田 濤,李 久,唐何兵,王 波

(中海石油(中國)有限公司 天津分公司,天津 300452)

0 引言

近年來渤海灣盆地渤海油田一舉成為中國最大的海上油田，也是繼長慶、大慶之后中國的第三大油田。目前渤海油田有三分之二的探明儲量分布在新近系館陶組和明化鎮(zhèn)組河流相儲層中，由于河流頻繁的遷移改道、河流相儲層的非均質性極強[1-2]，因此準確預測有效儲層的發(fā)育范圍甚至儲層內部的隔夾層，成為開發(fā)人員面臨的一大難題。一方面要預測出沉積體的展布規(guī)模和分布范圍，從而準確計算儲量規(guī)模；另一方面要預測出儲層物性的橫向變化規(guī)律甚至隔夾層的展布范圍，從而制定合理高效的開發(fā)方案。

經過多年的勘探開發(fā)，渤海油田已經形成了一套比較完善的河流相砂體描述技術和儲層精細預測方法，通過疊后反演、90°相移、道積分等技術可以準確刻畫河流相儲層的空間展布規(guī)律，但對于尺度小的單河道砂體或河道內部非均質體的識別與描述還存在一定的難度。筆者基于前人單河道砂體研究的基礎上[3-5]，首先明確了單河道砂體識別的主要標志，其次建立了相應的地質模型并對地質模型進行正演模擬，然后根據(jù)地震相以及地質統(tǒng)計學結果進行單河道砂體的劃分，最后采用油藏生產動態(tài)及巖石物理資料驗證并修正劃分結果(圖1)。

圖1 單河道砂體研究流程圖Fig.1 Research flow chart of single channel sand bodies

1 河道砂體的主要標志

根據(jù)曲流河的沉積特點和演變規(guī)律，河道沉積微相主要有主河道、決口扇、決口水道、天然堤、廢棄河道、河漫灘等。不同沉積微相中沉積體的規(guī)模和類型具有較大的差異，因此準確預測河道沉積微相是識別單一河道的關鍵所在，通過識別砂體類型和主河道的側向疊置關系實現(xiàn)單河道砂體的精細劃分，主要劃分了以下幾種模式[6-7]：

1)河道砂體頂面高程差異。雖然都屬于河道型沉積，但是受各自沉積古地形、沉積能量的差別及河流改道或廢棄時間差異的影響,晚期河道與早期河道會出現(xiàn)明顯的差異(圖2(a))。當兩個河道在側向上具有一定的疊置時差異更加明顯，深度較淺的晚期河道往往對早期河道具有一定的切割作用，因此通過切疊關系與河道砂體發(fā)育時間的橫向變化可以非常有效識別出單河道砂體。

2)主河道砂體厚度差異。同一河道的砂體在橫向上應當具有相近的厚度，但不同河道的分流能力受到水動力條件、古地形、物源供給等很多因素的影響，這些因素的綜合作用導致了不同河道砂體在沉積厚度上具有一定的差異(圖2(b))。因此，河道厚度上的差異很可能就是不同河道單元的指示，可以作為單河道砂體邊界識別的標志。

3)不連續(xù)河道間。大面積連片分布的砂體往往是多條河道或同一河道不斷側向遷移擺動的結果，在河道遷移和擺動過程中出現(xiàn)的分叉和改道現(xiàn)象將留下河道間沉積物的蹤跡(圖2(c))，從已鉆井來看不連續(xù)河道間主要表現(xiàn)為泥巖夾薄層粉砂巖的特征。因此沿河道縱向上不連續(xù)分布的河間砂體存在代表了兩條單一河道的存在，可以作為典型的單一河道分界標志。

4)廢棄河道。在泛濫平原上，每次洪水事件河曲外側的凹岸產生掏蝕、河曲內側凸岸發(fā)生沉積，曲流河發(fā)生側向遷移。每遷移一次都形成一個具有儲集能力的側積體，洪水周期性的發(fā)生，側積作用不斷進行，河灣曲率逐漸增加，河道長度不斷增大，在某一次洪水期，發(fā)生截彎取直。原河道形成廢棄河道沉積，廢棄河道代表一個點壩的結束，廢棄河道中的沉積以泥或粉砂為主，因此也是單河道砂體邊界識別的重要標志(圖2(d))。另外在測井資料上廢棄河道也有兩種類型：①突棄型；②漸棄型。突棄型廢棄河道測井曲線表現(xiàn)為底部自然電位和自然伽馬曲線呈箱形或鐘形；漸棄型廢棄河道底部測井曲線和突進型基本相同，上部廢棄河道充填部位則表現(xiàn)為齒狀，反映砂泥交互充填。

