東海西湖凹陷少井區(qū)中深層薄砂體識別及潛力分析

陳 波，程 超，李文俊

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

隨著老油氣田開發(fā)進入中后期，在綜合調整階段薄層砂巖儲層逐漸受到重視。薄層砂巖上下通常發(fā)育厚層泥巖，提供了較好的生烴來源和圍巖遮擋條件，成藏后含烴飽和度較高，但由于其厚度薄（普 遍小于5 m）、縱橫向變化快且分布范圍有限，難以準確地刻畫地質體形態(tài)及儲量規(guī)模，開發(fā)存在難度。 陸上油氣田通過密井網獲得的巖心、測井資料開展高精度層序地層對比，能夠有效地刻畫薄砂體的展布規(guī)律，并且隨著地震資料的普及化，通過地球物理手段對薄砂體的刻畫也越來越清晰。信全麟等（1991）通過地震信息建立了薄層砂體綜合解釋技術，深入研究了深水濁積砂巖規(guī)模小、厚度薄、埋藏深等問題）[1]；劉磊等（2009）基于正演模擬、地震屬性分析等方法研究了油層厚度薄、橫向變化快、分布零散等問題[2]；梁宏剛等（2015）通過分頻混色、三維可視化等技術對塔河油田超深層窄河道的薄儲層進行了精細刻畫[3]；劉化清等（2018）結合古地貌恢復、非線性切片以及遺傳化神經網絡技術刻畫了薄層砂體較清晰的平面形態(tài)[4]。海上薄砂體預測受儲量規(guī)模有限、早期開發(fā)經濟性較差、井資料匱乏等因素的制約，研究相對較少。周連德等（2017）[5]基于測井、地震確定儲層成因的基礎上，結合反演、波形聚類等技術，對渤海某油田埋深約1 500 m 的薄砂體進行了預測。本次以研究區(qū)常規(guī)地震資料為基礎，通過地震沉積學90°相位轉換、等時切片等方法和儲層構型解剖理論，清晰地刻畫出海上埋深約3 500 m、高位體系域下形成的薄層砂體橫向展布形態(tài)以及縱向演化規(guī)律，指出了潛力分布及調整方向。

1 地質背景

東海陸架盆地是以新生代為主的中新生代含油氣盆地，新生代地層沉積廣泛，南北長度約1 130 km，東西寬度約220 km，面積約24×104km2。東海陸架盆地內發(fā)育多個含油氣凹陷，其中，西湖凹陷位于東海陸架盆地中段的浙東拗陷東部，呈北北東向展布。西湖凹陷經歷了早期斷陷、中期拗陷和晚期整體沉降等3 個階段[6-7]，具有東西分帶、南北分塊的構造特征，由西往東可分為西部斜坡帶、西次凹、中央洼陷-反轉構造帶、東次凹及東部邊緣斷裂帶（圖1）。

圖1 研究區(qū)構造

研究區(qū)HY 構造位于西湖凹陷西次凹與中央洼陷之間的過渡帶，是在中新世晚期東西向擠壓應力作用下形成的寬緩背斜構造。該構造受到的擠壓應力較弱，背斜幅度低，早期拉張正斷層發(fā)育但結束較早，且晚期東西向斷層不發(fā)育，因此油氣藏保存完整。地層自下而上發(fā)育新生界古近系、新近系及第四系，其中古近系漸新統(tǒng)花港組是研究區(qū)主要的油氣儲層和生產層位，埋藏深度為3 000～4 000 m，對于海上油氣田而言，埋深相對較深。HY 構造圈閉面積約50 km2，目前僅鉆探3 口探井和5 口開發(fā)井，探井之間平均距離約1 200 m，目的層段無取心資料，開發(fā)井井距為200～1 000 m。研究區(qū)井網稀疏，井資料匱乏，利用井間信息預測砂體展布及變化，難度較大。研究區(qū)開發(fā)早期重點開采穩(wěn)定分布的厚層砂巖，目前屬開發(fā)綜合調整階段，重點關注高位域發(fā)育的具有較好物性和含氣性的薄儲層，現(xiàn)有開發(fā)井鉆遇的薄砂體厚度為5～10 m，均為純氣層，縱向期次較多，且橫向變化較快，難以刻畫。通過對薄砂體縱向演化規(guī)律和橫向展布規(guī)模識別后，可作為重要的調整目標。

