復(fù)合曲流河道內(nèi)的單河道識別

周連敏 何書梅 趙郁文 宋舜堯 劉天鶴 王晶晶

(①中國石油大港油田公司勘探開發(fā)研究院，天津 300280；②中國石油大港油田公司對外合作項目部，天津 300280)

0 引言

隨著開發(fā)程度的不斷深入，相當多的油氣田面臨著可采儲量采出程度大、綜合含水率高的開發(fā)難題[1-4]?；谛泳鹊某Ｒ?guī)儲層研究已經(jīng)難以滿足油氣田開發(fā)需求，急需采取一些新技術(shù)、新方法精細刻畫儲層，以達到認識厚砂體內(nèi)部儲層非均質(zhì)性分布的目的。

河流相砂體是重要的儲層類型之一[5-9]。河道的頻繁擺動形成復(fù)合河道砂體，復(fù)合河道內(nèi)砂體儲層通常不連通、弱連通或半連通，具有很強的非均質(zhì)性，影響剩余油的分布。這需要精細識別復(fù)合河道內(nèi)單河道的邊界及砂體分布情況。

國內(nèi)很多學者已對復(fù)合河道內(nèi)部單河道的劃分開展了研究。肖佃師等[10]利用井震聯(lián)合識別三角洲相復(fù)合砂體中單一河道；單敬福等[11]研究了復(fù)合辮狀河道期次劃分方法與沉積演化過程；胡光義等[12]針對渤海海域S油田新近系明化鎮(zhèn)組辮狀河沉積分析了復(fù)合砂體疊置樣式等。但國內(nèi)學者對于稀井網(wǎng)條件下曲流河復(fù)合河道的研究相對較少，特別是曲流河河道擺動頻繁、砂體時空分布復(fù)雜的地質(zhì)條件下，利用井、震資料識別單河道的難度大[13-15]。針對研究區(qū)海上油田稀井網(wǎng)條件，本文以單河道砂體接觸模式為指導(dǎo)[16-17]，建立一套曲流河復(fù)合河道內(nèi)單河道識別的技術(shù)流程，在實際應(yīng)用過程中取得了較好的效果，為曲流河復(fù)合砂體油層的井網(wǎng)關(guān)系調(diào)整、剩余油挖潛提供了技術(shù)支持。

1 地質(zhì)概況

埕海一區(qū)位于大港油田南部灘海區(qū)，構(gòu)造上位于埕寧隆起向歧口凹陷過渡的斜坡部位，發(fā)育被斷層復(fù)雜化的背斜圈閉，勘探面積約為40km2?？v向上具多套含油層系，其中明化鎮(zhèn)組埋深較淺，一般為800～1200m，以泥巖為主，呈現(xiàn)“泥包砂”的特點，為曲流河沉積，河道擺動頻繁，準確預(yù)測河道位置難度大。目前研究區(qū)已經(jīng)進入開發(fā)階段后期，由于儲層非均質(zhì)性嚴重，在開發(fā)中面臨注采矛盾突出、剩余油挖潛困難等問題。

地震資料振幅類屬性對巖性變化具有很好的響應(yīng)[18-20]。根據(jù)前人的研究成果，研究區(qū)NmⅢ2小層曲流河河道的展布方向為南北向，均方根振幅高值區(qū)(圖1a中紅色區(qū))呈近南北向條帶狀展布，與物源方向一致。均方根振幅高值區(qū)的井鉆遇較厚砂巖，反應(yīng)了振幅屬性預(yù)測的儲層分布與鉆井結(jié)果吻合程度高。但依靠振幅屬性不能預(yù)測河道邊界的準確位置，同時利用振幅中值區(qū)預(yù)測砂巖分布還存在多解性。Texture振幅包絡(luò)屬性結(jié)合了單道振幅包絡(luò)屬性和多道振幅標準偏差，可以標識較連續(xù)高振幅地質(zhì)體，高值區(qū)反映河道砂體的分布。Texture振幅包絡(luò)屬性沿層切片(圖1b)揭示研究區(qū)西部主要發(fā)育單河道，東部W15井和W17井區(qū)發(fā)育復(fù)合河道，復(fù)合河道內(nèi)部各單河道砂體相互疊置，砂體在時空分布上極為復(fù)雜，各條單河道邊界模糊不清，因此需要開展復(fù)合河道內(nèi)單河道邊界識別。

