金寶強(qiáng)，鄧猛，陳建波，舒曉

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 塘沽 300459)

0 引言

近年來，隨著淺層高孔滲常規(guī)儲層油氣勘探開發(fā)難度越來越大，中深層低滲非常規(guī)油藏逐漸成為國內(nèi)各油區(qū)增儲上產(chǎn)的主戰(zhàn)場。對于中深層低滲儲層研究，前人做了大量的工作，在低滲儲層成因分析、儲層分類評價、儲層質(zhì)量、產(chǎn)能差異主控因素分析、儲層預(yù)測等方面均取得了長足進(jìn)步[1-4]，尤其對海上中深層低滲油氣藏，在受作業(yè)成本、施工難度、資料等諸多條件限制下，基于工作實踐形成了一套適合海上古近系中深層儲層預(yù)測的方法[5-8]，包括層序地層學(xué)分析、古地貌分析、地震相組合、地震屬性解釋、成巖動力學(xué)分析等，該技術(shù)體系在渤海各油田中深層儲層預(yù)測中均取得了較好的應(yīng)用效果。

BZ油田為渤海最大的低滲在生產(chǎn)油田，該油田經(jīng)過10多年開發(fā)取得了較好生產(chǎn)效果，但由于儲層認(rèn)識不清，仍有大量儲量未能有效開發(fā)動用。近年來，為加快低滲儲量的開發(fā)動用，針對BZ油田沙河街組低滲儲層開展了大量研究，周軍良等[9]利用層序地層學(xué)方法厘清了地層展布特征，鄧猛等[10]采用古地貌恢復(fù)方法對沙二段有利儲集相帶進(jìn)行了預(yù)測，周軍良、胡勇等[11-14]在古地貌單元識別基礎(chǔ)上，探討了不同地貌單元儲層質(zhì)量差異及對產(chǎn)能的影響。研究結(jié)果表明，成巖作用控制低滲儲層形成，沉積過程控制優(yōu)質(zhì)儲層分布；沙二段溝谷-洼陷地貌單元儲層厚度大，壓實、膠結(jié)作用弱，溶蝕作用強(qiáng)，儲層物性好，單井產(chǎn)能高，為優(yōu)勢儲層分布區(qū)。這些研究成果有效支撐了BZ油田沙河街組低滲油藏的開發(fā)生產(chǎn)，但研究成果多為定性描述，缺乏定量預(yù)測手段，因此有必要探索更為精細(xì)的儲層定量方法。

本文以BZ油田沙二段低滲儲層為研究對象，結(jié)合儲層沉積特點，在地震資料品質(zhì)分析基礎(chǔ)上，嘗試?yán)?0°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)，定量描述沙二段儲層分布，以期深化認(rèn)識低滲油藏優(yōu)質(zhì)儲層的展布特征，指導(dǎo)該區(qū)低滲油藏的持續(xù)挖潛及高效開發(fā)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

BZ油田位于渤中凹陷與黃河口凹陷分界處(圖1a)，東鄰渤南低凸起、西接埕北低凸起，北靠渤中生油凹陷，為油氣聚集的有利場所。油田區(qū)域內(nèi)斷層發(fā)育，整體為受邊界斷層控制的斷裂背斜構(gòu)造，內(nèi)部次一級斷層分割成不同斷塊(圖1b)。BZ油田主要含油層段為古近系沙河街組二段和三段，其中沙二段儲層平均滲透率30 mD，沙三段儲層平均滲透率7.7 mD。

圖1 BZ油田構(gòu)造位置及沙河街組發(fā)育特征Fig.1 Tectonic position of BZ oil field and the stratum development character of Shahejie formationa.BZ油田位置；b.BZ油田地質(zhì)構(gòu)造劃分；c.BZ油田沙二段砂層組特征

前人認(rèn)為，BZ油田沙二段為盆地斷坳過渡階段發(fā)育的辮狀河三角洲沉積，受燕山運動、華北運動和喜山運動等構(gòu)造活動的影響。沙二段儲層埋藏較深(圖1c)，一般在3200～3400 m之間[15-16]。由于相帶變化大，埋藏深、地震資料品質(zhì)差、鉆井資料少且分布不均，沙二段儲層預(yù)測難度大，嚴(yán)重制約了油田的開發(fā)調(diào)整，迫切需要對優(yōu)勢儲層分布開展更加深入的研究。

