中國(guó)灘壩砂勘探現(xiàn)狀與儲(chǔ)層基本特征分析

劉 磊，朱博華，劉顯太，郭迎春，張軍華

(1.中石化勝利油田分公司，山東 東營(yíng) 257015;2.中國(guó)石油大學(xué)，山東 青島 266580;3.中石化石油物探技術(shù)研究院，江蘇 南京 210014)

1 中國(guó)灘壩砂勘探現(xiàn)狀

湖灣及水下隆起周緣沉積的灘壩砂體，由于其良好儲(chǔ)層特征及高產(chǎn)能力，一直受到人們的重視。目前，遼東灣盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、四川盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、大港板橋凹陷、勝利惠民凹陷和東營(yíng)凹陷都發(fā)現(xiàn)了灘壩砂儲(chǔ)層［1－8］。尤其是在東營(yíng)凹陷，勘探人員已經(jīng)找到了大面積的灘壩砂巖油藏，展示了灘壩砂勘探的廣闊前景［9－10］。

灘壩砂體具有近油源、儲(chǔ)集性能好、生儲(chǔ)蓋組合配置完善、有利于油氣富集的地質(zhì)條件，勘探人員理應(yīng)在全國(guó)各地?cái)嘞莺璧木徠聨д业酱祟?lèi)油氣藏，但事實(shí)并非如此。原因主要有以下幾點(diǎn):①灘壩砂多由湖浪改造扇三角洲再沉積而成，地質(zhì)作用力不像三角洲、河流那樣明顯，宏觀上確定其分布比較困難;②具有成藏能力的灘壩砂儲(chǔ)層普遍較深，東部油區(qū)多發(fā)育于下第三系沙河街組，西部油區(qū)還有發(fā)育于三疊系和二疊系的，鉆井成本是必須要考慮的因素;③灘壩砂單層厚度小，一般認(rèn)為小于2 m是灘砂，大于2 m為壩砂，且呈砂泥巖間互，是真正意義上的“薄互層”(10 m以上的厚砂層很少有);④地震資料的精度還達(dá)不到要求，一是縱向分辨率“1/4”根本達(dá)不到薄層分辨率的要求;二是空間展布難成像，目前常規(guī)方法還很難對(duì)灘壩砂湖岸沉積進(jìn)行清晰成像。

總的來(lái)說(shuō)，中國(guó)灘壩砂體油氣藏目前仍然屬于勘探開(kāi)發(fā)程度較低的一類(lèi)油氣藏，尤其對(duì)其儲(chǔ)層的控制因素、形成條件及預(yù)測(cè)方法還沒(méi)有完全形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層基本特征作一比較客觀、全面的分析具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 灘壩砂儲(chǔ)層的地質(zhì)特征

湖相灘壩砂體主要見(jiàn)于湖泊的邊緣、湖中局部隆起和湖灣等濱淺湖區(qū)，是湖岸地帶的碎屑物質(zhì)經(jīng)湖浪、湖流長(zhǎng)期搬運(yùn)、淘洗再沉積形成的。其沉積相分為壩砂亞相和灘砂亞相。灘壩砂體形成于湖進(jìn)或湖退階段，前者剖面呈正旋回層序，后者為反旋回層序，古代保存下來(lái)的以后者居多［6，8］。圖1為灘壩砂的沉積模式，灘砂形成于濱淺湖環(huán)境，主要?jiǎng)恿椴ɡ俗饔?。古地貌、浪基面、物源供?yīng)控制了灘壩砂的發(fā)育與分布;物源的多少控制了灘壩砂巖的發(fā)育規(guī)模;古地貌與浪基面的交會(huì)區(qū)控制灘壩砂的橫向展布和儲(chǔ)層發(fā)育帶;浪基面的位置則使得壩砂在垂直岸線方向有規(guī)律地?cái)[動(dòng)［9］。

