東海陸架某氣田分流河道砂體分級構型及潛力分布

陳 波

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

分流河道砂體是淺水三角洲沉積體系的主要儲層格架，砂體縱向上疊置類型多樣，平面上展布形態(tài)多為條帶狀或土豆狀，空間上分布具有隨機性，多受地形、構造等因素控制[1]。近年來，分流河道砂體的研究較為廣泛，國內學者研究了分流河道砂體內部構型單元的空間展布特征以及識別標志[2]，根據(jù)巖相組合類型精細解剖了單一分流河道內部的夾層類型和建筑結構[3]，建立了定量、可靠的地質模式，指導了剩余油氣分布預測[4]。同時有學者利用正演模擬等手段劃分出分流河道內單一河道[5]，均取得了較好的研究成果，如利用地震分頻處理技術預測河道砂巖體的走向和相互關系[6]，在渤海油田約1100m深處探索了復合砂體構型表征技術，提出了利用地震敏感屬性表征復雜疊置河道帶的方法，實現(xiàn)了剩余油氣預測和注采連通性分析[7]?？偟膩砜?，以往研究對象大部分是以陸上油氣田為主，借助于密井網(wǎng)下豐富的井資料信息開展研究，而對海上油氣田的研究相對較少，主要受海上油氣田埋藏較深、井數(shù)稀少、井資料匱乏導致，如東海西湖凹陷內油氣藏埋深一般處于3000m以下、單個構造內探井和開發(fā)井總井數(shù)相較陸上油氣田非常稀少，而且一般僅探井鉆探階段采集主要目的層的巖心樣品，因此砂體展布及井間刻畫較難開展。針對以上難點，以東海盆地西湖凹陷重要油氣產區(qū)黃巖區(qū)HY氣田漸新統(tǒng)花港組河流相強非均質性儲層為研究對象，充分利用海上豐富的且覆蓋范圍較廣的地震資料，結合巖心、測井、生產等基礎數(shù)據(jù)，采用儲層構型、地震沉積學等方法，分別從復合河道、單一河道以及單一河道內單一心灘等3個尺度，對分流河道砂體展開儲層刻畫和定量表征，發(fā)現(xiàn)不同油氣水系統(tǒng)，并建立高精度地質模型，預測有利儲層分布，從而指導剩余油氣挖潛研究。

1 研究區(qū)概況

東海陸架盆地是我國海上重要的含油氣盆地之一，20世紀70年代初開始對東海開展油氣勘探，經(jīng)過40余年的勘探開發(fā)形成了東部海上重要的油氣產區(qū)。西湖凹陷位于東海陸架盆地中段的浙東拗陷東部，凹陷整體呈NNE向展布（圖1），是一個新生代斷—坳復合型盆地。凹陷經(jīng)歷了早期斷陷、中期拗陷和晚期整體沉降等3個階段，自西向東可分為西次凹、中央反轉構造帶和東次凹等3個次級構造單元[8]。

圖1 研究區(qū)地理位置與井位分布圖Fig.1 The geography and well location of study area

研究工區(qū)HY氣田為西湖凹陷重要的油氣產區(qū)之一，位于西湖凹陷中央反轉構造帶南部，氣田圈閉面積約60km2，僅有3口探井分布于構造的北部、中部和南部，探井井距1.5km以上，含油氣層位埋深3000~3600m。氣田共有5口開發(fā)井，開發(fā)井距0.5~1.2km不等。該氣田主力產氣層為漸新統(tǒng)花港組H5層，地層厚度60~100m，砂巖厚度15~35m不等，埋深約3500m，研究區(qū)內該層僅1口井取心，巖石類型以中細砂巖、粉砂巖為主，顆粒粒度細、分選好、磨圓中等，屬于中深層、低孔低滲型儲層。

HY氣田于2005年實施三維采集，本次研究采用疊前時間偏移處理成果，處理面元12.5m×25.0m。對主要含油氣層段（2500~3200ms）地震資料頻譜分析表明，有效信號頻帶分布范圍15~45Hz，主頻約30Hz，其垂向分辨率約32m，與研究目的層的砂巖厚度相當。同時地震資料的最小分辨率為波長的1/4，約8m。因此，本區(qū)能夠利用地震資料較好地刻畫復合河道的內部結構。

