥巖的頻繁互層，砂層層數(shù)多但單層厚度薄，粒序不明顯或呈反序結(jié)構(gòu)。灘砂亞相又可劃分為灘脊、灘席和灘間灣微相（圖1）。

灘壩砂體的形成受物源、古地貌、湖泊水動力條件、湖平面升降變化、氣候等多種因素的影響。陸源物質(zhì)供給的多少控制了灘壩砂巖的發(fā)育規(guī)模，根據(jù)古地理位置、物源供給條件以及形成灘壩的水動力條件,可把東營凹陷中發(fā)育的灘壩劃分成三種沉積模式[1-2]。

①湖岸線拐彎處灘壩沉積模式

在斷陷湖盆發(fā)育的早期，如東營凹陷沙四段時期,湖盆剛剛形成不久,由于湖岸線的拐彎變化,造成沿岸流和湖浪能量的消耗,使得經(jīng)淘洗的砂粒沉積下來,形成平行岸線伸展的長條狀湖岸砂嘴,并逐步發(fā)展為條帶狀灘壩。這些灘壩沉積物由成分和結(jié)構(gòu)成熟度均高的砂巖和粉砂巖組成,常顯示下細上粗的反韻律。

②水下古隆起處灘壩沉積模式

斷陷湖盆水下古隆起的成因主要包括以下三種類型，即構(gòu)造活動造成的隆起、火山噴發(fā)形成的隆起以及持續(xù)性古地形隆起。一般來說，這些隆起相對遠離陸源碎屑供給區(qū)，多受湖浪和岸流的綜合作用，局部發(fā)育鮞粒灰?guī)r和生物灰?guī)r，構(gòu)成鮞粒灘和生物灘。砂體在平面上圍繞古隆起呈環(huán)帶狀展布，在古隆起的最高部位以沉積灘壩為主，壩砂體不發(fā)育。電阻率曲線特征表現(xiàn)為低阻。

③開闊淺湖灘壩沉積模式

這類灘壩位于平均枯水面與浪底之間。當垂直岸線或斜交湖岸的波浪由湖盆中央向湖岸運動時，波浪觸及浪底，形成升浪，并繼續(xù)向岸方向運動形成碎浪，波浪能量消耗較大，使得較粗粒碎屑沉積下來，形成開闊淺湖灘壩。此類灘壩由淺灰色粉、細砂巖及泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，砂粒分選和磨圓均較好，有時可見一些鮞粒。砂體在平面上的展布形態(tài)多垂直或斜交于岸線分布，電阻率曲線特征表現(xiàn)為低阻，稀疏齒狀特征。

2 灘壩砂巖地震響應特征

東營凹陷灘壩砂巖發(fā)育段巖性組合主要為砂泥巖薄互層，局部地區(qū)含有灰質(zhì)、白云質(zhì)成分。根據(jù)鉆井統(tǒng)計，灘壩砂體埋深多在2000～4050米之間，灘壩砂巖發(fā)育段厚度在50～250米之間，壩砂厚度一般為3～5米厚，最大可達15米，單個壩體面積平均0.7km2，具有橫向變化大、單層厚度薄的特點。

灘壩砂巖發(fā)育段在地震上表現(xiàn)為連續(xù)性較差的弱反射或無反射，僅有厚度較大的壩砂才能形成獨立的反射；地層灰質(zhì)含量較高時，表現(xiàn)為強振幅、較連續(xù)席狀反射[3]。根據(jù)灘壩砂巖發(fā)育特點，綜合考慮單層厚度、泥巖隔層、砂巖層數(shù)以及砂巖總厚度等多種因素，設計不同的模型進行正演模擬，結(jié)果表明，地震波形、振幅、頻率特征，既與目的層上下背景地層的巖性及其組合方式有關，也與目的層段的地層巖性及其組合方式有關[4-5]。提取各類屬性參數(shù)曲線分析認為，灘壩砂巖地震響應特征受多種地質(zhì)、地球物理因素的影響，單一地震屬性很難實現(xiàn)對灘壩砂巖儲層的預測，需要通過攻關研究，開發(fā)針對性的地質(zhì)、地球物理預測配套技術。

3 灘壩砂巖儲層預測配套技術

3.1 高精度古地貌恢復技術預測灘壩砂巖宏觀分布

古地形地貌是控制盆地沉積相類型與平面分布的主要因素之一，通過對盆地沉積時期古地形的恢復可以準確預測灘壩砂巖的宏觀分布范圍，圈定有利相帶發(fā)育區(qū)，可以為儲層預測提供重要依據(jù)[6]。

