車排子?xùn)|緣沙灣組薄互層油藏分布特征

呂世超

(1.中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，東營(yíng) 257015；2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 青島 266580)

1 研究區(qū)概況

車排子凸起位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起南端，是盆地西部隆起的次一級(jí)構(gòu)造單元，向西北方向抬升臨近扎伊爾山，向南降低傾入四棵樹(shù)凹陷，其東面以紅-車斷裂為界與昌吉凹陷及其中拐突起相接，北面與克-夏斷褶帶相接[1]，如圖1所示。春風(fēng)油田位于準(zhǔn)噶爾盆地西緣車排子凸起北部，發(fā)現(xiàn)于2010年，含油層主要分布于新近系沙灣組一砂組，以稠油油藏為主， 目前已建成100×104t以上產(chǎn)能[2]。

由于沙一段儲(chǔ)層為薄層的巖性油氣藏，具有厚度薄、面積小、橫向變化快的特點(diǎn)，受區(qū)域構(gòu)造和沉積相帶等多重因素的影響，具有較大復(fù)雜性和隱蔽性，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度大，分布規(guī)律認(rèn)識(shí)不清[3-4]。由于研究區(qū)有效儲(chǔ)層厚度遠(yuǎn)小于地震分辨率，常規(guī)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)方法無(wú)法對(duì)有效儲(chǔ)層的展布進(jìn)行有效描述[5]。針對(duì)類似的薄互層類型儲(chǔ)層，研究者主要采用基于分頻的方法進(jìn)行有效儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)，并利用分頻重構(gòu)建模、調(diào)諧頻率提取等方法對(duì)薄互層油藏取得了一定的預(yù)測(cè)效果[5-6]，但無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層定量化的預(yù)測(cè)，同時(shí)適用性較小，無(wú)法滿足研究區(qū)的應(yīng)用需要。根據(jù)目的層實(shí)際地質(zhì)特征，采用地震疊后反演、正演模擬、地震屬性分析等技術(shù)，充分利用地震頻帶內(nèi)的信息，分析有效儲(chǔ)層在地震資料上反射特征，多種方法相結(jié)合對(duì)有效圈閉進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)合鉆探資料與沉積相研究，對(duì)有效儲(chǔ)層分布特征進(jìn)行刻畫(huà)。

圖1 車排子地區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Structure unit map of Chepaizi area

2 層特征分析

研究區(qū)位于春風(fēng)油田西南部，埋深范圍為420～580 m。從構(gòu)造上看，目的層為一個(gè)平緩的單斜構(gòu)造，呈整體呈西北高、東南低的形態(tài)，受到基底抬升影響，沙灣組一砂組地層在西部發(fā)生尖滅。

早期研究認(rèn)為春風(fēng)油田新近系沙灣組-砂組主體為典型的辮狀河沉積，儲(chǔ)層以含礫砂巖為主，其主要成分為石英和長(zhǎng)石，其次為凝灰?guī)r碎屑；碎屑物質(zhì)分選中等，呈棱角-次圓狀[7]。由于有效儲(chǔ)層砂巖過(guò)于疏松，取芯收獲率低，取上的儲(chǔ)層段巖心大部分呈松散狀(圖2)。在研究區(qū)P602井取心驗(yàn)證該井沉積類型與主體沉積類型一致，目的層為一套灰質(zhì)含量較重的砂礫巖沉積，厚度為10.6 m，主要儲(chǔ)層以油斑-油跡灰質(zhì)中細(xì)砂巖為主，夾雜與灰質(zhì)砂巖當(dāng)中，共計(jì)3層2.6 m。底部有明顯的水砂，巖心上見(jiàn)多個(gè)正韻律，正韻律頂部見(jiàn)波狀層理，同時(shí)具有明顯的沖刷面和底礫巖，具有明顯的分流河道沉積特征[圖3(a)]。結(jié)合區(qū)域認(rèn)識(shí)認(rèn)為物源來(lái)自研究區(qū)南部。

