郭　誠， 張建民， 朱建敏， 周連德， 宋俊亭

( 中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津　300452 )

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海上河流相油田少井條件下儲層精細(xì)解剖
——以墾利3-2油田3-1483砂體為例

郭誠， 張建民， 朱建敏， 周連德， 宋俊亭

( 中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津300452 )

渤海油田新近系河流相儲層是渤海油田增儲上產(chǎn)的主力開發(fā)層位之一，海上河流相儲層開發(fā)面臨儲層厚度薄、橫向變化快和井網(wǎng)稀等問題。以墾利3-2油田3-1483砂體為例，應(yīng)用正演約束疊后地震資料譜反演技術(shù)，研究細(xì)分成因單元的儲層精細(xì)構(gòu)型；根據(jù)地震相典型特征，識別水下分流河道的4種接觸模式，即分離式水下分流河道，疊置、切割式水下分流河道，疊置式水下分流河道和連接式水下分流河道；利用地震剖面及地震資料譜反演技術(shù)，將墾利3-2油田較為復(fù)雜的3-1483砂體縱向上精細(xì)劃分為2期，平面上精細(xì)劃分為4條河道砂。9口開發(fā)井的井位實施結(jié)果表明：比優(yōu)化前減少低效井4口，注采對應(yīng)率由優(yōu)化前20%提高到80%，能夠解決以墾利3-2油田為代表的海上復(fù)雜河流相油田開發(fā)早期儲層精細(xì)刻畫問題，為渤海類似油田的開發(fā)提供技術(shù)借鑒。

復(fù)雜河流相； 儲層構(gòu)型； 疊后地震譜反演； 沉積模式； 單河道刻畫； 渤海油田

0　引言

渤海油田位于渤海海域，區(qū)域構(gòu)造上屬于渤海灣盆地的海域部分。在新近系明化鎮(zhèn)組河流相砂巖中獲得豐厚的石油地質(zhì)儲量，是渤海油田增儲上產(chǎn)的主力勘探開發(fā)層位之一。渤海油田新近系明化鎮(zhèn)組復(fù)雜河流相油田地質(zhì)條件復(fù)雜，受河流控制作用的影響，砂體在平面上多呈現(xiàn)窄條狀、帶狀和樹枝狀等分布[1]，具有橫向變化大、油氣水關(guān)系復(fù)雜的特點。

人們對砂體內(nèi)部結(jié)構(gòu)多樣、儲層展布規(guī)律復(fù)雜的河流相儲層地質(zhì)狀況開展精細(xì)儲層構(gòu)型研究。趙翰卿、張紹臣等結(jié)合大慶油田開發(fā)井網(wǎng)特點與單井生產(chǎn)資料，研究喇嘛甸油田葡Ⅱ-2砂巖組儲層建筑結(jié)構(gòu)，指出砂體內(nèi)部構(gòu)型研究應(yīng)以層次分析思想為指導(dǎo)[2-3]。盧虎勝等利用地震、測井和地質(zhì)等資料，研究東營凹陷永安鎮(zhèn)油田沙河街組二段三角洲相儲層沉積旋回、層次界面，界定和劃分構(gòu)型單元，建立三角洲儲層構(gòu)型模式[4]。吳勝和、岳大力等提出層次約束、模式擬合和多維互動的地下儲層建筑結(jié)構(gòu)分析方法，建立曲流河儲層構(gòu)型的定量模式和表征方法[5-6]。這些研究對于高含水期及三次采油階段油田的剩余油挖潛、提高油氣采收率具有重要意義[7]。對于投資高、風(fēng)險大的海上油田，在開發(fā)早期少井條件下的儲層構(gòu)型規(guī)律研究方法少[8]，影響海上油田井網(wǎng)部署和ODP方案的實施。針對海上油田的開發(fā)特點，以墾利3-2油田3-1483主力砂體為例，在開發(fā)早期利用地震地質(zhì)一體化技術(shù)和疊后地震譜反演技術(shù)，研究單一砂體成因期次，開展復(fù)雜河流相儲層精細(xì)構(gòu)型研究，為開發(fā)井的井網(wǎng)部署及實施提供保障。

1　地質(zhì)概況

墾利3-2油田位于黃河口凹陷南部斜坡帶渤中34中央構(gòu)造脊南緣、郯廬斷裂帶西支。館陶組到明化鎮(zhèn)組時期，黃河口凹陷構(gòu)造總體抬升，明化鎮(zhèn)組下段(明下段)時期總體以河流相沉積為主，受古氣候及古地貌的影響，在低位域沉積時期，湖泊水體較淺，區(qū)域沉積砂體受河流控制，砂體結(jié)構(gòu)以河道型砂體為主。

