杭錦旗地區(qū)盒1段辮狀河道構(gòu)型及心灘半定量地震識(shí)別

秦雪霏,齊 榮,李 巍,陳小梅

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司華北油氣分公司勘探開發(fā)研究院,河南鄭州450006;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海洋學(xué)院,北京100083;3.中國(guó)石油化工股份有限公司西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院,四川成都610000)

杭錦旗區(qū)塊位于鄂爾多斯盆地北緣,橫跨伊盟隆起和伊陜斜坡兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元,其中下石盒子組主要為沖積平原辮狀河沉積。主要目的層盒1段砂體普遍發(fā)育,河道橫向遷移頻繁,表現(xiàn)為多期疊置砂泥薄互層特征,心灘規(guī)模小且橫向連通性較差,儲(chǔ)層孔隙度平均9.0%,滲透率平均0.81×10-3μm2,整體為低孔低滲低豐度致密儲(chǔ)層[1]。

針對(duì)鄂爾多斯盆地致密辮狀河儲(chǔ)層及“甜點(diǎn)”識(shí)別,前人已開展了大量研究并形成了一系列有效方法,整體可歸納為:以疊后波形分類及多屬性分析為主的定性預(yù)測(cè)方法[2-4],重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)辮狀河沉積有利相帶刻畫;以序貫高斯模擬為主的疊后深度域定量反演預(yù)測(cè)方法[5-6],重點(diǎn)在于刻畫砂體埋深及空間展布特征;以AVO及疊前彈性參數(shù)反演為主的含氣性預(yù)測(cè)方法[7-8],重點(diǎn)在于氣藏相對(duì)富集區(qū)的落實(shí),所形成的成果對(duì)于勘探開發(fā)起到了重要的指導(dǎo)作用。然而實(shí)踐證實(shí),不同級(jí)次的心灘是天然氣成藏富集的最主要儲(chǔ)集體,心灘間的水道充填部分由于物性相對(duì)較差,難以成為有效儲(chǔ)層,也就是說盡管鄂爾多斯盆地盒1段砂體普遍發(fā)育,但只有相對(duì)高孔滲的心灘才是真正意義上的“甜點(diǎn)”,也是儲(chǔ)層識(shí)別的根本目標(biāo)[5],已有成果如何進(jìn)一步精細(xì)化是致密低滲油氣藏攻關(guān)的重點(diǎn)所在。鄂爾多斯盆地辮狀河沉積河道構(gòu)型單元解剖是近年來該區(qū)精細(xì)開發(fā)研究的熱點(diǎn)之一,張吉等[9]和盧海嬌等[10]通過研究蘇里格氣田河道構(gòu)型,提出了心灘對(duì)成藏及油氣富集的重要性,尤其對(duì)于提高加密井部署、水平井軌跡設(shè)計(jì)質(zhì)量具有重要意義。目前在河道構(gòu)型井震聯(lián)合研究方面,以曲流河沉積相對(duì)成熟,無論采用地震波形[11]還是地層切片[12-13]等,對(duì)曲流河內(nèi)部微相以及砂體疊合模式判識(shí)均能取得較好效果,而在辮狀河單期河道構(gòu)型識(shí)別與定量/半定量刻畫方面相對(duì)薄弱,主要原因在于受地震資料品質(zhì)、單期辮狀河厚度、砂泥阻抗分異不明顯等諸多因素限制[12],盡管如此,在滿足地震地質(zhì)綜合研究條件的地區(qū),將單期河道與三維地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)有機(jī)結(jié)合起來,進(jìn)而通過地震地質(zhì)一體化研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)心灘的量化評(píng)價(jià),是致密低滲油氣藏精細(xì)化開發(fā)以及地震研究的主要方向之一。

