烏洪翠

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院）

灰質(zhì)背景下基于敏感曲線的儲層預(yù)測方法
——以孤北洼陷沙三中亞段為例

烏洪翠

（中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院）

針對灰質(zhì)泥巖影響儲層預(yù)測的問題，以孤北洼陷沙三中亞段為例，提出一種有效剔除灰質(zhì)泥巖影響的儲層預(yù)測方法。首先，通過對比常規(guī)測井曲線，認(rèn)為聲波時(shí)差、密度、自然伽馬、自然電位以及波阻抗曲線對區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖均不敏感；其次，結(jié)合巖石物理學(xué)特征及測井?dāng)?shù)據(jù)分析，表明泥質(zhì)含量曲線對灰質(zhì)泥巖和砂巖區(qū)分效果明顯，可以作為區(qū)分二者的敏感曲線；最終，提出基于優(yōu)選的敏感曲線，通過建立的等時(shí)地層格架，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)提高儲層預(yù)測的精度。預(yù)測結(jié)果表明，該方法能夠有效剔除灰質(zhì)泥巖的影響，準(zhǔn)確刻畫扇體形態(tài)，且與實(shí)鉆結(jié)果具有較高的吻合度，達(dá)到了勘探部署的要求。

灰質(zhì)泥巖；儲層預(yù)測；敏感曲線；孤北洼陷；泥質(zhì)含量

孤北洼陷經(jīng)過近 50年的勘探，目前整體處于高勘探程度階段，中深層巖性砂體成為最具潛力的勘探目標(biāo)之一[1-3]。在以濁積砂體、扇三角洲前緣扇體為代表的巖性油藏勘探中，如何精確描述儲層是勘探成敗的關(guān)鍵[4-6]。孤北洼陷西南部沙三中亞段廣泛發(fā)育的灰質(zhì)泥巖與砂巖在測井響應(yīng)及地震反射特征方面的相似性，影響了儲層預(yù)測的精度。

儲層預(yù)測中去除灰質(zhì)泥巖影響的方法目前主要集中在兩個(gè)方面：一是利用地震屬性，通過提取灰質(zhì)泥巖集中發(fā)育段相應(yīng)頻率的數(shù)據(jù)體或能量半衰時(shí)實(shí)現(xiàn)對灰質(zhì)泥巖的剔除[7-9]；二是采用拓頻的方法，通過子波分解技術(shù)重構(gòu)和提高原始地震資料的品質(zhì)，一定程度上達(dá)到去除灰質(zhì)泥巖影響的目的[10-11]。由此可見，剔除灰質(zhì)泥巖的影響多集中于對地震數(shù)據(jù)的處理，沒有做到將地質(zhì)、地震、測井、錄井等信息有效地綜合利用。本文旨在通過優(yōu)選一條能夠有效區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖的測井敏感曲線，借助精細(xì)等時(shí)地層格架[12]和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)，形成一套融合測井、地震、地質(zhì)認(rèn)識的儲層預(yù)測技術(shù)，為灰質(zhì)背景下的巖性油藏勘探提供技術(shù)支撐。

1 基本思想

孤北洼陷位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷東北部，西與埕東凸起相鄰，南與孤島凸起相接，東、北分別毗鄰長堤潛山、樁西潛山。受古地貌及新生代斷陷作用的影響，孤北洼陷形成了五號樁洼陷、孤北西次洼和孤北低隆起“兩洼一隆”的構(gòu)造格局 (圖1)。孤北洼陷作為沾化凹陷的油氣富集區(qū),發(fā)育多套有利儲蓋組合，目前已發(fā)現(xiàn)了沙河街組、東營組和館陶組等多套含油層系，其中沙三段為主力含油層系。沙三段油藏類型以構(gòu)造油藏和巖性油藏為主，累計(jì)探明石油地質(zhì)儲量5000×104t以上。

圖1 孤北洼陷構(gòu)造綱要圖

巖性油藏勘探中對厚度小、橫向變化快的巖性體進(jìn)行描述和預(yù)測時(shí)，受分辨率的限制，僅憑地震資料無法獲得理想的預(yù)測結(jié)果。特別是在受灰質(zhì)泥巖干擾的地區(qū)，更需要井震信息結(jié)合，充分利用測井資料井點(diǎn)處儲層與圍巖的某種測井響應(yīng)特征差異[13]，以及地震資料空間上的波形屬性響應(yīng)差異，綜合預(yù)測有利儲層的分布。首先，測井曲線具有很高的縱向分辨能力和精度，優(yōu)選區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖敏感的曲線參與儲層預(yù)測，是識別有利儲層的基礎(chǔ)；其次，在宏觀地質(zhì)規(guī)律的指導(dǎo)下，按各砂組占沙三中亞段總厚度比例，建立各砂組精細(xì)的等時(shí)地層格架，從而保證儲層預(yù)測橫向的等時(shí)性和縱向的針對性；最終，在等時(shí)地層格架約束下，通過地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演將稀疏脈沖波阻抗反演結(jié)果和敏感測井曲線有機(jī)融合，用測井?dāng)?shù)據(jù)彌補(bǔ)波阻抗數(shù)據(jù)縱向分辨率的不足，提高儲層預(yù)測精度（圖2）。