綜合巖心、壁心、巖屑及測井資料，墾利3-2油田明下段沉積演化特征，可歸結(jié)為由明下段Ⅴ油組曲流平原沉積到明下段Ⅳ油組湖相淺水三角洲沉積的不斷退積過程(見圖1)。明下段Ⅴ油組物源來自于西南方向墾東凸起，為曲流平原沉積，河道方向以西南—北東方向為主，部分河道相互切割，沉積物以水上分流河道、決口扇及泛濫平原沉積為主。隨著凹陷構(gòu)造繼續(xù)抬升，湖平面上升，湖泊面積擴(kuò)大，分析藻類及泥巖顏色組合，明下段Ⅳ油組后期，油田基本處于淺水環(huán)境，河流入湖后形成河控濱淺湖—淺水三角洲沉積相。其中，3-1483砂體處于墾利3-2油田明下段Ⅳ油組上部，以三角洲前緣水下分流河道沉積組合為主。

圖1　墾利3-2油田明化鎮(zhèn)組Ⅳ、Ⅴ油組區(qū)域沉積演化特征Fig.1 The characteristics of regional sedimentary evolution in the group of Minghuazhen in Kenli3-2 oilfield

圖2　KL3-2-3井測井解釋結(jié)論Fig.2 The well logging interpretation of KL3-2-3 well

2　儲層精細(xì)構(gòu)型

2.1疊后地震資料譜反演

2.1.13-1483砂體正演模型

墾利3-2油田3-1483砂體儲層厚度為28.9 m，其中油層厚度為23.4 m。砂體南側(cè)上覆3-1472砂體氣層厚度為7.4 m(見圖2)。由于受上覆3-1472含氣砂體覆蓋的影響，3-1483砂體南部地震90°相移剖面反射特征不明顯(見圖3)，無法反映儲層的真實展布規(guī)律。

一般認(rèn)為上覆氣層對地震資料的影響因素主要包括：(1)上覆氣層對地震信號的屏蔽與吸收，表現(xiàn)為氣煙囪、氣云下部地震資料能量整體較弱；(2)特定地層組合形成的子波調(diào)諧影響，表現(xiàn)為強反射界面附近的儲層反應(yīng)被子波旁瓣淹沒。

圖3　墾利3-2油田3-1483砂體地震90°相移剖面Fig.3 90° phase shift seismic section of the sand body 3-1483 in Kenli3-2 oilfield

根據(jù)KL3-2-3井實鉆結(jié)果及地質(zhì)認(rèn)識，提取地層參數(shù)(見表1)，建立地質(zhì)模型(見圖4(a))。在不考慮吸收和衰減的褶積條件下進(jìn)行正演模擬，結(jié)果(見圖4(b))與實際地震資料響應(yīng)(見圖4(c))相似，反映受上覆氣層影響的3-1483砂體的地震相弱反射特征，主要是由特定地層組合下子波調(diào)諧作用及上覆氣層的吸收與屏蔽作用產(chǎn)生的，需要引入能夠有效拓寬頻帶、壓縮子波的疊后譜反演技術(shù)。

圖4　墾利3-2油田3-1483砂體褶積模型正演模擬Fig.4 The convolution model of forword modeling of the sand body 3-1483 in Kenli3-2 oilfield

2.1.2疊后地震資料譜反演技術(shù)

譜反演技術(shù)利用先驗信息和譜分解技術(shù)在頻率域內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)化求解，是一種通過頻譜反演計算地層厚度的方法[9-11]。由于地層厚度與物性差異能夠引起地震振幅的變化，為準(zhǔn)確識別地層厚度和精細(xì)描述儲層物性，需要建立地震信號與厚度、反射系數(shù)之間的共同關(guān)系[12-13]。

表1　正演模型參數(shù)取值

譜反演方法避免從頻率域到時間域的反變換求解誤差，同時兼顧地層厚度與物性間的相互關(guān)系，最大程度地降低多解性，能夠提升不同地層厚度砂體的解析能力，消除地震信號的干涉現(xiàn)象，使砂體形態(tài)和接觸關(guān)系更為清晰[14-16]。

通過正演模擬可以發(fā)現(xiàn),不同儲層預(yù)測手段具備不同的砂體厚度定量識別精度，常規(guī)稀疏脈沖反演的識別范圍在λ/4～2λ/3(λ為視波長)之間，譜反演結(jié)果能識別砂體厚度變化范圍更大的砂體(λ/8～1λ)，因此該方法對于厚層砂巖描述更為精確(見圖5)。

圖5　不同反演方法儲層識別能力Fig.5 Comparison of reservoir prediction under different inversion methods