圖2 單河道砂體側向疊置的典型標志Fig.2 Typical indicators of lateral overlay of single channel sand bodies(a)河道砂體頂面層位高程差異;(b)河道砂體厚度差異;(c)不連續(xù)河道間;(d)廢棄河道

2 地震響應特征分析

根據(jù)單河道砂體識別的幾個典型的標志分別建立曲流河邊界識別的地質模型，并對模型進行正演分析，通過正演分析明確了不同典型標志下單河道砂體的地震反射特征，從而更好地指導地震資料上單河道砂體的識別。根據(jù)本油田的實鉆井情況，對明化鎮(zhèn)組的泥巖和砂巖的速度和密度進行了統(tǒng)計，泥巖的縱波速度為2 400 m/s、密度為2.2 g/cm3，砂巖的速度為2 200 m/s、密度為2 g/cm3,以下各模型均采用此參數(shù)完成正演。

2.1 不同期次砂體地震反射特征

根據(jù)上面所介紹的模式建立了正演模型(圖3)，模型中的兩個河道砂體厚度基本一致，晚期河道的厚度為12 m，早期河道的厚度為10 m，但頂面深度相差5 m，兩個河道在橫向上具有一定的疊置區(qū)域。選取50 Hz雷克子波對其進行正演分析，從正演的結果來看，早期河道與晚期河道的地震響應基本一致，但早期河道的反射時間較晚期河道要長，在砂體疊置區(qū)域出現(xiàn)振幅減弱、頻率降低甚至復波的現(xiàn)象。因此我們可以通過地震反射時間的差異來判斷兩期砂體的存在，同時根據(jù)地震反射波是否出現(xiàn)振幅減弱或頻率降低等變化判斷砂體的疊置區(qū)域。

圖3 不同期次砂體地震反射特征Fig.3 Seismic reflection characteristics of sand body in different periods

2.2 不同厚度河道砂體地震反射特征

模型中(圖4)兩個主河道的厚度具有較大差異，主河道1的厚度為6 m，主河道2的厚度為12 m，兩個河道在邊部具有一定的疊置區(qū)域。選取50 Hz雷克子波對其進行正演分析，從正演的結果看，兩個河道的地震反射特征較為相似，河道的頂面反射時間和反射強度基本一致，但較薄的主河道1的地震反射頻率相對較高，而較厚的主河道2的地震反射頻率較低，在兩個河道疊置區(qū)域振幅變化較小、砂底具有明顯的上凸特征。因此，可以通過地震同向軸的“胖瘦”以及反射層位底面的變化，定性地判斷單河道砂體的發(fā)育范圍。

圖4 不同厚度砂體地震反射特征Fig.4 Seismic reflection characteristics of sand body with different thickness

2.3 不連續(xù)河道間地震反射特征

模型中(圖5)兩個主河道的砂體厚度為8 m，橫向上具有一定的距離，在兩個河道之間為粒度較小的不連續(xù)河道間砂體。選取50 Hz的雷克子波對其進行正演模擬可以看到，兩個主河道具有較強的反射能量，主河道邊部反射能量減弱，不連續(xù)河道間處振幅較弱、產狀下拉，地震資料上可以有效的區(qū)分出兩個河道砂體。

圖5 不連續(xù)河道間地震反射特征Fig.5 Seismic reflection characteristics between discontinuous channels

2.4廢棄河道地震反射特征

模型中(圖6)主河道1和主河道2的厚度均為8 m，兩個主河道橫向上不直接接觸，在河道之間存在著廢棄河道。選取50 Hz的雷克子波對其進行正演模擬可以看到，兩個主河道的地震反射能量較強且反射特征總體一致。在廢棄河道處地震波出現(xiàn)振幅減弱、頻率升高的現(xiàn)象。實際應用時，這種模式下兩個主河道是否連通仍然具有較大的多解性，但通過地質模式和地震響應特征的指導，可以將兩個河道的邊界定性的刻畫出來，為砂體連通性以及河道進一步解剖提供借鑒。

圖6 廢棄河道地震反射特征Fig.6 Seismic reflection characteristics of abandoned rivers

3 單河道的識別及應用效果

根據(jù)單河道砂體的地震響應特征、沿層切片并結合已鉆井資料，可以大致地刻畫單河道砂體的展布規(guī)模，但沿層切片上河道的寬度與選取的色標具有較大的人為因素。為了降低人為因素的影響，本次研究將單河道砂體的地震響應特征、地層切片以及地質統(tǒng)計學手段結合起來，共同完成單河道砂體的識別。

