塔河油田石炭系相控超深薄儲層預測技術應用研究

蔣玉梅 郭 瑞

(中石化西北油田分公司， 烏魯木齊 830011)

1 研究區(qū)概況

塔河油田構造為位于塔里木盆地東北坳陷區(qū)沙雅隆起中段南翼的阿克庫勒凸起(見圖1)。塔河油田石炭系屬于奧陶系古巖溶地貌基礎上的披覆沉積，沉積特點是下部超覆、頂部剝蝕。根據鉆井的巖性和電性特征，結合地震反射特征，可將塔河油田石炭系卡拉沙依組分為下部的泥巖段和上部的砂泥巖段。上泥巖段主要為深灰色、褐灰色、棕褐色泥巖，平面上厚度較穩(wěn)定。而砂泥巖段為大套褐色泥巖、棕褐色泥巖夾砂巖、含礫砂巖。從地震反射特征來看，砂泥巖段整體上存在3個連續(xù)分布且分布較廣的強相位，依據這3個強相位可將石炭系砂泥巖段劃分為4個亞段。

Ⅰ — 沙雅隆起；Ⅱ — 哈拉哈塘凹陷；Ⅲ — 阿克庫勒凸起；Ⅳ — 草湖凹陷；Ⅴ — 庫爾勒鼻狀凸起

研究區(qū)為塔河油田北部工區(qū)。為了聚焦目標砂體，以電阻率的變化為主要依據，參考地震屬性，將原先的第Ⅳ段劃分為2個亞段，則研究區(qū)內石炭系砂泥巖段自上而下分別為CK1亞段、CK2亞段、CK3亞段、CK4亞段、CK5亞段。

(1) CK5亞段地層。厚度為66～110 m，以泥巖為主，局部發(fā)育薄砂體。

(2) CK4亞段地層。厚度為40～100 m，以泥巖為主，局部發(fā)育粒序較細的薄砂體。

(3) CK3亞段地層。厚度為20～90 m，穩(wěn)定在80 m左右；砂巖粒度多為中、粗粒，含礫石，礫石粒徑一般較小，以細礫為主，成分以灰綠色泥礫為主。

(4) CK2亞段地層。厚度為6～66 m，平均為55 m，穩(wěn)定在60 m左右。

(5) CK1亞段地層。區(qū)域內頂部剝蝕，地層厚度為0～220 m，東南最厚，往西北逐漸變薄。砂、泥巖互層組合為主，泥巖主要為棕褐色、褐色，砂巖以中 — 粗粒為主，發(fā)育含礫砂巖及礫巖。

整個石炭系砂體表現出厚度薄(通常厚度小于10 m)、橫向變化快的特征，CK4、CK5亞段巖性為細 — 中砂巖，CK1、CK2、CK3亞段巖性為中 — 粗砂巖，含礫石。油氣主要發(fā)現于CK1、CK4、CK5亞段。本次研究的目標儲層為CK1亞段的3號薄砂體儲層(見圖2)，其圈閉類型為構造巖性復合圈閉。

圖2 石炭系地層劃分圖

D井區(qū)3號砂體的發(fā)現，是在三疊系的部署油井D1。基于石炭系地震波形指示反演SMI屬性研究的成果，兼探石炭系。D1井實鉆油氣層砂厚6.7 m，投產初期油壓17 MPa，日產油25 t，不含水。后針對3號砂體部署兩口新井(D2井和D3井)，投產效果均較好，日產油42 t，油壓穩(wěn)定在20～24 MPa，表明井區(qū)具有一定儲量規(guī)模。對薄儲層預測技術的總結和分析，可用于指導后期石炭系井位部署。

2 沉積特征及微相劃分

2.1 區(qū)域沉積環(huán)境

早石炭系中期，隨著海水大規(guī)模的侵進，塔河地區(qū)開始了巴楚組膏鹽型潟湖沉積和碳酸鹽巖臺地沉積(雙峰灰?guī)r)。其后海水退卻，開始了潟湖沉積，形成了卡拉沙依組上泥巖段。該段地層沉積穩(wěn)定，保存較全。其后北部阿克庫勒凸起的抬升中伴隨小規(guī)模海侵、海退的發(fā)生，在北高南低的寬緩斜坡上發(fā)育了卡拉沙依組濱岸潮坪相沉積。隨著北部構造抬升的加劇，陸源碎屑供給明顯增強，砂巖增多，粒度增大，與南部潮坪環(huán)境形成過渡性沉積體系[1]。石炭系卡拉沙依組沉積后曾遭受劇烈剝蝕，研究區(qū)北邊頂部地層受到不同程度剝蝕。研究區(qū)石炭系卡拉沙依組為海陸交互沉積環(huán)境(辮狀河三角洲前緣-潮坪)。巖性主要為砂巖、泥巖、砂泥巖薄互層。