圖2 東營西部沙四純下古地形恢復圖

高精度古地貌恢復技術流程是：首先選取等時基準面（即0標準層）；其次分別進行深度及巖性校正，對壓實系數(shù)不同導致的深度變化進行恢復，恢復出當時沉積的真實厚度；再進行差異構(gòu)造校正，包括剝蝕補償和對同生斷層上下盤沉積差異作出補償?shù)臄鄬有Ｕ齼蓚€方面；最后綜合各種基本地質(zhì)圖件，同時結(jié)合古今構(gòu)造發(fā)育特點等求取本區(qū)的背景系數(shù)，做出背景校正。

相標志既是用來進行古環(huán)境分析的重要依據(jù)，也是用于判斷古地形地貌恢復正確與否的重要標志。如坡積、殘積相一般出現(xiàn)在正地形；沖積扇一般則出現(xiàn)于高地的邊緣的正負地形過渡帶；河流沉積、三角洲、湖泊等大量沉積相產(chǎn)于負地形。如果古地形恢復結(jié)果和這些相標志吻合一致，說明各項校正參數(shù)取得合適。此外，也可根據(jù)砂巖等厚圖、地層等厚圖中等厚線的變化趨勢，也可以指示地形變化趨勢。一般來講，等厚線向上游方向有不斷變窄的趨勢，越向下游則越寬(尤其是等厚線及低值等厚線)，說明在上游的地勢陡，下游的地勢則相對要緩一些。支流與主流間交匯的銳角指向一般朝下游方向。古地形恢復結(jié)果，應符合上述沉積規(guī)律[7]。將用殘留地層厚度法和高精度古地貌恢復法得到的古地貌恢復結(jié)果進行對比發(fā)現(xiàn)，后者較前者更加符合灘壩砂巖的平面分布規(guī)律，與實際鉆井情況吻合程度高。高精度古地貌恢復結(jié)果為勘探工作者指明了灘壩砂巖宏觀上的展布范圍。

應用古地形恢復技術，恢復了東營西部地區(qū)沙四上純下沉積時期的古地形，從恢復的結(jié)果來看，該區(qū)沙四上純下沉積時期整體處于開闊湖區(qū)，古地形平緩，為灘壩砂巖有利發(fā)育場所（圖2）。

3.2 多屬性方法確定灘壩砂巖發(fā)育邊界

基于前面的正演模型研究，優(yōu)選出對厚層砂巖敏感的頻譜類地震屬性進行交匯分析,通過屬性交匯不僅可以用來研究各種屬性之間的相互關系,保留反應儲層信息的屬性及符合地質(zhì)規(guī)則的屬性,挑選出敏感屬性參與屬性分析,從而對本區(qū)灘壩砂巖儲層開展預測[8]。在研究中形成了一套基于地震屬性優(yōu)選預測灘壩砂巖的技術方法。

地震屬性優(yōu)選是基于不同的數(shù)據(jù)體提取多種沿層地震屬性，通過交匯分析選擇出最佳的屬性組合[9]。該項技術是在以往基于同相軸的單一地震屬性儲層預測的基礎上發(fā)展起來的，從而改進了單一地震屬性在儲層預測方面存在的不足，其流程如下：（1）鉆井統(tǒng)計儲層厚度；（2）提取地震屬性，從振幅體提取多種地震屬性；（3）地震屬性與儲層厚度相關性分析；（4）根據(jù)相關性大小，優(yōu)選出與儲層厚度相關性較大的屬性；（5）通過采取線性相關或者是神經(jīng)網(wǎng)絡相關算法，將鉆井統(tǒng)計的儲層厚度與優(yōu)選出的多個屬性進行擬合計算，從而最終得到儲層預測結(jié)果[10]，確定出灘壩砂巖發(fā)育邊界。

3.3 壩砂定量描述技術

在基本明確東營凹陷灘壩砂巖宏觀分布及發(fā)育邊界的基礎上，探索產(chǎn)能較高的壩砂儲層的預測方法，是下一步灘壩砂巖油藏勘探的重要方向。以利津地區(qū)為例，通過從實鉆井的離散反射系數(shù)序與灘壩砂巖儲層發(fā)育段的對比中發(fā)現(xiàn)，兩者有著良好的對應關系，基于此進行了實鉆井的反射系數(shù)正演模擬，進一步明確壩砂在反射系數(shù)剖面上的響應特征，在以上研究基礎上，針對原始地震資料進行反射系數(shù)反演，從而得到反射系數(shù)體，通過與實鉆井的對比，建立了利津地區(qū)壩砂的反射系數(shù)識別量板，進而對利津地區(qū)壩砂展開精細預測及描述[11]。

3.3.1 離散型測井反射系數(shù)特征

從鉆測井資料出發(fā)，尋找可以區(qū)分灘砂和壩沙的物探方法。聲波曲線縱向上存在多個速度臺階，每個速度臺階產(chǎn)生一個反射系數(shù)，在縱向上生成反射系數(shù)序列，每一個反射系數(shù)與子波進行褶積運算，得到地震響應，通過對縱向上多個地震響應的疊加，從而形成了井旁道的地震合成記錄。