圖2 儲層預(yù)測流程圖

2 敏感測井曲線優(yōu)選

2.1 測井曲線敏感性分析

以研究區(qū)z394井為例，自然伽馬、密度、聲波時(shí)差、電阻率曲線區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖的效果不明顯，灰質(zhì)泥巖和砂巖測井響應(yīng)特征相似，但二者與泥巖不同（圖3）。統(tǒng)計(jì)表明：砂巖波阻抗值整體位于灰質(zhì)泥巖區(qū)間內(nèi)；泥巖的密度、聲波時(shí)差曲線幅值與灰質(zhì)泥巖、砂巖雖有部分重疊，但相較灰質(zhì)泥巖和砂巖，區(qū)分效果較為明顯（表1）。自然電位曲線通常可以區(qū)分泥巖和砂巖，但容易受地層水礦化度、鉆井液電阻率、鉆井液侵入、含油性等因素的影響。研究區(qū)位于海陸交互地帶，鉆井液電阻率變化大，對自然電位曲線造成影響。

圖3 z394 井不同巖性測井響應(yīng)特征

表1 不同巖性的測井曲線幅值

在排除掉聲波時(shí)差、密度、自然伽馬、電阻率和自然電位曲線后，急需優(yōu)選一種能表征灰質(zhì)泥巖和砂巖差別的曲線。從巖石物理學(xué)特征考慮，灰質(zhì)泥巖作為泥巖的一種，必然在泥質(zhì)含量方面與砂巖存在區(qū)別。表征巖性差異的曲線除了常用的自然伽馬外，還有泥質(zhì)含量曲線。

通過單井泥質(zhì)含量曲線的對比發(fā)現(xiàn)，泥質(zhì)含 量 曲 線 能 夠 有 效 區(qū) 分 3117～3124m 段 砂 巖 和3133～3135m、3136～3138m、3140～3148m段灰質(zhì)泥巖、灰質(zhì)油泥巖（圖4）。通過對多口井泥質(zhì)含量曲線統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，砂巖的泥質(zhì)含量低于 30%，灰質(zhì)泥巖為 66%～92%，泥巖高于 79%；泥巖和灰質(zhì)泥巖存在重疊區(qū)，但二者與砂巖分界線明顯。初步分析認(rèn)為，泥質(zhì)含量曲線能夠有效區(qū)分研究區(qū)內(nèi)灰質(zhì)泥巖和砂巖,可以作為區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖的敏感曲線。

圖4 泥質(zhì)含量曲線區(qū)分灰質(zhì)泥巖和砂巖效果圖

2.2 測井曲線計(jì)算

泥質(zhì)含量曲線通常由自然伽馬曲線通過公式計(jì)算得到。首先，用自然伽馬相對幅度的變化計(jì)算泥質(zhì)含量指數(shù)IGR：

式中 GR目的——目的層的自然伽馬值；

GRmax——純泥巖層的自然伽馬值；

GRmin——純砂巖層的自然伽馬值。

通常IGR值介于 0～1，用下式將IGR轉(zhuǎn)化為泥質(zhì)含量Vsh：

式中 GCUR——希爾奇指數(shù)，在古近系—新近系取值 3.7，前古近系取值 2.0[14]。

受母源成分的影響，不同層段的自然伽馬曲線幅度不同，在實(shí)際計(jì)算過程中應(yīng)根據(jù)沉積旋回，分段計(jì)算泥質(zhì)含量，最大程度提高泥質(zhì)含量計(jì)算精度。

2.3 測井曲線可靠性分析

泥質(zhì)含量曲線作為一種非實(shí)測得到的曲線，需要驗(yàn)證其區(qū)分儲層與圍巖的適用性和可靠性。首先，泥質(zhì)含量曲線是通過其他曲線計(jì)算得到，其計(jì)算數(shù)據(jù)源是實(shí)測的，且數(shù)據(jù)經(jīng)過分析優(yōu)選，真實(shí)可靠；其次，泥質(zhì)含量曲線是通過經(jīng)典公式計(jì)算，計(jì)算過程中還會考慮不同層段的泥巖基線值，且受錄井資料約束；最終，除了前述數(shù)據(jù)源和計(jì)算過程外，最重要的是計(jì)算結(jié)果要經(jīng)得起實(shí)鉆資料的檢驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確刻畫灰質(zhì)泥巖與砂巖間的差異。

