劉子煊，高 飛，丁 燕

(1.中國(guó)石化集團(tuán)國(guó)際石油勘探開(kāi)發(fā)有限公司，北京 100029；2.陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司研究院，陜西西安 710000；3.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島 266580)

西加拿大盆地(以下簡(jiǎn)稱為西加盆地)的油氣勘探從19世紀(jì)西部山麓尋找構(gòu)造圈閉，到20世紀(jì)下旬為以生物礁為主要目標(biāo)的構(gòu)造—巖性勘探，經(jīng)過(guò)近百年的勘探開(kāi)發(fā)，目前主要的目標(biāo)轉(zhuǎn)為非常規(guī)油氣藏，主要包括致密砂巖、頁(yè)巖儲(chǔ)層。非常規(guī)儲(chǔ)層的孔隙度低于10%，滲透率低于0.1 mD，采用水平井多級(jí)水力壓裂的方法開(kāi)采，其勘探通常采用臨井外推的“土法”，經(jīng)濟(jì)成本較高，商業(yè)成功率低。這是由于非常規(guī)成藏因素與構(gòu)造相關(guān)性較小，波阻抗差異小，難以通過(guò)構(gòu)造解釋及普通屬性刻畫(huà)識(shí)別以泥頁(yè)巖、極細(xì)粉砂巖為主要巖性的“圈閉”。通過(guò)連井分析，識(shí)別到以致密砂巖為主要巖性的白堊系地層發(fā)育河道，因河道巖性差異大、砂體物性較好，使得通過(guò)聯(lián)合多種地震屬性有效識(shí)別預(yù)測(cè)非常規(guī)河道儲(chǔ)層存在物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。由于西加盆地白堊系致密砂巖河道相對(duì)其他非常規(guī)儲(chǔ)層(如泥盆系頁(yè)巖)埋深淺、鉆完井成本低、物性相對(duì)較好、存在良好的成藏條件、顯現(xiàn)出較好的經(jīng)濟(jì)效益，因此在低油價(jià)環(huán)境下成為許多公司的重點(diǎn)勘探目標(biāo)。國(guó)外學(xué)者Brian Tuffs[2]認(rèn)為西加盆地白堊系致密砂河道在過(guò)去被作為非經(jīng)濟(jì)性儲(chǔ)層，由于大型壓裂技術(shù)的廣泛應(yīng)用和地震“甜點(diǎn)”識(shí)別技術(shù)的成熟，因此未將“甜點(diǎn)”識(shí)別在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方面的有效應(yīng)用展開(kāi)說(shuō)明；Henry W. Posamentie[2]通過(guò)研究上白堊系層序的地層變化，闡述了海平面升降對(duì)河道間邊界識(shí)別的影響，但未從地震實(shí)際資料角度開(kāi)展砂體邊界識(shí)別。國(guó)內(nèi)學(xué)者武恒志[3]等對(duì)川西坳陷陸相致密氣藏河道砂巖儲(chǔ)層的精細(xì)刻畫(huà)技術(shù)及應(yīng)用做了闡述；賀曉等[4]利用河道檢測(cè)技術(shù)對(duì)鄂爾多斯上古生界常規(guī)砂巖河道進(jìn)行了刻畫(huà)并取得良好的效果，但未開(kāi)展河道相致密砂巖的地震刻畫(huà)。國(guó)內(nèi)針對(duì)西加盆地致密砂河道儲(chǔ)層的研究很少，未見(jiàn)學(xué)者發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)。

本文針對(duì)西加盆地Deep basin地區(qū)的白堊系致密河道砂的垂向厚度、空間產(chǎn)狀變化大、橫向砂體邊界僅依靠連井難以確定、利用單一地震屬性不能有效識(shí)別河道砂體展布等問(wèn)題，運(yùn)用相干體及譜分解屬性，以地層切片為載體，并結(jié)合測(cè)井相及沉積相來(lái)識(shí)別、刻畫(huà)河道砂展布。該方法在Deep basin地區(qū)取得了良好的應(yīng)用。