2 單河道劃分方法

2.1 單河道砂體地震響應(yīng)特征

地震地層學理論認為，在砂、泥巖過渡區(qū)域，即河道砂體邊緣處，地震波波形會發(fā)生變化，尤其是振幅有較大的變化。通常河道砂體在地震剖面上表現(xiàn)出“頂平底凸”的充填形反射或“頂凸底凸”的透鏡狀反射。如果相鄰兩口井鉆遇砂體對應(yīng)的地震反射同相軸是連續(xù)、穩(wěn)定的，振幅強度沒有變化，那么就可以認為兩口井鉆遇砂體屬于同一條河道沉積；如果同相軸有一定程度的錯開，或者相鄰兩口井之間的同相軸是斷續(xù)的，振幅強度發(fā)生變化，那么鉆遇砂體就不屬于同一條河道[21-24]。

本次研究將單井鉆遇河道砂體標定到地震剖面，分析地震波形受砂體分布范圍變化的影響，預(yù)測單河道的分布。單河道砂體空間組合模式主要有兩種：①同期單砂層內(nèi)兩個單河道砂體的疊加(圖2a)，各單河道的頂面存在高程差或各單河道規(guī)模不同；②同期單砂層內(nèi)多個單河道的疊加(圖2b)，單河道之間存在溢岸砂體或泛濫平原沉積。

由圖2可見，在砂體尖滅處地震反射振幅明顯變?nèi)?，砂體疊合使波形變得復(fù)雜。據(jù)此可以通過地震屬性揭示這種變化，刻畫單河道砂體邊界。

圖2 復(fù)合河道內(nèi)單河道的接觸模式

2.2 單河道劃分技術(shù)流程

復(fù)合河道砂體是兩條或是多條單河道砂體側(cè)向疊合的結(jié)果，但各單一河道總要出現(xiàn)分叉，留下河道之間沉積物的蹤跡。若要在復(fù)合河道內(nèi)識別單河道，需要確立單河道邊界的識別標志及單河道砂體發(fā)育的規(guī)模，最終完成單河道的識別與劃分。本文首先根據(jù)振幅屬性的變化，利用邊緣檢測屬性識別各單河道的邊界；再根據(jù)地震波形的變化，利用傾角方位屬性判斷單河道側(cè)向遷移方向；兩種屬性相互結(jié)合、相互驗證，最終運用地層切片技術(shù)等，在沉積模式指導(dǎo)下，完成單河道之間沉積邊界的識別與單河道的劃分(圖3)。

圖3 單河道識別與劃分技術(shù)流程

3 單河道識別

3.1 單河道邊界的識別

振幅屬性對本區(qū)巖性有較好的識別能力，邊緣檢測技術(shù)利用地震屬性處理[25-26]突出其變化較快的邊界。振幅屬性沿水平面x、y軸方向梯度dx、dy指示巖性在水平面上的變化，邊緣檢測屬性表達式為

在砂、泥巖過渡區(qū)域，振幅屬性發(fā)生快速變化，通過計算梯度可以預(yù)測河道砂體的邊界。從沿NmⅢ2小層底向上4ms處切片(圖4a)看，高值區(qū)域為河道邊界，較好地反映了末期河道彎曲度大的沉積特征。同時，截彎取直是曲流河特有的沉積現(xiàn)象，邊緣檢測屬性上具有較好的反映(圖4a北部W7井附近)。

研究區(qū)砂巖的邊緣檢測屬性門檻值約為22000，因此將邊緣檢測屬性按照22000截斷，再將截斷的邊緣檢測屬性嵌入Texture振幅包絡(luò)屬性(圖4b)進行雙屬性融合。雙屬性融合較好地反映了末期河道和河道砂體的配置關(guān)系，河道砂體主要發(fā)育于末期河道的凸岸。

圖4 單河道預(yù)測圖

W5井在NmⅢ2小層鉆遇較厚的砂巖，為點壩砂體沉積，與雙屬性融合預(yù)測結(jié)果吻合較好。東部的復(fù)合河道經(jīng)過雙屬性融合處理，可以清晰地識別出復(fù)合河道砂體內(nèi)部各條單河道邊界(圖4b中黑色線條)，河道凸岸沉積的砂體也較為清楚。

3.2 河道遷移分析

根據(jù)曲流河“凹岸侵蝕，凸岸沉積”的動力特征，傾角的極大值指示河道的凹岸(圖5)。復(fù)合河道主要是由不同的單河道組成，由于各條單河道動力特征的不同，砂體的沉積方向不同，傾角也有所變化。傾角方位屬性反映地震數(shù)據(jù)局部構(gòu)造的變化細節(jié)，特別是波形的細微變化，本文引入傾角方位屬性預(yù)測單河道側(cè)向遷移方向[27]，確定各期點壩發(fā)育位置。