2 層序地層格架及演化

漸新統(tǒng)花港組是在下伏地層平湖組晚期抬升后進入拗陷時期而沉積的地層，總體上發(fā)育兩次較大的幕式抬升，形成了SQ1 和SQ2 兩個三級層序，分別對應花港組下段和上段[8-13]。花港組上段SQ2 層序內發(fā)育兩期完整的短期旋回，第一期旋回早期湖平面較低，水體能量較強，A/S＜1，沉積物供給充足，以發(fā)育三角洲平原分流河道的厚層砂巖為主，河道規(guī)模較大，測井曲線以底部突變的箱形砂體為主，砂體頂?shù)讟硕榉骞绒D換的零相位，地震相對應連續(xù)、中強反射復合波谷特征；中期隨著基準面的上升，湖平面逐漸擴張，水體能量減弱，A/S ＞1，沉積物供給匱乏，以小型河流、三角洲前緣席狀砂等薄層砂體沉積為主[14]，測井曲線表現(xiàn)為明顯的薄層箱形、鐘形、指狀、鋸齒狀等形態(tài)（圖2），“泥包砂”或“彈簧段”特征明顯，地震相為不連續(xù)、弱反射波谷特征；晚期隨著基準面的下降，沉積物再次變得充足，砂體厚度逐漸增厚，測井曲線整體表現(xiàn)為反韻律，河道規(guī)模逐漸擴大，地震相為連續(xù)、中強反射波谷特征，部分位置切疊形成復波波谷。本次研究對象即為第一期旋回下降半旋回形成的薄層砂巖，其中下降半旋回早期形成的前緣席狀砂分布穩(wěn)定，但地震剖面無法識別，平面分布刻畫難度大，本次不作研究。

圖2 研究區(qū)層序地層劃分及過井地震剖面

3 地震沉積相解釋

3.1 資料基礎

研究區(qū)地震資料品質較好，頻率為15～45 Hz，主頻約30 Hz，其垂向分辨率的極限是其波長的1/8，約為12 m。目的層井點鉆遇砂巖厚度為8～10 m，與極限分辨率較為接近，因此，本區(qū)利用常規(guī)數(shù)據體能夠開展薄層砂體預測。

3.2 90°相位轉換

90°相位轉換是地震沉積學中常用的方法之一，是通過將地震相位旋轉90°，從而將反射波主瓣提到薄層中心，以此來克服零相位波缺點[15]，使得地震反射同相軸與井點實鉆巖性剖面相對應。研究區(qū)厚層砂巖（厚度為20～30 m）頂?shù)浊『脤诜骞绒D換的零相位，對其平面形態(tài)的刻畫，沿層切片屬性識別效果較好；而薄層砂巖（厚度小于10 m）與同相軸沒有明顯的對應關系（圖3a）。通過對獲得的零相位數(shù)據體進行90°相位調整后，薄層砂體的響應特征與波谷相位的匹配關系更好（圖3b），砂巖對應波谷、上下泥巖對應波峰，從而使得地震反射同相軸具有了表征薄層砂體的地質意義。

圖3 90°相位轉換地震剖面

3.3 等時地層切片

運用地震沉積學方法開展地質體平面形態(tài)展布研究，主要依靠地層切片技術[16-20]，目前應用較為廣泛、較為流行的切片方式分別是時間切片、沿層切片和等時切片。

3.3.1 時間切片

該方法主要應用對象為淺層沉積體識別，因為淺層沉積地層相對較平緩，橫向等時性好，有利于河道刻畫。但該方法未考慮地層起伏、壓實作用等因素造成的厚度差異，隨著地層深度的增加，會發(fā)生嚴重穿時現(xiàn)象（圖4a），提取的平面屬性可靠性也會逐漸降低。淺層沉積受構造運動影響較小，同相軸連續(xù)且平緩，因此較為適用。