1 研究區(qū)概況

西加盆地位于美洲大陸北部、加拿大西部落基山脈以東，主體位于加拿大阿爾伯塔省，是全球已知的石油資源最富集的沉積盆地之一[5]。盆地在垂向上由兩大套地層組成，下部主要為一套沉積在穩(wěn)定地臺(tái)上的古生界碳酸鹽巖，上部為一套前陸中—新生界碎屑巖[2]。盆地整體為一個(gè)西厚東薄的沉積楔狀體，地層厚度在西部落基山山前最大，近6 000 m，向東逐漸變薄，尖滅在加拿大地盾之上[6](圖1)。

圖1 Dunvegan地層所處的盆地位置Fig.1 Location of Duvegan formation at West-Canadian basin

該盆地具有多套非常規(guī)地層，Deep basin油氣田位于盆地的中部，在單斜的構(gòu)造背景下，斷層較少發(fā)育，Dunvegan地層深度為1 500～2 000 m，發(fā)育于晚白堊世，沉積背景為淺?！箨戇^(guò)渡環(huán)境，沉積相為河流—三角洲相[7]。巖性以細(xì)—極細(xì)粉砂巖為主，沉積巖平均孔隙度為4%～6%，滲透率約0.05 mD，巖性致密，孔滲性差，屬非常規(guī)儲(chǔ)層。工區(qū)地表?xiàng)l件為平原，良好的地表?xiàng)l件使得地震資料品質(zhì)較好，主頻約35～40 Hz，目的層位信噪比較高，但由于河道砂體的橫向變化快，致密砂巖與泥質(zhì)砂巖、泥頁(yè)巖巖性的差異較小，使得從地震剖面及切片確定河道邊界變得困難。

研究區(qū)位于Deep basin地區(qū)盆地的中心—斜坡帶，儲(chǔ)層特性表現(xiàn)為高壓、低滲，捕獲烴后在區(qū)域上表現(xiàn)為無(wú)邊底水、下氣上水的流體倒置特征。在成藏機(jī)理上，典型的深盆氣以面狀的活塞式整體推進(jìn)，與常規(guī)圈閉氣在優(yōu)勢(shì)通道中的置換式運(yùn)移相比，這也是Deep basin油氣田致密砂巖氣藏與其他盆地致密砂巖氣藏的主要區(qū)別。

上覆的Kaskapau層為較厚的致密灰色泥巖沉積，是良好的油氣蓋層，下伏接觸地層為Shaftsbury，發(fā)育為一套海相泥巖層，富含有機(jī)質(zhì)成分，平均TOC為2.5%，最高可達(dá)10%；干酪根主要以Ⅱ型為主，部分地區(qū)Ⅰ型為主，為該層系比較優(yōu)質(zhì)的烴源巖[8](圖2)。

整個(gè)Dunvegan層系處于盆地的單斜構(gòu)造帶上，上傾方向?yàn)楸睎|向，斷層不發(fā)育，加之氣水倒置的作用，構(gòu)造因素對(duì)本區(qū)油氣成藏的影響較小[8]。但由于早白堊世西加盆地為海陸交互環(huán)境，Deep basin地區(qū)古環(huán)境發(fā)育三角洲—河道沉積，物源來(lái)自北東相且供給充分，造成河道變遷頻繁，表現(xiàn)為橫向砂體沉積變化快、縱向厚度不一的特點(diǎn)，同時(shí)由于晚侏羅世—早白堊世太平洋板塊俯沖，西加盆地中—西部壓實(shí)沉降作用明顯，砂體在擠壓環(huán)境下變得更致密，河道間夾泥巖與河道沉積砂巖物性的差別不明顯，使得刻畫(huà)該地區(qū)白堊世河道砂體展布變得尤為困難。如圖3所示為致密砂河道在地震剖面上的顯示，Dunvegan層對(duì)應(yīng)的同相軸為波谷，振幅特征表現(xiàn)為河道底部的邊界及下切現(xiàn)象不明顯，反射界面左右差異不突出，河道的下切特征也沒(méi)有明顯的表現(xiàn)。

