渤海海域盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體形成條件及預(yù)測(cè)方法——以遼東灣JZ-A構(gòu)造區(qū)沙一、二段為例

劉志剛,宋章強(qiáng),郭 濤,張中巧

(中海石油(中國(guó)）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

渤海海域盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體形成條件及預(yù)測(cè)方法
——以遼東灣JZ-A構(gòu)造區(qū)沙一、二段為例

劉志剛,宋章強(qiáng),郭 濤,張中巧

(中海石油(中國(guó)）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

傳統(tǒng)認(rèn)為渤海海域遼東灣地區(qū)的盆地低凸起由于面積小,不能作為有效物源,周邊碎屑儲(chǔ)層不發(fā)育。通過(guò)仔細(xì)分析JZ-A構(gòu)造相鄰?fù)蛊饏^(qū)的鉆井、地震等資料,分析認(rèn)為該低凸起區(qū)沙二早期辮狀溝道發(fā)育,可以作為有效物源區(qū),沙二晚期發(fā)育湖相碳酸鹽巖沉積。在動(dòng)態(tài)物源理論指導(dǎo)下,在精細(xì)的古地貌及古溝谷分析基礎(chǔ)上,應(yīng)用宏觀地震相分析技術(shù)、地震屬性分析技術(shù)、多屬性聚類分析技術(shù)預(yù)測(cè)了沙二早期辮狀河三角洲展布范圍。后來(lái)的勘探實(shí)踐與預(yù)測(cè)結(jié)果完全吻合,并發(fā)現(xiàn)了中型油氣田。該地區(qū)沉積儲(chǔ)層的成功預(yù)測(cè),在類似構(gòu)造區(qū)塊有一定借鑒意義。

低凸起;近源砂體;預(yù)測(cè)方法;渤海海域

近年來(lái),渤海海域古近系油氣勘探取得了較大進(jìn)展,發(fā)現(xiàn)了J1、J25、Q29、K10等一批儲(chǔ)量達(dá)億噸級(jí)的大型油氣田(群）。這些勘探成果的取得,與古近系儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)方法的突破是密不可分的。渤海的勘探者們?cè)诶碚撆c實(shí)踐結(jié)合的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新提出“山—溝—坡—面”控砂原理、“三因素”控砂原理以及動(dòng)態(tài)物源理論[1-4],形成了適合渤海的特色沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù),即地質(zhì)—地球物理綜合預(yù)測(cè)技術(shù)。另外,許多學(xué)者對(duì)其它油田也做了很多控砂模式的研究,如陡坡帶斷裂控砂模式、構(gòu)造坡折帶對(duì)沉積的控制等等[5-11]。但是,盆內(nèi)低凸起的供源能力長(zhǎng)期以來(lái)并沒有受到重視,傳統(tǒng)上一直認(rèn)為盆內(nèi)低凸起在沙河街時(shí)期對(duì)盆外大型物源有阻擋作用,其周邊沉積體不發(fā)育(圖1b）。筆者在動(dòng)態(tài)物源理論的啟發(fā)下,對(duì)渤海海域多個(gè)盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體的發(fā)育情況做了細(xì)致的探索研究。徐長(zhǎng)貴[2]認(rèn)為遼東灣JZ-S地區(qū)沙一二段的砂體就是來(lái)自遼西低凸起,遼西低凸起在沙二段沉積時(shí)期為剝蝕區(qū),可以做為良好的物源區(qū)。因此認(rèn)為只要低凸起上母源性質(zhì)好、古溝谷古溝道發(fā)育,還是完全有可能在其周邊形成小型沉積體的。大量的精細(xì)三維地震資料的應(yīng)用,也為低凸起周邊小型沉積體的識(shí)別描述及精細(xì)刻畫提供了技術(shù)保障。本文以JZ-A構(gòu)造為例,介紹盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體的形成條件及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法。

1 地質(zhì)背景

JZ-A構(gòu)造位于渤海海域遼西低凸起北傾末端的JZ-B氣田東北側(cè),整體受控于遼西低凸起邊界大斷層并被次級(jí)斷層復(fù)雜化的大型斷鼻構(gòu)造(圖1a）。早期鉆井表明該構(gòu)造是以沙一、沙二段碳酸鹽巖為主要儲(chǔ)層,根據(jù)碳酸鹽巖與陸源碎屑巖相互消長(zhǎng)的一般共識(shí),來(lái)自西部大物源區(qū)的三角洲體系不能影響到本區(qū),JZ-A構(gòu)造是缺乏有效儲(chǔ)層的(圖1b）。