從利67巖屑錄井和反射系數(shù)的對應關系（圖3）來看，反射系數(shù)頻繁出現(xiàn)的層段一般發(fā)育的是灘砂沉積，而在反射系數(shù)序列上分布較稀的地區(qū)一般對應著壩砂發(fā)育段。反射系數(shù)序列基本能反映出灘砂、壩砂的沉積。如果過程反過來，就可以將原始地震轉(zhuǎn)化為反射系數(shù)體，描述灘砂、壩砂（小層）將成為可能[12]。

圖3 利津地區(qū)II砂組灘壩砂巖儲層預測相圖

基于這種認識，為進一步明確灘砂、壩砂與反射系數(shù)的對應關系，借助正演，進行了基于實鉆井的反射系數(shù)模型正演，以明確灘砂、壩砂在反射系數(shù)剖面上的識別特征。

3.3.2 基于實際模型的反射系數(shù)特征

為了進一步明確灘砂、壩砂與反射系數(shù)的對應關系，選取利津地區(qū)具有代表性的利671、利67、利672三口典型井位。從這三口實際井出發(fā)，通過正演模擬，首先構(gòu)建了在實際地質(zhì)模型約束下的地震反射正演模型，并以此為基礎，進行反射系數(shù)反演，從而得到對應的反射系數(shù)剖面（圖 4）。

圖4 基于實鉆井的正演示模擬剖面與反射系數(shù)剖面對比圖

在研究中發(fā)現(xiàn)當正演模型不含噪音時，厚層壩砂在反射系數(shù)剖面上有明顯響應，而當正演模型含噪音時，反射系數(shù)剖面對于壩砂的識別精度會降低。具體呈現(xiàn)如下規(guī)律：（1）在地震資料無噪音的情況下，通過反射系數(shù)反演處理，可識別最小厚度為2～3米的壩砂，灘砂無響應；壩砂的頂、底界面在反射系數(shù)剖面上依次呈現(xiàn)一正、一負，反射強度相等的兩個界面，并且壩砂的單層厚度越大，反射強度越大；當壩砂飽含油時，砂層速度降低，其頂、底在反射系數(shù)剖面上呈現(xiàn)一負、一正，反射強度相等的兩個兩個界面；（2）地震含噪音時會對反射系數(shù)反演結(jié)果產(chǎn)生較大影響，識別精度明顯降低，薄層壩砂（2～3米）在反射系數(shù)剖面上無明顯響應，單層厚度較大的壩砂或包含多層壩砂的小砂層段僅出現(xiàn)一個符號為正的反射界面，對應著壩砂的頂界面，底界面無明顯反射特征。

基于以上研究，進一步明確了壩砂在反射系數(shù)剖面上的識別特征，為后續(xù)的反射系數(shù)反演定量預測壩砂奠定了基礎。

3.3.3 壩砂精細預測及描述

在明確壩砂的反射系數(shù)特征的基礎上，通過采取基于分頻處理的薄層反射系數(shù)方法對壩砂展開預測。

從預測結(jié)果來看，T6、T7和鹽膏三個標準層在原始地震上為強軸，在反射系數(shù)剖面上相應的呈現(xiàn)出一正、一負兩個強的反射系數(shù)界面，其數(shù)值的大小相近，反射系數(shù)界面的連續(xù)性與原始地震資料一致，反演結(jié)果合理；從分辨能力看，相對于原始地震，反射系數(shù)剖面上，界面增多，分辨率有著明顯的提高。

通過實鉆井的標定，建立了壩砂在實際反射系數(shù)剖面上的識別量板（圖5）。從實鉆井的對應關系看，壩砂在實際反射系數(shù)剖面上的識別特征：（1）原始地震噪音較高時，會對反射系數(shù)反演結(jié)果產(chǎn)生較大影響，與正演模型相比，所得到的反射系數(shù)反演結(jié)果識別精度明顯降低。對于單層厚度較大的壩砂，反射系數(shù)剖面上出現(xiàn)一個單一的反射界面，為中—強反射強度，正反射。僅在壩砂飽含油時，會出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，頂界面出現(xiàn)負射，中-強反射特征，壩砂飽含油時的反射系數(shù)特征與厚層泥巖段反射系數(shù)特征近似。（2）單層厚度較小的壩砂在反射系數(shù)剖面上無明顯反射界面，但當小段地層包含多套薄層壩砂，泥巖含量較低時，仍出現(xiàn)一個中-強反射強度的正反射，能夠在反射系數(shù)剖面上進行識別。

