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        博興洼陷南斜坡沙二—沙四段沉積特征研究及有利區(qū)預(yù)測

        2022-01-05 08:24:52王鳳剛
        能源與環(huán)保 2021年12期

        李 洋,王鳳剛

        (1.東北石油大學(xué),黑龍江 大慶 163318; 2.北京宇畔科技發(fā)展有限公司,北京 102200)

        博興洼陷南斜坡處于東營凹陷的西南邊緣斜坡帶上,主要含油層系為沙河街組,自1965年鉆通17口井油藏后,隨著勘探程度不斷加深,該地區(qū)沉積特征及砂體展布特征等認(rèn)識局限制約了勘探進(jìn)度。李秀華等[1]通過單井相剖面分析認(rèn)為,博興洼陷沙四段主要發(fā)育濱淺湖砂壩、席狀砂兩種儲集砂體;梁書義等[2]認(rèn)為博興洼陷為復(fù)式油氣區(qū),發(fā)育多類型圈閉,根據(jù)油氣成藏系統(tǒng)概念及劃分原則,將博興洼陷劃分為四個具有不同成藏特征的油氣成藏系統(tǒng);袁紅軍[3]通過古地貌恢復(fù)及地震屬性,從宏觀上預(yù)測了沙四段灘壩砂巖儲層發(fā)育范圍;賈艷聰?shù)萚4]通過儲層特征研究認(rèn)為,沙四上段儲層物性受微相沉積特征差異控制,優(yōu)質(zhì)儲層主要分布在厚層壩主體的中部位置。

        根據(jù)前期地質(zhì)認(rèn)識[5-7],工區(qū)油藏類型以構(gòu)造、構(gòu)造—巖性、地層油藏為主,為多含油氣層系、多油藏類型的復(fù)式油氣區(qū)。目前,研究區(qū)沙河街組未有系統(tǒng)分層,成藏層系橫向變化大,油氣富集程度變化大;同時,由于受剝蝕影響,該區(qū)沙河街組地層接觸關(guān)系復(fù)雜,沉積特征研究有待進(jìn)一步細(xì)化,多期砂體縱橫疊置,儲層預(yù)測難度大,勘探程度較低,具有較大勘探潛力。

        隨著沙一段的全面開發(fā),研究區(qū)面臨后續(xù)儲量不足的局面,急需發(fā)現(xiàn)新的產(chǎn)能陣地[8-9]。本文通過沉積特征及有利儲層預(yù)測,從地層、沉積相、地球物理分析等研究分析出發(fā),開展沉積規(guī)律及儲層預(yù)測研究,落實該區(qū)儲層分布規(guī)律。結(jié)合已有的鉆井、試油等資料,評價目標(biāo)區(qū)的勘探潛力,提供有利油氣勘探目標(biāo),夯實研究區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)基礎(chǔ),為油田增儲上產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。

        1 地質(zhì)背景

        博興洼陷是東營凹陷最西部的一個三級構(gòu)造單元(圖1),為高青斷層和石村斷層共同控制的地塹式盆地。其中,博興洼陷南部斜坡帶由北向南方向古近系地層存在剝蝕現(xiàn)象,上第三系地層主要發(fā)育大套泥巖,覆蓋在古近系孔店組、沙河街組不同組段地層之上[10]。研究工區(qū)構(gòu)造位置位于東營凹陷博興洼陷的西南邊緣斜坡帶上,金家—樊家鼻狀構(gòu)造帶的南部。北臨博興生油洼陷,具有良好的油源條件,南部為魯西隆起,長期處于剝蝕狀態(tài),發(fā)育多種類型的儲集層。

        圖1 博興洼陷及周邊地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃Fig.1 Structural division map of Boxing Sag and surrounding areas