2 層序地層格架建立及特征

研究區(qū)在漸新統(tǒng)花港組沉積時期進入拗陷期，層序地層發(fā)育樣式受氣候及湖平面變化影響較大。以往研究采用Vail經(jīng)典層序地層學分析方法，通過識別湖/海泛面及其在巖心、測井、地震等資料上的典型反映，結合西湖凹陷構造演化規(guī)律，將西湖凹陷黃巖區(qū)漸新統(tǒng)花港組劃分為2個三級層序（SQ1、SQ2），SQ1相當于花港組下段，SQ2相當于花港組上段（圖2）。

圖2 研究區(qū)層序地層劃分及過井地震剖面圖Fig.2 Sequence stratigraphic division and cross well seismic profile of the study area

SQ2層序沉積時期構造活動相對減弱，斷層不發(fā)育，層序結構中以低位體系域（LST）、水進體系域（TST）為主，高位體系域（HST）為輔，層序頂界面與上覆地層在研究區(qū)呈平行整合接觸，發(fā)育多套穩(wěn)定的泥巖；地震剖面上各砂層組頂?shù)捉缑婢哂袕娬穹⒅袕娺B續(xù)反射特征。通過井點砂泥巖發(fā)育特征及巖相組合關系可將其進一步細分為H1~H5共5個砂層組（圖2）。

區(qū)域研究指示物源主要來自北側，同時西側存在局部物源[9]，砂體類型以水道類沉積為主。其中花港組上段自下而上由三角洲平原分流河道逐漸向三角洲前緣、辮狀河、曲流河沉積體系演化[10-13]，主要的儲集體類型有三角洲平原分流河道、辮狀河心灘、曲流河邊灘等，本次研究的目的層H5層為三角洲平原分流河道砂體。各井在H5層鉆遇砂巖以中細砂巖為主，GR曲線均為底部突變的箱狀砂體，表明早期水動力較強，以下切作用為主，箱型內部齒化現(xiàn)象嚴重（圖3），存在泥質含量增加的特點，指示水體能量變化頻繁。

目的層僅1口井取心，取心段以塊狀砂巖為主，發(fā)育沖刷面（圖3①⑦），沖刷面之下為泥質沉積，之上見定向排列礫石沉積，礫石半徑0.3~0.8cm不等，向上粒度逐漸變細，內部偶見扁平泥巖撕裂屑，局部位置發(fā)育較薄的條帶狀泥質夾層（圖3②）；河流分叉改道后，水體能量減弱，以泥質沉積為主，內部可見水體能量增強后，水流攜帶的砂巖沉積形成的灰白色砂質紋層（圖3③⑧）；局部沉積時期水體較淺，水棲生物發(fā)育，可見生物擾動、垂向蟲孔、碳質紋層等現(xiàn)象（圖3④⑤）；另可見厚層塊狀砂巖內發(fā)育斜層理（圖3⑥）、交錯層理。取心段整體以塊狀層理為主，表明水動力強，沉積物供給充足，短時間內沉積量較大。

圖3 取心段沉積特征Fig.3 Sedimentary characteristics of coring interval

3 疊置樣式分級表征

受限于海上油氣田埋深大、范圍廣、井數(shù)少的特點，構型級次較難達到Mail[14]及吳勝和[15]等提出的河流相儲層構型劃分方案的精度。部分學者通過井震結合，形成了以“復合砂體”為核心的海上河流相復合砂體構型理論和表征方法，一般對應五、六、七級構型單元[16]。筆者結合地震資料分辨率、地質體形態(tài)和開發(fā)單元規(guī)模，針對研究區(qū)開展了復合河道、組成復合河道的單一河道、單一河道內的單一心灘等3個級次的構型解剖，定量表征了各級砂體的形態(tài)、規(guī)模和疊置關系。