圖1 湖相灘壩沉積模式

“灘壩”是灘砂與壩砂的總稱(chēng)，是三角洲或扇三角洲前緣經(jīng)過(guò)風(fēng)浪改造或搬運(yùn)一定距離后又滯留沉積形成的水下堆積性隆起，因而又可稱(chēng)砂質(zhì)灘壩，其二者演化中常常疊覆相伴而生，形成灘壩復(fù)合體。受鉆井、測(cè)井及地震資料分辨率的限制，通常難于區(qū)別。但由于灘砂與壩砂形成的機(jī)理有很大區(qū)別，受不同的水動(dòng)力條件限制，其分布規(guī)律與沉積特征還是有一些區(qū)別［11］。表1總結(jié)了灘砂和壩砂的不同地質(zhì)特征。

表1 灘砂與壩砂的地質(zhì)特征

灘壩砂成藏主要受控于有效儲(chǔ)層分布、壓力特征和構(gòu)造特征，其中有效儲(chǔ)層和壓力是灘壩砂巖油氣成藏最關(guān)鍵的因素:①單層厚、物性好的壩砂油氣最易富集成藏，單層薄、灰質(zhì)含量低的灘砂也具有較好儲(chǔ)集性能;②地層壓力決定油藏類(lèi)型和油氣充滿(mǎn)程度，構(gòu)造背景和斷裂控制含油富集區(qū)帶。在靠近洼陷的高壓區(qū)，地層壓力大，油氣充滿(mǎn)度高，油藏類(lèi)型以巖性油藏為主，油氣藏?zé)o明顯的邊底水，非油即干;在盆地斜坡的中部，為地層壓力的過(guò)渡區(qū)，油藏類(lèi)型以構(gòu)造－巖性油藏為主，油氣充滿(mǎn)度也較高，局部可見(jiàn)到油水間互;在盆地邊緣構(gòu)造高部位的常壓區(qū)，油藏類(lèi)型以構(gòu)造為主，油氣充滿(mǎn)度較低，油藏往往油水間互現(xiàn)象比較普遍，具有明顯的邊底水［9］。

3 灘壩砂儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)

測(cè)井曲線種類(lèi)眾多，對(duì)于灘壩砂儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，比較有效的是SP、GR和電阻率，三孔隙度曲線(聲波、中子、密度)有時(shí)也用于巖性的識(shí)別。電阻率測(cè)井中經(jīng)常用的是微電極測(cè)井，其實(shí)際上是微電位和微梯度電阻率的差值，前者大于后者為正差異。在低滲透油藏中，此類(lèi)測(cè)井分辨率較高，適合于劃分薄層。

測(cè)井曲線的曲線形態(tài)與沉積環(huán)境及水動(dòng)力條件密切相關(guān)，以自然電位曲線為例:自然電位較平直，為水流停滯的低能環(huán)境;自然電位曲線呈中幅微齒化的箱狀，電阻率曲線為尖刀狀正異常，則水動(dòng)力條件相對(duì)穩(wěn)定;自然電位呈低幅指狀或齒形，電阻率曲線為低阻，局部為低幅尖刀狀，反映沉積過(guò)程中能量的快速變化。

目前已發(fā)現(xiàn)油氣的主要是濱淺湖相沉積為主的灘壩砂體，其巖性主要為粉砂巖、灰質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，儲(chǔ)層可能含油、水，也可能是干層。在研究多個(gè)區(qū)塊實(shí)際測(cè)井資料和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上［12－14］，對(duì)灘壩砂儲(chǔ)層的測(cè)井響應(yīng)進(jìn)行了初步歸納和總結(jié)，結(jié)果見(jiàn)表2。

4 灘壩砂儲(chǔ)層主要地震特征

4.1 灘壩砂儲(chǔ)層的分辨率問(wèn)題

灘壩砂儲(chǔ)層的基本特征是“埋深大、屏蔽強(qiáng)、信號(hào)弱、厚度薄”。以東營(yíng)凹陷為例，“埋深大”，發(fā)育的沙四上儲(chǔ)層基本都在3000 m以下，屬于深層勘探的范疇;“屏蔽強(qiáng)”，指的是沙三段的底是一套很好的油頁(yè)巖蓋層，有的灰質(zhì)成分也比較高，地震上是一套強(qiáng)反射，屏蔽了部分能量的下傳，儲(chǔ)層信號(hào)淹沒(méi)在強(qiáng)反射中;“信號(hào)弱”，主要是灘壩砂層很薄，本身反射不強(qiáng)，加上砂體橫向連續(xù)性較差，不易連片追蹤;“厚度薄”，2 m以上的壩砂較少，大量存在的是厚度很薄的灘砂。