        2 地層劃分及特征

        鉆井資料揭示,研究區(qū)新生界地層自下而上依次為古近系孔店組、沙河街組的沙四段、沙三段、沙二段、沙一段;新近系館陶組、明化鎮(zhèn)組;第四系平原組[11-12]。東營組在本區(qū)高部位剝蝕,其中沙一段和沙三段為主力含油層系。通過對區(qū)域沉積過程分析(圖2):沙三段沉積初期,受盆地快速沉降影響,自下而上沉積沙三至沙一段以及東營組地層,沉積末期,由于盆地抬升,剝蝕現(xiàn)象嚴(yán)重;直至館陶組沉積時期,由于博興洼陷進(jìn)入坳陷期,盆地緩慢下降開始沉積,到明化鎮(zhèn)時期沉積速度開始加快。

        圖2 博興洼陷南斜坡地層結(jié)構(gòu)模式Fig.2 Stratigraphic structure model of the southern slope of Boxing Sag

        根據(jù)工區(qū)地層特點,通過“多層次逐級控制的儲層劃分對比原則”和“網(wǎng)絡(luò)輻射精細(xì)地層對比技術(shù)”,在巖心及錄井資料基礎(chǔ)上,通過測井組合特征以及測井曲線的旋回特征,建立全區(qū)地層對比格架。通過對比剖面分析(圖3),在工區(qū)北部沙一段部分地層遭受剝蝕,隨著地層向南逐漸抬升,在工區(qū)南部大部分沙一地層剝蝕嚴(yán)重,沙二段地層比較完整。

        圖3 博興洼陷南斜坡近北東—南西向地層對比剖面Fig.3 Stratigraphic correlation section near the northeast-southwest of the southern slope of the Boxing Sag

        3 沉積體系劃分

        3.1 沉積類型劃分

        博興洼陷南斜坡沙河街組巖性以碎屑巖為主,碳酸鹽巖分布局限。通過總結(jié)前人的成果以及巖心觀察、薄片鑒定、粒度分析[13-16],并綜合利用測井曲線和地震相特征,博興洼陷南斜坡沙河街組沙二—沙四段主要發(fā)育有三角洲相、扇三角洲相和湖泊相(表1)。

        其中,沙四段巖性以粉砂巖、灰質(zhì)砂巖為主,夾含礫砂巖、含介殼砂巖,粒度概率曲線多為三段式,巖性較粗,分析認(rèn)為屬于扇三角洲前緣水下分流河道微相;沙三中、下段巖性主要以灰色泥巖為主,夾薄層砂巖,SP曲線趨于基線,為濱淺湖相沉積;沙三上段巖性以粗砂巖、油浸炭屑砂巖為主,粒度概率曲線多為具有跳躍和懸浮次總體間過渡段的三段式,SP曲線呈菱形,發(fā)育扇三角洲前緣水下分流河道及河口壩微相;沙二段巖性以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、含炭屑細(xì)砂巖為主,顏色多為灰色,粒度概率曲線多為三段式,SP曲線為箱形—鐘形復(fù)合形態(tài),為三角洲前緣沉積。

        3.2 沉積展布特征分析

        (1)沙四段。沙四段沉積時期,博興洼陷處于大規(guī)模湖進(jìn)時期,南斜坡整體環(huán)境為濱淺湖,濱淺湖灘壩相發(fā)育。受南部物源魯西南隆起[17-18]的影響,J8井區(qū)靠近物源,發(fā)育扇三角洲相,水下分流河道發(fā)育,砂體縱向上疊合連片,由于受湖進(jìn)的影響,平面上扇三角洲推進(jìn)減弱,扇體范圍較小,由于受湖進(jìn)的影響,平面上扇三角洲推進(jìn)減弱,扇體范圍較小。由于河流水流動力減弱,向北逐漸過渡到J17-15井附近,受湖進(jìn)影響,縱向上由扇三角洲前緣向上過渡為前扇三角洲,該井沙四下段巖性主要以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和灰質(zhì)砂巖為主,SP曲線呈齒化箱形組合,水下分流河道發(fā)育。沙四上段巖性主要以泥質(zhì)沉積為主,夾薄層粉砂巖,SP曲線平直,為前扇三角洲沉積。在J1井附近,巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,SP曲線平直,屬濱淺湖相沉積(圖4)。