H5層為三角洲平原分流河道沉積，砂體連片分布，一般是由多期單一河道砂體組合而成，單一河道之間相互切疊，在空間上形成多個滲流屏障，從而阻礙油氣的運移，導致油氣藏動用不完全、剩余油氣富集[17]。本次以地震沉積學方法為指導，充分發(fā)揮海上豐富的地震資料優(yōu)勢[18]，利用地震資料橫向可識別地質體的規(guī)模遠大于垂向可識別規(guī)模這一特點，借助等時地層切片，首先刻畫復合河道平面展布范圍及形態(tài)規(guī)模，進而為單一河道的空間展布規(guī)律解剖提供指示。

3.1 復合河道識別

井震標定揭示研究區(qū)H5層砂巖頂、底面均對應峰谷轉換的零相位，砂體本身對應波谷相位，部分井點對應由2個波谷夾1個波峰所組成的復合波谷（圖4d，X2井）。通過選取區(qū)域上連續(xù)且穩(wěn)定分布、反射強度中等至強的兩個同相軸作為H5層頂?shù)椎葧r面，提取H5層整個層的總波谷之和屬性（圖4a，黑色代表砂巖，紅色代表泥巖），該平面屬性表現(xiàn)了H5層整體的復合河道平面分布形態(tài)，從圖上可以看出H5層是由不同方向的、至少兩期河道組成，兩期河道邊界清晰，相互疊置，一期為規(guī)模較大呈北東—南西向展布河道，另一期為規(guī)模相對較小自西側匯入河道。復合河道寬度1.5~2.5km，井點鉆遇砂巖厚度分布范圍15~35m，寬厚比50:1~100:1。早期將W5S鉆遇的水層頂界作為復合河道的氣水界面。

圖4 復合河道平面與剖面特征及疊置樣式Fig.4 Plane characteristics and architecture of compound channel

3.2 單一河道識別

單一河道的識別主要利用地震剖面相特征，同時結合井點測井曲線特征來實現(xiàn)。如剖面1（圖4d）顯示了垂直河道的過井地震剖面，等時面之間的復合河道內發(fā)育多個透鏡狀強反射波谷。通過精細解釋追蹤，自下而上共識別出4期單一河道（圖4 b/c），展布方向均為近南北向。其中河道1和河道2無井鉆遇，河道3是由兩個波谷夾一個波峰組成的復合波谷，下部較窄波谷規(guī)模較?。▓D4d），表現(xiàn)為中強反射波谷向兩側相變的特征，寬度約0.5km。表明河道早期以下切作用為主，上部波谷較寬廣，地震相特征與下切河谷相似，內部局部位置反射強度減弱，為砂體疊置位置響應，河道寬度約3.5km，表明后期規(guī)模增大，砂體連片分布，以垂向疊加或側向遷移為主。河道4剖面上為孤立的透鏡狀波谷特征（圖4d），平面上為順直型河道。各井鉆遇砂巖厚度15~35m，單一河道寬度0.5~1.8km，單一河道的寬厚比30:1~60:1。各期河道之間相互切疊、縱橫交錯，空間上呈迷宮狀展布（圖4e）。河道4由W5S井鉆遇，井點為純水層，其余各井均位于河道3內（圖4c），且均未鉆遇界面，分析認為河道4與河道3之間空間上不連通，河道4的水層頂界面不能代表河道3的氣水界面，河道3的界面存在進一步下推的可能。

結合4期河道的地震剖面相、空間展布及接觸關系，認為H5層單一河道空間結構關系可劃分為4類，分別為孤立型、接觸型、切疊型和疊加型。

（1）孤立型

該類砂體通常發(fā)育于上升半旋回的晚期，該時期水動力相對較弱，沉積物供給匱乏，河道規(guī)模較小，寬度通常在500m以內，以順直型河道為主，底部可見下切作用，向上漸變?yōu)殓娦?，表明水動力初期較強，但持續(xù)時間較短，該類河道一般與其周圍河道互不接觸，封堵能力強，與運移通道接觸后成藏可能性大，而且空間上發(fā)育多個氣水系統(tǒng)。由于砂泥巖突變明顯，波阻抗差異較大，地震剖面上表現(xiàn)為頂平底凸的透鏡狀強反射波谷，向兩側相變?yōu)椴ǚ宓奶卣鳎ū?）。