灘壩砂儲(chǔ)層的分辨率較低，設(shè)主頻為25 Hz，層速度為3000 m/s，則薄層調(diào)諧厚度1/4為30 m。對(duì)于2 ms為采樣間隔的資料，1個(gè)樣點(diǎn)可分辨的厚度為3 m，即2 m的壩砂的厚度小于1個(gè)樣點(diǎn)的分辨能力，顯然，利用調(diào)諧厚度的研究難度更大。應(yīng)該說(shuō)，地震資料本身的分辨率限制實(shí)際上是制約灘壩砂勘探精度提高最主要的因素。縱向上展寬目的層頻寬、提高主頻，橫向上提高灘壩砂的預(yù)測(cè)精度，是灘壩砂勘探的基本方向。

4.2 地震相特征

地震相是指地震反射的地質(zhì)面貌，即指示沉積體在地震剖面上反映的各種特征。在灘壩砂的解釋中，反射振幅(波形)的應(yīng)用比較多，效果也比較好，而頻率特征的應(yīng)用沒(méi)有振幅特征明顯。從某灘壩砂正演模擬的結(jié)果可知:①灘壩砂表現(xiàn)為中強(qiáng)反射，壩砂越集中，地震反射越強(qiáng);②頻率變化較大，規(guī)律性不易掌握。

正演模擬只反映了灘壩砂的局部特征，實(shí)際資料顯示灘壩砂儲(chǔ)層特征要復(fù)雜得多。整體來(lái)說(shuō)，灘壩砂是強(qiáng)屏蔽層下的“弱中見(jiàn)強(qiáng)”的反射。圖2a為東營(yíng)凹陷樊151—樊147工區(qū)一連井剖面，紅色圈中波組特征與綠色圈有很大區(qū)別，由單波峰變?yōu)殡p波峰，振幅相對(duì)變?nèi)?。圖2b為濱435工區(qū)一過(guò)井剖面，為了給讀者呈現(xiàn)不同的顯示方式，以波形變密度顯示?？梢钥吹秸麄€(gè)儲(chǔ)層還是見(jiàn)到了中等強(qiáng)度的反射結(jié)構(gòu)，但要分清灘壩砂薄互層結(jié)構(gòu)幾乎不可能，甚至連儲(chǔ)層的底界也很難找到。

圖2 灘壩砂儲(chǔ)層的剖面特征

上述結(jié)論與文獻(xiàn)［15］用波形分析法預(yù)測(cè)東營(yíng)西部濱淺湖灘壩砂巖儲(chǔ)層一致，其中10口井展示了10種不同的波形特征，說(shuō)明實(shí)際灘壩砂確實(shí)是很復(fù)雜的。有學(xué)者也歸納總結(jié)了灘壩砂的基本特征，如向奎等［2］認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地排2井井區(qū)灘壩砂油藏具有強(qiáng)振幅、中低頻率、高吸收系數(shù)的特征，特別是振幅能量分布在外部形態(tài)上“周?chē)吔缜逦?、上凸下平”。文獻(xiàn)［10］在東營(yíng)凹陷博興洼陷用振幅屬性和瞬時(shí)頻率屬性較好地預(yù)測(cè)了灘壩砂體。目前很多方法都是基于井資料的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)進(jìn)行灘壩砂體預(yù)測(cè)的，利用地震方法預(yù)測(cè)灘壩砂分布的實(shí)例還不是很多。

4.3 構(gòu)造特征

灘壩砂體的分布范圍受沉積古地形條件的約束，往往分布于古地形的高部位。后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不影響其早期的成藏，灘壩砂屬于典型的巖性油氣藏。從圖3可以看出，該區(qū)發(fā)育有多條近北東方向的斷層，除濱444井以外，已鉆的井都沒(méi)有形成各自的構(gòu)造圈閉，沒(méi)有構(gòu)造條件，但都發(fā)現(xiàn)良好的油氣，這說(shuō)明該處灘壩砂是巖性油氣藏。

