沟谷控制的辫状河储层综合预测

田仁飞, 杨春峰, 曹俊兴, 赵乾辰

(1.中国石化 河南油田分公司 博士后科研工作站，郑州 450016；

2.成都理工大学 地球探测与信息技术教育部重点实验室，成都 610059；

3.中国石化 河南油田石油物探技术研究院，郑州 450016)



沟谷控制的辫状河储层综合预测

田仁飞1,2, 杨春峰3, 曹俊兴2, 赵乾辰3

(1.中国石化 河南油田分公司 博士后科研工作站，郑州 450016；

2.成都理工大学 地球探测与信息技术教育部重点实验室，成都 610059；

3.中国石化 河南油田石油物探技术研究院，郑州 450016)

[摘要]以准噶尔盆地春光油田C23井区沙一段T1砂体为例，归纳、总结了沟谷控制的辫状河储层综合预测方法。即利用层位拉平技术恢复古地形，刻画沟谷边界及沟内古地貌特征；利用几何类地震属性和三维可视化技术解释断层分布；综合古地貌恢复、断层分布和地震属性分析，刻画辫状河的主河道分布；采用相对波阻抗的聚类分析刻画砂体分布；采用几何平均属性和标准偏差属性刻画储层分布。研究结果与现有钻井结果吻合较好。研究区的储层横向展布主要受沟谷控制，含油储集层主要集中在古地形深沟的辫状河心滩坝，其次是辫状河道砂体。

[关键词]辫状河储层；沟谷型储层；古地貌恢复；曲率属性；几何平均属性；标准偏差属性

Comprehensive prediction of braided river reservoirs

车排子地区位于准噶尔盆地西北缘，2010年部署滚动探井P2-400获得成功，证实了该地区含油性。随后部署的几口评价井产油量不太理想，直到2012年，C23井获得高产油流，揭示了该地区具有较大的勘探开发潜力；同时，基本确定了该地区油藏类型为沟谷控制的辫状河储层。但限于地震资料分辨率和下伏石炭系与储层间强的波阻抗差异，再加上辫状河的复杂性，难以厘清辫状河分布和精细刻画沟谷形态、储层展布，因此，严重制约了该区油气进一步勘探开发。根据该区勘探面临的实际困难，结合现有的研究成果[1-6]，借鉴沟谷形态刻画的古地貌恢复方法[7-9]、几何类地震属性刻画断层[10-14]、地震属性分析[6,15,16]等方法，综合识别辫状河的主河道分布。在此基础上，结合地震资料的特点，提出利用波形差异性的统计属性识别储层，经过实际试算，优选出标准偏差属性和几何平均属性都能够反映储层的展布，且研究结果与现有钻井吻合较好，可为下一步井位部署提供依据。

1沟谷控制的辫状河储层特征

1.1储层物性特征

春光地区沙湾组(N1s)在纵向上可分为上、中、下3套岩性组合，主要产油层位于沙一段和沙二段，而本文研究区域的产油层在沙一段。沙一段具有南厚北薄的特点，主要岩性为灰色、灰褐色厚层含砾砂岩、粉砂岩、砂砾岩与薄层灰色粉砂质泥岩、泥岩互层为主。砂岩视电阻率曲线呈齿化箱状，大部分为低值特征。由于地层水的原因，只有当砂体含油后，电阻率曲线呈正向箱状。泥岩电阻率值较低，局部见小尖峰。自然伽马、自然电位曲线相对较标准，砂岩的自然伽马及自然电位曲线匹配性较好的呈钟形、箱形异常。沙一段主要为中高孔-中高渗储层。统计研究区储层孔隙度为18%～26%，渗透率在134×10-3μm2左右。工业油流具有产量较高、产量衰减快、后期高含水等特征，其中，C23井在沙一段T1砂体2个小层已产油1 059.3 t，日最高产油25.6 t。由于后期高产水，现已关井。后期部署的几口评价井，储层物性很好，但有的井未出油，而有的井开始产油量高，而后产油量快速衰减，现有的部分井日均产油量<1 t，严重制约了该地区油藏的勘探开发。因此，利用地震资料厘清工区有利油藏的分布，可为今后该区的井位部署提供参考依据。