而對(duì)研究區(qū)西部P627井的鉆井取心進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，該井在目的層砂巖厚度為15.2 m，巖性也以灰質(zhì)含量較重的含礫砂巖為主，儲(chǔ)層巖性以灰質(zhì)的中粗砂巖和砂礫巖為主，總儲(chǔ)層厚度為3.3 m，未見(jiàn)水砂，呈塊狀或正韻律，分選差，粗細(xì)混雜，磨圓度為刺棱狀，通過(guò)粒度概率分析有明顯的重力流特征[圖3(b)]。結(jié)合古地貌與沉積相，認(rèn)為P627井物源來(lái)自西部盆地邊緣，與東部P602井區(qū)主體砂體并不相同。

圖2 P602井523～530 m取芯照片F(xiàn)ig.2 Photo of the core of P602 well from 523 m to 530 m

總的來(lái)看有效儲(chǔ)層比例較低，具有多、薄的特點(diǎn)。砂體在測(cè)井曲線上響應(yīng)比較明顯，砂巖在聲波時(shí)差上整體為低值，上部與下部泥巖為低聲波時(shí)差，含油的疏松砂巖由于膠結(jié)程度較差，速度較致密砂巖略低，聲波時(shí)差值在致密砂巖與泥巖之間。

結(jié)合相鄰井區(qū)的開(kāi)發(fā)狀況對(duì)研究區(qū)油藏工程經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行研究，認(rèn)為在油價(jià)每桶50美元條件下，有效儲(chǔ)層總厚度在4 m以上的情況下開(kāi)發(fā)動(dòng)用才能夠進(jìn)行效益開(kāi)發(fā)，因此對(duì)有效厚度較大區(qū)域的預(yù)測(cè)對(duì)該區(qū)塊這種類型油藏的開(kāi)發(fā)動(dòng)用非常重要。

3 有效儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

從地震資料上看，沙一組目的層砂體頂界面對(duì)應(yīng)一套穩(wěn)定的正相位反射，底界面即沙一組底界面，為一套負(fù)相位反射，整體上較為穩(wěn)定，向西尖滅于基底上[圖4(a)]。為分析研究區(qū)儲(chǔ)層的分布特征，首先采用疊后地震反演、地震屬性分析等方法進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)分析。

圖3 研究區(qū)單井相圖Fig.3 Single well histogram of research area

圖4 過(guò)研究區(qū)東西向剖面Fig.4 Multi-well sections from west to east in research area

從測(cè)井曲線上看，致密砂巖、疏松砂巖、泥巖的聲波時(shí)差曲線逐漸變大，密度逐漸減小，不同巖性間波阻抗特征具有較明顯差異，所以可以利用波阻抗反演確定目的層砂巖的平面展布[圖4(b)],但需要考慮到地震分辨率的影響。研究區(qū)地震資料為高密度采集地震資料，面元為10 m×10 m，資料品質(zhì)較好，主頻約為50 Hz，根據(jù)Widess準(zhǔn)則計(jì)算地震最小分辨率為5 m。也就是說(shuō)，根據(jù)研究區(qū)資料，地震分辨率最小能夠識(shí)別5 m的儲(chǔ)層，可以分辨出目的層砂體，但作為含油氣儲(chǔ)層的疏松砂巖條帶厚度一般在2 m以下，超出了地震分辨率可識(shí)別的范圍，所以單獨(dú)利用波阻抗反演無(wú)法識(shí)別砂體內(nèi)部含油性好但厚度更薄的疏松砂巖儲(chǔ)層[8]。

