一種實用的砂體含油性預測方法

張鵬飛，高永進，楊培杰，吳克峰，張麗，王文彬

（中國石化勝利油田分公司地質科學研究院，山東 東營257015）

0 引言

含油砂體是多個地質要素在多種地質過程的綜合作用下形成的一種復雜地質體。前人研究表明，砂體能否成藏，受控于多種地質因素，例如沉積相帶［1-11］、儲層物性［12-16］、儲層孔隙結構［17］、儲層非均質性［18-19］、排烴強度［20-22］、蓋層厚度、圈閉距排烴中心的距離、圈閉位置的流體勢［23-24］等。

李丕龍等［25］和王永詩［26］提出了油氣成藏的“相”“勢”耦合理論，將上述的一系列砂體含油性控制因素歸結為“相”和“勢”2 個方面。該理論認為，流體勢的大小與沉積相帶的耦合決定了儲層含油性，即流體勢越大，儲層物性越好，含油性越好。

對砂體含油性的預測，前人做了大量統(tǒng)計分析和研究工作，按照預測的思路和技術方法不同，可分為3大類，分別為地球物理方法、地質定性對比和地質定量預測方法。

地球物理方法主要基于地震資料的含油氣檢測技術［27-30］。前人分析認為，與儲層中含油氣異常有關的地震屬性包括瞬時相位、反射強度中值濾波能量、平均振動能量等近30 種［27］。在實際操作中，還須針對敏感屬性進行優(yōu)選。由于地震資料分辨率有限，且對地震資料品質的要求較高，該方法在砂體含油性預測實踐中運用較少。

地質定性對比方法主要從與砂體成藏相關的幾個因素出發(fā)，通過綜合對比分析，對不同地區(qū)、不同類型的砂體含油性進行定性判斷和預測。如陳秀艷等［31］從距油源遠近、砂體物性、圈閉條件等3 個方面對三角洲-濁積巖體系中發(fā)育的幾種巖性體進行對比，認為滑塌濁積扇和部分遠源濁積巖的含油性要優(yōu)于坡移堆積體和水下碎屑流。

在含油性地質定量預測方面，前人針對不同地區(qū)、不同圈閉類型做過很多研究工作［32-34］。比較具有代表性的如張俊等［33］將含油性控制因素歸結為生排烴、儲集、運聚和保存4 個子系統(tǒng)，對砂體埋深、沉積微相等13 個地質參數(shù)進行定量統(tǒng)計或賦值。

在此基礎上，通過多元線性回歸，分別建立了孤立砂體及斷層溝通砂體的油氣充滿度預測公式。該成果從巖性油藏的形成機理入手，選擇了主控因素進行量化，對含油性進行定量預測，其思路清晰、方法合理、推導縝密，可作為研究范本。但該方法涉及的地質參數(shù)多、過程復雜，在油田實際生產部署中可操作性差，很難推廣應用。

本文緊貼油田生產實際，選擇與砂體含油性緊密相關的少量參數(shù)進行定量統(tǒng)計、回歸運算，探索了1 套易于掌握、操作簡便的含油性定量預測方法，對油田生產部署具有一定的指導作用。

1 地質背景與技術思路

東營凹陷洼陷帶是斷陷盆地發(fā)展過程中長期持續(xù)沉降形成的低洼構造單元。沙河街組三段中亞段（以下簡稱沙三中） 沉積時期洼陷帶主要發(fā)育來自東南部的東營三角洲-濁積巖沉積體系。濁積砂體廣泛發(fā)育，縱向上相互疊置，橫向上連片分布。實鉆資料證實，濁積砂體含油性差異非常大，縱向上單井鉆遇相鄰的多套砂體，雖然成藏條件基本一致，但油水間互現(xiàn)象非常普遍，橫向上距離很近的井所鉆遇的砂體含油性同樣差別很大。

針對這一問題，本文從典型油藏及失利井解剖出發(fā)，結合前人關于濁積巖成藏影響因素的研究成果，明確了研究區(qū)濁積巖成藏主控因素，并對其進行量化統(tǒng)計。在此基礎上，首先，對各主控因素與砂體含油性進行相關性分析，同時綜合考慮方法的合理性和可操作性，對參數(shù)進行篩選，最終確定參與回歸運算的地質參數(shù)；然后，再運用多元線性回歸方法，得到砂體含油性的定量預測模型；最后，運用未參與回歸運算的樣本井數(shù)據(jù)進行檢驗，以驗證該模型是否可靠?？傮w預測技術思路如圖1所示。

圖1 濁積砂體含油性定量預測技術思路

2 濁積砂體識別與參數(shù)統(tǒng)計

本文的主要研究對象為東營三角洲-濁積巖體系中的濁積砂體。東營三角洲為我國東部陸相斷陷盆地中典型的進積型三角洲，沙三中沉積時期為其發(fā)育的鼎盛期，三角洲在不斷向前推進過程中，在其前方發(fā)育了多期次、疊合連片分布的滑塌濁積巖沉積。

濁積砂體在地震剖面多表現(xiàn)為弱振幅、連續(xù)性差的透鏡狀或蠕蟲狀反射結構。鉆井資料揭示，在大套三角洲前緣砂體的下方，往往發(fā)育更早期沉積的多套濁積砂體，表現(xiàn)為夾在深灰色泥巖、油頁巖中的孤立狀薄層粉細砂巖，自然電位曲線多呈指狀特征（見圖2）。