        (2)沙三上亞段。沙三晚期(大致沙三上亞段)斷陷活動減弱,盆地水域范圍縮小,表現(xiàn)為湖退現(xiàn)象,三角洲砂體不斷向盆地中心推進(jìn),平面上砂體范圍越廣,縱向上砂體不斷向前進(jìn)積(圖5)。沙三上亞段沉積時期,近物源處的J8井區(qū)發(fā)育三角洲相,三角洲前緣水下分流河道發(fā)育,砂體縱向上疊合連片,由于受湖退的影響,平面上三角洲不斷向前推進(jìn),砂體范圍較大。向北逐漸過渡到J10井附近,受湖退影響,縱向上由濱淺湖相、前三角洲亞相向上過渡為三角洲前緣亞相,該井沙三中下段巖性主要以泥質(zhì)沉積為主,夾薄層粉砂巖,SP曲線平直,為濱淺湖、前三角洲沉積,向上巖性主要以砂質(zhì)泥巖、粉砂巖和灰質(zhì)砂巖為主,SP曲線呈齒化箱形組合,發(fā)育三角洲前緣水下分流河道。在J2井附近,三角洲砂體還未推進(jìn)到該處,巖性以泥巖、砂質(zhì)泥巖為主,SP曲線呈分散指狀和微齒化曲線組合,屬濱淺湖相沉積,由于該處水域較深,灘壩砂體不發(fā)育。

        圖5 博興洼陷南斜坡沙三上亞段平面相分析Fig.5 Plane facies analysis of the upper third member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

        (3)沙二段。沙二段沉積時期,構(gòu)造活動減弱,盆、山分異趨于減弱。沙二段中早期,湖盆水域淺,來自南部的魯西南隆起物源的碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足,形成了規(guī)模較大的三角洲沉積,以三角洲前緣為主。以2條水下分流河道進(jìn)入工區(qū),其中一支分支河道進(jìn)入J6區(qū)塊,但砂體規(guī)模小,厚度相對較薄。另外一支分支河道從J9區(qū)塊進(jìn)入工區(qū)一直向北延伸到J31井區(qū)附近,砂體縱向上疊合連片,且分布面積較大(圖6),沙二段晚期,氣候開始逐漸濕潤,受湖盆水域擴(kuò)大,水體較深的影響,三角洲砂體不斷退積,砂體平面上砂體范圍不斷縮小。至沙一段該區(qū)以湖相沉積為主,發(fā)育生物灰?guī)r。

        圖6 博興洼陷南斜坡沙二段平面相分析Fig.6 Plane facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

        4 有利區(qū)預(yù)測

        4.1 地震相特征

        地震相是指不同地震反射特征對特定沉積體的地震響應(yīng)。本次研究通過已鉆遇地質(zhì)體的地震反射特征,通過建立地震信息與井上不同測井曲線特征的關(guān)系,總結(jié)地震相與沉積相的關(guān)系,研究沉積相的特點,指出有利相帶。

        對J10-14沙二段3砂組鉆遇8.9 m水道分支河道末端細(xì)砂巖進(jìn)行了地震波形分類處理。通過剖面可以看出(圖7(a)),鉆遇砂體在地震剖面的響應(yīng)是一較弱連續(xù)性較差的同相軸,通過地震波形分類可較精細(xì)地對其平面分布形態(tài)進(jìn)行描述,可以看出剖面中類型為紅、黃的波形分類較符合該套砂巖在地震上的響應(yīng),可以通過平面地質(zhì)切片對該類地震波形進(jìn)行平面展示。沙二段沉積時期氣候干旱,斜坡區(qū)整體沉積環(huán)境為濱淺湖,來自南部的魯西隆起物源的碎屑物質(zhì)供應(yīng)充足,形成了規(guī)模較大的三角洲沉積,以三角洲前緣為主,獲得目標(biāo)砂體地震反射波形分類平面圖(圖7(b)),同沙二段沉積時期為三角洲前緣沉積的地質(zhì)認(rèn)識吻合。

