沉積相結合地球物理屬性預測碳酸鹽巖儲層
——以東沙隆起ZJ33-1含油構造為例

王光強,周小康,朱 煥

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東深圳 518064)

沉積相結合地球物理屬性預測碳酸鹽巖儲層
——以東沙隆起ZJ33-1含油構造為例

王光強,周小康,朱 煥

(中海石油(中國)有限公司深圳分公司，廣東深圳 518064)

對于鉆井資料缺乏的碳酸鹽巖發育地區，地震屬性技術已經在碳酸鹽巖儲層預測中得到了廣泛的應用。針對東沙隆起ZJ33-1含油構造碳酸鹽巖儲層橫向變化快、非均質性強、成藏條件復雜等特點，并以已鉆井的碳酸鹽巖儲層地球物理響應特征為基礎，在實際應用中形成了已鉆井沉積相分析、單井相標定地震相、碳酸鹽巖儲層的振幅屬性分析及疊后波阻抗反演等一套針對碳酸鹽巖儲層的綜合預測技術。ZJ33-1地區鉆井資料欠缺，使用該技術能較好地預測其孔隙發育的儲層范圍，為勘探和井位部署提供了依據。

東沙隆起；ZJ33-1含油構造；沉積模式；地震屬性；儲層預測

儲層綜合預測技術作為地震儲層學的五大關鍵技術之一，在油氣藏勘探開發過程中發揮了重要作用。隨著勘探領域由構造轉向巖性、勘探對象由常規儲層向復雜儲層延伸，碳酸鹽巖勘探在珠江口盆地東沙隆起取得突破后，碳酸鹽巖儲層的深入研究開始成為油田關注的焦點[1]。碳酸鹽巖儲層的非均質性強，單純使用一種沉積相預測儲層方法已經不能滿足勘探開發的需要，結合地震屬性技術后能夠增加儲層預測的精確度[2]。筆者通過對研究區沉積特征的分析，提出基于沉積相和地球物理屬性結合的儲層預測方法來提高儲層預測精度，取得了較好的應用效果。

1 地質背景

東沙隆起位于南海北部大陸架南緣，西接番禺低隆起，北鄰珠一坳陷，東南鄰南部隆起帶-潮汕坳陷，西南與珠二坳陷白云凹陷相連，是一個被南北坳陷夾持，由北東向南西傾沒的大型鼻狀隆起[3-4]。漸新世晚期-中中新世為碳酸鹽巖臺地發育期，該時期主要為持續沉降時期，早期斷陷逐漸向坳陷轉化，產生區域性整體沉降,北西向剪切斷裂活動停止，海水自西向東侵入。早期海侵限于東沙隆起西段，東段為剝蝕物源區。晚期整個隆起帶被海水淹沒，形成生物礁灘發育的碳酸鹽臺地[5]。ZJ33-1含油構造位于東沙隆起西北斜坡上，該構造鄰近富生油洼陷ZJ26洼，處于極有利的油氣主要運氣的通道之上。近期對該地區3D地震資料進行精細解釋，發現ZJ33-1地區灰巖頂是一個非常大的帶有基底披覆的圈閉,面積將近60 km2，圈閉條件非常好。如果圈閉范圍內有好的儲層發育，那么油氣勘探獲得成功的幾率非常大。

利用ZJ33-1地區已鉆3口井的巖心、薄片、測井曲線等資料，在生物礁灘生長發育地質理論的指導下，對ZJ33-1地區生物礁灘的發育模式、發育期次進行了預測。前人研究表明，ZJ33-1地區為東沙隆起碳酸鹽巖臺地邊緣之外的一個塔礁含油構造[6]，但是經過筆者詳細分析，認為ZJ33-1地區碳酸鹽巖沉積可以兩分，以三級層序界面為界，第一期碳酸鹽巖沉積為臺地邊緣礁灘復合體沉積為主，ZJ33-1-2井最靠近臺地邊緣，其頂部發育8～10 m的紅藻石粘結礁，ZJ33-1-1井2 100 m三級層序界面之下發育紅藻石粘結礁翼，ZJ33-1-3井灰巖段整體為第一期臺地的開闊臺地相。后期海平面又再次上升，在構造作用的共同作用下，ZJ33-1-1井的位置繼續發育海侵期的珊瑚藻骨架礁沉積，并且在次級海平面旋回的作用下發育了較好的儲層(圖1)。