表1 單一河道砂體接觸關系Table 1 Contant relation of single channel sand body

（2）接觸型

該類砂體與其周圍砂體部分接觸，一般為同時期沉積，但未發(fā)生切疊作用，河道邊部輕微接觸，但因河道邊部沉積物粒度偏細，物性較差，砂體間連通性不強，油氣較難運移。其地震響應表現(xiàn)為連續(xù)中強反射波谷內出現(xiàn)弱反射波谷或波峰。

（3）切疊型

該類砂體由至少兩期河道組成，晚期河道切疊于早期河道之上，且切割作用強烈，井點GR曲線以箱型為主，切疊位置GR曲線見輕微回返但無典型泥巖的高伽馬值特征，切疊位置粒度表現(xiàn)為下細上粗，整體連通性好。其地震響應特征表現(xiàn)為同相軸變粗，為兩個波谷夾一個波峰組成的復合復波，且其內部的波峰反射強度很弱，局部位置波谷合并為一個同相軸。

（4）疊加型

該類砂體與切疊型類似，由河道之間相互切割導致，與切疊型的不同點為河道下切能力不強，未能有效切割早期河道沉積末期的細粒沉積物，因此上下兩套砂體連通性

通常較差，單獨開發(fā)某一期砂體不能將油氣全部動用。地震響應特征表現(xiàn)為兩套波谷夾一套弱波峰。

3.3 單一河道內單一砂體識別

單一河道的識別有助于開發(fā)井優(yōu)化鉆探位置及井型的選取，但仍不能滿足海上油氣鉆探成本高，研究區(qū)儲層以低滲為主，需要單井鉆遇更多優(yōu)質儲層的要求，這就需要進一步在低滲儲層中尋找相對高滲的優(yōu)質儲層進行開發(fā)，提高單井優(yōu)質儲量動用程度。一般，分流河道內可進一步細分為辮流水道和心灘等微相，受水體能量變化影響，辮流水道周期性改道，以細粒沉積物為主，末期泥質充填形成廢棄河道；心灘砂體一般以進積和垂向加積為主，通常是由多期水體上升期沉積的較粗粒沉積物垂向疊加而形成心灘復合體，測井曲線上表現(xiàn)為箱狀砂體，受泥質含量變化的影響存在齒化現(xiàn)象。

研究區(qū)水平井鉆井數(shù)據(jù)表明，井點鉆遇泥質含量增高位置，對應同相軸存在反射強度減弱或相變的地震相特征，具有較高的吻合度。在識別單一河道的基礎上，結合開發(fā)井鉆遇泥巖時地震同相軸波形的變化、反射強度的強弱，在單一河道內進一步刻畫強振幅區(qū)，從而識別出單一河道內的心灘復合體。

單一河道內心灘復合體平面上表現(xiàn)為順河道窄長條狀、土豆狀形態(tài)分布（圖5a），鉆遇井點表現(xiàn)為多期下粗上細砂體垂向疊加而成，具有迎水面粒度粗，背水面粒度細的特點，相較于辮流水道，心灘砂體的粒度更粗、砂體更厚、物性更好。地震剖面上表現(xiàn)為心灘內部存在強反射區(qū)域，向四周逐漸減弱，減弱處為辮流水道發(fā)育位置或心灘砂體疊置、接觸位置，該類位置泥質含量高，不利于油氣運移。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)研究區(qū)發(fā)育的心灘分布范圍為長度1.2~4.0km，寬度0.35~2.0km，長寬比值1.0~3.3（圖5b），將心灘長寬數(shù)據(jù)投放至前人統(tǒng)計的規(guī)律圖版上，可見符合現(xiàn)代沉積的心灘發(fā)育規(guī)律認識（圖5c）。

圖5 研究區(qū)單一河道內心灘形態(tài)及長寬比規(guī)律統(tǒng)計Fig.5 The length, width and shape of central bar of a single channel

4 三維構型建模

構型建模是將對地下地質體內部結構精細化的認識表征至模型中的一種手段，也是近年來儲層精細化表征的熱點。與傳統(tǒng)建模技術相比，能夠將復雜的單一河道之間的切疊關系以及單一河道內單一心灘之間的接觸關系精細準確表征或進行多種可能的模擬，進而能夠大大提高儲層模型非均質性的表征精度，從而更加準確確定單井動用范圍和剩余未被有效動用油氣儲量。筆者根據(jù)解剖成果，結合建模目的和資料情況，建立了目的層分流河道砂體的三維構型模型。