圖3 灘壩砂非構(gòu)造油氣藏構(gòu)造圖實(shí)例

圖4 構(gòu)造不利、巖性有利的典型井例

另外，濱437井埋深很大 (大于3700 m)，不在高點(diǎn)，沒(méi)有斷層封堵，剖面上又有較明顯反射特征的區(qū)域，找到的卻是砂體很厚、產(chǎn)量較高的油藏，如圖4所示。這進(jìn)一步明確了一個(gè)認(rèn)識(shí):灘壩砂埋深很大，低孔、低滲，但高壓、物性好，即使構(gòu)造不利，仍然可成為好的巖性油氣藏。這一認(rèn)識(shí)很重要，對(duì)于其他構(gòu)造很復(fù)雜的區(qū)塊(如樊159井區(qū))，只要將勘探重點(diǎn)放在尋找?guī)r性有利區(qū)上，仍然能找到好的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

4.4 古地貌特征

灘壩砂體主要發(fā)育于濱岸環(huán)境，其成因主要是附近的三角洲等近岸淺水砂體經(jīng)過(guò)湖浪和沿岸流等再搬運(yùn)、改造，遇到近岸地形隆起或?yàn)晨谔帟r(shí)，波浪速度減緩，釋放出砂礫堆積形成。因此，古地貌在灘壩砂形成中很重要，它控制了灘壩砂體的橫向展布，這一點(diǎn)已成為比較共性的認(rèn)識(shí)。

上述給出的只是灘壩砂最主要的特征，當(dāng)然僅僅依賴(lài)地質(zhì)、測(cè)井和地震這3個(gè)方面來(lái)描述和預(yù)測(cè)該類(lèi)油藏還是存在很大風(fēng)險(xiǎn)的。由于灘壩砂油藏的復(fù)雜性，在實(shí)際勘探過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)研究工區(qū)的實(shí)際情況，制訂相應(yīng)的解決方案，選用有針對(duì)性的技術(shù)，以便更好地解決面臨的難題。關(guān)于灘壩砂地震解釋中存在的問(wèn)題，如何盡可能地提高灘壩砂的識(shí)別精度等，筆者將另文研究。

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)中國(guó)灘壩砂勘探相對(duì)比較成熟的只有濟(jì)陽(yáng)坳陷的東營(yíng)凹陷，其他油田規(guī)模性的勘探成果還很少，灘壩砂整體來(lái)看前景廣闊，但需要不斷深化認(rèn)識(shí)。

(2)灘壩砂沉積具有厚度薄、橫向變化快的特點(diǎn)，具有近油源、儲(chǔ)集性能好、生儲(chǔ)蓋組合配置完善、有利于油氣富集的地質(zhì)條件，但儲(chǔ)層滲透率低、儲(chǔ)量豐度低，油氣成藏主要受控于有效儲(chǔ)層分布、壓力特征和構(gòu)造特征。

(3)灘壩砂儲(chǔ)層在測(cè)井曲線上具有明顯的差異特征，特別是在SP、GR和電阻率曲線上，有較明顯的反應(yīng)，一般顯示為自然電位負(fù)異常、GR值相對(duì)較低、電阻率較高等特征，這為直接識(shí)別灘壩砂儲(chǔ)層提供了有效的途徑。

(4)灘壩砂儲(chǔ)層在地震資料上也存在比較明顯的特征。從地震相來(lái)看，灘壩砂儲(chǔ)層整體表現(xiàn)為“弱中見(jiàn)強(qiáng)”反射，內(nèi)部結(jié)構(gòu)模糊，劃分小層比較困難;構(gòu)造特征對(duì)于此類(lèi)巖性油氣藏的影響不是很大，構(gòu)造不利區(qū)也有可能是儲(chǔ)層有利區(qū)，勘探人員應(yīng)拓寬思路;古地貌特征控制了灘壩砂儲(chǔ)層的整體分布，灘壩砂儲(chǔ)層一般發(fā)育在古地貌緩坡帶。

(5)目前灘壩砂勘探的主要問(wèn)題是如何提高識(shí)別精度，在目標(biāo)處理的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用多種信息是今后工作努力的方向。

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