        圖7 博興洼陷南斜坡沙二段地震相分析Fig.7 Seismic facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

        對J17-15沙四段頂部鉆遇的水下分流河道中心細(xì)砂巖,進(jìn)行了地震波形分類處理。波形分類結(jié)果較精細(xì)的區(qū)分了該套連續(xù)強(qiáng)同相軸的細(xì)微不同之處,通過該井的標(biāo)定,明確了圖7中紅色、黃色代表的波形類型為該套砂體的地震響應(yīng)(圖8(a));沙四上亞段沉積時期,博興洼陷處于大規(guī)模湖進(jìn)時期,南斜坡整體環(huán)境為濱淺湖,濱淺湖灘壩相發(fā)育,南部在J8井區(qū)和J22井區(qū)發(fā)育2個扇三角洲砂體,以扇三角洲前緣為主,獲得目標(biāo)砂體地震反射波形分類平面圖(圖8(b)),同沙四亞段沉積時期為扇三角洲前緣的地質(zhì)認(rèn)識吻合。

        圖8 博興洼陷南斜坡沙四段地震相分析Fig.8 Seismic facies analysis of the fourth member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

        4.2 基于測井識別的儲層預(yù)測

        測井約束地震反演技術(shù)是一種基于模型的反演技術(shù)[19-21],通過地震解釋建立的構(gòu)造模型及低頻模型,利用測井曲線的高頻成分以及地震的中低頻信息,以井上巖心作為約束條件,通過不斷迭代使合成地震記錄與實際地震數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到最優(yōu),得到目的層的阻抗模型。這種方法綜合了井上垂向分辨率及地震橫向分辨率的特點,提高了反演成果的分辨率及地質(zhì)目標(biāo)的預(yù)測精度。

        從反演結(jié)果可以看出(圖9),反演結(jié)果垂向上與測井解釋結(jié)果對應(yīng),橫向上反映了砂體展布邊界,分辨率較高??v向上與測井資料吻合較好,橫向上吸收了地震資料的變化信息;地震資料上2個同相軸之間,能夠分辨出多套儲層,并且與測井資料吻合較好。通過選擇幾口井作為驗證井,不參與測井約束反演,驗證反演結(jié)果的可靠性。 J8-8井下半部分為參與反演、J7井全段未參與泛亞,從反演結(jié)果來看,J8-8井在沙四段頂部鉆遇一套19.3 m厚的砂巖,與反演結(jié)果吻合;J7井在沙四段頂部僅鉆遇一套厚2 m的砂巖,同反演剖面預(yù)測結(jié)果相同。說明反演結(jié)果在同實鉆井相吻合的前提下,具有較好的預(yù)測性,成果較可靠、準(zhǔn)確。

        圖9 反演效果分析Fig.9 Analysis of inversion effect

        4.3 有利區(qū)預(yù)測

        根據(jù)研究區(qū)的沉積相帶、測井曲線解釋及試油生產(chǎn)情況等對沙二至沙四段進(jìn)行有利區(qū)預(yù)測。目的層三角洲前緣水下分流河道發(fā)育,儲層特征對油氣聚集有利,沉積特征控制著砂體展布特征。結(jié)合區(qū)域油氣成藏控制因素,確定3個有利目標(biāo)區(qū),分別為沉積控制的J10井區(qū)、構(gòu)造控制的J8井區(qū)、地層及沉積控制的J8井區(qū)。

        (1)有利目標(biāo)區(qū)1。該有利區(qū)位于J10井區(qū),主要受沉積控制,發(fā)育三角洲前緣水下分流河道,砂體厚度大,其中J10-16-X7井沙二段3砂組鉆遇油層10.8 m/2層,初期9.1 t/d,含水82.7%;J10-14-X10井鉆遇油水同層5.4 m/2層,說明該套儲層具有較好的含油氣性。通過過設(shè)計井地震反演剖面可以看出(圖10),J15-17、J10-16-X7井均鉆遇該套主力含油砂體,結(jié)合沙二段3砂組含油性預(yù)測及油藏剖面分析,位于J10-14-X10鉆遇近北東向斷層上升盤發(fā)育砂體較厚,且構(gòu)造位置相對較高,建議部署一口滾動評價井。

