渤海海域盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體形成條件及預(yù)測方法——以遼東灣JZ-A構(gòu)造區(qū)沙一、二段為例

劉志剛,宋章強,郭 濤,張中巧

(中海石油(中國）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

渤海海域盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體形成條件及預(yù)測方法
——以遼東灣JZ-A構(gòu)造區(qū)沙一、二段為例

劉志剛,宋章強,郭 濤,張中巧

(中海石油(中國）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

傳統(tǒng)認為渤海海域遼東灣地區(qū)的盆地低凸起由于面積小,不能作為有效物源,周邊碎屑儲層不發(fā)育。通過仔細分析JZ-A構(gòu)造相鄰?fù)蛊饏^(qū)的鉆井、地震等資料,分析認為該低凸起區(qū)沙二早期辮狀溝道發(fā)育,可以作為有效物源區(qū),沙二晚期發(fā)育湖相碳酸鹽巖沉積。在動態(tài)物源理論指導(dǎo)下,在精細的古地貌及古溝谷分析基礎(chǔ)上,應(yīng)用宏觀地震相分析技術(shù)、地震屬性分析技術(shù)、多屬性聚類分析技術(shù)預(yù)測了沙二早期辮狀河三角洲展布范圍。后來的勘探實踐與預(yù)測結(jié)果完全吻合,并發(fā)現(xiàn)了中型油氣田。該地區(qū)沉積儲層的成功預(yù)測,在類似構(gòu)造區(qū)塊有一定借鑒意義。

低凸起;近源砂體;預(yù)測方法;渤海海域

近年來,渤海海域古近系油氣勘探取得了較大進展,發(fā)現(xiàn)了J1、J25、Q29、K10等一批儲量達億噸級的大型油氣田(群）。這些勘探成果的取得,與古近系儲層預(yù)測技術(shù)方法的突破是密不可分的。渤海的勘探者們在理論與實踐結(jié)合的基礎(chǔ)上,創(chuàng)新提出“山—溝—坡—面”控砂原理、“三因素”控砂原理以及動態(tài)物源理論[1-4],形成了適合渤海的特色沉積儲層預(yù)測技術(shù),即地質(zhì)—地球物理綜合預(yù)測技術(shù)。另外,許多學(xué)者對其它油田也做了很多控砂模式的研究,如陡坡帶斷裂控砂模式、構(gòu)造坡折帶對沉積的控制等等[5-11]。但是,盆內(nèi)低凸起的供源能力長期以來并沒有受到重視,傳統(tǒng)上一直認為盆內(nèi)低凸起在沙河街時期對盆外大型物源有阻擋作用,其周邊沉積體不發(fā)育(圖1b）。筆者在動態(tài)物源理論的啟發(fā)下,對渤海海域多個盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體的發(fā)育情況做了細致的探索研究。徐長貴[2]認為遼東灣JZ-S地區(qū)沙一二段的砂體就是來自遼西低凸起,遼西低凸起在沙二段沉積時期為剝蝕區(qū),可以做為良好的物源區(qū)。因此認為只要低凸起上母源性質(zhì)好、古溝谷古溝道發(fā)育,還是完全有可能在其周邊形成小型沉積體的。大量的精細三維地震資料的應(yīng)用,也為低凸起周邊小型沉積體的識別描述及精細刻畫提供了技術(shù)保障。本文以JZ-A構(gòu)造為例,介紹盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體的形成條件及儲層預(yù)測方法。

1 地質(zhì)背景

JZ-A構(gòu)造位于渤海海域遼西低凸起北傾末端的JZ-B氣田東北側(cè),整體受控于遼西低凸起邊界大斷層并被次級斷層復(fù)雜化的大型斷鼻構(gòu)造(圖1a）。早期鉆井表明該構(gòu)造是以沙一、沙二段碳酸鹽巖為主要儲層,根據(jù)碳酸鹽巖與陸源碎屑巖相互消長的一般共識,來自西部大物源區(qū)的三角洲體系不能影響到本區(qū),JZ-A構(gòu)造是缺乏有效儲層的(圖1b）。

