东营凹陷滩坝砂岩油藏勘探新技术及应用

2015-01-14亓亮高平

科技视界 2015年11期

亓亮高平

（胜利油田分公司物探研究院，山东东营 257022）

0 引言

东营凹陷滩坝砂岩发育层段呈典型的砂泥岩薄互层结构，储层具有隐蔽性强、横向变化大、单层厚度较薄、埋藏较深、局部地区含灰质白云质的特点。由于地震资料分辨率相对较低，滩坝砂岩发育层段顶底在地震剖面上可以分辨，其内部为中弱振幅、较差连续性、或无反射，致使滩坝砂岩储层地震识别及预测难度大。针对滩坝砂岩油藏的勘探难点，确立了基础地质研究与储层描述技术发展并重的工作思路，通过深入研究，逐渐形成了系统的技术系列：①逐步完善古地貌恢复技术方法，实现了古地貌背景的准确恢复；②应用正演模型技术，基本搞清了不同厚度、不同岩性组合特征的滩坝砂岩储层的地球物理响应特征，建立起了滩坝砂体地震物理响应特征与储层发育程度的对应关系和识别模式；③利用井震资料的相关性分析，针对滩坝砂岩发育特点，开发出相应的储层预测描述方法。有效的推动了东营凹陷滩坝砂岩油藏勘探。

1 滩坝砂岩沉积特征

滩坝砂岩的宏观分布受古地形控制，东营凹陷沙四上沉积时期，湖泊面积大，湖底地形平坦，浅水区所占面积大，滩坝砂岩最为发育。围绕断陷湖盆中的古隆起也可发育湖岸滩坝砂岩，它们以透镜状及薄层席状砂的形式分布于古隆起周围。

碎屑岩滩坝沉积体系一般形成于开阔的滨浅湖地区，在湖浪或沿岸流的作用下，将邻近地区三角洲或其他近岸浅水砂体再搬运、沉积而成。根据本区砂体产状及形态，可分为坝砂亚相和滩砂亚相两种。

图1 滨浅湖滩坝沉积模式图

坝砂亚相主要形成于滨浅湖破浪带由于波浪剧烈变形形成的相对较粗碎屑沉积，或波浪与沿岸流共同作用的产物。岩性剖面中在一个沉积旋回中，砂岩层数少但单层厚度大，单层厚度几米甚至更厚，一般大于3m，平面上与岸平行的细长条带状砂体，也可以斜交或与岸相连，可能出现几排。坝砂是滩坝沉积的主体部分,沉积水动力能量最强,沉积物不仅粒度最粗,且结构和成分成熟度也最高。岩性以粉砂岩、细砂岩为主。坝砂的垂向剖面是厚层砂岩与厚层泥岩的互层，砂层层数少但单层厚度大，几米甚至更厚，自然电位呈较厚的指状，产状为与平行岸线的细长条带砂体。坝砂亚相可划分为坝主体和坝侧缘微相。

滩砂亚相是发育于平坦的滨浅湖地区之上所形成的一套沉积体，一般平行岸线，呈较宽的席状分布，分布面积大。根据沉积物类型，碎屑岩滩可以划分为砂滩、泥滩，泥滩主要形成于水动力较弱的、以泥质沉积物为主的滨浅湖地区。在此主要讨论的是砂滩。砂滩的垂向剖面是砂岩与泥岩的频繁互层，砂层层数多但单层厚度薄，粒序不明显或呈反序结构。滩砂亚相又可划分为滩脊、滩席和滩间湾微相（图1）。

滩坝砂体的形成受物源、古地貌、湖泊水动力条件、湖平面升降变化、气候等多种因素的影响。陆源物质供给的多少控制了滩坝砂岩的发育规模，根据古地理位置、物源供给条件以及形成滩坝的水动力条件,可把东营凹陷中发育的滩坝划分成三种沉积模式[1-2]。

①湖岸线拐弯处滩坝沉积模式

在断陷湖盆发育的早期，如东营凹陷沙四段时期,湖盆刚刚形成不久,由于湖岸线的拐弯变化,造成沿岸流和湖浪能量的消耗,使得经淘洗的砂粒沉积下来,形成平行岸线伸展的长条状湖岸砂嘴,并逐步发展为条带状滩坝。这些滩坝沉积物由成分和结构成熟度均高的砂岩和粉砂岩组成,常显示下细上粗的反韵律。

②水下古隆起处滩坝沉积模式

断陷湖盆水下古隆起的成因主要包括以下三种类型，即构造活动造成的隆起、火山喷发形成的隆起以及持续性古地形隆起。一般来说，这些隆起相对远离陆源碎屑供给区，多受湖浪和岸流的综合作用，局部发育鲕粒灰岩和生物灰岩，构成鲕粒滩和生物滩。砂体在平面上围绕古隆起呈环带状展布，在古隆起的最高部位以沉积滩坝为主，坝砂体不发育。电阻率曲线特征表现为低阻。