圖2 晚白堊系地層分布Fig.2 The late Cretaceous stratigraphy chart

圖3 地震剖面上的疑似河道邊界Fig.3 The ambiguous channel extent in the seismic section

2 研究方法

圖4 研究方法示意Fig.4 Illustration map of research method

以測(cè)井相—沉積相的分析結(jié)果為參考，在聯(lián)井控制的基礎(chǔ)上開(kāi)展精細(xì)地震解釋，聯(lián)合地震多種屬性綜合分析儲(chǔ)層在邊界的厚度沉積規(guī)律，從多個(gè)角度修正測(cè)井相、沉積相劃分，相互佐證，最后約束平面上河道的走向，確定河道邊界及厚度范圍，通過(guò)實(shí)際資料驗(yàn)證，考驗(yàn)研究方法的實(shí)用性(圖4)。首先開(kāi)展已鉆井的測(cè)井解釋及連井分析，初步劃分河道走向；然后開(kāi)展地震解釋，并結(jié)合已有的沉積相認(rèn)識(shí)，識(shí)別河道在地震上顯示的位置及走向，通過(guò)相干屬性，得到河道精細(xì)的解釋圖，確定河道走向及邊界，利用分頻體振幅特征計(jì)算估算砂體厚度；最后與實(shí)際資料對(duì)比，驗(yàn)證解釋的可靠性，結(jié)合區(qū)域沉積規(guī)律認(rèn)識(shí)，增加解釋的地質(zhì)依據(jù)，進(jìn)而達(dá)到摸清河道勘探有利區(qū)的目的。

2.1 譜分解技術(shù)

在地震垂向分辨率不足、波阻抗差異較小的情況下，地震反射振幅調(diào)諧作用對(duì)致密砂巖地震反射振幅在橫向上的差異較為敏感，因此可以從調(diào)諧體異常中間接體現(xiàn)地質(zhì)體在空間上的幾何形態(tài)的差異，進(jìn)而研究其沉積特征[9]。平面和剖面上利用頻譜分解技術(shù)對(duì)地層諧振體進(jìn)行觀察分析，通過(guò)對(duì)頻率切片上適當(dāng)頻率范圍的掃描(地震資料頻率范圍為10～35 Hz，選取7～37 Hz為掃描頻率段)，結(jié)合對(duì)沉積模式的認(rèn)識(shí)，可得到致密砂巖在頻率范圍內(nèi)調(diào)諧振幅的微弱變化[10]。在Dunvegan致密河道砂的預(yù)測(cè)過(guò)程中，振幅屬性應(yīng)用較多，但由于致密砂與河道間泥巖的物性差異小、波阻抗相近，使得單一均方根振幅對(duì)河道的厚度不夠敏感，實(shí)際應(yīng)用中常常與實(shí)鉆結(jié)果存在較大誤差。頻率域譜分解屬性利用頻帶調(diào)諧作用，能在單一頻率下獲得調(diào)諧振幅與砂體厚度的關(guān)系，在Deep basin區(qū)域試驗(yàn)后，敏感度較高，可有效地識(shí)別致密砂巖河道。

2.2 相干體切片技術(shù)

地震相干技術(shù)主要用于研究地下地層橫向上的細(xì)微變化，對(duì)裂縫、儲(chǔ)層發(fā)育帶、特殊巖性體邊界、斷層的預(yù)測(cè)比較有效。相干數(shù)據(jù)體反映了相鄰地震道地震反射的相對(duì)變化，實(shí)際上反映的是沉積相、儲(chǔ)層分布等的橫向變化，因此相干體對(duì)致密砂巖的平面沉積變化有較敏感的顯示，能有效地幫助研究人員解釋致密砂巖河道的展布及發(fā)育情況。由于Dunvegan致密砂河道遷移及沉積差異，依靠測(cè)井井點(diǎn)數(shù)據(jù)往往造成井間地質(zhì)模型預(yù)測(cè)的誤差較大，因此河道邊界不清造成井點(diǎn)落實(shí)及儲(chǔ)量計(jì)算具有較大挑戰(zhàn)。應(yīng)用相干技術(shù)對(duì)致密砂巖河道儲(chǔ)層預(yù)測(cè)，通過(guò)對(duì)相鄰地震道間的地震數(shù)據(jù)體進(jìn)行相關(guān)分析，產(chǎn)生三維相干體，再結(jié)合地層切片對(duì)相干體進(jìn)行綜合分析，可大大提高河道邊界的精度，進(jìn)而提高鉆井成功率和儲(chǔ)量計(jì)算的可靠程度。