2.2 巖心特征

D3井取心資料顯示，研究區(qū)內CK1亞段3號砂體顏色均為棕灰色、灰色，說明水體較淺或氧化環(huán)境中所形成。沉積背景可能為近岸淺水的沉積環(huán)境。

D3井巖心垂向上總體呈下粗上細的正旋回，具有河道沉積特征，旋回內呈現明顯的多套正旋回沉積，為多期河道疊置：各旋回上部主要為中、中 — 粗粒長石巖屑砂巖，偶見炭屑條帶、炭屑紋層；下部為砂礫巖，礫徑多在2～10 mm，存在沖刷痕跡，反映了河床滯留礫石沉積。

2.3 巖性標志

根據巖心觀察及顯微薄片鑒定，認為CK1亞段3號砂體巖性主要是中 — 粗粒長石巖屑砂巖。砂巖成分以石英為主，次要成分為長石和巖屑；砂巖粒度以中 — 粗粒為主，次為細粒；膠結物以灰質為主，膠結類型以孔隙式為主，分選性為中 — 好，磨圓度為次圓狀。

研究區(qū)巖石礦物主要成分為石英，其次為長石和巖屑，總體成熟度較高。巖石粒度在不同區(qū)位存在差異，多為中、粗粒砂巖，少量細 — 中粒砂巖，反映出沉積期的水動力條件和能量較強。

2.4 測井相分析

通過測井曲線包括幅度大小、形態(tài)、接觸關系及組合特征的分析[2]，結合測井解釋結論將地層剖面劃分為有限個測井相，并用巖心資料加以驗證，從而建立用測井資料描述地層沉積相的模式。根據D井區(qū)3口井的實鉆井測井資料，按照測井曲線形態(tài)將其劃分為鐘形、箱形、漏斗形。

(1) 鐘形。底部突變、頂部漸變，具有下粗上細的正韻律特征，這是水流能量逐漸減弱或物源供應越來越少的表現。河道側向遷移的正粒序結構，也反映出退積砂體的粒序結構。其典型代表為點壩或河道充填沉積的產物，如D2井。

(2) 箱形。頂、底界面均為突變接觸，反映沉積過程中物源充足、水動力穩(wěn)定條件下的快速堆積或環(huán)境穩(wěn)定的沉積，也反映出沉積過程中物源供給豐富及水動力條件相對較強。其典型代表為分流河道砂體的沉積，如D1井。

(3) 漏斗型。上部突變、下部漸變，下細上粗的形態(tài)反映出向上水流能量加強，多為河口部位的沉積特征，也反映出前積砂體的粒序結構。結合巖心觀察，認為D3井具有多個正韻律疊加、多期河道進積的特征[3]。

2.5 沉積微相分析

通過對D2井的巖心觀察，發(fā)現沉積砂體粒度較粗，底部礫石發(fā)育，且磨圓度較好，發(fā)育平行層理，具有植物碎屑。同時，韻律特征明顯，呈現多套下粗上細的沉積序列，為河道發(fā)育特征。從南北向剖面可以看出，目標砂體連通性非常好，但存在較明顯的厚度變化，在部分井點出現多期河道疊置現象。D1井多套砂體之間也發(fā)育較明顯的泥巖，為分流間灣微相(見圖3)。根據研究區(qū)鉆井巖心、錄井資料、薄片鑒定資料和測井曲線分析，認為塔河油田D井區(qū)CK1亞段3號砂體為淺水環(huán)境下三角洲前緣亞相[4]，主要以水下分流河道、分流間灣微相為主(見圖4)。

圖3 D1井區(qū)CK1亞段南北向連井剖面圖

圖4 D1井區(qū)CK1亞段3號砂體沉積微相平面圖

3 儲層預測

與能量相關的振幅、衰減等屬性能夠較好地反映砂體的大致展布規(guī)律。在此，針對研究層組重點開展地層切片屬性提取，結合振幅屬性尋找砂體邊界；同時，利用等高程對比方法還原分流河道沉積演化期次，落實優(yōu)質儲層；最后，運用疊前反演技術預測儲層發(fā)育情況。

3.1 常規(guī)地震屬性

對于塔河油田薄砂體儲層預測，常規(guī)地震技術包括地層切片預測和能量屬性預測。

地層切片技術的原理是：在層序格架內以2個等時層序界面為頂、底，在層序內按照地層接觸關系等比例內插一系列的層面；在變化的時窗內，根據內插層面內的數據生成地震屬性切片，此切片更接近于等時沉積界面[5-7]。塔河油田D井區(qū)選取柯吐爾組和雙峰灰?guī)r，以這2個沉積的穩(wěn)定等時層序界面作為頂底，根據地層接觸關系生成內插模型，并按層序厚度等比例分成連續(xù)的小層，選定距離砂體較近的穩(wěn)定小層，提取地層切片(見圖5)。