1.2储层地震特征

工区覆盖三维高精度的地震资料，该资料面元10 m×10 m，采样率1 ms，频带范围在10～120 Hz。从上到下各层段和砂组的地震波组特征较为明显：N1s2表现为强振幅、中高频、连续性好的反射波组，地震反射清楚，能够连续追踪；N1s1表现为强振幅、中高频、连续性差的反射波组，与下伏地层表现为明显的角度不整合，大套地层被剥蚀，研究区域古近系、白垩系和侏罗系被剥蚀，沙湾组底直接与石炭系顶形成角度不整合。受石炭系的高速体影响，形成非常强的反射同相轴，导致沙一段T1砂体难以追踪和识别。

1.3储层预测难点

沟谷边界展布不清晰，古地貌特征难以精细刻画，河道分布不清，砂体识别困难，加上受强同相轴的影响，以及精细标定的含油储层大多位于强同相轴的波谷中下部;因此，常规地震属性和储层预测手段都难以有效刻画储层的纵横向展布。本文在现有研究成果的基础上，经过研究、探索，综合和优选了一套技术路线，其储层综合研究成果与现有钻探资料吻合率较高。

2储层地震综合预测方法

通过对准噶尔盆地车排子地区C23井区沟谷控制的辫状河储层物性和储层地震特征综合分析，结合勘探实践中遇到的难题，制定了适合该地区储层预测的研究技术路线(图1)，简要概括为以下4步。

第一步：古地貌恢复。利用合成地震记录，结合测井、地质和地震等资料准确标定主要层位和目标储层位置。按照5×5网格线精细解释沙湾组N1s1和N1s2地震反射层位。利用工区20多口井的测井资料，建立速度场，进行时深转换，刻画沙湾组底的现今地貌特征。采用层位拉平技术，对N1s2拉平，恢复古地貌，研究古沉积特征。

第二步：断层刻画。由于研究地区沟谷内纵横交错的断层较为发育，加上辫状河分支较多，很难区分，因此，利用几何类地震属性(方位角、倾角、倾角方位角、高斯曲率和曲率弯曲度等)，结合三维可视化技术，综合解释沙一段的断层分布。

第三步：主河道识别。提取的N1s1层振幅类地震属性，经过优选出原始地震振幅、绝对振幅和均方根振幅；结合Surfer软件的地貌显示技术，将第一步得到的古地貌按照地貌特征显示；再综合断层解释的结果，刻画出辫状河的主要河道分布。

第四步：储层预测。综合前期的研究成果，由于该地区储层薄、地震资料难以分辨，再加上储层受石炭系与沙湾组形成的非常强反射界面的影响,常规的地震属性几乎难以刻画储层的展布特征。因此，通过试验研究，认为相对波阻抗能够刻画砂体分布，沿N1s1层包括储层在内的层段计算的标准偏差属性和几何平均属性都能够较好地反映储层的展布特征。

3应用实例分析

研究区块位于准噶尔盆地车排子地区C23井区，油藏圈闭类型主要为受沟谷控制的岩性油藏。沟谷外C38、C12等井都未获得工业油流；沟谷内所有钻井都见油气显示，但C36、C37等井试油都高含水，其他井初期开采产量高，但衰减快，说明沟谷内并非满盘含油。钻井资料和地质分析揭示该地区是沟谷控制的辫状河储层，因此，在刻画沟谷形态和辫状河道分布的基础上，结合地震、测井等资料进行综合分析，才可能刻画有利储层的展布。

3.1古地貌恢复

该地区现有钻探资料揭示储层主要受古沟谷控制，在沟谷外钻探的C38、C43、C44、C47、C12和C112E等6口井都未获得工业油流，而在沟谷内所有钻井都具有油气显示，且部分井获得了工业油流，证实了沟谷控制该地区的油藏分布。因此，古地貌恢复刻画沟谷的分布范围和沟谷内的地貌特征是十分重要的。本文主要在层位精细解释的基础上，采用层位拉平技术进行古地貌的恢复。