2 砂體形成條件分析

圖1 JZ-A構(gòu)造位置(a）和構(gòu)造內(nèi)沙一、沙二段沉積相圖(b）Fig.1 JZ-A structure location(a）and distribution of sedimentary facies of the Es1 and Es2 formation in structure(b）

關(guān)于研究砂體形成的條件,很多學(xué)者都已經(jīng)提出了自己的觀點并起到了很好的指導(dǎo)作用。但是如果在盆內(nèi)低凸起周邊找砂體,筆者認為首先必須要仔細研究低凸起是否能作為有效物源區(qū),同時還需要仔細分析凸起區(qū)是否存在古溝谷,保證物源可以沿古溝谷向下匯聚形成砂體富集區(qū)。因此,有效的物源區(qū)及古溝谷是盆內(nèi)低凸起周邊砂體發(fā)育的必要條件,“源—溝”耦合是砂體發(fā)育的基礎(chǔ)。

2.1 物源分析

圖2 JZ-B-5井單井柱狀圖Fig.2 Histogram of JZ-B-5 well

通過對已鉆井JZ-B-5單井資料(圖2）細致地研究,可以清楚地看到JZ-B-5井基巖類型為前寒武系花崗巖系,這種母巖類型經(jīng)受侵蝕搬運后,很容易形成碎屑儲集砂體,并且沙二段直接覆蓋在前寒武系之上。沙二底部2 341.1 m巖心為含中礫細礫巖,礫石分選差,磨圓度一般,說明5井區(qū)在沙二時期是近物源的,而且可以提供物源;在地震上表現(xiàn)為下切特征(圖3a）,分析認為沙二底部為溝道滯留沉積。沙一段2 323.5 m巖心為生物介殼富集的灰?guī)r,分析認為沙二頂部～沙一段為濱淺湖灘。通過巖心的特征,可以大體指示該區(qū)沉積演化過程:該井沙二早期位于剝蝕區(qū)殘留溝道;沙二晚期至沙一時期沒于水下,為濱淺湖沉積。因此,JZ-B-5井區(qū)沙二早期是可以提供物源的,并且JZ-A地區(qū)可以接收到來自JZ-B地區(qū)物源的砂體。賴維成[1]首次在“三因素”控砂理論中提到了“動態(tài)物源”,指出物源區(qū)的大小是動態(tài)變化的。結(jié)合該構(gòu)造判斷JZ-B地區(qū)物源應(yīng)該也屬于動態(tài)物源范疇,且物源是隱蔽的。因此,分析物源時一定要用動態(tài)的思維來看待,不能以現(xiàn)今的沉積面貌而輕易認為古沉積時期也為如此。低凸起甚至凹陷內(nèi)也可能存在局部的、短暫的小物源區(qū)。經(jīng)強烈剝蝕、快速沉積,小物源也能形成好砂體。

2.2 古輸砂通道及古地貌分析

通過對JZ-B地區(qū)物源的分析,該地區(qū)沙二段的物源來自遼西低凸起北端,那么物源的供源能力又如何呢?從過JZ-B-5井南東向地震圖(圖3a）可以看出,遼西低凸起北端發(fā)育大型古輸砂通道,正是由于大型古輸砂通道的存在,使得JZ-A地區(qū)可以接收來自遼西低凸起的沉積體,并且起到了匯聚的效果。古輸砂通道是沉積物搬運的直接證據(jù),良好的溝道保證沉積區(qū)砂體通暢并持續(xù)地供應(yīng)。根據(jù)地震資料對該凸起進行分析,從而刻畫并確定了剝蝕區(qū)的范圍(圖3b）,圖3c是該區(qū)沙二早期的古地貌特征,從古地貌特征上也明顯反應(yīng)出遼西低凸起北側(cè)在沙二早期存在大型古輸砂通道。同時我們還可以大體推測:順古溝谷下方的斜坡地帶為砂體的有利富集區(qū)。關(guān)于古地貌對砂體的控制作用,徐長貴和鄧洪文已經(jīng)做了詳細的研究[3,4],認為精細的古地貌分析是準(zhǔn)確預(yù)測古近系儲集層的必要條件和前提條件。古地貌分析不僅對預(yù)測和識別儲集層具有非常重要的指導(dǎo)意義,同時對隱蔽油氣藏的預(yù)測也有著非常重要的作用。