③开阔浅湖滩坝沉积模式

这类滩坝位于平均枯水面与浪底之间。当垂直岸线或斜交湖岸的波浪由湖盆中央向湖岸运动时，波浪触及浪底，形成升浪，并继续向岸方向运动形成碎浪，波浪能量消耗较大，使得较粗粒碎屑沉积下来，形成开阔浅湖滩坝。此类滩坝由浅灰色粉、细砂岩及泥质粉砂岩构成，砂粒分选和磨圆均较好，有时可见一些鲕粒。砂体在平面上的展布形态多垂直或斜交于岸线分布，电阻率曲线特征表现为低阻，稀疏齿状特征。

2 滩坝砂岩地震响应特征

东营凹陷滩坝砂岩发育段岩性组合主要为砂泥岩薄互层，局部地区含有灰质、白云质成分。根据钻井统计，滩坝砂体埋深多在2000～4050米之间，滩坝砂岩发育段厚度在50～250米之间，坝砂厚度一般为3～5米厚，最大可达15米，单个坝体面积平均0.7km2，具有横向变化大、单层厚度薄的特点。

滩坝砂岩发育段在地震上表现为连续性较差的弱反射或无反射，仅有厚度较大的坝砂才能形成独立的反射；地层灰质含量较高时，表现为强振幅、较连续席状反射[3]。根据滩坝砂岩发育特点，综合考虑单层厚度、泥岩隔层、砂岩层数以及砂岩总厚度等多种因素，设计不同的模型进行正演模拟，结果表明，地震波形、振幅、频率特征，既与目的层上下背景地层的岩性及其组合方式有关，也与目的层段的地层岩性及其组合方式有关[4-5]。提取各类属性参数曲线分析认为，滩坝砂岩地震响应特征受多种地质、地球物理因素的影响，单一地震属性很难实现对滩坝砂岩储层的预测，需要通过攻关研究，开发针对性的地质、地球物理预测配套技术。

3 滩坝砂岩储层预测配套技术

3.1 高精度古地貌恢复技术预测滩坝砂岩宏观分布

古地形地貌是控制盆地沉积相类型与平面分布的主要因素之一，通过对盆地沉积时期古地形的恢复可以准确预测滩坝砂岩的宏观分布范围，圈定有利相带发育区，可以为储层预测提供重要依据[6]。

图2 东营西部沙四纯下古地形恢复图

高精度古地貌恢复技术流程是：首先选取等时基准面（即0标准层）；其次分别进行深度及岩性校正，对压实系数不同导致的深度变化进行恢复，恢复出当时沉积的真实厚度；再进行差异构造校正，包括剥蚀补偿和对同生断层上下盘沉积差异作出补偿的断层校正两个方面；最后综合各种基本地质图件，同时结合古今构造发育特点等求取本区的背景系数，做出背景校正。

相标志既是用来进行古环境分析的重要依据，也是用于判断古地形地貌恢复正确与否的重要标志。如坡积、残积相一般出现在正地形；冲积扇一般则出现于高地的边缘的正负地形过渡带；河流沉积、三角洲、湖泊等大量沉积相产于负地形。如果古地形恢复结果和这些相标志吻合一致，说明各项校正参数取得合适。此外，也可根据砂岩等厚图、地层等厚图中等厚线的变化趋势，也可以指示地形变化趋势。一般来讲，等厚线向上游方向有不断变窄的趋势，越向下游则越宽(尤其是等厚线及低值等厚线)，说明在上游的地势陡，下游的地势则相对要缓一些。支流与主流间交汇的锐角指向一般朝下游方向。古地形恢复结果，应符合上述沉积规律[7]。将用残留地层厚度法和高精度古地貌恢复法得到的古地貌恢复结果进行对比发现，后者较前者更加符合滩坝砂岩的平面分布规律，与实际钻井情况吻合程度高。高精度古地貌恢复结果为勘探工作者指明了滩坝砂岩宏观上的展布范围。

应用古地形恢复技术，恢复了东营西部地区沙四上纯下沉积时期的古地形，从恢复的结果来看，该区沙四上纯下沉积时期整体处于开阔湖区，古地形平缓，为滩坝砂岩有利发育场所（图2）。

3.2 多属性方法确定滩坝砂岩发育边界

基于前面的正演模型研究，优选出对厚层砂岩敏感的频谱类地震属性进行交汇分析,通过属性交汇不仅可以用来研究各种属性之间的相互关系,保留反应储层信息的属性及符合地质规则的属性,挑选出敏感属性参与属性分析,从而对本区滩坝砂岩储层开展预测[8]。在研究中形成了一套基于地震属性优选预测滩坝砂岩的技术方法。