典型油藏及失利井解剖證實，研究區(qū)濁積砂體含油性受地層壓力系數(shù)、橫向距油源斷裂距離、垂向距下伏烴源巖距離等3 個因素控制明顯。高地層壓力、與油源斷層直接溝通或接近、埋深較大、靠近下伏烴源巖的濁積砂體含油性相對更好。

油層平面分布受有效儲層展布控制比較明顯［35］。借鑒前人含油性影響因素的相關研究成果，最終確定統(tǒng)計的參數(shù)包括砂體埋深、砂體厚度、孔隙度（由聲波時差計算得出）、地層壓力系數(shù)（地層測試數(shù)據(jù)）、距油源斷層距離共5 項。

需要說明的是，研究區(qū)濁積巖富集層系之下則為沙三下優(yōu)質烴源巖發(fā)育段，埋深較穩(wěn)定，通常在3 200～3 400 m。因此，可用砂體埋深來近似反映濁積巖距下伏烴源巖的距離。本次研究共統(tǒng)計了82 口井246 個單砂體的1 230 個數(shù)據(jù)。

圖2 三角洲-濁積巖體系沉積模式與濁積砂體單井識別特征

3 參數(shù)相關性分析

對上述數(shù)據(jù)進行相關性分析表明，砂體埋深、地層壓力系數(shù)與砂體含油性呈明顯正相關（見圖3）。當砂體埋深達到或超過3 200 m 時，濁積砂體含油概率明顯變高，基本為油層或油水同層；當?shù)貙訅毫ο禂?shù)達到1.4 或更高時，基本為油層。

分析還表明，距油源斷裂距離、砂體厚度、孔隙度與砂體含油性呈負相關（見圖3）。距油源斷裂越遠，由于油源條件相對變差，因此含油概率越低，這與以往認識的地質規(guī)律基本一致。但砂體厚度、孔隙度與砂體含油性呈負相關，這一點違背了一般的地質規(guī)律。進一步分析表明，統(tǒng)計方式可能是造成數(shù)據(jù)具有這一特點的主要原因。研究區(qū)砂體厚度較大、物性較好時，往往砂體的充滿度反而較低，很多井鉆遇該類砂體的低部位，測井解釋為含油水層或水層，而統(tǒng)計單元為單井鉆遇單砂體；因此，對于這類優(yōu)質“相”的砂體，含油性的統(tǒng)計結果往往較差。

圖3 含油性影響因素相關性分析

4 含油性預測模型擬合與檢驗

上述統(tǒng)計參數(shù)中的地層壓力系數(shù)來源于地層測試數(shù)據(jù)。由于研究區(qū)目的層系的地層壓力變化區(qū)間較大，地層壓力系數(shù)在0.8～2.0，且存在相鄰井區(qū)壓力系數(shù)相差較大的現(xiàn)象，因此，在鉆探之前，很難對目的層的壓力系數(shù)作出較為準確的估算。本次研究的主要目的是，在鉆井之前，對砂體含油性進行預測，以便優(yōu)選目標，優(yōu)先部署鉆探?；诖耍罱K只保留了地層壓力系數(shù)之外的其他4 項參數(shù)進行回歸運算。

首先，將測井解釋結果或試油結果進行了賦值，賦值標準為水層為0、含油水層為1、油水同層為2、油層為3；然后，將包括1 個因變量和4 個自變量的樣本數(shù)據(jù)輸入MATLAB 軟件，進行多元線性回歸，得到的含油性定量預測模型為

式中：y 為含油性預測值；H 為頂面埋深，m；h 為單層厚度，m；φ 為孔隙度，%；L 為距油源斷裂橫向距離，m。

將擬鉆探目標的相關參數(shù)（單層厚度、孔隙度采用鄰井鉆遇砂體數(shù)據(jù)）代入模型，計算結果更接近于哪個數(shù)據(jù)標準，則定義為哪類層。例如計算結果為2.78，接近于油層賦值標準3，因此，可預測目標砂體為油層。

運用未參與回歸運算的19 口滾動勘探井的27 個解釋層數(shù)據(jù)，對該模型進行了檢驗，其中19 個層的預測結果與實際解釋或試油結果相符，吻合率達到了70.3%（見表1）。

2012年，應用該預測模型，對研究區(qū)沙三中9 個濁積砂體進行了優(yōu)選，部署探井3 口，鉆探成果證實，該方法對于油田生產部署中濁積砂體的優(yōu)選鉆探具有一定的指導作用，可為勘探決策提供一定依據(jù)。

表1 含油性定量預測模型檢驗數(shù)據(jù)

5 結論

1）砂體含油性影響因素眾多，通過將控藏理論與油田實際相結合，最終選定砂體埋深、砂體厚度、孔隙度、地層壓力系數(shù)、距油源斷層距離5 項參數(shù)進行統(tǒng)計，并對各項參數(shù)與含油性的相關性進行了分析。

2）在相關性分析的基礎上，通過對測井解釋或試油結果進行賦值，采用多元線性回歸方法，得到了砂體含油性定量預測模型。利用未參與回歸運算的井數(shù)據(jù)進行檢驗證實，預測結果與實際吻合率較高，表明該方法可為勘探決策提供依據(jù)。

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