2 資料品質(zhì)分析

2.1 沉積儲層特征

鉆井揭示，BZ油田沙二段地層厚度一般在21～106 m之間，平面上地層發(fā)育特征差異明顯，整體呈西南厚、東北薄的特征(圖2)。受古地貌控制，砂體展布具有明顯的方向性，單層厚度一般在1～8 m之間?？v向上沙二段地層砂泥巖結(jié)構(gòu)復(fù)雜、頻繁互層。根據(jù)垂向旋回特征，沙二段共細(xì)分為6個小層(圖1c)，從砂體發(fā)育特征看，1—4小層砂體相對發(fā)育，且平面分布穩(wěn)定，連續(xù)性好；5—6小層砂體分布局限，僅在研究區(qū)西南側(cè)發(fā)育(圖2)，且連續(xù)性差。

圖2 BZ油田沙二段沉積儲層特征(圖1b鉆孔剖面：BZ25-1-5—A23)Fig.2 The sedimentary reservoir characteristics tics of Member Sha 2 in BZ oil field

2.2 地震資料特征

受埋藏深、斷裂系統(tǒng)發(fā)育等因素影響，BZ油田沙二段地震資料信噪比低。在地震資料基礎(chǔ)上提取統(tǒng)計子波，可見目的層段地震資料頻帶范圍為10～30 Hz，主頻約16 Hz。目的層段地層速度3600 m/s，縱向分辨能力在20～70 m之間，最佳分辨厚度為56 m(圖3)。

圖3 BZ油田沙二段地震子波及頻帶圖Fig.3 Seismic wavelet and frequency band diagram of Member Sha 2 in BZ oil field

根據(jù)已鉆井地層厚度數(shù)據(jù)統(tǒng)計，BZ油田沙二段1—4小層地層厚度普遍在20～70 m之間(圖4)，平均地層厚度45 m左右，在現(xiàn)有地震分辨尺度下，能夠較好的反映地層厚度。

圖4 BZ油田沙二段1—4小層地層厚度統(tǒng)計Fig.4 The stratum thickness statistics of Member Sha 2 layer 1-4 in BZ oil field

3 90°相位轉(zhuǎn)換可行性分析

3.1 90°相位轉(zhuǎn)換方法特點和優(yōu)勢

90°相位轉(zhuǎn)換通過地震相位旋轉(zhuǎn)90°將反射波主瓣移至薄層中心，使地震反射同相軸與地層相對應(yīng)，地震相位也就具有了巖性地層意義，此時地震剖面近似于波阻抗剖面，極大地提高了剖面的可解釋性[17-18]。由于90°相位轉(zhuǎn)換后地震相位與巖性測井曲線更加吻合，地震反射同相軸與地層對應(yīng)關(guān)系好，在不損失高頻信息的同時，具有更高的視覺分辨率，從而減小了視覺誤差造成的地層追蹤的不準(zhǔn)確性，提高了薄砂層的解釋能力[19-20]。

90°相位轉(zhuǎn)換使得地震相位在一個波長的厚度范圍內(nèi)與巖性較好地相對應(yīng)。當(dāng)?shù)貙雍穸刃∮讦?4時，地震振幅與巖性仍然具有單一的對應(yīng)關(guān)系，雖然此時的對應(yīng)不是非常準(zhǔn)確，但按照零交叉點定出來的層厚，與實際層厚相當(dāng)接近[21]。此外，90°相移轉(zhuǎn)換技術(shù)軟件操作簡單易行，計算速度快，其無需井和地震層位的約束，適合海上無井、少井或測井曲線不全的地區(qū)。同時該技術(shù)最大程度以原始地震資料為依據(jù)，排除了井和模型因素的影響。

3.2 井震標(biāo)定分析

井震標(biāo)定是連接地震與地質(zhì)的橋梁，精細(xì)的井震標(biāo)定是進(jìn)行層位解釋和油藏描述的基礎(chǔ)和前提。合成地震記錄標(biāo)定表明，合成地震道與井旁地震道對應(yīng)關(guān)系較好。聲波曲線上，正反射系數(shù)對應(yīng)波峰，負(fù)反射系數(shù)對應(yīng)波谷。根據(jù)測井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計，沙河街組砂巖的波阻抗相比圍巖的波阻抗普遍為高值。沙河街組砂巖頂面為正反射系數(shù)界面，在常規(guī)地震剖面上表現(xiàn)為中強(qiáng)振幅波峰反射特征，在90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面上表現(xiàn)為波谷到波峰的零相位反射特征(圖5)。

圖5 BZ25-1-5井測井曲線及合成地震記錄標(biāo)定Fig.5 The logging curve and synthetic seismogram calibrationstratum of BZ25-1-5