1 杭錦旗盒1段辮狀河道構(gòu)型分析

三維地震儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法及效果評(píng)價(jià)需建立在對(duì)儲(chǔ)集體研究認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上。前人針對(duì)鄂爾多斯盆地盒1段地層,通過野外露頭觀測(cè)、實(shí)鉆井對(duì)比等方法,開展了一系列關(guān)于辮狀河道構(gòu)型及內(nèi)部非均質(zhì)性的相關(guān)研究,認(rèn)為盒1段辮狀河其有效儲(chǔ)層空間模式主要為孤立型、局部連通型、堆積疊置及切割疊置型[10],心灘間以水道充填或河漫沉積為主。無論哪種類型的分布,單心灘之間通常表現(xiàn)為“泛連通”特征,雖然整體可視為規(guī)模化油氣儲(chǔ)集體,但仍屬于獨(dú)立的儲(chǔ)滲單元。從已有文獻(xiàn)資料[9-10,14-15]看,鄂爾多斯盆地心灘及辮流帶整體規(guī)模普遍較小,其幾何特征參數(shù)有一定差異。據(jù)蘇里格氣田加密井網(wǎng)區(qū)實(shí)鉆揭示[10],盒1段單心灘厚度2.0～5.0m,長(zhǎng)度0.4～0.7km,寬度0.3～0.5km,僅縱向堆積疊置心灘厚度相對(duì)較大,可達(dá)10.0～20.0m,對(duì)于沙漠、黃土地表?xiàng)l件而言,三維地震資料分辨率仍有較大制約。

直井資料可有效揭示心灘厚度,雖然前人運(yùn)用成像測(cè)井等資料開展了井間心灘規(guī)模的推算[9],但受井網(wǎng)井距限制,對(duì)儲(chǔ)層橫向構(gòu)型分析具有一定誤差,因此直井+水平井實(shí)際鉆井資料是分析河道構(gòu)型的有效依據(jù)。根據(jù)杭錦旗盒1段儲(chǔ)層識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)[16-18]可以準(zhǔn)確落實(shí)各類河道構(gòu)型單元的特征參數(shù)。結(jié)合杭錦旗A井盒1段測(cè)井及綜合解釋結(jié)果(圖1)可以看出,盡管盒1段中部砂體厚度較大,但能夠達(dá)到儲(chǔ)層條件的僅限于內(nèi)部以含礫粗砂巖為主的心灘沉積。

對(duì)于辮狀河道構(gòu)型定級(jí),已有較為清晰的劃分方案。MIALL[19-20]根據(jù)盆地內(nèi)沉積巖性體的層次性提出了河道砂體的5級(jí)構(gòu)型方案。吳勝和等[21]采用倒序方案對(duì)沉積體構(gòu)型進(jìn)行分級(jí)。本文主要采用吳勝和等[21]的方案對(duì)杭錦旗辮狀河道構(gòu)型進(jìn)行分級(jí)。結(jié)合杭錦旗十里加汗盒1段致密砂巖儲(chǔ)層分類及高產(chǎn)氣層劃分和識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)[16-18],得出結(jié)論:Ⅰ類儲(chǔ)層為光滑箱型(含礫)粗砂巖,孔隙度在10%以上,自然伽馬(GR)低于40API;Ⅱ類儲(chǔ)層為齒化箱型中-粗砂巖,孔隙度主要分布區(qū)間5%～10%,自然伽馬40～60API;Ⅲ類儲(chǔ)層為鐘型細(xì)砂巖,孔隙度普遍低于5%,自然伽馬60～80API。圖1中A井盒1段中部為兩期辮狀河道復(fù)合沉積(六級(jí)構(gòu)型單元),砂體以粗砂巖為主,其間以泥巖或高伽馬含砂質(zhì)水道充填為主,巖性物性條件較差,并非儲(chǔ)層刻畫的目標(biāo)所在。兩期疊置心灘均為超短期旋回沉積體,厚度分別為8.0m和15.0m。其中上部疊置心灘2(圖1)由三期單期辮流河道沉積組成,單心灘(七級(jí)構(gòu)型單元)厚度3.0～5.0m,單心灘之間以厚度不足1m泥質(zhì)含量相對(duì)偏高的落淤沉積為主。盡管單心灘內(nèi)部仍存在著更高級(jí)次構(gòu)型的落淤層、增生體等微相沉積差異,但是由于受地震分辨率限制,無法利用儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法進(jìn)行識(shí)別,因此不再進(jìn)行分析說明。