地震属性优选是基于不同的数据体提取多种沿层地震属性，通过交汇分析选择出最佳的属性组合[9]。该项技术是在以往基于同相轴的单一地震属性储层预测的基础上发展起来的，从而改进了单一地震属性在储层预测方面存在的不足，其流程如下：（1）钻井统计储层厚度；（2）提取地震属性，从振幅体提取多种地震属性；（3）地震属性与储层厚度相关性分析；（4）根据相关性大小，优选出与储层厚度相关性较大的属性；（5）通过采取线性相关或者是神经网络相关算法，将钻井统计的储层厚度与优选出的多个属性进行拟合计算，从而最终得到储层预测结果[10]，确定出滩坝砂岩发育边界。

3.3 坝砂定量描述技术

在基本明确东营凹陷滩坝砂岩宏观分布及发育边界的基础上，探索产能较高的坝砂储层的预测方法，是下一步滩坝砂岩油藏勘探的重要方向。以利津地区为例，通过从实钻井的离散反射系数序与滩坝砂岩储层发育段的对比中发现，两者有着良好的对应关系，基于此进行了实钻井的反射系数正演模拟，进一步明确坝砂在反射系数剖面上的响应特征，在以上研究基础上，针对原始地震资料进行反射系数反演，从而得到反射系数体，通过与实钻井的对比，建立了利津地区坝砂的反射系数识别量板，进而对利津地区坝砂展开精细预测及描述[11]。

3.3.1 离散型测井反射系数特征

从钻测井资料出发，寻找可以区分滩砂和坝沙的物探方法。声波曲线纵向上存在多个速度台阶，每个速度台阶产生一个反射系数，在纵向上生成反射系数序列，每一个反射系数与子波进行褶积运算，得到地震响应，通过对纵向上多个地震响应的叠加，从而形成了井旁道的地震合成记录。

从利67岩屑录井和反射系数的对应关系（图3）来看，反射系数频繁出现的层段一般发育的是滩砂沉积，而在反射系数序列上分布较稀的地区一般对应着坝砂发育段。反射系数序列基本能反映出滩砂、坝砂的沉积。如果过程反过来，就可以将原始地震转化为反射系数体，描述滩砂、坝砂（小层）将成为可能[12]。

图3 利津地区II砂组滩坝砂岩储层预测相图

基于这种认识，为进一步明确滩砂、坝砂与反射系数的对应关系，借助正演，进行了基于实钻井的反射系数模型正演，以明确滩砂、坝砂在反射系数剖面上的识别特征。

3.3.2 基于实际模型的反射系数特征

为了进一步明确滩砂、坝砂与反射系数的对应关系，选取利津地区具有代表性的利671、利67、利672三口典型井位。从这三口实际井出发，通过正演模拟，首先构建了在实际地质模型约束下的地震反射正演模型，并以此为基础，进行反射系数反演，从而得到对应的反射系数剖面（图 4）。

图4 基于实钻井的正演示模拟剖面与反射系数剖面对比图

在研究中发现当正演模型不含噪音时，厚层坝砂在反射系数剖面上有明显响应，而当正演模型含噪音时，反射系数剖面对于坝砂的识别精度会降低。具体呈现如下规律：（1）在地震资料无噪音的情况下，通过反射系数反演处理，可识别最小厚度为2～3米的坝砂，滩砂无响应；坝砂的顶、底界面在反射系数剖面上依次呈现一正、一负，反射强度相等的两个界面，并且坝砂的单层厚度越大，反射强度越大；当坝砂饱含油时，砂层速度降低，其顶、底在反射系数剖面上呈现一负、一正，反射强度相等的两个两个界面；（2）地震含噪音时会对反射系数反演结果产生较大影响，识别精度明显降低，薄层坝砂（2～3米）在反射系数剖面上无明显响应，单层厚度较大的坝砂或包含多层坝砂的小砂层段仅出现一个符号为正的反射界面，对应着坝砂的顶界面，底界面无明显反射特征。

基于以上研究，进一步明确了坝砂在反射系数剖面上的识别特征，为后续的反射系数反演定量预测坝砂奠定了基础。

3.3.3 坝砂精细预测及描述

在明确坝砂的反射系数特征的基础上，通过采取基于分频处理的薄层反射系数方法对坝砂展开预测。

从预测结果来看，T6、T7和盐膏三个标准层在原始地震上为强轴，在反射系数剖面上相应的呈现出一正、一负两个强的反射系数界面，其数值的大小相近，反射系数界面的连续性与原始地震资料一致，反演结果合理；从分辨能力看，相对于原始地震，反射系数剖面上，界面增多，分辨率有着明显的提高。