4.1 儲層相模型

儲層構型解剖結果的可靠是建立優(yōu)質相模型的地質基礎，根據(jù)對不同級次河道砂體的表征結果，應用確定性建模方法、采用人機交互的方式分級刻畫了復合河道、單一河道3的形態(tài)，根據(jù)井點砂巖發(fā)育厚度與井點處振幅強度，明確了研究區(qū)波谷反射強度代表砂巖發(fā)育程度，依據(jù)這一認識圈定了強波谷范圍，從而在單一河道3內圈定了心灘發(fā)育范圍（圖6 a/b）。

4.2 儲層參數(shù)模型

儲層參數(shù)模型即為能夠反映儲層特征的巖石物理參數(shù)模型，包括孔隙度模型、滲透率模型以及含水飽和度模型等。本次采用算術平均和幾何平均方法分別將測井解釋的有效孔隙度、含水飽和度和滲透率重采樣至三維網(wǎng)格中，結合儲層物源方向、沉積環(huán)境因素等設定合理的變差函數(shù)進行正態(tài)數(shù)據(jù)變換。

在相控基礎上（圖6c），以地球物理解釋的孔隙度數(shù)據(jù)體作為二次約束變量，同時應用RMS軟件中獨有的地質趨勢分析方法，選擇沉積趨勢校正，隨機模擬建立了孔隙度模型（圖6d）。

圖6 研究區(qū)分流河道儲層三維地質模型Fig.6 The 3D geologic model of distributary channel reservoir in the study area

在對氣田孔滲關系分析時發(fā)現(xiàn)，單純采用測井回歸的孔滲關系曲線無法很好地表征儲層內部滲透率變化規(guī)律。研究表明，氣田滲透率也受到巖性變化的影響，不同GR區(qū)間范圍內孔滲關系具有較大差異，因此，在建立滲透率模型前先建立了GR屬性場，并根據(jù)屬性值劃分不同區(qū)域，運用不同的孔滲關系曲線計算相應的滲透率場，并以此作為趨勢約束體，建立符合地質認識及沉積規(guī)律的滲透率模型。

基于油藏數(shù)值模擬結果，認為3、4號心灘已被開發(fā)井鉆遇并生產動用，其心灘的儲量規(guī)模與井點動儲量匹配。其它1、2、5號心灘與已動用心灘之間存在弱振幅條帶（泥質含量較高區(qū)域，連通性差），且離現(xiàn)有開發(fā)井相對較遠，為剩余氣富集區(qū)。其中5號心灘左側發(fā)育一期廢棄河道，沉積物粒度相對較細，能夠起到較好的遮擋作用，因此5號心灘暫時未被開發(fā)井動用或未被有效動用，是最優(yōu)的挖潛目標，1、2號心灘次之。

5 結論

（1）應用儲層構型理論結合地震相特征，從復合河道、單一河道、單一河道內單一砂體等3個層級對研究區(qū)分流河道砂體開展了精細解剖并分別進行定量表征，河道整體呈南北向展布，可劃分為4期單一河道，其中單一河道級次進一步總結出孤立型、接觸型、切疊型和疊置型等4類砂體接觸關系。

（2）定量表征了單一河道內心灘，歸納其形態(tài)特征，統(tǒng)計其長度、寬度等幾何參數(shù)，分析表明其長寬比分布規(guī)律與現(xiàn)代沉積心灘的發(fā)育規(guī)律一致，補充了研究區(qū)河流相儲層構型解剖地質知識庫。

（3）根據(jù)構型解剖結果，采用構造建模、相控約束、人機交互等方法，建立了趨近于地質體地下真實形態(tài)及疊置接觸關系的三維構型模型、儲層相模型和儲層參數(shù)模型，準確尋找到剩余未動用優(yōu)質油氣儲量，為低滲油氣田經(jīng)濟有效開發(fā)提供了可靠的地質依據(jù)。