江橋地區(qū)薩一油層組河道砂體特征及預(yù)測

朱緒峰, 于志龍, 柯 欽, 郭 波, 張?jiān)獔? 楊淑華, 郭繼茹

(東方地球物理公司 研究院地質(zhì)研究中心,涿州 072750)

0 引言

松遼盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動，形成了凹隆相間的構(gòu)造格局，盆地北部的西斜坡區(qū)為松遼盆地的一級構(gòu)造單元，主要包括富裕構(gòu)造帶、泰康隆起帶和西部超覆帶3個(gè)二級構(gòu)造帶。西斜坡構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了斷陷、坳陷和構(gòu)造反轉(zhuǎn)3個(gè)階段，自下而上形成3個(gè)相應(yīng)構(gòu)造層，其中以坳陷層最發(fā)育，主要接受了泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組地層沉積[1-4]。

圖1 研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Location of research area

薩爾圖油層是該區(qū)主力油層，進(jìn)一步劃分為薩零、薩一、薩二三3個(gè)油層組，對應(yīng)姚家組二、三段-嫩江組一段沉積時(shí)期的地層。油氣主要來自齊家-古龍凹陷的青山口組源巖，通過砂體、不整合面及斷層疏導(dǎo)體系，在有效圈閉內(nèi)聚集成藏，具有資源大、埋藏較淺、易于開發(fā)動用的特點(diǎn)，經(jīng)過多年的勘探與開發(fā)，相繼發(fā)現(xiàn)了白音諾勒、二戰(zhàn)、阿拉新、平洋、江橋和富拉爾基等多個(gè)油氣藏[5-10]。

江橋地區(qū)位于泰康隆起帶的中西部(圖1)，已落實(shí)J55、J75等多個(gè)控制儲量區(qū)，薩二三油層組為其產(chǎn)層，而以薩一油層組為產(chǎn)層的井位置分散，未能形成儲量區(qū)。近年來，隨著勘探程度的加深，新完鉆的J93井、J67井在薩一油層組均獲得高產(chǎn)工業(yè)油流，且鉆探揭示出油層段河道砂體發(fā)育，儲層物性好，進(jìn)而表明針對該層仍具有較大勘探潛力。因此，有必要針對薩一油層組，在江橋地區(qū)深入剖析河道砂體特征，并運(yùn)用各類物探方法預(yù)測其平面分布規(guī)律，指導(dǎo)下一步油氣勘探。

圖2 J93-J67連井對比圖Fig.2 Comparison of J93 and J67(a)J93井綜合柱狀圖；(b)J67井綜合柱狀圖

1 河道砂體特征

1.1 巖性組合特征

江橋地區(qū)薩一油層組發(fā)育的沉積相類型有三角洲相和湖泊相，儲集層砂體主要聚集在三角洲前緣亞相的水下分流河道、河口壩、遠(yuǎn)砂壩及席狀砂微相。其中水下分流河道砂體巖性以粉砂巖為主，泥質(zhì)含量少，粒度中等，分選較好，呈正韻律特征，電測曲線特征呈箱形、鐘形或指形；其他微相儲層包括河口壩、遠(yuǎn)砂壩及席狀砂，巖性以泥質(zhì)粉砂巖為主，泥質(zhì)含量相對較高。

新鉆井連井對比揭示(圖2)，江橋地區(qū)河道砂主要發(fā)育在薩一油層組的中上部，下部為一套穩(wěn)定的泥巖。當(dāng)河道砂在上部發(fā)育時(shí)，砂巖厚度大，累計(jì)可達(dá)6 m；當(dāng)河道砂在中部發(fā)育時(shí)，砂巖厚度小，僅為1 m左右，在其上部則發(fā)育一套累計(jì)7 m厚的河口壩砂巖。

1.2 測井響應(yīng)特征

鉆井統(tǒng)計(jì)表明，江橋地區(qū)三角洲前緣沉積相帶內(nèi)儲層發(fā)育，但儲層物性差異較大，物性好的儲層孔隙度通常大于30%，滲透率可達(dá)6 000 mD，試油為工業(yè)油層或水層，為該區(qū)河道砂體儲層，而物性差的儲層孔隙度通常小于15%，滲透率僅為100 mD ～130 mD，試油為干層，以致密儲層為主。通過統(tǒng)計(jì)該區(qū)部分已鉆井薩一油層組儲層的測井曲線特征(表1、表2)，可以看到，河道砂體儲層密度在1.95 g/cm3～2.05 g/cm3之間、伽馬在77 API～89 API之間、電阻在12 Ω～ 41 Ω之間、聲波時(shí)差在127 μs/ft～136 μs/ft之間，相對致密儲層，河道砂體儲層具有高聲波時(shí)差、低密度、低伽馬和高電阻特征。