圖5 傾角極大值與河道遷移方向的關(guān)系

從沿NmⅢ2小層提取的傾角方位屬性平面圖(圖6)可知，黑色高值條帶代表傾角變化較大的區(qū)域，為河道砂體和泥巖的接觸部位，發(fā)育于曲流河河道的凸岸，也就是末期河道的邊界；紅色和藍色低值代表傾角變化較小的區(qū)域，是沉積相對穩(wěn)定區(qū)域，為河道砂體內(nèi)部或泛濫平原泥巖內(nèi)部。

比較圖4與圖6可知，傾角方位屬性與邊緣屬性預(yù)測的單河道邊界具有較高的吻合程度，反映了預(yù)測結(jié)果的可靠性。

圖6 沿NmⅢ2小層提取傾角方位屬性平面圖粉色箭頭表示河道遷移方向

為進一步驗證傾角屬性分辨單河道砂體的能力，對NmⅢ2小層東部的幾條復(fù)合河道分別沿層切片，分析復(fù)合河道內(nèi)部各條單河道的擺動方向，為單河道的識別與劃分提供依據(jù)。從W11井和W12井所在的單河道逐次向上的切片(圖7)中可以看到，W11井和W12井的位置逐漸遠離單河道，所在點壩砂體逐漸擴大，反映了單河道逐漸向西側(cè)向遷移。表明該方法不但可以判斷單河道遷移方向，還可以確定點壩砂體發(fā)育位置及其沉積演化過程。

圖7 NmⅢ2小層底界向上不同時窗的傾角方位屬性切片(粉色虛線箭頭為河道)

4 應(yīng)用效果

4.1 單河道展布特征

綜合應(yīng)用邊緣檢測屬性及傾角方位屬性，可以清晰看出點壩砂體和末期河道的配置關(guān)系，指導(dǎo)沉積微相的劃分。結(jié)合井資料進行驗證，本文對東部的3條復(fù)合河道進行了單河道細分，共劃分出8條曲流河單一河道(圖8a)。結(jié)合鉆井解釋結(jié)果，在曲流河沉積模式指導(dǎo)下，建立小層沉積微相平面圖(圖8b)，研究區(qū)范圍內(nèi)從西向東共發(fā)育10條單河道，東部單河道的點壩砂體規(guī)模相對較大，西部還發(fā)育有4個決口扇。統(tǒng)計結(jié)果表明，單河道砂體寬度為100～500m，平均寬度為326m，厚度為3～8m，平均厚度為5.2m，寬厚比為50～100，平均值為6.8。

圖8 沿NmⅢ2小層末期河道分布圖(左圖黃色線框為右圖成圖范圍)

4.2 鉆井軌跡設(shè)計

單河道砂體的識別為井位設(shè)計，尤其為水平井軌跡設(shè)計，提供了地質(zhì)依據(jù)。鉆探曲流河砂體油氣藏的水平井需要根據(jù)河道側(cè)向遷移方向、規(guī)模、點壩位置調(diào)整井軌跡。當單河道側(cè)向遷移、砂體頂面存在高程差時，需要根據(jù)河道砂體的分布，向上或向下調(diào)整井軌跡(圖9)，以保證水平井軌跡始終在河道砂體內(nèi)部，確保較高的油氣層鉆遇率。

圖9 水平井在復(fù)合河道內(nèi)軌跡調(diào)整方法

H17井(圖8b)水平段主要順單河道方向設(shè)計，在A靶點鉆遇砂體，進尺到3544m處隨鉆顯示為泥巖(圖10)。根據(jù)本次單河道預(yù)測結(jié)果認為，泥巖主要是末期河道內(nèi)洪水滿溢充填形成的細粒沉積。結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造特征，及時將鉆頭上調(diào)，軌跡重新進入砂體范圍內(nèi)，在B靶點完鉆(圖8b)。最終該井鉆遇兩套點壩砂體，投產(chǎn)后獲得高產(chǎn)。

圖10 H17井水平段油層鉆遇情況

5 結(jié)論

(1)Texture振幅包絡(luò)屬性可以識別曲流河復(fù)合河道，但難以準確刻畫單河道邊界。邊緣檢測屬性可以識別和劃分曲流河復(fù)合河道內(nèi)單河道邊界。

(2)傾角方位屬性可以判斷曲流河復(fù)合河道內(nèi)單河道遷移方向，還可以確定點壩砂體發(fā)育位置及其沉積演化過程。

(3)復(fù)合曲流河道內(nèi)的單河道識別方法可以指導(dǎo)沉積微相的劃分，并為井軌跡的調(diào)整提供地質(zhì)依據(jù)。