3.1.1层位精细解释

在沙湾组N1s1、N1s2、N1s3和石炭系等主要层位控制的基础上，结合地震剖面特征将N1s1作了调整，解释其为图2所示的波谷与波峰的零相位，这样解释的连续性好，容易自动追踪，且刻画的地貌特征更明显。

图3中C23井合成地震记录与井旁地震道的主要层位都对应得较好，产油层位于波谷中下部。对工区沟谷内其他井的合成地震记录精细的层位标定，其产油层也大部分位于地震波谷中下部。但含油砂体在地震剖面上难以区分(图2)，储层位置的地震波特征在横向上也无明显的差异，所以难以从地震剖面上识别出含油层，前期单一的地震储层预测手段无法刻画有效储层的分布。这是因为沙湾组与下伏石炭系存在非常大的速度差异，从图3中P波速度可知上覆地层速度为3km/s，而下伏石炭系的速度>5km/s，在石炭系顶形成了非常强的同相轴如图2，紧邻石炭系顶的沙湾组薄储层引起的地震反射完全淹没在该强反射波中，有必要利用多种预测方法综合研究储层的展布。

图1　辫状河储层预测的研究技术路线Fig.1　Research technical routes of predicting braided river reservoirs

图2　过C23井综合解释结果Fig.2　The comprehensive interpretation result of Well C23

图3　C23井合成地震记录Fig.3　Synthetic seismogram of Well C23

3.1.2层位拉平技术

研究区N1s2地震反射同相轴连续、中强振幅，钻井地层上对应的是一大套相对稳定的泥岩，因此，采用N1s2为参考标准层，采用层位拉平技术刻画古地形、地貌特征，并利用已钻的20多口井的声波测井资料建立的速度场将时间域的地貌转换到深度域。

图4中古地貌恢复之前：沟谷边界分布不清，沟谷内地貌特征不明显。经过古地貌恢复后：图5中沟谷边界和沟谷内地貌特征刻画得都非常清晰，因此，古地貌恢复结果对重新认识沙一段沉积时期辫状河的形态具有重要地质意义；以及可以初步刻画沙一段油藏分布范围，确立勘探开发目标区域。

图4　N1s1古地貌恢复之前的地形特征Fig.4　N1s1 palaeogeomorphology before recovery

图5　N1s1古地貌恢复之后的地形特征Fig.5　N1s1 palaeogeomorphology after recovery

3.2利用几何类地震属性刻画断层

几何类地震属性是对地震资料几何学特征的测量和描述，能够刻画地层结构，有助于断层、裂缝等的识别。针对N1s1层计算了18种几何地震属性，经过三维可视化和结合地震剖面等综合手段优选了部分属性，进行断层解释，限于篇幅，这里仅展示其中曲率弯曲度、倾角方位角和最大正曲率3种几何类地震属性，以及断层解释平面分布(图6)。在提取几何地震属性前有必要对层位进行平滑处理，本文中几何属性是经过平滑处理优化得到。具体的平滑处理方法可参考王世星(2012)，这里不再赘述。

研究区沟谷错综复杂，断层、断裂发育，利用几何类地震属性基本能够刻画断层的分布。如图6中，曲率弯曲度和最大正曲率都能够清晰地刻画出主断层分布，倾角方位角属性对微小断裂刻画得也很清楚；再结合三维可视化软件及地震剖面，从立体、平面等多角度显示和综合解释，刻画了沙一段断层的平面分布。从图6-D中可以看出，在工区的北东方向分布一条大断层，也有少部分东西向断层分布。