墾利3-2區(qū)域地震資料主頻為40 Hz，按照層速度2 500 m/s計算，分辨率約為15 m。油田3-1483砂體儲層厚度近40 m，超出地震資料的分辨率。同時，受到上覆3-1472含氣砂體影響，以及調(diào)諧作用和頻帶寬度的限制，地震反射能量較弱，常規(guī)地震剖面無法對厚砂層組儲層形態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別，影響儲層預(yù)測的精度。

譜反演技術(shù)能夠識別厚度超過2λ/3(40 m)的砂體。為使3-1483砂體振幅響應(yīng)弱的區(qū)域獲得較好的砂體顯示，利用譜反演技術(shù)研究低頻恢復(fù)和儲層橫向展布規(guī)律(見圖6)。由于3-1483砂體頂面位于砂層組中上部，利用低頻信息缺失的原始地震資料進(jìn)行稀疏脈沖反演，低頻信號進(jìn)一步被壓制，使超出分辨率的厚儲層中部出現(xiàn)地震同相軸分叉現(xiàn)象。同時，受氣層的屏蔽作用影響，3-1483砂體界面及儲層縱橫向變化響應(yīng)特征不明顯(見圖6(a))，根據(jù)譜反演資料，應(yīng)用拓頻和補強低頻信息等方法，進(jìn)行基于道積分的相對波阻抗反演，較好地恢復(fù)3-1483砂體的地震反射特征(見圖6(b))。

2.2單元儲層構(gòu)型精細(xì)刻畫

海上油田的開發(fā)具有特殊性與復(fù)雜性，需要開展精細(xì)的儲層構(gòu)型解剖，為開發(fā)方案的優(yōu)化和措施的調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)[17]，特別是在開發(fā)早期階段，儲層構(gòu)型研究受井資料少、井距大等因素的制約。為克服少井的局限性，海上油田的儲層構(gòu)型研究應(yīng)加強地震、地質(zhì)一體化方法應(yīng)用，即在等時地層格架下，在沉積模式的指導(dǎo)下建立測井相、地震相與砂體疊置關(guān)系圖版，識別單一河道成因砂體在縱向上的時空演化關(guān)系，指導(dǎo)油田的高效開發(fā)。

圖6　稀疏脈沖反演與譜反演阻抗剖面Fig.6 Comparison of the sparse pulse inversion and post-stack seismic spectrum inversion

2.2.1測井相和地震相

基于成因單元的儲層構(gòu)型精細(xì)研究主要通過井震標(biāo)定，建立測井與地震響應(yīng)對應(yīng)關(guān)系，利用地震資料追蹤、對比和剖面驗證閉合性。

根據(jù)3-1483砂體測井響應(yīng)特征，砂體中部發(fā)育厚度為2.7 m的泥巖，上部為細(xì)砂巖，測井曲線表現(xiàn)為鐘型特征，為水下分流河道沉積；下部發(fā)育一套細(xì)砂巖，為箱型特征，反映水下分流河道沉積。上、下兩套砂體測井曲線形態(tài)的不同反映沉積環(huán)境的差異，縱向上表現(xiàn)為兩期河道的相互疊置沉積。

根據(jù)地震剖面與測井資料，綜合考慮測井相、砂體的地震響應(yīng)及反射特征的對應(yīng)關(guān)系，確定沉積相分布并建立河道砂體接觸關(guān)系的地震相模板(見圖7)。不同河道砂體接觸關(guān)系主要有4種。

圖7　地震相河道識別模式Fig.7 The identification model of channel on seismic facies

(1)分離式水下分流河道。為同時期發(fā)育的兩條河道，河道橫向展布遠(yuǎn)，邊界清晰，不疊置。在沉積時期兩期河道互不影響，中間為河道間沉積。

(2)疊置、切割式水下分流河道。為不同時期發(fā)育的兩條河道，縱、橫向存在疊置現(xiàn)象，后期河道沖刷、切割早期部分河道，無河道間沉積。

(3)疊置式水下分流河道。為不同時期沉積的兩條河道，縱、橫向存在疊置現(xiàn)象，兩期河道無沖刷、切割現(xiàn)象，單河道砂體發(fā)育完整，河道間沉積不發(fā)育。