1.3 地震響應(yīng)特征

結(jié)合河道砂與圍巖的組合特征及其測井響應(yīng)，筆者利用正演模擬方法來反映河道砂的地震響應(yīng)特征。地震正演模擬是利用地下地質(zhì)模型，通過射線追蹤或波動方程等方法，計(jì)算出對應(yīng)于地質(zhì)模型的地震記錄，通過與實(shí)際資料的對比，明確河道砂地震反射特征與儲層參數(shù)的關(guān)系，減少地震儲層預(yù)測的多解性，進(jìn)而優(yōu)選儲層預(yù)測方法。

根據(jù)江橋地區(qū)實(shí)際井資料，設(shè)計(jì)了薩一油層組內(nèi)包含厚層河道砂、致密砂、致密砂-薄層河道砂組合等3種不同儲層類型的地質(zhì)模型(圖3)，模型參數(shù)如下：上覆薩零油層組底部泥巖速度設(shè)為2 000 m/s，密度為2.10 g/cm3；薩一油層組泥巖速度設(shè)為2 200 m/s，密度為2.10 g/cm3。厚層河道砂最大厚度為6 m，速度設(shè)為2 350 m/s，密度為2.02 g /cm3；致密砂累計(jì)厚度為6 m，速度設(shè)為 2 650 m/s，密度為2.25 g/cm3；致密砂-河道組合中席狀砂累計(jì)厚度為4 m，河道砂最大厚度為2 m，地震子波主頻為65 Hz。

表1 江橋地區(qū)河道砂體儲層電性曲線特征Tab.1 Characteristic of channel sand electricity curve in Jiangqiao area

表2 江橋地區(qū)致密儲層電性曲線特征Tab.2 Characteristic of tight reservoir electricity curve in Jiangqiao area

圖3 正演模擬Fig.3 Forward modeling(a)地質(zhì)模型；(b)正演剖面

通過模型正演得到以下認(rèn)識：①河道砂體與致密砂相對于泥巖均表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射特征；②河道砂相對于致密砂則表現(xiàn)為弱波峰反射特征；③當(dāng)河道砂位于致密砂下部時(shí)，河道砂與致密砂的巖性組合表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射，與厚層致密砂地震反射特征相似。

2 河道砂體儲層預(yù)測方法

通過以上分析，明確了江橋地區(qū)薩一油層組河道砂具有高聲波時(shí)差、低密度的測井響應(yīng)特征，其中上部厚層河道砂體地震上表現(xiàn)為弱波峰反射特征，而中部河道砂較薄，遠(yuǎn)小于該區(qū)地震可分辨的極限λ/4(約為9 m ～10 m)，受上部致密砂影響，地震上表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射特征，因此僅通過提取沿層振幅無法識別中部河道砂。

為提高儲層預(yù)測縱向分辨率，我們通過地震沉積學(xué)方法，首先在精細(xì)層位標(biāo)定基礎(chǔ)上，全區(qū)層位追蹤，建立等時(shí)層序地層格架；然后通過90°相移處理，建立地震反射同相軸與地質(zhì)巖層對應(yīng)關(guān)系；最后生成地層切片，并提取對應(yīng)地震屬性，研究該區(qū)砂體平面展布特征。

2.1 90°相移處理

90°相移技術(shù)[11-12]是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)常規(guī)地震資料巖性標(biāo)定的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。其基本思路是將零相位的原始地震記錄轉(zhuǎn)換為90°相位剖面后，地震反射軸相對于砂巖層對稱，而不是相對于地層頂?shù)捉缑鎸ΨQ，使得地震反射同相軸與地質(zhì)巖層相對應(yīng)，地震相位也就具有了巖性地層意義，提高了剖面的可解釋性。

具體步驟為：①對原始地震資料做相位分析(一般地震資料為最小相位，而非零相位)，提取地震子波相位譜[13-14]；②將原始地震資料轉(zhuǎn)換成零相位地震資料；③進(jìn)行90°相移，獲得90°相移資料。其中地震子波的相位譜提取方法為：將測井曲線與地震數(shù)據(jù)結(jié)合，當(dāng)匹配很好時(shí)，統(tǒng)計(jì)的子波相位角即為估算的地震相位角。

以該區(qū)工業(yè)油流井-J93井為例，可以看到，原始過井地震剖面上，薩一油層組上部砂巖頂面對應(yīng)最大波峰處，砂巖底面則位于波谷反射軸內(nèi)(圖4(a))；90°相移處理后，上部砂巖位于整個(gè)波峰反射軸內(nèi)(圖4(b))，因此大大減少了地震反射同相軸與儲層頂?shù)钻P(guān)系的不確定性，提高了儲層的辨識度。