通过实钻井的标定，建立了坝砂在实际反射系数剖面上的识别量板（图5）。从实钻井的对应关系看，坝砂在实际反射系数剖面上的识别特征：（1）原始地震噪音较高时，会对反射系数反演结果产生较大影响，与正演模型相比，所得到的反射系数反演结果识别精度明显降低。对于单层厚度较大的坝砂，反射系数剖面上出现一个单一的反射界面，为中—强反射强度，正反射。仅在坝砂饱含油时，会出现极性反转现象，顶界面出现负射，中-强反射特征，坝砂饱含油时的反射系数特征与厚层泥岩段反射系数特征近似。（2）单层厚度较小的坝砂在反射系数剖面上无明显反射界面，但当小段地层包含多套薄层坝砂，泥岩含量较低时，仍出现一个中-强反射强度的正反射，能够在反射系数剖面上进行识别。

图5 坝砂在反射系数剖面上的识别量板

因此，在由原始地震资料所得到的实际反射系数剖面上，受噪音的影响，反演结果识别精度降低，但仍可识别单层厚度较大的坝砂或小段地层中包含多套坝砂的坝砂集中发育段。

由此，开展了利津地区坝砂的精细解释工作，通过精细解释，落实利津地区各个砂组的坝砂展布形态。预测坝砂有利发育面积31km2，II砂组预测坝砂有利发育面积42km2，III砂组预测坝砂有利发育面积29km2，IV砂组预测坝砂有利发育面积33km2，首次实现坝砂的定量解释。通过以上研究，形成了一套针对滩坝砂岩-坝砂地球物理预测的技术序列，有效的指导了本区的勘探，在实际应用中取得了较好的效果。

4 应用效果

近几年，随着研究的不断深入和勘探的不断深化，在地质认识不断完善的基础上，应用滩坝砂岩地震资料特殊处理技术、古地貌恢复技术、正演模型技术、地震属性提取、坝砂精细预测等新技术、预测了储层发育的有利地区，通过精细评价，科学部署，东营凹陷滩坝砂岩油藏勘探取得重大突破，获得巨大勘探成果和经济效益。

2011年底，利津洼陷带滩坝I砂组砂岩整体上报探明储量8463.56万吨，是进入隐蔽油气藏勘探阶段以来胜利油田上报探明储量最大的整装区块；2012年仅利67井区III砂组上报控制储量693.95万吨，滩坝砂岩勘探成果极为丰硕。2012年完钻的利673井在钻遇多套坝砂，与预测结果吻合，试油获得了日产近30方高产油流。利673井的钻探进步证实了这套预测方法的有效性，具有较大的推广价值。

2012年青南洼陷沙四上亚段纯上5-纯下3砂组上报预测含油面积110.34km2，石油地质储量 2261.58×104t溶解气地质储量 11.52×108m3。

至今，已在东营凹陷探明加控制滩坝砂岩油藏石油地质储量2.05亿吨。可见，济阳坳陷滩坝砂岩油藏的勘探潜力十分巨大，必将是胜利油田今后一段时期最为重要的勘探对象之一。

通过开展滩坝砂岩的地震地质特征及储层描述技术攻关，实现了该类油藏勘探由“碰”到“找”，由“定性预测”到“定量描述”的质的飞跃，已产生了巨大的经济效益，必将为提高该类油藏勘探效益，提供强有力支撑。

［1］朱莜敏,信荃麟,等.断陷湖盆滩坝储集体沉积特征及沉积模式[J].沉积学报,1994,12(2):20-27.

［2］李秀华,肖焕钦,王宁.东营凹陷博兴洼陷沙四段上亚段储集层特征及油气富集规律[J].油气地质与采收率,2001,8(3):21-24.

［3］王正和,蒋能春,吕其彪.地震沉积学概念、方法及其应用研究[J].重庆科技学院学报:自然科学版,2008,10(3):25-27.

［4］蔡希玲,闫忠,等.砂泥岩薄互层分辨率的理论分析[J].石油物探,2004,43(3):220-233.

［5］刘金连,张建宁.济阳探区单一河道砂体边界地质建模及其地震正演响应特征分析[J].石油物探,2010,49(4):344-350.

［6］张宇,唐东,等.东营凹陷缓坡带滩坝砂储层描述技术[J].油气地质与采收率,2005,12(4):14-16.

［7］孙海龙,王居峰,侯风光.东营凹陷南斜坡沙四段高分辨率层序地层格架研究[J].特种油气藏,2004,11(4):19-22.

［8］高静怀,陈凤,陈树民.利用地震瞬时谱属性进行薄互层分析[J].煤田地质与勘探,2005,33(3):67-70.

［9］周志才,何樵登,等.运用自相关谱计算薄互层砂岩厚度[J].吉林大学学报:地球科学版,2003,33(1):96-99.