图6　N1s1底断层综合解释Fig.6　Integrated interpretation of the bottom fault of N1s1

3.3辫状河主河道识别

河道和断层在曲率属性平面图、古地貌图上都有显示，不同的是断层在纵向上有一定的延伸范围和断距，而河道在纵向上无明显的断距，因此，将综合解释的断层分布图和古地貌恢复的古地貌图综合显示，再结合地震属性，以及参考钻井、地质分析就能够刻画主河道的分布。图7-D中是作者结合断层+古地貌图、地震属性和均方根振幅，综合解释主河道分布。即利用图7-A中除去断层后，可以隐约见到沟谷内北南向有3条蓝色线，为可能的河流位置；采用地震属性判断河流的物源方向；结合钻井资料和三维地震可视化显示，认为在地震剖面上下凹可能是河流，结合辫状河的沉积模式[17]刻画主要河流分布。由于辫状河本身复杂，再加上受沟谷控制、断层等多种因素影响，要想识别出所有河道分支是难以实现的，本次研究主要刻画了具有一定展布范围的主河道分布。从图7-D主河道识别结果看，工区沟谷内分布3条主河道，与现有地质资料分析结果较为一致，物源主要来源于工区北部。

本文结合地震剖面形态，简要分析了C36、C37和C24过井地震剖面和钻井资料，验证识别的主河道的可靠性。

从图8中的地震剖面上看，C36和C37井都处于河道上，且横向上河道的个数和识别主河道一致。根据C36和C37井沙一段的沉积、岩性、测井曲线等综合分析，将其确认为辫状河的河道沉积。主河道在C24井以南几乎消失，难以在地震剖面上识别出来。因此，综合上述分析，认为识别的主河道是可靠的。

3.4储层综合预测

由于沙湾组与下伏石炭系具有较强的波阻抗差，使得紧邻石炭系顶的沙一段储层在地震剖面上难以分辨，常规的地震解释和地震储层预测方法不能刻画砂体和储层展布。在经过钻井资料和多种地震属性分析，借助层段解释技术，多次试验研究后，认为采用K均值聚类分析对相对波阻抗进行聚类的结果能够反映有利砂体的展布。沿层提取的标准偏差属性和几何平均属性能够反映储层展布。

在计算了相对波阻抗属性的基础上，利用N1s2和N1s1控制进行层段插值，实际研究中进行了层间等比例、顶超和底超3种插值。由于N1s2和N1s1非平行，等比列插值得到的沿层相对波阻抗存在交叉，不能很好地反映储层段砂体内部展布情况；而顶超插值在储层段具有穿层，且沿层特征近似的N1s2特征，所以采用底超的插值对沙一段储层砂体展布更合理，特征也明显。图9中过C23井、C24井和P2-400井的油层所对应的相对波阻抗特征清楚，与实钻一致。图9-D中采用聚类分析，对沙一段储层段相对波阻抗进行聚类分析得到的结果，从该图中可以清楚看出1类砂体主要分布在沟谷内，这类砂体也是主要含油储层。

图7　N1s1的T1砂段辫状河主河道识别Fig.7　Identification of main channel of T1 braided river of N1s1

图8　主河道识别结果可行性分析Fig.8　Feasibility analysis of the main river recognition results

图9　N1s1的T1砂段砂体综合预测Fig.9　Integrated prediction of T1 sand body of N1s1

图10　N1s1的T1砂段储层预测Fig.10　Prediction of 10 T1 reservoir of N1s1

通过对沟谷内地震资料特征分析，含油储层段标定在波谷中，是一条强的反射同相轴，且横向上较为连续，但幅值差异不大，因此，常规地震属性对储层反应不灵敏。由此，提出利用波形的纵横向差异性来进行储层预测，计算了标准偏差属性和几何平均属性如图10。从图10中可以看出储层主要分布在沟谷内的C23井至C26井的区带内，现有沟谷内产油井都分布在图10中红色范围内，C36和C37井含水井未在红色范围内，说明预测结果是可靠的。