2 砂體形成條件分析

圖1 JZ-A構(gòu)造位置(a）和構(gòu)造內(nèi)沙一、沙二段沉積相圖(b）Fig.1 JZ-A structure location(a）and distribution of sedimentary facies of the Es1 and Es2 formation in structure(b）

關(guān)于研究砂體形成的條件,很多學(xué)者都已經(jīng)提出了自己的觀點(diǎn)并起到了很好的指導(dǎo)作用。但是如果在盆內(nèi)低凸起周邊找砂體,筆者認(rèn)為首先必須要仔細(xì)研究低凸起是否能作為有效物源區(qū),同時(shí)還需要仔細(xì)分析凸起區(qū)是否存在古溝谷,保證物源可以沿古溝谷向下匯聚形成砂體富集區(qū)。因此,有效的物源區(qū)及古溝谷是盆內(nèi)低凸起周邊砂體發(fā)育的必要條件,“源—溝”耦合是砂體發(fā)育的基礎(chǔ)。

2.1 物源分析

圖2 JZ-B-5井單井柱狀圖Fig.2 Histogram of JZ-B-5 well

通過(guò)對(duì)已鉆井JZ-B-5單井資料(圖2）細(xì)致地研究,可以清楚地看到JZ-B-5井基巖類型為前寒武系花崗巖系,這種母巖類型經(jīng)受侵蝕搬運(yùn)后,很容易形成碎屑儲(chǔ)集砂體,并且沙二段直接覆蓋在前寒武系之上。沙二底部2 341.1 m巖心為含中礫細(xì)礫巖,礫石分選差,磨圓度一般,說(shuō)明5井區(qū)在沙二時(shí)期是近物源的,而且可以提供物源;在地震上表現(xiàn)為下切特征(圖3a）,分析認(rèn)為沙二底部為溝道滯留沉積。沙一段2 323.5 m巖心為生物介殼富集的灰?guī)r,分析認(rèn)為沙二頂部～沙一段為濱淺湖灘。通過(guò)巖心的特征,可以大體指示該區(qū)沉積演化過(guò)程:該井沙二早期位于剝蝕區(qū)殘留溝道;沙二晚期至沙一時(shí)期沒于水下,為濱淺湖沉積。因此,JZ-B-5井區(qū)沙二早期是可以提供物源的,并且JZ-A地區(qū)可以接收到來(lái)自JZ-B地區(qū)物源的砂體。賴維成[1]首次在“三因素”控砂理論中提到了“動(dòng)態(tài)物源”,指出物源區(qū)的大小是動(dòng)態(tài)變化的。結(jié)合該構(gòu)造判斷JZ-B地區(qū)物源應(yīng)該也屬于動(dòng)態(tài)物源范疇,且物源是隱蔽的。因此,分析物源時(shí)一定要用動(dòng)態(tài)的思維來(lái)看待,不能以現(xiàn)今的沉積面貌而輕易認(rèn)為古沉積時(shí)期也為如此。低凸起甚至凹陷內(nèi)也可能存在局部的、短暫的小物源區(qū)。經(jīng)強(qiáng)烈剝蝕、快速沉積,小物源也能形成好砂體。

2.2 古輸砂通道及古地貌分析

通過(guò)對(duì)JZ-B地區(qū)物源的分析,該地區(qū)沙二段的物源來(lái)自遼西低凸起北端,那么物源的供源能力又如何呢?從過(guò)JZ-B-5井南東向地震圖(圖3a）可以看出,遼西低凸起北端發(fā)育大型古輸砂通道,正是由于大型古輸砂通道的存在,使得JZ-A地區(qū)可以接收來(lái)自遼西低凸起的沉積體,并且起到了匯聚的效果。古輸砂通道是沉積物搬運(yùn)的直接證據(jù),良好的溝道保證沉積區(qū)砂體通暢并持續(xù)地供應(yīng)。根據(jù)地震資料對(duì)該凸起進(jìn)行分析,從而刻畫并確定了剝蝕區(qū)的范圍(圖3b）,圖3c是該區(qū)沙二早期的古地貌特征,從古地貌特征上也明顯反應(yīng)出遼西低凸起北側(cè)在沙二早期存在大型古輸砂通道。同時(shí)我們還可以大體推測(cè):順古溝谷下方的斜坡地帶為砂體的有利富集區(qū)。關(guān)于古地貌對(duì)砂體的控制作用,徐長(zhǎng)貴和鄧洪文已經(jīng)做了詳細(xì)的研究[3,4],認(rèn)為精細(xì)的古地貌分析是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)古近系儲(chǔ)集層的必要條件和前提條件。古地貌分析不僅對(duì)預(yù)測(cè)和識(shí)別儲(chǔ)集層具有非常重要的指導(dǎo)意義,同時(shí)對(duì)隱蔽油氣藏的預(yù)測(cè)也有著非常重要的作用。