利用波阻抗反演結(jié)果對(duì)砂體的厚度分布進(jìn)行刻畫(huà)[圖5(a)]。從圖5(a)中可看到，井區(qū)砂體整體厚度在8～11 m的范圍內(nèi)，整體厚度變化不大，全區(qū)連片，僅在西部盆地邊緣的兩個(gè)古沖溝里存在局部的沉積中心。前期沉積相分析認(rèn)為，研究區(qū)砂體分別屬于兩套物源，儲(chǔ)層不連續(xù)的可能性較大，在本工區(qū)疊后波阻抗反演對(duì)有效儲(chǔ)層的描述能力具有局限性，需要借助更多的地球物理技術(shù)。

圖5 研究區(qū)沙灣組一砂組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果。Fig.5 Reservoir prediction of Shawan 1 formation in research area

由于小于地震縱向分辨率的地質(zhì)體仍有可能在橫向上引起更突出的地震響應(yīng)，以此針對(duì)目的層進(jìn)行了地震屬性分析[9-10]。從均方根(root mean square，RMS)屬性上可以看出，目的層地震響應(yīng)在橫向上仍存在比較明顯的變化[圖5(b)]，研究區(qū)地震屬性顯示為若干條帶(紅色，低屬性值)，可能反映了有效儲(chǔ)層的橫向變化。地震屬性將研究區(qū)明顯地分為兩組：西部一組呈扇狀，可能與盆地邊緣的扇三角洲沉積有關(guān)；東部主要呈條帶狀，面積變化較大。 屬性雖然能夠反映更為詳細(xì)的儲(chǔ)層變化，但是僅能夠定性地對(duì)儲(chǔ)層變化進(jìn)行描述，仍難以刻畫(huà)可動(dòng)用區(qū)域。

為分析地震屬性的變化是對(duì)哪種儲(chǔ)層變化的響應(yīng)，針對(duì)研究區(qū)地質(zhì)特征建立地質(zhì)模型進(jìn)行正演模擬，在正演模擬的基礎(chǔ)上分析地震屬性與有效儲(chǔ)層的關(guān)系。研究區(qū)地層分布較為穩(wěn)定，而且并不存在明顯速度變化與特殊地質(zhì)體，采用射線追蹤正演就能夠?qū)?chǔ)層反射特征進(jìn)行有效分析。根據(jù)波阻抗反演的結(jié)果認(rèn)為，研究區(qū)大部分范圍砂體厚度在10 m左右，因此選擇建立10 m厚的單層砂體的初始地質(zhì)模型，再根據(jù)聲波時(shí)差曲線特征，確定模型中不同巖性對(duì)應(yīng)地層的地震速度。基于測(cè)、錄井資料認(rèn)為，在研究區(qū)范圍內(nèi)砂體中一般存在3條主要的疏松砂巖，因而在正演模型中于厚砂體內(nèi)部設(shè)計(jì)3條疏松砂巖條帶，而砂體上下地層基于地質(zhì)認(rèn)識(shí)設(shè)置為較為穩(wěn)定的泥巖地層。結(jié)合區(qū)域的地震標(biāo)定認(rèn)為，在研究區(qū)內(nèi)相同層速度的橫向變化較小，因而基于聲波時(shí)差曲線的平均值確定了各個(gè)地層的層速度：將作為砂體主體巖性的灰質(zhì)砂巖速度取為3 680 m/s；砂巖層中的3條疏松砂巖條帶速度取為3 126 m/s，疏松砂巖條帶的總厚度由0逐漸變厚至7 m[圖6(a)]；砂體的上部泥巖地層速度為2 600 m/s，下覆地層的速度為2 750 m/s。基于對(duì)原始地震資料的分析，選擇50 Hz正相位雷克子波對(duì)模型進(jìn)行地震正演模擬，結(jié)果如圖6(b)所示。