通過對沙二段不同厚度的砂層組地震響應(yīng)特征分析，當(dāng)砂層組厚度小于20 m時，地震軸相位寬度反映砂層組厚度大于實鉆砂層組厚度；當(dāng)砂層組厚度在20～60 m時，地震軸相位寬近似等于砂層組厚度，此時對于砂層組厚度的預(yù)測較為準(zhǔn)確；當(dāng)砂層組厚度大于60 m時，地震軸相位寬度反映砂層組厚度小于實鉆砂層組厚度，但仍然可以進(jìn)行區(qū)域追蹤砂描。

3.3 正演模擬分析

對于砂泥巖薄互層地層，受橫向厚度的變化和縱向巖性組合的差異影響，其地震響應(yīng)迥異，因此需要對不同厚度、不同砂泥巖巖性組合進(jìn)行正演分析。依據(jù)鉆孔、測井?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計，在正演模型中定義純泥巖速度為3600～3800 m/s，密度為2.58 g/cm3；純砂巖速度為3900～4100 m/s ，密度為2.39 g/cm3，分別建立了不同厚度和砂泥巖巖性組合的正演概念模型，并分析其正演響應(yīng)波形特征。

根據(jù)厚度的變化，通過90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面的地震波形反射特征可以看出，當(dāng)20 m60 m時，地震零相位反射界面與巖性界面對應(yīng)關(guān)系較差，地震軸包絡(luò)時間厚度小于地層真實厚度；當(dāng)H<20 m時，地震零相位反射界面與巖性界面對應(yīng)關(guān)系較差，地震軸包絡(luò)時間厚度大于地層真實厚度(圖6)。

圖6 不同地層厚度概念模型正演響應(yīng)Fig.6 The forward models of different stratum thickness

當(dāng)砂泥巖巖性組合發(fā)生變化時，通過地震剖面的地震波形特征可以看出，泥巖隔層使得振幅反射強(qiáng)度變?nèi)?，且隨著隔層厚度變大，振幅反射強(qiáng)度明顯變?nèi)?，但泥巖隔層發(fā)育的位置和厚度的變化對振幅包絡(luò)時間厚度影響不明顯。整體來看，地震振幅反射強(qiáng)度與砂地比變化趨勢一致(圖7)。

圖7 不同泥巖隔層發(fā)育特征概念模型正演響應(yīng)Fig.7 The forward models of different mudstone interlayer and development characteristics

4 BZ油田沙二段儲層定量預(yù)測

4.1 砂層組儲層厚度分布預(yù)測

90°相位轉(zhuǎn)換可行性分析結(jié)果表明，90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在BZ油田沙二段1—4小層表征中具有較好的適用性。對比90°相位轉(zhuǎn)換前后地震剖面響應(yīng)特征，原始零相位地震剖面中反映砂體界面的波峰、波谷存在復(fù)合波，界面解釋精度較差。反之，90°相位地震剖面反映砂體界面的零相位界面不受影響，可以準(zhǔn)確解釋，其地震軸包絡(luò)厚度與地層厚度吻合性好，可直接表征1—4小層地層厚度(圖8)。

圖8 BZ油田90°相位轉(zhuǎn)換前后地震響應(yīng)對比剖面圖Fig.8 The correlation between zero-phase seismic profile and 90 degree phase conversion profile of BZ oil field

針對90°相位轉(zhuǎn)換地震剖面中地震零相位反射界面與巖性界面對應(yīng)關(guān)系較好的特點，基于90°相位轉(zhuǎn)換地震數(shù)據(jù)體上砂層組的精細(xì)追蹤與解釋，本次將其頂?shù)捉鐚游辉跁r間域上加以網(wǎng)格化，編制其相應(yīng)的等t0圖；同時，采用砂層組分布區(qū)井段VSP速度擬合的平均速度進(jìn)行時深轉(zhuǎn)換，經(jīng)井點實鉆深度進(jìn)行校正，獲得砂層組頂、底界面構(gòu)造形態(tài)圖，通過頂、底界面相減，即獲得1—4小層地層厚度分布圖(圖9a)。同時利用已鉆井砂地比含量統(tǒng)計，結(jié)合區(qū)域沉積趨勢，獲取砂地比平面分布數(shù)據(jù)，采用地層厚度與砂地比乘積的方法，獲得1—4小層砂巖厚度等值線圖(圖9b)。

圖9 BZ油田沙二段1—4小層砂層組厚度等值線圖Fig.9 Thickness contour of sub-sandstone layer 1-4 of Member Sha 2 in BZ oil field