        圖10 有利目標(biāo)區(qū)1Fig.10 Favorable target area one

        (2)有利目標(biāo)區(qū)2。該有利區(qū)位于J8井區(qū),屬于沙三上段受斷層控制的構(gòu)造圈閉,被2條近北東向斷層挾持,該構(gòu)造圈閉的閉合幅度較大,且繼承性良好,設(shè)計井可同時兼探沙四儲層情況。通過平面地震屬性可以看出,邊緣檢測體地震增強(qiáng)屬性基本反映出這2條斷層的搭接關(guān)系,通過儲層預(yù)測,有利區(qū)儲層發(fā)育(圖11);根據(jù)測井解釋成果可知,該井區(qū)J8-7井在沙三上段鉆遇油層29.1 m/8層,干層4.8 m/4層,該套層系含油性較好,設(shè)計井西部J9區(qū)塊,J9-5-9井,鉆遇油層7.6 m/2層,油水同層10.6 m/層,同樣具有較好的油氣顯示。綜合井區(qū)及鄰區(qū)分析,該有利區(qū)斷層落實較可靠,儲層發(fā)育,含油氣顯示良好,具有一定的滾動評價潛力。

        圖11 有利目標(biāo)區(qū)2Fig.11 Favorable target area two

        (3)有利目標(biāo)區(qū)3。該有利區(qū)同樣位于J8井區(qū),為沙三上段的地層巖性油藏,位于工區(qū)南部高部位,通過設(shè)計井地震剖面來看其構(gòu)造圈閉較落實,位于2個斷裂交切部位,油氣成藏有利,鄰井J8X11、J8-8井在沙三上段均鉆遇良好儲層;通過儲層預(yù)測結(jié)果分析,該有利區(qū)儲層發(fā)育,在斷層交切內(nèi)部,鄰井較高部位的J8-32在目的層鉆遇優(yōu)質(zhì)儲層,設(shè)計井在同斷塊內(nèi)部構(gòu)造位置較J8-32高約20 m。

        綜合以上分析,設(shè)計井位置構(gòu)造處于較高部位,反演預(yù)測砂體較厚,低部位的鄰井J8-32在該套層系油氣顯示良好,具有滾動部署潛力(圖12)。

        圖12 有利目標(biāo)區(qū)3Fig.12 Favorable target zone three

        5 結(jié)論

        (1)研究區(qū)地層呈現(xiàn)北厚南薄的特點,南部地層缺失嚴(yán)重,隨著地層向南逐漸抬升,在工區(qū)南部大部分沙一段地層剝蝕嚴(yán)重,沙二段地層比較完整。

        (2)綜合利用測井曲線和地震相特征分析,物源主要來自南部的魯西隆起。其中,沙四段沉積處于大規(guī)模湖進(jìn)時間,南部近物源扇三角洲水下分流河道發(fā)育,沙三上段以三角洲前緣亞相沉積為主,砂體較發(fā)育;沙二段主要以三角洲前緣沉積為主,受古水流流向的影響,不同區(qū)域砂體發(fā)育程度差別較大。

        (3)結(jié)合儲層預(yù)測結(jié)果分析及沉積相展布特征,工區(qū)主要存在3個有利目標(biāo)區(qū)。其中,沙三上段受三角洲前緣沉積影響,砂體發(fā)育,在J8井區(qū)存在2個有利目標(biāo)區(qū),分別為巖性油藏及構(gòu)造油藏;J10井區(qū)受沉積控制,發(fā)育三角洲前緣水下分流河道,砂體厚度大,結(jié)合成藏認(rèn)識,存在1個有利目標(biāo)區(qū)。

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