3.1 單河道砂體規(guī)模的確定

前人研究成果表明，高彎度曲流河的深度、寬度以及點壩規(guī)模具有一定的定量關系。Leader[8]對河道的寬度和厚度的關系進行了系統(tǒng)的研究，提出了著名的Leader公式：logw=1.54logh+0.83(w為河流滿岸寬度,h為河流滿岸深度)；Lorenz[9-11]在研究單一曲流帶寬度與滿岸河道寬度關系時,得出以下的關系式L=7.44w1.01(L為單一曲流帶長度,w為河流滿岸寬度)。應用公式計算出來的值不可能很精確，但是數(shù)量級沒有問題，可以在對比過程中把握砂體的大體規(guī)模輔助進行單河道砂體的劃分。

3.2 應用

通過上面介紹的方法，針對A油田明化鎮(zhèn)2號砂體開展了針對性的研究工作。首先通過地層切片技術將復合砂體進行定位，并在其指導下開展砂體發(fā)育范圍的精細刻畫。精細地層切片可以將復合砂體的整體范圍刻畫出來，在此基礎上可以對單河道開展進一步精細研究；其次根據(jù)單河道砂體的地震響應特征對復合砂體中河道疊置區(qū)域進行識別和劃分，如圖7所示粉色河道的頂面反射時間要明顯小于黑色河道，因此粉色河道的發(fā)育時間較晚，對黑色河道具有一定的切割作用，因此應為不同期次砂體橫向疊置的模式。同樣C15井南側表現(xiàn)為兩個獨立的強反射之間反射能量變弱頻率升高的現(xiàn)象，且強地震軸表現(xiàn)為“一胖”、“一廋”，因此應為不同厚度河道砂體側向疊置的模式；然后通過地質統(tǒng)計學規(guī)律計算點壩的發(fā)育范圍，圖7中C13井右側的點壩，根據(jù)已鉆井的厚度預測該點壩的滿岸深度為7 m，從而計算出滿岸寬度約為135 m，點壩長度約為1 054 m；最后綜合參考地層切片、單河道砂體地震響應特征以及地質統(tǒng)計學規(guī)律，劃分了若干個單河道砂體。

從劃分的結果來看，單河道砂體與已鉆井的物性參數(shù)具有較好的對應關系，河道主體部位泥質含量和滲透率等參數(shù)相近，河道邊部物性變差泥質含量較重，孔隙度和滲透率變差。另外，已鉆井的生產動態(tài)也充分說明了單河道砂體劃分的合理性，如果注水井位于單河道砂體邊部，則注采井組驅油效率偏低，注水能力受限，周邊生產井能量得不到有效補充。圖7(b)中C5井為一口注水井，從最新的劃分結果來看，該井位于主河道邊部，儲層的連通性較差，因此周邊生產井的能量得不到有效地補充，含水率普遍較低；如果注水井位于主河道砂體上，注水井的驅油效率較高，周邊井的生產效果較好，含水率也較高。圖7(b)中C15井也為一口注水井，該井正好位于主河道上，周邊井的能量都較為充足且含水率普遍較高。通過生產動態(tài)資料可以較好地驗證單河道砂體的劃分結果，并且根據(jù)動態(tài)資料對河道砂體的劃分進行調整。另外通過單河道砂體的劃分，可以有效指導砂體的井位部署，使注采井網更加合理，油田得到高效開發(fā)。

圖7 明化鎮(zhèn)2號砂體單河道劃分結果Fig.7 Single channel division of nm2 sand body(a)單河道劃分與滲透率泥質含量的關系;(b)單河道劃分與含水率的關系

4 結論及認識

筆者通過多種技術的組合應用成功劃分了單河道砂體，在A油田的剩余油挖潛中取得了較好的效果，主要有以下幾點認識：

1)通過實地考察以及文獻調研明確了單河道砂體側向疊置的四種標志：①河道砂體頂面高程差異;②主河道砂體厚度差異;③不連續(xù)河道間;④廢棄河道，為后續(xù)工作的展開提供借鑒。

2)識別單一河道砂體邊界的關鍵是建立正確的地質模型，基于單河道砂體疊置的四種標志,建立了河道間側向疊置關系的地質模型,并在此基礎上開展正演模擬工作，有力指導了單河道砂體切割關系的分析和認識。

3)以地震資料為基礎，緊密結合地質-測井-油藏多個專業(yè)，驗證并完善了單河道砂體的接觸關系和連通性認識，為調整井部署和油田高效開發(fā)提供了有力的參考依據(jù)。

4)由于河道砂體極其復雜，地層切片、正演模擬、地質統(tǒng)計學等靜態(tài)技術都存在較大的不確定性，實際工作中要不斷根據(jù)新的鉆探成果或生產動態(tài)資料進行修改和完善。