利用直井資料開展河道構(gòu)型分析,僅可明確不同級(jí)次構(gòu)型單元的厚度情況,對(duì)于延伸長(zhǎng)度及走向仍需結(jié)合水平井的連續(xù)測(cè)井資料。根據(jù)A井及導(dǎo)眼井B和水平井C實(shí)際鉆遇的盒1段沉積微相精細(xì)對(duì)比結(jié)果可明確河道現(xiàn)今構(gòu)造傾向(圖2),進(jìn)而結(jié)合水平井錄井及測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)落實(shí)七級(jí)構(gòu)型心灘的分布情況。按照前述儲(chǔ)層巖性物性識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水平井段實(shí)鉆結(jié)果進(jìn)行分類,并根據(jù)水平井軌跡及A井和B井微相對(duì)比情況形成二維河道構(gòu)型劃分剖面,基本可以落實(shí)七級(jí)河道構(gòu)型單元的長(zhǎng)度及橫向配置關(guān)系。分析認(rèn)為,C井水平段共鉆遇2個(gè)七級(jí)心灘(A井及B井揭示單心灘厚度小于5.0m),其中,中后段單心灘長(zhǎng)度450m左右,自然伽馬平均60.8API,孔隙度平均9.4%。受水動(dòng)力作用影響,單心灘迎水面巖性物性相對(duì)較好,自然伽馬平均45API,孔隙度平均11.82%,以Ⅰ類儲(chǔ)層為主。心灘中部鉆遇58m細(xì)砂巖,由于水平井軌跡近平行于砂體現(xiàn)今構(gòu)造傾向,推測(cè)為壩頂水道沉積。心灘背水面巖性物性條件及氣測(cè)全烴,均略差于迎水面,自然伽馬平均56.8API,孔隙度平均8.8%,為Ⅱ類儲(chǔ)層。受靶前距及直井井距的限制,水平段前段所鉆遇的單心灘長(zhǎng)度難以確定。單心灘翼部及心灘間為細(xì)砂-泥巖為主的水道充填沉積,長(zhǎng)度約50m。通過直井及水平井所落實(shí)的七級(jí)構(gòu)型單元幾何參數(shù),為三維地震儲(chǔ)層識(shí)別及有效性評(píng)價(jià)奠定了基礎(chǔ)。

圖1 杭錦旗地區(qū)A井盒1段實(shí)鉆及河道構(gòu)型

圖2 直井+水平井河道構(gòu)型劃分剖面

2 盒1段地震微相分析及辮狀河心灘半定量識(shí)別

2.1 基于相對(duì)分辨率的地震微相分析

杭錦旗盒1段辮狀河沉積厚度相對(duì)較大,但有效儲(chǔ)層(即“甜點(diǎn)”)占比較小。前人研究認(rèn)為,該地區(qū)儲(chǔ)地比僅35%左右[18],對(duì)于主頻20～22Hz三維地震資料而言,縱向多期疊置的復(fù)合河道厚度接近1/4波長(zhǎng),基本滿足地震分辨率識(shí)別要求,然而對(duì)于單期心灘識(shí)別難度相對(duì)較大。地震剖面上A井、B井以及水平段整體位于T9d波谷中(圖3),波形結(jié)構(gòu)差異微弱,儲(chǔ)層分布難以判識(shí)。因此采用基于空間相對(duì)分辨率[22-23]的沿層切片是進(jìn)行河道構(gòu)型分析研究的有力手段。鄂爾多斯盆地下石盒子組盒1段底部為一套較為穩(wěn)定的淺灰色含礫粗砂巖沉積,是上古生界海陸過渡相-陸相沉積層序分界面的主要判識(shí)依據(jù),所形成的反射波表現(xiàn)為連續(xù)穩(wěn)定的中強(qiáng)反射特征(圖3 中T9d波),是鄂爾多斯盆地最主要標(biāo)志波之一,以此作為地震層序分析進(jìn)而作為相對(duì)等時(shí)面開展微相分析是可行的。