圖5 塔河油田D井區(qū)CK1-3號砂體時間切片圖

根據圖5地層切片中分析，研究區(qū)內發(fā)育多條南北向古河道影像，切片河道影像內屬性響應特征明顯。其中，西部D井區(qū)屬性強于東部屬性，且展布范圍更寬。如西部D1井區(qū)為多條河道疊置，儲層特征優(yōu)于東部。結合區(qū)域振幅屬性(見圖6)，認為研究區(qū)域位于多期河道交匯之處，是砂體發(fā)育的有利區(qū)域。

圖6 塔河油田D井區(qū)CK1-3號最大波峰振幅屬性圖

3.2 河道期次劃分

分流河道的特點是橫向遷移擺動迅速、河床缺乏穩(wěn)定性、側積現象較為普遍。在同一河道，同一時期沉積的頂面距標準層應有基本相等的高程，而不同時期沉積的河道砂體頂面高程應不相同[8]。因此，選取砂體頂部較明顯的高GR處作為等時界面，在相對等時的小層地層單元格架內，根據高程差異確定河道沉積時期。

如圖7所示，在標志層頂拉平的條件下，小層對比剖面上3口井的河道砂體無高程差，這說明2口井所鉆遇的河道砂體發(fā)育時間一致。但是，從小層對比結果來看，3口井分別鉆遇2套以上砂體。Ⅰ期河道沉積時期相對較早，Ⅱ、Ⅲ期河道沉積時間接近，且D1井未鉆遇Ⅱ期河道，D2井未鉆遇Ⅰ期河道。D3井投產Ⅰ期河道，自噴采出0.12萬t后停噴，因此認為Ⅰ期河道供給能力不如Ⅱ、Ⅲ期河道。分析認為研究區(qū)河道沉積模式是，在D1、D3井底部發(fā)育能量相對較弱的Ⅰ期河道，主要出油砂體來自Ⅱ、Ⅲ期河道。

圖7 塔河1區(qū)石炭系CK1-3號砂體小層對比圖

3.3 儲層定量預測

前期薄儲層預測中多采用疊后反演技術，收效甚微。而本次研究利用橫波資料進行疊前反演，在塔河油田碎屑巖油氣藏尚屬首次。通過疊前反演[9]，可以同時得到泊松比、縱橫波速度、密度等彈性參數。原始資料為彈性參數更為豐富的道集數據，反演結果不僅使分辨率有一定的提高，對區(qū)域內巖性和物性預測也作了更深層的表征，實現了對有利儲層的定量解釋，突破了超深層薄砂體定量預測技術瓶頸。

根據上述分析，Ⅱ、Ⅲ期河道沉積時間接近，地震資料無法單獨刻畫出來，因此，在儲層預測中對Ⅱ、Ⅲ期河道進行了整體刻畫。在沉積微相的約束下，利用D3井橫波數據，建立巖石物理模型，采取疊前反演技術[9]，同時結合地震屬性等資料，進行砂體有利區(qū)域刻畫及儲層定量刻畫，最終明確砂體發(fā)育區(qū)及其發(fā)育厚度，結果如圖8所示。

圖8 CK1-3號砂體的地震屬性及發(fā)育厚度圖

3.4 圈閉落實情況

通過油藏描述和圈閉落實，井區(qū)落實原油地質儲量131萬t。目前，針對砂體展布有利區(qū)域已完成3口新井(D4井、D5井、D6井)的部署任務。同時，為提高單井控制儲量，實現稀井高產，將井型均設計為水平井。預計新井動用儲量為60萬t，單井日產能30～45 t，可采儲量15萬t。

4 結 語

通過CK1-3出油砂體取心資料、巖性特征、粒度分析、測井響應等因素綜合分析，認為研究區(qū)儲層具有典型的辮狀河三角洲前緣的水下分流河道沉積特征。通過地層切片和等高程技術結合分析，認為研究區(qū)域發(fā)育多套分流河道，多期河道的交匯處是砂體發(fā)育的有利區(qū)域。通過時間切片和地震屬性定性刻畫薄砂體儲層邊界，結合疊前反演對薄儲層砂厚和物性進行定量反演，落實圈閉儲量131萬t，極大地提高了圈閉落實和儲量規(guī)模的準確度。相控模式約束下的多屬性與疊前反演薄儲層預測技術在塔河油田石炭系的應用尚屬首次，可為今后塔河石炭系薄儲層預測提供可靠的參考依據。