(4)連接式水下分流河道。為同時期沉積的多條河道，河道橫向距離較近，邊界清晰，不疊置。在沉積時期多期河道互不影響，河道間沉積基本不發(fā)育。

2.2.2單河道空間

在地震、地質(zhì)一體化方法的指導(dǎo)下,根據(jù)砂體發(fā)育的沉積模式，應(yīng)用疊后譜反演地震剖面、測井曲線縱向分辨率與砂體特征間對應(yīng)關(guān)系確定相類型；根據(jù)測井曲線形態(tài)和地震剖面間響應(yīng)關(guān)系確定相分布，通過地震剖面尖滅線確定砂體邊界及接觸關(guān)系，進(jìn)行砂體剖面的沉積相分析及砂體邊界確定[18]。對3-1483砂體進(jìn)行單河道砂體解剖(見圖8)，其中KL3-2-3井是研究3-1483砂體儲層構(gòu)型的鉆井井位。該地震剖面的地震相與KL3-2-3井的測井相吻合程度高，利用地震資料對地震相的展布范圍展開追蹤，最終確定3-1483砂體平面展布形態(tài)。

由圖8可以看出，4期河道砂體間地震相接觸關(guān)系屬于疊置式水下分流河道。河道間垂向疊置明顯，后期河道并不切割早期河道，表明各期砂體間不存在連通性。地震資料剖面的追蹤刻畫表明，3-1483砂體縱向上為兩期分流河道疊置形成的復(fù)合砂體(見圖9(a))，不同期次河道相互疊置、切割，不同單河道間疊置樣式連通性差異很大。第一期僅發(fā)育河道1 (見圖9(b))，主河道向東北方向展布；第二期發(fā)育河道2、3、4 (見圖9(c))，3條主河道間相互切割疊置，呈現(xiàn)西北向、東北向方向展布。

圖8　3-1483砂體河道垂向展布(井震響應(yīng))Fig.8 The vertical distribution map of the sand body 3-1483(well-seismic combination)

圖9　墾利3-2油田3-1483砂體單河道分布特征Fig.9 The distribution characteristics of single channel of the sand body 3-1483 in Kenli3-2 oilfield

鉆開發(fā)井A15、A14、A9后發(fā)現(xiàn)，3-1483-1砂體與兩種砂體氣油界面及油水界面矛盾，證實縱向上細(xì)分的兩套砂體并非同一流體系統(tǒng)，同時也驗證3-1483砂體構(gòu)型精細(xì)刻畫的合理性(見圖10)。

3　應(yīng)用效果

在復(fù)雜河流相油田開發(fā)早期儲層精細(xì)構(gòu)型研究的基礎(chǔ)上，將3-1483復(fù)合砂體細(xì)分為受控于單一河道沉積的單元砂體，并對河道展布特征進(jìn)行精細(xì)刻畫。根據(jù)單砂體布井方案原則，及時進(jìn)行井位優(yōu)化調(diào)整(見圖11)，將河道邊部開發(fā)井優(yōu)化至主河道處，指導(dǎo)9口開發(fā)井的井位實施，與優(yōu)化前相比，減少低效井4口，注采對應(yīng)率由優(yōu)化前20%提高到80%。開發(fā)早期儲層精細(xì)構(gòu)型研究方法，不僅為墾利3-2油田的高效開發(fā)提供技術(shù)支持，同時也為渤海類似油田的高效開發(fā)提供借鑒。

圖10　墾利3-2油田3-1483砂體連井剖面Fig.10 The profile of connected wells of the sand body 3-1483 in Kenli3-2 oilfield

圖11　3-1483砂體優(yōu)化前后開發(fā)井位Fig.11 The location of the development well before and after optimization of the sand body 3-1483

4　結(jié)論

(1)根據(jù)上覆氣層的砂體地震反射弱、分辨率低的特點，應(yīng)用基于正演約束下的疊后地震資料譜反演技術(shù)，能夠提升地震資料分辨率，消除子波調(diào)諧等的影響。

(2)根據(jù)地震相典型特征，識別水下分流河道的4種接觸關(guān)系，即分離式水下分流河道，疊置、切割式水下分流河道，疊置式水下分流河道和連接式水下分流河道。在沉積模式指導(dǎo)下，利用地震剖面及地震資料譜反演技術(shù)，將墾利3-2油田較為復(fù)雜的3-1483砂體縱向上精細(xì)劃分為兩期，平面上精細(xì)劃分為4條河道砂。

(3)采用地震、地質(zhì)一體化方法，進(jìn)行油田開發(fā)早期開展儲層構(gòu)型研究，能夠有效地指導(dǎo)開發(fā)井井位優(yōu)化，提高開發(fā)砂體儲量動用程度及開發(fā)井注采對應(yīng)率，為海上油田的合理高效開發(fā)提供技術(shù)支持。

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2015-11-13；編輯：任志平

郭誠(1983-)，男，碩士，工程師，主要從事油田開發(fā)地質(zhì)方面的研究。

10.3969/j.issn.2095-4107.2016.03.002

TE122.2

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2095-4107(2016)03-0010-08