圖5 壩砂在反射系數(shù)剖面上的識別量板

因此，在由原始地震資料所得到的實際反射系數(shù)剖面上，受噪音的影響，反演結(jié)果識別精度降低，但仍可識別單層厚度較大的壩砂或小段地層中包含多套壩砂的壩砂集中發(fā)育段。

由此，開展了利津地區(qū)壩砂的精細解釋工作，通過精細解釋，落實利津地區(qū)各個砂組的壩砂展布形態(tài)。預測壩砂有利發(fā)育面積31km2，II砂組預測壩砂有利發(fā)育面積42km2，III砂組預測壩砂有利發(fā)育面積29km2，IV砂組預測壩砂有利發(fā)育面積33km2，首次實現(xiàn)壩砂的定量解釋。通過以上研究，形成了一套針對灘壩砂巖-壩砂地球物理預測的技術序列，有效的指導了本區(qū)的勘探，在實際應用中取得了較好的效果。

4 應用效果

近幾年，隨著研究的不斷深入和勘探的不斷深化，在地質(zhì)認識不斷完善的基礎上，應用灘壩砂巖地震資料特殊處理技術、古地貌恢復技術、正演模型技術、地震屬性提取、壩砂精細預測等新技術、預測了儲層發(fā)育的有利地區(qū)，通過精細評價，科學部署，東營凹陷灘壩砂巖油藏勘探取得重大突破，獲得巨大勘探成果和經(jīng)濟效益。

2011年底，利津洼陷帶灘壩I砂組砂巖整體上報探明儲量8463.56萬噸，是進入隱蔽油氣藏勘探階段以來勝利油田上報探明儲量最大的整裝區(qū)塊；2012年僅利67井區(qū)III砂組上報控制儲量693.95萬噸，灘壩砂巖勘探成果極為豐碩。2012年完鉆的利673井在鉆遇多套壩砂，與預測結(jié)果吻合，試油獲得了日產(chǎn)近30方高產(chǎn)油流。利673井的鉆探進步證實了這套預測方法的有效性，具有較大的推廣價值。

2012年青南洼陷沙四上亞段純上5-純下3砂組上報預測含油面積110.34km2，石油地質(zhì)儲量 2261.58×104t溶解氣地質(zhì)儲量 11.52×108m3。

至今，已在東營凹陷探明加控制灘壩砂巖油藏石油地質(zhì)儲量2.05億噸?？梢姡瑵栛晗轂紊皫r油藏的勘探潛力十分巨大，必將是勝利油田今后一段時期最為重要的勘探對象之一。

通過開展灘壩砂巖的地震地質(zhì)特征及儲層描述技術攻關，實現(xiàn)了該類油藏勘探由“碰”到“找”，由“定性預測”到“定量描述”的質(zhì)的飛躍，已產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益，必將為提高該類油藏勘探效益，提供強有力支撐。

［1］朱莜敏,信荃麟,等.斷陷湖盆灘壩儲集體沉積特征及沉積模式[J].沉積學報,1994,12(2):20-27.

［2］李秀華,肖煥欽,王寧.東營凹陷博興洼陷沙四段上亞段儲集層特征及油氣富集規(guī)律[J].油氣地質(zhì)與采收率,2001,8(3):21-24.

［3］王正和,蔣能春,呂其彪.地震沉積學概念、方法及其應用研究[J].重慶科技學院學報:自然科學版,2008,10(3):25-27.

［4］蔡希玲,閆忠,等.砂泥巖薄互層分辨率的理論分析[J].石油物探,2004,43(3):220-233.

［5］劉金連,張建寧.濟陽探區(qū)單一河道砂體邊界地質(zhì)建模及其地震正演響應特征分析[J].石油物探,2010,49(4):344-350.

［6］張宇,唐東,等.東營凹陷緩坡帶灘壩砂儲層描述技術[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(4):14-16.

［7］孫海龍,王居峰,侯風光.東營凹陷南斜坡沙四段高分辨率層序地層格架研究[J].特種油氣藏,2004,11(4):19-22.

［8］高靜懷,陳鳳,陳樹民.利用地震瞬時譜屬性進行薄互層分析[J].煤田地質(zhì)與勘探,2005,33(3):67-70.

［9］周志才,何樵登,等.運用自相關譜計算薄互層砂巖厚度[J].吉林大學學報:地球科學版,2003,33(1):96-99.

［10］張軍華,朱煥,等.地震復合屬性——地震屬性提取與解釋新方法[J].新疆石油地質(zhì),2007,28(4):494-496.

［11］才巨宏.綜合應用波形分析及地震特征反演技術預測灘壩砂巖:以博興洼陷梁108地區(qū)為例[J].油氣地質(zhì)與采收率,2005,12(3):42-44.

［12］孫建國,馬在田.用Mbius反演做地震道反射系數(shù)反演[J].石油地球物理勘探,1998,33(3):342-347.