根據(jù)河道構(gòu)型分析結(jié)果,七級(jí)心灘厚度約5m,要達(dá)到儲(chǔ)層識(shí)別要求需對(duì)地震資料開展分頻處理,在保證高頻噪聲能夠得到有效壓制的情況下,盡可能使得預(yù)測(cè)精度符合對(duì)地質(zhì)體刻畫的需求,或者說將識(shí)別目標(biāo)的規(guī)模作為參數(shù)優(yōu)化的主要依據(jù),是本文重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容及論點(diǎn)所在。杭錦旗盒1段砂體以及河道底部滯留沉積相對(duì)發(fā)育,所對(duì)應(yīng)的地震波(T9d)全區(qū)較為穩(wěn)定。對(duì)三維地震資料開展沿層切片,分別刻畫盒1段沉積初期到末期所對(duì)應(yīng)的地震微相平面分布(圖4)。整體而言,辮狀河道近南北走向分布,盒1中期發(fā)育4～6條復(fù)合辮狀河道,A井、B井和C井所處河道均為多期堆積疊置型,自然伽馬曲線以穩(wěn)定箱型特征為主,尤其是盒1沉積中期,砂體厚度較大,多期切片均具有明顯響應(yīng),與實(shí)鉆情況具有較好的吻合度(圖2),直至盒1期末水動(dòng)力作用逐步減弱。研究區(qū)地震層序橫向及縱向特征清晰,從中也可以看出盒1段辮狀河的快速遷移以及儲(chǔ)層強(qiáng)烈的非均質(zhì)性。

地下沉積的變化是連續(xù)的,對(duì)于厚度較大的儲(chǔ)層,地層切片及屬性預(yù)測(cè)成果相對(duì)容易落實(shí)。而對(duì)于厚度及規(guī)模普遍較小的儲(chǔ)集體識(shí)別來說,不能夠簡(jiǎn)單地將合成記錄標(biāo)定的結(jié)果作為切片選擇的依據(jù),主要原因在于:①辮狀河多期疊置,地震反射是儲(chǔ)層的綜合響應(yīng),并非目標(biāo)儲(chǔ)集體的唯一表現(xiàn),盡管儲(chǔ)集體位于特征波形之內(nèi),但二者之間不具有絕對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系;②受分辨率的制約,合成記錄標(biāo)定可以用于落實(shí)沉積相/亞相的時(shí)深關(guān)系,對(duì)于微相識(shí)別,其時(shí)深誤差不可忽略。以上原因容易導(dǎo)致分頻處理參數(shù)選擇以及切片位置具有較大不確定性,從而造成預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度以及對(duì)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集體識(shí)別的精度降低。對(duì)于具有一定井控程度的地區(qū),可以通過建立儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)與地震特征參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析論證[24],而對(duì)于井控程度較低的區(qū)域(如研究區(qū)),則存在樣點(diǎn)數(shù)量不足的問題,多解性難以降低。針對(duì)上述問題,非常有必要建立一種有效的地震預(yù)測(cè)效果評(píng)價(jià)方法。

圖3 實(shí)鉆井連井疊前時(shí)間偏移剖面

圖4 盒1段辮狀河沉積初期(a)—中期(b,c)—末期(d)地震層序演變過程及流向分布

直井可準(zhǔn)確落實(shí)心灘厚度,對(duì)于評(píng)價(jià)地層切片的極限分辨能力具有優(yōu)勢(shì)。而水平井水平段實(shí)際鉆遇的心灘與水道充填之間的橫向連續(xù)配置關(guān)系,以及各構(gòu)型單元所處空間位置較為確定。同時(shí),水平井橫向連續(xù)測(cè)井資料相比直井單點(diǎn)更為豐富,尤其是在降低多解性方面,有著明顯優(yōu)勢(shì),盡管在地震研究過程中往往容易將其忽視。

2.2 盒1段辮狀河七級(jí)心灘構(gòu)型半定量識(shí)別

關(guān)于地下河道構(gòu)型研究,已有較多利用鉆井、地震以及建模的表征方法[12],本文的重點(diǎn)在于如何通過利用構(gòu)型分析對(duì)儲(chǔ)層識(shí)別結(jié)果進(jìn)行半定量刻畫提高對(duì)儲(chǔ)層的準(zhǔn)確定位,對(duì)于后續(xù)基于地震成果的精細(xì)化部署,具有重要參考價(jià)值。