3.3.2 沿層切片

沿層切片是通過尋找沉積體上下反射強度較強、連續(xù)性較好的反射界面作為等時界面（圖4b）。地下地質體沉積過程中受物源、地形、氣候、水流等多因素影響，不同位置沉積厚度各不相同，沉積形態(tài)也差異較大，特別是受到后期河道的沖刷搬運、填平補齊、構造運動以及沉降壓實作用，原始界面已被破壞殆盡。沿層切片優(yōu)勢在于找到某一沉積時期末期，如低位期連片分布的儲層底界面，或高位期連片分布的凝縮段泥巖，以其作為等時界面，向上或向下提取沿層屬性開展研究；其劣勢在于沉積初期以填平補齊、河道下切為主，該時期作為沉積體底界，一般表現(xiàn)為高低起伏、不連續(xù)等特征，若以頂界按一定時間間隔等間距向下切片，較難提取可靠的地質體形態(tài)，無法開展沉積早期的研究工作。

3.3.3 等時切片

該種切片方式是在沿層切片基礎上的進一步優(yōu)化，又稱為地層切片，在考慮沉積頂界面的同時，考慮了沉積底界面[21-22]。通過可靠的井震標定找到沉積體底界面對應同相軸（圖4c），開展底界面的精細解釋，來約束該時期總的沉積體空間形態(tài)，在此基礎上開展頂?shù)椎葧r面約束下的等分切片。該方法適用于類似于具有下切特征的河流相地層沉積演化和儲層刻畫研究中，而三角洲等類型的沉積體需進一步考慮內部進積、退積等沉積形式，有針對性開展層面精細解釋從而開展切片研究。

圖4 不同的切片方法

3.4 平面屬性分析

研究區(qū)花港組時期以河流相沉積為主，主要發(fā)育曲流河、辮狀河等類型沉積，物源方向以自北向南為主，自西向東為輔[23]。本次研究的目的層段為下降半旋回中晚期發(fā)育的曲流河沉積，表現(xiàn)為河道規(guī)模小、儲層厚度薄、橫向變化快、預測難度大等特點。通過選取薄層砂巖頂?shù)纵^連續(xù)、反射強度中等的2 個波谷相位作為等時面（圖5），結合等時切片方法，開展切片及屬性提取，優(yōu)選平面形態(tài)較好的3 張切片開展地震沉積相解釋。

圖5 等時界面及等時切片

圖6a 為沉積早期地層切片，從切片上可見自北向南流入后向西流動的高彎度曲流河（河道1），河道寬度0.20～0.26 km，邊界清晰，暫無井鉆遇，分析認為是曲流河沉積末期廢棄河道響應，河道旁邊可見側向遷移形成的月牙形邊灘沉積體，邊灘長度1.30～3.58 km，寬度0.78～2.00 km，分布及發(fā)育規(guī)律與現(xiàn)代沉積統(tǒng)計數(shù)據規(guī)律一致。地震剖面表現(xiàn)為頂平底凸、反射強度中等、內部被弱波峰分隔的串珠狀波谷，部分斷層斷至該位置，油氣充注條件優(yōu)越。該時期砂泥互層，泥巖蓋層發(fā)育，保存條件好，是良好的兼探目標。

圖6b 為沉積中期地層切片，從切片上可以看到一條北西-南東向展布的河道（河道2），相較于圖6a，切片振幅更強，形態(tài)更清晰。該期河道較第一期廢棄河道寬度更寬一些，為0.40～1.00 km，在南部與早期的曲流河相互切疊。共有2 口井鉆遇該期河道，其中西側W5S 井表現(xiàn)為底部突變的薄層箱形砂巖，向上漸變?yōu)殓娦危瑑炔魁X化現(xiàn)象嚴重，表明早期河道以下切作用為主，后續(xù)水動力逐漸減弱直至河流改道廢棄；東側W5P 井表現(xiàn)為頂?shù)淄蛔兊南湫危瑑炔魁X化程度不及W5S 井，兩期河道連接處表現(xiàn)為兩個中強反射透鏡狀波谷在邊緣部位相接的特征。以上部穩(wěn)定發(fā)育泥巖作為等時標志層開展精細地層對比，兩口井井點砂體存在高程差，認為河道早期處于W5S 井點處，后期河道向東側遷移改道，W5P 井點處逐漸成為河道中心接受沉積，河道寬厚比為60∶1～100∶1。