圖1 ZJ33-1地區灰巖段地震特征及沉積模式

2 波形分類技術預測有利沉積相帶

波形分類方法是利用地震反射波形分類進行儲層預測，但前提是地震波形和地層層序需具有一定的對應關系。該方法通過已知鉆井所獲得的沉積相資料，結合地震波形及反射機理，建立反映沉積相的地震波形和地質模型關系，通過這種關系去預測未知區域，達到預測有利沉積相帶的目的[6]。

礁灘復合體的發育往往是一個不同相帶相互疊置并向上營造的多旋回沉積過程，沉積微相邊界往往是一個過渡相，界限并不明顯，因此，由波形分類得到的地震相并不是某一個相帶的單一代表，它常常是以某一相帶為主的相帶組合[7-8]。按照相帶組合的思路，用已鉆井各單井相結果精細標定地震相，并進行合理的平面解釋，最終得到符合沉積規律的沉積相平面圖[9]。

針對ZJ33-1地區主要發育臺緣礁、臺內淺灘、開闊臺地和斜坡4種沉積微相，沿著碳酸鹽巖頂0～15 ms開時窗，在已鉆井單井沉積相標定的基礎上，選出具有代表各類沉積微相的典型地震波形樣本，應用人工神經網絡算法進行運算，實現地震波形有效分類，最終實現目標區地震相平面成圖。

圖2是根據地震波形的變化劃分的ZJ33-1地區地震相平面圖。從前面的已鉆井沉積相分析資料得知：ZJ33-1-1頂部發育厚層礁相沉積，下段發育礁間的灘相沉積；ZJ33-1-2井上段發育礁相沉積，下段發育灘相沉積；ZJ33-1-3井整體發育開闊臺地沉積背景。綜上分析得出：圖中第一類為臺緣礁相和臺內礁相(紅色區域)，屬于儲層較發育的地區；第二類表示礁間灘相(綠色區域)，儲層發育次之；第三類表示開闊臺地(藍色區域)，該類型沉積儲層基本不發育。

圖2 ZJ33-1地區地震相平面圖

3 地震反演技術刻畫儲層內幕

使用波阻抗反演對儲層預測是地震屬性分析的核心技術。對于非均質強的碳酸鹽巖儲層而言，隨著波阻抗反演技術的提高，利用波阻抗反演技術對碳酸鹽巖儲層進行預測有了較深的認識。碳酸鹽巖儲層巖性較為致密，剛性強，整體表現為高速度、高密度及高波阻抗的特征。但是當碳酸鹽巖中存在儲集空間時，會引起速度、密度及波阻抗值的降低。儲層發育帶整體上表現為低波阻抗異常特征，而非儲層帶一般表現為高阻抗，因此可以利用波阻抗反演方法進行儲層有利區塊的預測[2]。

對ZJ33-1地區碳酸鹽巖臺地儲層地震響應特征研究得出，碳酸鹽巖頂界面對應于強反射波峰，碳酸鹽巖底界面對應于強反射波谷；在灰巖達到一定厚度的情況下，如果灰巖內部存在物性的變化，則在地震響應特征上有非常明顯的變化；高孔滲層振幅相對較低,地震振幅屬性上表現為低振幅特征；低孔滲層振幅相對較強，地震振幅屬性上表現為高振幅特征。圖3是ZJ33-1地區兩個不同方向的連井波阻抗剖面圖，圖中ZJ33-1-1井頂段有明顯的低波阻抗異常區，結合常規測井資料顯示，ZJ33-1-1井在頂部發育孔隙帶，中下段儲層致密；而ZJ33-1-2井和ZJ33-1-3井全井段阻抗值較高，通過測井資料上顯示儲層致密。已鉆井的實際測井資料證實了波阻抗反演剖面的正確性。因此從波阻抗反演剖面上可以看出，在ZJ33-1-1井的西部地區存在低波阻抗異常區，進而預測在ZJ33-1的西部地區碳酸鹽巖儲層物性較好，為有利儲層發育地區。