2.2 地層切片提取

地層切片技術(shù)是以2個(gè)等時(shí)地層層序界面或解釋的層位為頂?shù)?，在頂?shù)捉缑骈g按照等比例內(nèi)插出一系列層位，并對這些插出的層位沿層提取地震屬性的技術(shù)方法。相比于沿單一層位向上或向下漂移切片，地層切片具有沉積上的等時(shí)特性，準(zhǔn)確定位沉積單元在地震上的響應(yīng)時(shí)間，并且應(yīng)用地層切片可有效提高地震縱向分辨率，突破λ/4的極限[15-20]。

筆者在90°相移基礎(chǔ)上，將薩一油層組儲層頂?shù)拙€性插出6個(gè)層(圖5)，對應(yīng)地層切片1～ 6，自上而下分別提取薩一油層組頂部儲層對應(yīng)切片的沿層瞬時(shí)振幅屬性(圖6)，從圖6上可以清晰地觀測到河道砂體的平面分布和縱向上的砂體走勢。

3 河道砂體分布特征

從薩一油層組地層切片屬性圖上看(圖6)，研究區(qū)西北部J64-J41-J18井區(qū)為湖泊相，地震上是弱振幅，屬性對應(yīng)連片藍(lán)色低值區(qū)，大面積廣泛分布，鉆井揭示該區(qū)巖性為大套泥巖、粉砂巖質(zhì)泥巖。研究區(qū)東部為三角洲相，鉆井揭示該區(qū)巖性以粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖為主，屬性對應(yīng)以紅色-黃色-綠色為主的高值區(qū)；三角洲相帶內(nèi)發(fā)育多條水下分流河道，為該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲層，地震上具有“強(qiáng)中弱”特征，屬性對應(yīng)藍(lán)色低值區(qū)，分流河道走向以南北向?yàn)橹鳌?/p>

圖4 90°相移前后過J93井地震剖面對比Fig.4 Comparison of seismic section before and after 90 degree phase shift of J93(a)原始剖面；(b)90°相移剖面

圖5 J93井測井解釋圖與過J93井90°相移后地震剖面Fig.5 Log interpretation map and Seismic section after 90 degree phase shift of J93(a)J93井測井解釋圖;(b)過J93井90°相移后地震剖面

圖6 江橋地區(qū)薩一油層組地層切片振幅屬性圖Fig.6 Strata slices of S1 oil layer in Jiangqiao area(a)地層切片1瞬時(shí)振幅；(b)地層切片2瞬時(shí)振幅；(c)地層切片3瞬時(shí)振幅；(d)地層切片4瞬時(shí)振幅；(e)地層切片5瞬時(shí)振幅；(f)地層切片6瞬時(shí)振幅

圖7 江橋地區(qū)薩一油層組河道分布圖Fig.7 Channel distribution of S1 oil layer in Jiangqiao area(a)薩一油層組晚期河道分布；(b)薩一油層組早期河道分布

根據(jù)S1頂部6個(gè)瞬時(shí)振幅地層切片河道分布特征，將江橋地區(qū)河道大體可劃分為早、晚2期發(fā)育(圖7)，其中，早期河道分布根據(jù)切片5與切片6瞬時(shí)振幅屬性得到，晚期河道分布根據(jù)切片1-切片4瞬時(shí)振幅屬性得到。

早期河道主要發(fā)育在研究區(qū)東部(圖7(b))，面積約52 km2，河道走向以南北向?yàn)橹鳎谥形鞑亢矫嫦鄬^高，分流河道不發(fā)育；隨時(shí)間推移，湖平面下降，湖盆面積縮小，三角洲相面積擴(kuò)大，水下分流河道向西遷移，河道發(fā)育增多，面積約80 km2， 研究區(qū)中西部的J93井區(qū)及其西部發(fā)育兩條大的南北向河道，而此時(shí)的J67井區(qū)河道不再發(fā)育，在其東部發(fā)育另外兩條河道(圖7(a))。

同時(shí)可以看到，江橋地區(qū)薩一油層組所有工業(yè)油流井均位于河道發(fā)育區(qū)，因此，下一步油氣勘探應(yīng)圍繞河道砂體發(fā)育區(qū)，與構(gòu)造背景結(jié)合，部署井位目標(biāo)，提高油氣勘探成功率。

4 結(jié)論

1)江橋地區(qū)河道砂體在薩一油層組中上部發(fā)育，具有高聲波時(shí)差、低密度、低伽馬和高電阻的電測曲線特征，在地震上主要表現(xiàn)為較弱波峰反射特征。

2)以地震沉積學(xué)為指導(dǎo)，利用90°相移技術(shù)、地層切片技術(shù)，開展河道砂體儲層預(yù)測，識別出兩期發(fā)育的河道，提高了儲層縱向分辨率。