為此，沿物源方向分別選取分屬扇三角洲不同亞相的 3 口井（z392 井、z397 井、z26 井）進(jìn)行對比。z392 井位于扇三角洲前緣，靠近物源方向，3014.0～3023.5m、3036.0～3045.0m 段發(fā)育兩套細(xì)砂巖，與 3054.0～3080.0m 段發(fā)育的多套灰質(zhì)泥巖區(qū)分效果明顯；z397 井位于扇三角洲前緣，遠(yuǎn)離物源，泥質(zhì)含量曲線存在一定程度齒化，但灰質(zhì)油泥巖、泥巖與砂巖的差異性明顯；z26 井僅發(fā)育 2.0m/1 層細(xì)砂巖，從區(qū)分效果來看，z26 井不如 z392 井、z397井區(qū)分效果明顯，主要因?yàn)?z26 井位于前扇三角洲，巖性以砂泥巖互層為主，儲層巖性多為灰質(zhì)砂巖、泥質(zhì)砂巖，隨著砂巖中泥質(zhì)、灰質(zhì)成分的增多[15]，與泥巖的差異性變?nèi)酰鶕?jù)泥質(zhì)含量曲線依然能夠識別有利儲層（圖5）。總之，泥質(zhì)含量曲線能夠有效區(qū)分砂巖與灰質(zhì)泥巖，只是在扇體的不同部位區(qū)分效果存在一定差異性。扇三角洲前緣區(qū)分效果明顯，前扇三角洲則相對較差。

3 實(shí)現(xiàn)過程

3.1 精細(xì)等時(shí)地層格架

切片方法通常有3種方式：時(shí)間切片、沿層切片、地層切片[16-17]，針對不同的地層結(jié)構(gòu)采用不同的建立方式。沙三中亞段自上而下分為5個(gè)砂組，各砂組厚度較?。?0m 左右）。分析認(rèn)為研究區(qū)沙三中亞段沉積較薄、連續(xù)沉積、無超剝，但地層厚度差異大、傾角大，因此時(shí)間切片、沿層切片不能保證儲層預(yù)測的等時(shí)性，而依據(jù)地震反射特征追蹤各砂組底界具有較大的不確定性且精度不夠。沙三中亞段各砂組縱向地層厚度變化均勻，為此，采用地層切片技術(shù)基本原理，統(tǒng)計(jì)各砂組占沙三中亞段總厚度比例 (表2)，縱向上按比例求取各砂組底界，橫向上在地震數(shù)據(jù)的約束下內(nèi)插外推，建立各砂組等時(shí)地層格架。通過該方法建立的地層格架，能夠最大限度避免沿層切片和時(shí)間切片所造成的穿時(shí)現(xiàn)象，克服大尺度地層切片造成的預(yù)測無針對性等問題，使地層格架更接近真實(shí)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，且與預(yù)測砂體厚度更匹配。

圖5 泥質(zhì)含量曲線區(qū)分灰質(zhì)泥巖與砂巖效果驗(yàn)證圖

表2 沙三中亞段各砂組厚度所占比例統(tǒng)計(jì)表

3.2 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演是提供一個(gè)在某種概率條件下，既滿足數(shù)據(jù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)特征又滿足地質(zhì)、測井和地震信息的三維儲層參數(shù)概率模型，其適用于井距小于一個(gè)砂體長度的高勘探程度地區(qū)。目前研究區(qū)鉆井密度為 0.9 口 /km2左右，適用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的方法。

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的主要步驟是求取空間變差函數(shù)[18]，包括求取橫向變差函數(shù)和縱向變差函數(shù)。橫向變差函數(shù)主要是從波阻抗數(shù)據(jù)體中計(jì)算得出，縱向變差函數(shù)通過對上述敏感測井曲線的計(jì)算得到。

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演的技術(shù)關(guān)鍵是各種統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的選取。變差函數(shù)中主要涉及變程和基臺值兩個(gè)參數(shù)；計(jì)算變差函數(shù)后還需要擬合一個(gè)理論模型來表征儲層的空間結(jié)構(gòu)，研究區(qū)選取的是指數(shù)模型；反演還會涉及砂體的寬度、長度、厚度等參數(shù)，這些參數(shù)的選取主要是通過地質(zhì)認(rèn)識、實(shí)鉆井和統(tǒng)計(jì)得到。