圖3 下切古特征(a）、沙二早期物源區(qū)范圍(b）及其古地貌特征(c）Fig.3 Incised valleys characteristics(a）,distribution of source in early stage of Es2(b）and Palaeogeomorphology characteristics in early stage of Es2(c）

3 地質(zhì)約束下的地震儲層預(yù)測方法

目前,儲層預(yù)測方法技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個地質(zhì)理論與先進的地球物理技術(shù)完美結(jié)合的程度,并達到儲層精細預(yù)測的目的。儲層預(yù)測技術(shù)需要地震地質(zhì)一體化研究方法才能變得更加完美。筆者通過參考前人研究成果,總結(jié)出一套盆內(nèi)低凸起周邊近源砂體儲層預(yù)測的方法。

3.1 宏觀地震相分析技術(shù)

宏觀地震相分析主要是通過對常規(guī)地震相(如前積反射、雜亂反射、楔狀反射等）的追蹤來刻畫大型沉積體的大致分布范圍。通過對JZ-A地區(qū)精細的地震相分析,JZ-A地區(qū)沙二段地震反射為一套強振幅楔形前積反射特征(圖4）。受斷層影響,地震反射特征顯得復(fù)雜化,追蹤其平面分布有一定困難,要詳細刻畫沉積體的平面展布特征,需要借助地震多屬性綜合分析。

圖4 沙二段典型地震相特征Fig.4 Typical seismic facies characteristics in Es2 formation

3.2 地震屬性分析技術(shù)

地震屬性是指由疊前或疊后地震資料,經(jīng)過數(shù)學(xué)變換導(dǎo)出的有關(guān)地震波的幾何形態(tài)、運動學(xué)特征、動力學(xué)特征和統(tǒng)計學(xué)特征。這些特征既可直接度量,又可通過基于邏輯或?qū)嵺`的推理得到[12]。地震屬性分析技術(shù)能夠從地震數(shù)據(jù)中提取豐富的地球物理信息,在石油勘探開發(fā)的各個領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。各種地震屬性的平面展布具有一定的相似性,但對于儲層精細預(yù)測來講其差異性很大。不同的地震屬性反映不同的地質(zhì)含義,如:頻率反映沉積體結(jié)構(gòu),振幅反映巖性差異性,相位反映邊界。本文通過對JZ-A地區(qū)地震屬性分析和研究,從地震屬性中提取的振幅信息有助于該地區(qū)的儲層預(yù)測,從而劃分出該區(qū)有利沉積體平面展布位置。

為了找出能反映沙二段沉積儲層特征的地震響應(yīng)特征,我們對地震、地質(zhì)、測井?dāng)?shù)據(jù)進行詳細分析,并結(jié)合進行井震標(biāo)定分析(圖5a）,認為:沙河街組二段地震反射層振幅強弱可反映沙二段儲層變化規(guī)律,振幅越強,對應(yīng)沙二段儲層發(fā)育程度越高。因此,根據(jù)沿層均方根屬性圖大體圈定沉積體平面展布范圍(圖5b）。

圖5 地震剖面(a）、均方根振幅圖(b）和多屬性聚類分析圖(c）Fig.5 Seismic profile(a）,mean-square-root amplitude(b）and multi-attribute combination of cluster(c）

3.3 多屬性聚類分析技術(shù)

多屬性聚類分析方法是按照客體在性質(zhì)或成因上的親疏關(guān)系,對客體進行定量分類的一種多元統(tǒng)計分析方法。聚類分析的基本原則[13]是:(1）若選出的一個樣品或變量在分好的群中從未出現(xiàn)過,則將它們形成一個獨立的群;(2）若選出的一對樣品或變量有一個已在分好的群中出現(xiàn)過,則把另一個樣品或變量也歸入該群;(3）若選出的一對樣品或變量分別出現(xiàn)在已分好的兩個群中,則把這兩個群連結(jié)成一個新群;(4）若選出的一對樣品或變量出現(xiàn)在同一個群中,則這個樣品就不再分群。