圖3 ZJ33-1地區波阻抗反演剖面

4 波阻抗約束井-震聯合反演預測儲層參數

除了從地震響應特征上定性分析不同位置碳酸鹽巖儲層的發育情況外，也可以利用波阻抗約束測井-地震聯合反演的方法，對碳酸鹽巖的儲層參數進行定量預測。

在三維地震數據體上，首先利用鉆井資料和地震數據體進行精細的井震標定，建立波阻抗反演初始模型，然后利用稀疏脈沖反演方法，獲得波阻抗數據體。利用周邊已鉆井資料，擬合出灰巖層段波阻抗和孔隙度關系曲線。分析表明，ZJ地區碳酸鹽巖層段，波阻抗和孔隙度關系非常明顯，低孔隙度對應于高阻抗，高孔隙度對應于低阻抗。因此，利用波組抗和孔隙度的關系作為神經網絡算法的輸入數據，通過迭代運算外推研究區目的層段孔隙度屬性體，可以更加直觀地研究該地區碳酸鹽巖儲層發育情況。該方法避免了基于模型地震反演方法會出現層狀模型化的現象，基本能滿足對碳酸鹽巖巖溶非均質儲層預測的要求[8]。

從反演孔隙度數據體上，提取了碳酸鹽巖頂0～15 ms的孔隙度平面分布(圖4)，其特征與地震RMS相似，構造高部位的ZJ33-1-1井區孔隙度為9%左右，儲層較發育，而ZJ33-1-2和ZJ33-1-3井區孔隙度為3%左右，儲層較致密；而在ZJ33-1碳酸鹽巖臺地的西部臺緣，存在較大面積的高孔隙區，說明該區的儲層物性可能較好，儲層發育。

從聯井孔隙度剖面(圖5)和波阻抗剖面(圖3)上，可以更清楚地解剖該地區灰巖內幕結構及孔滲層和致密層的空間分布情況：從過ZJ33-1-1、ZJ33-1-2、ZJ33-1-3連井剖面上看，ZJ33-1-1井上部油層段阻抗較低，儲層較發育，孔隙度為9%左右；該井段下部阻抗較高，孔隙度3%左右，儲層不發育；ZJ33-1-2、ZJ33-1-3井全井段阻抗較高，孔隙度3%左右，儲層不發育，與實鉆結果較吻合。

圖4 灰巖頂巖層孔隙度分布(0～15 ms)

從過振幅異常體及已鉆井的阻抗及孔隙度連井剖面上看，振幅異常體對應的是低阻抗、高孔隙度，代表碳酸鹽巖有利儲層發育區，從反演的結果看，儲層厚度達到15 ms，孔隙度11%左右。

圖5 ZJ33-1地區孔隙度反演剖面

總之，從儲層預測結果上看，在ZJ33-1目標靶區西側的臺緣存在較大面積的振幅異常，說明該區域儲層較發育；從反演結果看，該區域儲層孔隙度11%左右，可能是發育在ZJ33-1臺地邊緣的生物礁灘儲層。

5 應用效果

根據該技術的預測結果，在ZJ33-1地區的西部部署了一口新的井位ZJ33-1-4。實鉆證明，該井點鉆遇的碳酸鹽巖上段發育一套孔隙灰巖，實測孔隙度為12%，與預測孔隙度11%基本吻合。通過取心、測井等資料分析，該井段孔隙灰巖段沉積屬于礁相沉積，與地球物理方法預測的沉積相一致。該井的成功鉆探說明地質和地球物理相結合的碳酸鹽巖儲層預測技術在該地區應用效果很好。

6 結論

(1)基于研究區碳酸鹽巖儲層沉積相精細研究及波形分類的地震相分析基礎上，利用多屬性約束的井-震聯合反演技術能夠很好地實現儲層內幕刻畫和孔隙參數的定量預測，提高儲層預測精度，取得了較好的應用效果。

(2)碳酸鹽巖基質孔隙型儲層的預測和評價還存在較大困難，特別是較薄儲層以及無井、少井約束區儲層預測難度更大，誤差也更大，當然隨著認識及研究工作的深入、更高品質地震資料采集與使用、更多新的地球物理儲層預測方法的綜合應用，儲層預測的精度會進一步提高。

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編輯：趙川喜

1673-8217(2017)01-0048-05

2016-07-15

王光強，工程師，1984年生，2010年畢業于中國石油大學(華東)地質學專業，主要從事儲層地質、沉積學方面的研究工作。

國家“十二五”科技重大專項(2011ZX05025-003-003)；國家自然科學基金(91228208)。

P631.445

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