圖3 下切古特征(a）、沙二早期物源區(qū)范圍(b）及其古地貌特征(c）Fig.3 Incised valleys characteristics(a）,distribution of source in early stage of Es2(b）and Palaeogeomorphology characteristics in early stage of Es2(c）

3 地質(zhì)約束下的地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法

目前,儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)地質(zhì)理論與先進(jìn)的地球物理技術(shù)完美結(jié)合的程度,并達(dá)到儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)的目的。儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)需要地震地質(zhì)一體化研究方法才能變得更加完美。筆者通過(guò)參考前人研究成果,總結(jié)出一套盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的方法。

3.1 宏觀地震相分析技術(shù)

宏觀地震相分析主要是通過(guò)對(duì)常規(guī)地震相(如前積反射、雜亂反射、楔狀反射等）的追蹤來(lái)刻畫大型沉積體的大致分布范圍。通過(guò)對(duì)JZ-A地區(qū)精細(xì)的地震相分析,JZ-A地區(qū)沙二段地震反射為一套強(qiáng)振幅楔形前積反射特征(圖4）。受斷層影響,地震反射特征顯得復(fù)雜化,追蹤其平面分布有一定困難,要詳細(xì)刻畫沉積體的平面展布特征,需要借助地震多屬性綜合分析。

圖4 沙二段典型地震相特征Fig.4 Typical seismic facies characteristics in Es2 formation

3.2 地震屬性分析技術(shù)

地震屬性是指由疊前或疊后地震資料,經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)變換導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、動(dòng)力學(xué)特征和統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。這些特征既可直接度量,又可通過(guò)基于邏輯或?qū)嵺`的推理得到[12]。地震屬性分析技術(shù)能夠從地震數(shù)據(jù)中提取豐富的地球物理信息,在石油勘探開發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。各種地震屬性的平面展布具有一定的相似性,但對(duì)于儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測(cè)來(lái)講其差異性很大。不同的地震屬性反映不同的地質(zhì)含義,如:頻率反映沉積體結(jié)構(gòu),振幅反映巖性差異性,相位反映邊界。本文通過(guò)對(duì)JZ-A地區(qū)地震屬性分析和研究,從地震屬性中提取的振幅信息有助于該地區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè),從而劃分出該區(qū)有利沉積體平面展布位置。

為了找出能反映沙二段沉積儲(chǔ)層特征的地震響應(yīng)特征,我們對(duì)地震、地質(zhì)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析,并結(jié)合進(jìn)行井震標(biāo)定分析(圖5a）,認(rèn)為:沙河街組二段地震反射層振幅強(qiáng)弱可反映沙二段儲(chǔ)層變化規(guī)律,振幅越強(qiáng),對(duì)應(yīng)沙二段儲(chǔ)層發(fā)育程度越高。因此,根據(jù)沿層均方根屬性圖大體圈定沉積體平面展布范圍(圖5b）。

圖5 地震剖面(a）、均方根振幅圖(b）和多屬性聚類分析圖(c）Fig.5 Seismic profile(a）,mean-square-root amplitude(b）and multi-attribute combination of cluster(c）

3.3 多屬性聚類分析技術(shù)

多屬性聚類分析方法是按照客體在性質(zhì)或成因上的親疏關(guān)系,對(duì)客體進(jìn)行定量分類的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法。聚類分析的基本原則[13]是:(1）若選出的一個(gè)樣品或變量在分好的群中從未出現(xiàn)過(guò),則將它們形成一個(gè)獨(dú)立的群;(2）若選出的一對(duì)樣品或變量有一個(gè)已在分好的群中出現(xiàn)過(guò),則把另一個(gè)樣品或變量也歸入該群;(3）若選出的一對(duì)樣品或變量分別出現(xiàn)在已分好的兩個(gè)群中,則把這兩個(gè)群連結(jié)成一個(gè)新群;(4）若選出的一對(duì)樣品或變量出現(xiàn)在同一個(gè)群中,則這個(gè)樣品就不再分群。