從正演模型中可以看出，地震同相軸波峰與波谷的位置主要反映砂體的厚度變化，不受疏松砂巖條厚度變化的影響，上部的波峰對(duì)應(yīng)著砂體的頂界面，波谷對(duì)應(yīng)砂體的底界面，同時(shí)地震反射振幅的強(qiáng)弱則發(fā)生變化，這些振幅變化主要由作為內(nèi)部有效儲(chǔ)層的疏松砂巖條帶總厚度變化引起。為分析振幅變化特征，以這個(gè)首波峰為起始點(diǎn)，根據(jù)砂體的厚度取20 ms作為時(shí)窗分別提取正演得到的地震記錄的RMS屬性[圖6(c)]與弧長(zhǎng)屬性[圖6(d)]，可以看到，隨著代表有效儲(chǔ)層的疏松砂巖厚度變大，RMS屬性與弧長(zhǎng)屬性的變化形態(tài)雖有所區(qū)別，但都存在逐漸變小的趨勢(shì)。所以可以認(rèn)為，在地質(zhì)情況相對(duì)穩(wěn)定的情況下，超出地震縱向分辨率的地質(zhì)體如果選擇合適的地震屬性有可能在地震的橫向變化上體現(xiàn)出來(lái)[7-8]。

圖6 地震正演模型分析Fig.6 Analysis of seismic simulation model

在總砂厚固定的條件下，將砂體模型中疏松砂巖條帶的數(shù)量、位置以及相對(duì)厚度進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，生成的正演模型相應(yīng)的地震屬性值基本沒(méi)有變化，與疏松砂條總厚度引起的屬性變化相比可以忽略不計(jì)。同時(shí)，研究區(qū)已鉆井所鉆遇砂體與上下圍巖的速度基本沒(méi)有變化，可近似地認(rèn)為全區(qū)速度比較穩(wěn)定。基于這些條件，認(rèn)為綜合砂體厚度與地震屬性能夠推算出有效砂體的厚度。為了解不同砂體厚度下地震屬性的變化，建立了7～12 m不同厚度的6個(gè)砂體模型，并分別計(jì)算6個(gè)砂體模型的RMS地震屬性，并制成有效厚度-屬性圖版(圖7)。從圖版中可以看出，在不同厚度砂體的地震屬性變化特征基本一致，都隨著有效夾層的厚度變大而單調(diào)變小。根據(jù)這個(gè)圖版，針對(duì)研究區(qū)中每一點(diǎn)在反演預(yù)測(cè)的砂體厚度圖上的厚度值和均方根屬性值，利用圖版中對(duì)應(yīng)厚度的有效厚度-屬性曲線建立不同砂厚下屬性與有效儲(chǔ)層厚度值的數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)疏松砂巖厚度的平面展布進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖7 有效厚度-屬性圖版Fig.7 Plate of effective thickness to seismic attribute

圖8 有效厚度分布Fig.8 Distribution of effective thickness

圖8為根據(jù)屬性-有效厚度圖版推算的有效厚度分布圖，為避免地震噪聲以及誤差的影響，僅刻畫(huà)出可投入開(kāi)發(fā)的區(qū)域(厚度≥2 m)的厚度變化。利用研究區(qū)內(nèi)預(yù)留的P602-C與P602-2兩口驗(yàn)證井驗(yàn)證，預(yù)測(cè)的結(jié)果較為準(zhǔn)確。

4 有效儲(chǔ)層分布特征

從圖8可以看出，研究區(qū)部分有效儲(chǔ)層厚度變化較大，整體上與地震屬性的變化類似。早期認(rèn)識(shí)認(rèn)為整個(gè)車排子?xùn)|緣有效儲(chǔ)層隨砂體全區(qū)分布，但結(jié)合古地形特征與鉆井認(rèn)識(shí)分析認(rèn)為,本區(qū)受古地理環(huán)境的影響[11]，整體上有效儲(chǔ)層分布并不連片，受到沉積相帶以及古地貌的影響，控制有效儲(chǔ)層的沉積區(qū)域可分為以下兩個(gè)部分。