研究區(qū)以波阻抗數(shù)據(jù)和優(yōu)選的敏感測井曲線作為輸入，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)，得到反映儲層變化的泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)體。

4 應(yīng)用效果

利用上述方法對研究區(qū)沙三中亞段進(jìn)行了儲層預(yù)測。以沙三中亞段4砂組為例，從預(yù)測結(jié)果平面圖上看扇體特征刻畫更加清晰，較之前均方根振幅屬性具有較大改善（圖6）。孤島凸起物源的扇體發(fā)育在孤北低隆起西翼，發(fā)育 gb342、gb35、gb107、z393 等4個(gè)扇體，以z393扇體規(guī)模最大，扇體呈北西向展布，可延伸至z26井到z898 井之間；z26井前端發(fā)育濁積扇體，濁積扇體與 z331 塊發(fā)育的埕東凸起物源的近岸水下扇界線明顯。

剖面分析認(rèn)為，未參與儲層預(yù)測井與實(shí)鉆結(jié)果吻合度較高，單砂體及砂體間預(yù)測準(zhǔn)確，預(yù)測精度在85% 以上，能夠達(dá)到勘探部署的要求。

總體而言，運(yùn)用該方法所獲得的儲層預(yù)測結(jié)果與先前單一的均方根屬性預(yù)測結(jié)果相比較，在反映扇體形態(tài)方面具有很大改進(jìn)，扇體展布、延伸距離、扇體間相互關(guān)系均得到了很好刻畫。

圖6 沙三中亞段 4 砂組儲層預(yù)測平面圖對比

5 結(jié)論

（1）由自然伽馬曲線出發(fā)通過公式計(jì)算得到泥質(zhì)含量曲線，通過校驗(yàn)計(jì)算過程和結(jié)果認(rèn)為，該曲線能夠有效區(qū)分研究區(qū)灰質(zhì)泥巖和砂巖，且效果理想。

（2）在孤北洼陷應(yīng)用基于敏感曲線的儲層預(yù)測方法，達(dá)到了在灰質(zhì)背景下精細(xì)描述儲層并完整、準(zhǔn)確反映扇體形態(tài)的目的，儲層的展布規(guī)律與地質(zhì)認(rèn)識、實(shí)鉆結(jié)果吻合度較高，完善了儲層預(yù)測方法，實(shí)現(xiàn)了多尺度地質(zhì)資料的綜合應(yīng)用。

（3）在該方法描述儲層的基礎(chǔ)上，結(jié)合構(gòu)造、烴源巖等地質(zhì)認(rèn)識和已鉆井分析，共描述有利圈閉22 個(gè)，其中在 z26 井北部、z48 井西部為探索濁積扇體的含油性部署探井兩口，均取得良好勘探效果。

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Wu Hongcui
(Exploration and Development Research Institute, Sinopec Shengli Oilfi eld Company)

In this paper, the middle section of the third member of Shahejie Formation (middle Es3) in the Gubei subsag was taken as an example to investigate the effects of lime mudstone on reservoir prediction. A reservoir prediction method which can eliminate such effects was proposed. Firstly, comparisons on conventional logs indicate that acoustic (AC), density (DEN), gamma-ray (GR), spontaneous potential (SP) and wave impedance (WI) logs are not sensitive in distinguishing lime mudstone from sandstone. Secondly, petrophysical characteristics and logging data were analyzed, revealing that shale content curve play a remarkable role in distinguishing lime mudstone from sandstone, so it can be used as the sensitivity curve for lime mudstone and sandstone distinguishing. Finally, it was proposed to improve the reservoir prediction precision utilizing geostatistical inversion technology based on the preferred sensitivity curve and the established isochronous stratigraphic framework. The prediction result of this method is in higher coincidence with the actual drilling result. It is demonstrated that this method can eliminate the effects of lime mudstone effectively, characterize the morphology of fans accurately and meet the requirements of exploration deployment.

t: lime mudstone, reservoir prediction, sensitivity curve, Gubei subsag, shale content

P631.8

A

10.3969/j.issn.1672-7703.2017.03.007

國家科技重大專項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX0506-003)。

烏洪翠 (1982-)，女，山東聊城人，碩士，2008 年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），工程師，現(xiàn)主要從事特殊巖性油氣藏儲層評價(jià)工作。地址 :山東省東營市聊城路 2 號勝利油田勘探開發(fā)研究院，郵政編碼：257015。E-mail:wuhongcui.slyt@sinopec.com

2015-11-17；修改日期：2017-03-16