2.3 測(cè)井相、沉積相再分析

將已知井的鉆井、取芯及測(cè)井解釋結(jié)論作為基礎(chǔ)，結(jié)合地層切片、地震分頻及相干體解釋結(jié)果，對(duì)單井測(cè)井相、區(qū)域沉積環(huán)境進(jìn)行再分析。在此工區(qū)通常利用GR(自然伽馬)曲線計(jì)算泥質(zhì)含量，但由于致密巖性及泥質(zhì)影響，砂巖門(mén)限值取65 API，孔隙度門(mén)限值取3%；沉積相判定上，只有具有非常明顯階躍效應(yīng)的層段才被判定為河道沉積。據(jù)此，測(cè)井解釋繪出各個(gè)砂層段的凈厚度重新勾勒出沉積相平面圖，判定地震方法所識(shí)別的河道是否與沉積相匹配，排除地震噪聲及其他干擾造成的假象，同時(shí)兩者相互驗(yàn)證，確定出優(yōu)質(zhì)河道砂體分布的位置和特征，使解釋結(jié)果更具地質(zhì)意義[6]，以便于確定下步勘探有利區(qū)。

3 預(yù)測(cè)效果分析

采用以上技術(shù)思路，在Deep basin地區(qū)開(kāi)展研究，取得了較好的應(yīng)用效果。

3.1 河道最大邊界修正

致密砂河道邊界在相干體地層切片上表現(xiàn)得比較明顯，圖5的紅色輪廓勾勒出河道邊界相干屬性異常，整體輪廓表現(xiàn)為曲流河的形態(tài)，與鉆井鉆遇Dunvegan地層的實(shí)際數(shù)據(jù)勾勒出的等厚線趨勢(shì)一致(黑線)，但仍有較多細(xì)節(jié)上的差別。輪廓外紅色范圍，鉆井顯示距離河道整體近的多為砂體，遠(yuǎn)端的Dunvegan層砂地比較低，絕大多數(shù)為砂質(zhì)泥巖沉積，推測(cè)為決口扇沉積，泥質(zhì)含量由近到遠(yuǎn)逐漸增加。圖中黃線圈出的為修正后的河道邊界，局部河道范圍得到了擴(kuò)大，部分河道寬度減小，這一邊界應(yīng)為地震可分辨河道砂體的最大邊界，這在后續(xù)的分頻屬性識(shí)別中有所闡述。厘定河道極限邊界對(duì)于后續(xù)優(yōu)化水平井的井位部署、儲(chǔ)量和資源量的計(jì)算都有重要意義[10]。該區(qū)域相干屬性運(yùn)用之前計(jì)算原始地質(zhì)資源量約為260 mmbbl，河道邊界修正后為218 mmbbl。

圖5 相干數(shù)據(jù)體地層切片的河道邊界預(yù)測(cè)Fig.5 Prediction of channel extent from coherence cube slice

對(duì)目標(biāo)層段運(yùn)用頻譜分解得到的沿層振幅屬性，河道發(fā)育的大體范圍分布情況具有一致性，走向?yàn)楸睎|—南西向，差異在于振幅異常的范圍分布隨著頻率變化而略有改變，這表明不同頻率對(duì)應(yīng)的砂體厚度反映了河道展布的變化(圖6)。根據(jù)薄層調(diào)諧原理，不同頻率的振幅信息反映了不同厚度的地層調(diào)諧效應(yīng)，因此采用滑動(dòng)掃描的方式，用不同頻率(這里選取7 Hz、17 Hz、27 Hz、37 Hz)來(lái)沿層提取振幅屬性[11]。如果利用井點(diǎn)地層速度代替平均速度，就可以利用頻率與速度的關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)河道砂體的厚度變化趨勢(shì)。

圖6 7 Hz、17 Hz、27 Hz、37 Hz頻譜分解后的沿層振幅異常Fig.6 Attribute anomaly after spectral decomposition (7 Hz, 17 Hz, 27 Hz, 37 Hz)

3.2 砂體厚度的定性預(yù)測(cè)

在7 Hz、17 Hz頻率下，能基本看到河道的大體走向，異常特征的邊界在右上部較為清晰，在左下部由于被周?chē)恼穹惓｜c(diǎn)干擾，不易分辨河道邊界的形狀特征，強(qiáng)振幅異常的范圍也較小。在27 Hz頻率下，河道顯示明顯清晰，除了工區(qū)右上部的邊界更加明顯之外，左下部的邊界也能辨別，點(diǎn)狀異常干擾較少，河道振幅異常的調(diào)諧作用明顯，異常的幅度及范圍顯示較大。在37 Hz頻率下，河道振幅異常有減弱趨勢(shì)，右下部的邊界不再清晰，振幅異常整體的趨勢(shì)逐漸消失。不論頻率高低，分頻體顯示的砂體主體部分均在最大河道邊界內(nèi)，說(shuō)明致密河道砂在分頻振幅屬性的異常下更能表現(xiàn)河道主體，這與致密儲(chǔ)層在分辨率受限情況下的薄層難以識(shí)別有關(guān)，河道主體部分厚度大、充填砂質(zhì)更充分，因此振幅異常更明顯。