(1)位于西部扇三角洲沉積區(qū)域，儲(chǔ)層控制因素一定程度上收到了古地形的影響。沿車排子突起存在一系列與古沖溝相關(guān)的扇三角洲沉積，反應(yīng)為溝扇對(duì)應(yīng)的特征，相對(duì)較為獨(dú)立。研究區(qū)古沖溝位于P614井西部與P627井西南部。來(lái)自西部隆起的物源在這兩口井井區(qū)形成山三角洲沉積，并發(fā)育局部的沉積厚度中心，有效厚度較大區(qū)域受沉積厚度中心影響較大。但是該區(qū)砂體粒度較粗，分選較差。

(2)車排子?xùn)|緣主體沉積相帶與研究區(qū)東側(cè)沉積類型相同，為河流相沉積區(qū)域，并在目的層沙一段為辮狀河沉積體系，受物源方向影響，整體上呈南北向的條帶狀分布，分布范圍相對(duì)較大，物性較好。砂體橫向厚度小于西部，側(cè)向連通性較好，易于油氣運(yùn)移[12]。同時(shí)有效儲(chǔ)層砂體疏松，物性較好，易于形成較有潛力的含油氣圈閉。

在兩套不同沉積之間區(qū)域砂體存在重疊，但是有效儲(chǔ)層整體上較薄，難以取得有效的開(kāi)發(fā)效益。

為取得效益開(kāi)發(fā)，針對(duì)車排子突起附近重點(diǎn)選擇沖溝附近較厚沉積的扇體中心或者辮狀河沉積中厚度較大處進(jìn)行鉆井開(kāi)發(fā)，但無(wú)法部署開(kāi)發(fā)井網(wǎng)。在靠近湖盆內(nèi)部的砂體發(fā)育區(qū)，需要根據(jù)有效厚度的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行開(kāi)發(fā)部署，還要考慮到砂體的延展特征與方向，才能夠取得較好的開(kāi)發(fā)效益。

5 結(jié)論

針對(duì)車排子地區(qū)沙灣組淺層稠油油藏的地質(zhì)特點(diǎn)，利用地震正演模擬建立有效厚度-屬性圖版，結(jié)合疊后地震反演、屬性分析對(duì)有效厚度進(jìn)行預(yù)測(cè)，有效地刻畫(huà)了經(jīng)濟(jì)可動(dòng)用區(qū)域。

(1)車排子地區(qū)沙灣組一砂組砂體全區(qū)厚度較為穩(wěn)定，但是受到多物源以及灰質(zhì)膠結(jié)的影響，含油的疏松砂巖條帶厚度變化明顯，受到不同沉積相帶的影響，可動(dòng)用區(qū)域較為零散，主要位于三角洲前緣和河流沉積的沉積中心區(qū)域。

(2)在儲(chǔ)層厚度較小，縱向地震分辨率無(wú)法有效識(shí)別的情況下，通過(guò)地震屬性與地震切片能夠反映更為精細(xì)的地質(zhì)目標(biāo)的橫向變化，同時(shí)結(jié)合測(cè)井、地質(zhì)資料，分析地震相應(yīng)所對(duì)應(yīng)的地質(zhì)特征，進(jìn)一步的量化地震屬性反映的地質(zhì)信息。

(3)利用圖版法來(lái)預(yù)測(cè)薄儲(chǔ)層的厚度變化需要目標(biāo)區(qū)地質(zhì)情況比較穩(wěn)定，尤其是地層速度變化不大，上下圍巖的厚度較大的地質(zhì)條件，使圍巖對(duì)目的層的地震反射的干涉較小，同時(shí)對(duì)目標(biāo)層需要準(zhǔn)確的層位解釋，避免解釋的誤差對(duì)預(yù)測(cè)精度的影響。

(4)不同沉積類型區(qū)域油藏具有不同特征：盆地邊緣的扇三角洲沉積砂體厚度較大，但物性較差；靠近盆地內(nèi)部的辮狀河沉積儲(chǔ)層物性較好，針對(duì)不同類型油藏需要考慮不同的開(kāi)發(fā)方式，在二者之間連片區(qū)域的開(kāi)發(fā)需要更為精細(xì)的研究。