通過對JZ-A地區(qū)目的層時窗內(nèi)提取各種地震屬性(均方根振幅、弧長、振幅和、瞬時相位）,我們進行了多屬性聚類分析(圖5c）,并在前述地質(zhì)認識的基礎(chǔ)上,對地震屬性結(jié)果進行綜合解釋,分析認為:紅色區(qū)域多屬性相關(guān)性較好,預(yù)測為儲層發(fā)育主體區(qū);綠色區(qū)域多屬性相關(guān)性中等,預(yù)測為沉積體遠端;黃色區(qū)域多屬性相關(guān)性較差,預(yù)測為湖相泥巖發(fā)育區(qū)。該分析結(jié)果為后續(xù)實鉆結(jié)果所證實。

在地質(zhì)模式指導(dǎo)下,結(jié)合地震儲層平面預(yù)測技術(shù),綜合分析JZ-A地區(qū)發(fā)育來自于JZ-B地區(qū)物源的辮狀河三角洲沉積,并預(yù)測了其平面分布范圍(圖 6）。

圖6 JZ-A構(gòu)造沙二早期沉積相圖Fig.6 Sedimentary facies of the early stage of Es2 formation of JZ-A structure

4 勘探效果

基于JZ-A地區(qū)沉積儲層平面展布情況,并結(jié)合構(gòu)造地質(zhì)資料,最終在JZ-A地區(qū)部署了5口探井,實鉆結(jié)果與預(yù)測結(jié)果完全吻合,所鉆探井均鉆遇辮狀河三角洲前緣相帶,儲層發(fā)育,而且獲得了較好的油氣發(fā)現(xiàn)(圖7）,平均油層厚度高達30 m,經(jīng)測試單井日產(chǎn)油平均超過100 m3,最高可達300多立方米,原油密度為0.82～0.85 g/cm3,為品質(zhì)非常好的輕質(zhì)油。經(jīng)過對該構(gòu)造沙二段的儲量計算,為一中型油氣田。

圖7 JZ-A構(gòu)造聯(lián)井圖Fig.7 Profile from Well JZ-A-1 to Well JZ-A-5

5 結(jié)論

(1）盆內(nèi)低凸起面積雖小,但如果能提供有效物源、有古溝谷等輸砂通道發(fā)育,在“源—溝”耦合的情況下,其周邊還有可能發(fā)育有效儲層。

(2）盆內(nèi)低凸起周邊砂體一般規(guī)模不大,實踐證明:在地質(zhì)理論指導(dǎo)下,利用三維地震資料,進行多屬性綜合分析,地質(zhì)—地震相結(jié)合精細刻畫預(yù)測其平面展布是一套行之有效的技術(shù)方法。

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The formation conditions and prediction methods of near-source sand body adjacent to low salient in Bohai Bay Basin——taking Es1 and Es2 formation in the JZ-A structure,Liaodong Bay as an example

Liu Zhigang,Song Zhangqiang,Guo Tao,Zhang Zhongqiao
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tanggu Tianjin300452）

For a long time,because the area of low salient in Liaodong bay area in Bohai Sea was small,it wasn’t considered as an effective source and the clastic reservoirs wasn’t developed.By analyzing drilling and seismic data in JZ-A structure,braided valleys are developed in this low salient during sedimentation early stageof Es2 and they can be treated as the effective source.During late stageof Es2,the carbonate sediments were developed.Under the directionof dynamic source theory and basedon the subtle analysisof palaeogeomorphology and paleovalley,braided-river delta distribution during early stageof Es2 waspredicted by using seismicfacies analysis techniques,seismic attribute analysis techniques and multi-attribute combinationof cluster analysis techniques.Finally,a middle scaleoilfield wasfound which provided referencefor future petroleum geological exploration in other similar structures.

low salient;near source sand body;prediction method;Bohai Sea

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.022

1008-2336(2011）01-0022-06

中海石油(中國）有限公司“十一五”重大基礎(chǔ)研究項目“渤海灣地區(qū)油氣形成富集與分布預(yù)測”(編號:SC06TJ-TQL-004-BH02）資助。

2010-09-15;改回日期:2010-10-12

劉志剛,男,1980年生,工程師,2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué),現(xiàn)主要從事沉積儲層綜合研究。E-mail:liuzhg3@cnooc.com.cn。