根據(jù)前述,A井及以A井為井口的導(dǎo)眼井B井,于盒1段均鉆遇兩期以上疊置沉積的六級(jí)河道構(gòu)型,巖性物性條件較好,達(dá)到該地區(qū)儲(chǔ)層下限標(biāo)準(zhǔn)[18],揭示了已知井位于河道中部為較大概率。C井于六級(jí)2號(hào)儲(chǔ)層中鉆遇2個(gè)七級(jí)構(gòu)型心灘,長(zhǎng)度約450m,心灘間存在約50m水道充填,物性較差。圖4揭示了不同期次地震微相的橫向變化及沉積演變特征,盡管盒1段沉積中期(圖4b和圖4c)于A井及B井處均有明顯反映,直井驗(yàn)證吻合,但與C井水平段實(shí)際鉆遇心灘橫向配置關(guān)系不符,說明所述圖件為疊置河道的反映,并不代表C井鉆遇儲(chǔ)層所屬的河道,對(duì)于各類構(gòu)型單元的井震聯(lián)合半定量刻畫,存在一定誤差。

河道構(gòu)型分析下的分頻參數(shù)是否有效及半定量識(shí)別的原則為:以水平段實(shí)鉆的心灘沉積為目標(biāo),結(jié)合直井實(shí)鉆結(jié)果,初步明確不同頻段地震資料切片的分辨率,進(jìn)而以水平井實(shí)鉆沉積微相的橫向配置關(guān)系作為頻段優(yōu)化以及切片選擇的主要依據(jù)。當(dāng)所選頻段及切片同時(shí)滿足直井+水平井河道構(gòu)型幾何特征參數(shù)時(shí),即認(rèn)為預(yù)測(cè)成果相對(duì)有效。由于水平段資料的連續(xù)性,因此可將不同類型微相所對(duì)應(yīng)的分頻切片瞬時(shí)振幅值域范圍作為半定量識(shí)別的結(jié)果。圖5為盒1段2-2號(hào)單期辮狀河30～40Hz分頻段地震識(shí)別及有效儲(chǔ)層分布,由圖可見,圖2中兩個(gè)橫向近平行沉積的七級(jí)心灘及水平段250m處水道充填部分得到了準(zhǔn)確刻畫。以此為依據(jù)建立水平井實(shí)鉆微相類型與相應(yīng)的切片值域范圍:河漫灘沉積瞬時(shí)振幅>-35,水道充填沉積介于-35～-50,心灘沉積<-50,盡管廢棄河道及泛濫平原沉積缺乏實(shí)鉆對(duì)比資料而難以進(jìn)行半定量化描述,但整體而言盒1段2-2號(hào)單期辮狀河七級(jí)心灘以及單期河道主體部分均能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確刻畫。

圖5 盒1段2-2號(hào)單期辮狀河30～40Hz分頻段地震識(shí)別結(jié)果(a)及有效儲(chǔ)層分布(b)

3 結(jié)論

1) 通過直井+水平井聯(lián)合河道構(gòu)型分析,杭錦旗地區(qū)盒1段七級(jí)構(gòu)型單心灘厚度3.0～5.0m,其間多為1m左右的落淤沉積,物性較差。多期單心灘疊置沉積構(gòu)成六級(jí)河道構(gòu)型單元,疊置心灘厚度小于15.0m。結(jié)合水平井實(shí)鉆資料分析,單心灘長(zhǎng)度約450m,心灘間以泥質(zhì)含量略高的水道充填非儲(chǔ)層沉積為主。

2) 河道構(gòu)型分析所明確的辮狀河不同微相類型長(zhǎng)度、厚度等幾何特征參數(shù)以及微相沉積配置關(guān)系為杭錦旗盒1段七級(jí)心灘刻畫提供了依據(jù):30～40Hz地震資料切片可有效識(shí)別5m儲(chǔ)層;河漫灘沉積瞬時(shí)振幅>-35,水道充填沉積介于-35～-50,心灘沉積<-50。