圖6c 為沉積晚期地層切片，平面最小振幅屬性顯示該時期發(fā)育一條北東-南西向展布的順直型河道（河道3），邊界清晰。河道北部較窄、南部較寬，整體寬度為0.21～0.65 km，寬厚比為30∶1～65∶1。3 口井鉆遇該期河道，主要集中于南部，其中W6井鉆遇河道邊部，GR 曲線為似箱狀，內部發(fā)育2～3套泥質夾層，將砂體進一步細分為4 期，單層厚度1～4 m，分析認為該時期沉積以小型河道為主，沉積時間短，河流側向擺動不明顯，水動力變化頻繁導致泥質夾層發(fā)育；W3 井向上發(fā)育頂?shù)淄蛔兊南湫紊绑w，內部泥質不發(fā)育，可見微幅齒化現(xiàn)象，頂部漸變?yōu)殓娦危砻髟摃r期主河道位于W3 井點處，水體相對穩(wěn)定，砂體以垂向加積為主；對應W6 井點為反韻律特征，代表決口扇沉積產物。垂直河道的過井地震剖面表現(xiàn)為多個較連續(xù)、頂平底凸、內部中強反射、向兩側反射強度減弱的透鏡狀波谷，具有側向疊加的特征，為河道側向遷移特征的響應。

圖6 不同等時切片平面振幅屬性

4 沉積演化特征

研究區(qū)花港組上段SQ2 下降半旋回的中晚期自下而上發(fā)育三期薄砂體（圖7），早期古地形平緩，基準面開始下降，水動力較弱，A/S ＞1，沉積物供給相對匱乏，以高彎度曲流河沉積為主，河道寬度0.20～0.26 km，邊灘、牛軛湖及決口扇發(fā)育，部分位置彎曲度較大導致河道后期沖破堤岸截彎取直，形成牛軛湖；隨后基準面繼續(xù)下降，沉積物供給依然匱乏，發(fā)育低彎度曲流河，邊灘不發(fā)育，但河道規(guī)模相較上一期有所增大，河道寬度達0.40～1.00 km，井點砂厚9～10 m，且單套厚砂體是由多期單砂體組合而成的復合河道砂體，河道自西向東側向遷移，在南部與第一期曲流河切疊；第三期河道相較前兩期河道彎曲度更低，與第二期相交呈X 型，河道規(guī)模有所減小，寬度0.20～0.65 km，鉆遇砂體厚度7～11 m，部分位置在縱向上切割了第一期和第二期砂體。河道流動方向整體為自北向南，局部時期變化較大，表明該時期地形平緩，河流方向較隨機。

圖7 基于等時切片的沉積相解釋

綜上所述，研究區(qū)地震屬性上表現(xiàn)為河道形態(tài) 的地質體屬于河道砂體沉積，內部單期砂體以側向 遷移型和垂向疊加型的方式組合形成復合砂體，單砂體間泥質沉積降低了砂體連通性，導致剩余油氣富集。低彎度河道邊灘不發(fā)育，儲層相對發(fā)育，有側向遷移現(xiàn)象；高彎度河道發(fā)育邊灘，是剩余油氣富集區(qū)之一。被泥質夾層分隔的砂體和邊灘砂體均為有利的調整目標。

5 結論

（1）地震沉積學90°相位轉換和等時地層切片是研究薄層砂體平面展布形態(tài)的有效手段，特別是海上井少、中深層、資料匱乏條件下薄層沉積地質體的平面刻畫及縱向疊置關系解剖研究，該方法具有良好的應用效果。

（2）西湖凹陷黃巖區(qū)花港組上段高位域發(fā)育水道類薄層砂體沉積，河道類型在不同沉積時期分別呈高彎度型、低彎度型和順直型，地震相為頂平底凸的透鏡狀中強反射波谷特征，河道拼接處及疊置處反射強度均表現(xiàn)出明顯減弱或相變。

（3）井點鉆遇薄儲層為多層復合砂體，由多期單砂體以側向遷移和垂向疊加的形式組成，內部泥質含量增加處連通性較差，剩余油氣豐富，早期形成的高彎度曲流河邊灘沉積發(fā)育，無井鉆遇，均是調整兼顧的重要目標。