3.3 沉積相預(yù)測(cè)有利區(qū)

從沉積角度，河道上游負(fù)載隨著河流流速的下降而降低，沉積量在下游逐步減弱，表現(xiàn)為砂體厚度變小、粒度變細(xì)、孔滲特性變差，這與地震切片獲得的認(rèn)識(shí)是吻合的。圖7顯示的是地震數(shù)據(jù)經(jīng)90°相位反轉(zhuǎn)以后的地層切片圖[12-13]。4張圖分別為切片時(shí)間為956 ms、960 ms、964 ms、968 ms時(shí)的地層切片振幅異常，隨著沉積深度的增加，沉積物沿著河道的走向前積，加之該地區(qū)的構(gòu)造為北東—南西向單斜，分析河道的物源方向應(yīng)來(lái)自東北方向，因此推斷這套致密砂巖的儲(chǔ)層性質(zhì)較好的有利區(qū)應(yīng)為河道上傾方向——工區(qū)中東部地區(qū)[14-15]。

實(shí)際資料也驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，部署鉆探06-09-68-6W6井位于河道上傾方向，工區(qū)的東北區(qū)，伽馬曲線成鐘形特征，為典型的河道沉積；部署03-22-69-W6井位于河道下傾方向，工區(qū)的西南部。從測(cè)井曲線看出，砂體在東北部發(fā)育較好，砂地比為80%，而西南部粒度明顯變細(xì)，泥質(zhì)含量增加，砂地比約為60%。經(jīng)測(cè)試后東北區(qū)06-09-68-6W6井初產(chǎn)油256 bbl/d，西南區(qū)3-22-69-11W6井初產(chǎn)油45 bbl/d，氣423 mcf/d。

圖7 經(jīng)90°相位反轉(zhuǎn)后的地層切片F(xiàn)ig.7 Well log interpretation

4 結(jié)論

(1)西加盆地Deep basin區(qū)域廣泛發(fā)育致密砂巖，大面積、低幅度、低孔滲的儲(chǔ)層特征使得利用地震手段識(shí)別有效儲(chǔ)層變得困難。該區(qū)域河道相致密砂巖孔滲性相對(duì)較好，可作為未來(lái)勘探方向。

(2)河道橫向變化大，沉積期次不一，加之Deep basin致密砂巖儲(chǔ)層物性稍差，單一屬性往往不能有效反映致密砂巖體的平面展布特征，聯(lián)合應(yīng)用地震多屬性可以從多個(gè)角度對(duì)致密河道砂巖展布進(jìn)行刻畫(huà)，相互驗(yàn)證。

(3)相干體切片能有效預(yù)測(cè)Deep basin致密巖性體的最大邊界，在地質(zhì)模型表征河道砂邊界模糊時(shí)，可以起到有效的細(xì)化和修正作用；在致密砂廣泛分布的不利因素下，可用于確定目標(biāo)井位是否發(fā)育有效儲(chǔ)層。譜分解技術(shù)利用地質(zhì)體在頻率域的調(diào)諧作用，能夠確定致密砂河道主體的發(fā)育范圍。如果能獲得該地層的速度，可以對(duì)儲(chǔ)層厚度做預(yù)測(cè)，有利于識(shí)別可經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的井位目標(biāo)。

(4)在Deep basin油氣田，將單井沉積相與地層切片劃分沉積相結(jié)合，把地震沉積學(xué)與地震屬性聯(lián)系起來(lái)，分析河道古地貌及沉積體系，為地震屬性賦予地質(zhì)意義，增加了該油氣田致密砂巖河道預(yù)測(cè)的可靠性，為后續(xù)儲(chǔ)量計(jì)算、經(jīng)濟(jì)性開(kāi)發(fā)致密砂油氣藏奠定了基礎(chǔ)。