從砂巖厚度平面展布來看，沙二段1—4小層儲層整體較發(fā)育且連片分布(圖9b)，其中西南、東北兩側(cè)厚度較大，反映雙物源沉積特征。平面上，不同區(qū)塊砂巖厚度差異明顯，其中5井區(qū)砂巖厚度整體最大，厚度普遍在20～35 m之間，向北東方向厚度變?。籅4井區(qū)砂巖厚度中等，一般在15～30 m之間，向北厚度逐漸變薄；4井區(qū)砂巖厚度平面變化較大，西南部為厚砂層發(fā)育區(qū)，厚度一般在20～30 m之間，向北東方向A2井區(qū)附近厚逐漸減薄，厚度一般在5～15 m之間；2井區(qū)砂巖厚度整體變薄，一般在10～30 m之間，橫向厚度變化較快，厚砂層主要發(fā)育在A13井至A22井東及A20井北部區(qū)域。

4.2 小層厚度分布預(yù)測

研究表明，該區(qū)沙二段沉積處于盆地相對穩(wěn)定凹陷階段，剝蝕作用較弱，其沉積過程主要受古地貌分布的控制，利用逐層回剝的方法定量表征各小層地層展布具有較好的適用性。

平面上，以各小層井點地層厚度統(tǒng)計為基礎(chǔ)，以砂層組地層厚度為趨勢約束，通過自上而下的逐層回剝方法，定量表征各小層平面地層厚度展布。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，BZ油田沙二段各小層砂巖厚度與地層厚度同樣呈線性相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.85。因此，本次在小層地層厚度定量表征基礎(chǔ)上，以井點砂巖厚度統(tǒng)計為依據(jù)，以小層平面地層厚度展布為趨勢約束，以地震振幅屬性為邊界約束，實現(xiàn)了沙二段小層砂巖厚度定量預(yù)測——獲得了BZ油田沙二段各小層砂巖厚度等值線圖(圖10)。

圖10 BZ油田沙二段各小層砂巖厚度等值線圖Fig.10 Thickness contour of each sub-sandstone layer of Member Sha 2 in BZ oil field

從各小層砂巖展布縱向演化特征來看，沙二段沉積早期(3—4小層)受古地貌控制，砂巖分布范圍局限，主要沿中部和南部溝谷發(fā)育，平面砂巖厚度變化較大，一般在4～14 m之間；沙二段沉積中、晚期(1-2小層)砂巖分布范圍擴(kuò)大，全區(qū)廣泛發(fā)育，呈連片狀分布。其中沙二段沉積中期(2小層)砂巖厚度整體較厚，一般在10～18 m之間，平面砂巖厚度變化不大。而沙二段沉積晚期(1小層)平面砂巖厚度變化較大，砂巖厚度整體較薄，一般在2～10 m之間，厚層砂巖主要發(fā)育在5井南部區(qū)域、A1井北部區(qū)域以及A19井西部區(qū)域。

4.3 應(yīng)用及實踐

根據(jù)沙二段砂巖厚度的定量預(yù)測成果，有效指導(dǎo)了BZ油田沙二段低滲油藏整體開發(fā)方案優(yōu)化，共設(shè)計調(diào)整井23口，采用“整體部署，滾動實施”策略實施。2020年先期部署并實施4口調(diào)整井，依據(jù)儲層描述最新認(rèn)識，對4井井位進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，將井點優(yōu)化至儲層厚度較大、物性較好的位置。從實施效果來看，4口井實鉆儲層厚度與鉆前設(shè)計基本一致，厚度變化在2～4 m之間，合計初期日產(chǎn)油282 m3/d，達(dá)到鉆前設(shè)計產(chǎn)量(圖11)。

圖11 BZ油田2020年調(diào)整井實施效果對比Fig.11 The comparison of implementation of the adjusted wells in BZ Oilfield in 2020a.2020年調(diào)整井設(shè)計與實鉆儲層厚度；b.2020年調(diào)整井設(shè)計與實際初期產(chǎn)量

5 結(jié)語

通過地震90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)在BZ油田的中深層沙二段儲層預(yù)測中所取得的良好應(yīng)用效果，可以得出以下結(jié)論：

(1)90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)尊重原始地震資料，地震數(shù)據(jù)零相位對應(yīng)于地層界面，地震同相軸與巖性地層對應(yīng)關(guān)系較好，地震剖面可解釋性強(qiáng)、分辨率高。

(2)BZ油田沙二段1—4小層砂層組儲層頂?shù)捉缑娴卣鸱瓷涮卣髅黠@，實際儲層厚度與油田地震資料分辨能力匹配性較高。90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)對于沙二段儲層空間展布特征刻畫和儲層厚度定量預(yù)測具有較好的適用性。

(3)利用90°相位轉(zhuǎn)換技術(shù)，實現(xiàn)了油田主力含油層段砂體的定量預(yù)測，并有效指導(dǎo)該油田調(diào)整井位的部署和高效實施，可為類似油田中深層儲層預(yù)測提供借鑒。