通過(guò)對(duì)JZ-A地區(qū)目的層時(shí)窗內(nèi)提取各種地震屬性(均方根振幅、弧長(zhǎng)、振幅和、瞬時(shí)相位）,我們進(jìn)行了多屬性聚類分析(圖5c）,并在前述地質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,對(duì)地震屬性結(jié)果進(jìn)行綜合解釋,分析認(rèn)為:紅色區(qū)域多屬性相關(guān)性較好,預(yù)測(cè)為儲(chǔ)層發(fā)育主體區(qū);綠色區(qū)域多屬性相關(guān)性中等,預(yù)測(cè)為沉積體遠(yuǎn)端;黃色區(qū)域多屬性相關(guān)性較差,預(yù)測(cè)為湖相泥巖發(fā)育區(qū)。該分析結(jié)果為后續(xù)實(shí)鉆結(jié)果所證實(shí)。

在地質(zhì)模式指導(dǎo)下,結(jié)合地震儲(chǔ)層平面預(yù)測(cè)技術(shù),綜合分析JZ-A地區(qū)發(fā)育來(lái)自于JZ-B地區(qū)物源的辮狀河三角洲沉積,并預(yù)測(cè)了其平面分布范圍(圖 6）。

圖6 JZ-A構(gòu)造沙二早期沉積相圖Fig.6 Sedimentary facies of the early stage of Es2 formation of JZ-A structure

4 勘探效果

基于JZ-A地區(qū)沉積儲(chǔ)層平面展布情況,并結(jié)合構(gòu)造地質(zhì)資料,最終在JZ-A地區(qū)部署了5口探井,實(shí)鉆結(jié)果與預(yù)測(cè)結(jié)果完全吻合,所鉆探井均鉆遇辮狀河三角洲前緣相帶,儲(chǔ)層發(fā)育,而且獲得了較好的油氣發(fā)現(xiàn)(圖7）,平均油層厚度高達(dá)30 m,經(jīng)測(cè)試單井日產(chǎn)油平均超過(guò)100 m3,最高可達(dá)300多立方米,原油密度為0.82～0.85 g/cm3,為品質(zhì)非常好的輕質(zhì)油。經(jīng)過(guò)對(duì)該構(gòu)造沙二段的儲(chǔ)量計(jì)算,為一中型油氣田。

圖7 JZ-A構(gòu)造聯(lián)井圖Fig.7 Profile from Well JZ-A-1 to Well JZ-A-5

5 結(jié)論

(1）盆內(nèi)低凸起面積雖小,但如果能提供有效物源、有古溝谷等輸砂通道發(fā)育,在“源—溝”耦合的情況下,其周邊還有可能發(fā)育有效儲(chǔ)層。

(2）盆內(nèi)低凸起周邊砂體一般規(guī)模不大,實(shí)踐證明:在地質(zhì)理論指導(dǎo)下,利用三維地震資料,進(jìn)行多屬性綜合分析,地質(zhì)—地震相結(jié)合精細(xì)刻畫預(yù)測(cè)其平面展布是一套行之有效的技術(shù)方法。

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The formation conditions and prediction methods of near-source sand body adjacent to low salient in Bohai Bay Basin——taking Es1 and Es2 formation in the JZ-A structure,Liaodong Bay as an example

Liu Zhigang,Song Zhangqiang,Guo Tao,Zhang Zhongqiao
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tanggu Tianjin300452）

For a long time,because the area of low salient in Liaodong bay area in Bohai Sea was small,it wasn’t considered as an effective source and the clastic reservoirs wasn’t developed.By analyzing drilling and seismic data in JZ-A structure,braided valleys are developed in this low salient during sedimentation early stageof Es2 and they can be treated as the effective source.During late stageof Es2,the carbonate sediments were developed.Under the directionof dynamic source theory and basedon the subtle analysisof palaeogeomorphology and paleovalley,braided-river delta distribution during early stageof Es2 waspredicted by using seismicfacies analysis techniques,seismic attribute analysis techniques and multi-attribute combinationof cluster analysis techniques.Finally,a middle scaleoilfield wasfound which provided referencefor future petroleum geological exploration in other similar structures.

low salient;near source sand body;prediction method;Bohai Sea

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.022

1008-2336(2011）01-0022-06

中海石油(中國(guó)）有限公司“十一五”重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目“渤海灣地區(qū)油氣形成富集與分布預(yù)測(cè)”(編號(hào):SC06TJ-TQL-004-BH02）資助。

2010-09-15;改回日期:2010-10-12

劉志剛,男,1980年生,工程師,2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué),現(xiàn)主要從事沉積儲(chǔ)層綜合研究。E-mail:liuzhg3@cnooc.com.cn。