3.5应用效果评价

通过以上的研究基本厘清了沟谷分布范围、主要断层展布和辫状河主河道分布和有利砂体展布。几何平均属性和标准偏差属性基本与储层有一定相关性，但仅用这两个属性刻画储层可能存在多解性，因此，应结合各研究成果综合分析。

从现有钻井来看，图5中沟谷外C38、C43、C44、C47、C12和C112E等6口井都未获得工业油流，沟谷内所有井在沙一段目标层段都有油气显示，说明该地区储层主要受沟谷控制。沟谷内C36、C37和C5等井试油高含水，未获得工业油流；C113E、P400-4、P2-406、P400-2和C13等井也未获得工业油流；C24、C23、C26、C39、P400-1等井获得了工业流油，但是产油衰减快；C45井也获得工业油流，现日产油<1t。根据以上对现有钻井分析，沟谷内也不是满盘含油，且位于C23井相对高部位的C36井与C37井产水，位于C39井相对高部位C5井含水，说明沟谷内砂体不连通，才会出现这种油水关系倒置现象。结合辫状河主河道分布特征，图9(D)砂体分布，证实了砂体不连通，且主要含油储层分布在河心滩，即两河道交叉的C23井至C24井区带。C39井储层也较好，但从古地貌来看，C39井东边为古高地，地层应该较薄，储层物性相对较差；实钻也证实了从C39井至C24井砂体逐渐增厚，且C39井现日产油也不足1t，说明储层主要分布在古地貌的洼地有利砂体沉积的区域。图10储层预测展布也进一步验证了上述结果。

图11　标准偏差属性局部放大Fig.11　Standard deviation attribute (partially enlarged)

在课题研究期间，又在C39井低部位部署了评价井P400-2H水平井(图11)。图11是图10(A)中C39井区的标准偏差属性局部放大，P400-2H井钻遇1段共16m的褐灰色油迹含砾细砂岩，位于图11中①层段；继续往西钻后，未再见油气显示，且砂体最后尖灭。在此基础上，利用同一井场又设计了水平井P400-3H向东钻，实钻后共有5段显示为褐灰色油斑含砾细砂岩，其中1、2、3段位于图11中②层段，4、5段位于图11中③层段，说明标准偏差属性能够有效刻画储层的分布，但是在横向上分辨率还不高，P400-3H钻井显示层1、2、3在横向都位于②层段，难以区分。在图11中，P400-2H①层段和P400-3H②层段试油都获得了工业油流，进一步说明几何平均属性和标准偏差属性可以作为评价储层的有效参数。

4结 论

a.受地震资料分辨率的限制和目标层段地震资料特点的影响，常规层位解释难以连续自动追踪和精细刻画地貌特征，本文提出利用波谷至波峰间零相位解释方案，能够有效地刻画地层微小起伏的变化特征。

b.通过加密5×5网格的层位解释，采用层位拉平技术实现古地貌恢复。利用20多口钻井声波测井资料建立速度场，进行时深转换，得到深度域的古地貌。古地貌图能够刻画沟谷边界及沟谷内形态的变化，确定勘探目标区沟谷内的储层边界。

c.运用几何类地震属性识别断层，比常规技术效果要理想，并能够刻画细小断层展布，且不受时窗限制，厘清了研究区的断层展布。初步厘清了工区内的辫状河发育3条主河道。通过井旁地震剖面形态、钻井岩性、地质分析，认为识别的辫状河道是可靠的。

d.相对波阻抗的聚类结果与砂体相关性较高，聚类1类表示砂体发育，且主要分布在沟谷内。经过多种储层预测方法研究，优先的标准偏差属性和几何平均属性与现有钻井储层展布吻合，能够表征有效储层分布。后期部署的2口水平井油气显示段，也能够较好地与标准偏差属性和几何平均属性相对应，说明储层预测结果是可信的。

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[第一作者] 杨小兵(1969-),男,硕士,高级工程师,从事页岩气测井解释评价及方法研究工作, E-mail:slcyxb@126.com。

controlled by valleies

TIAN Ren-fei1,2, YANG Chun-feng3, CAO Jun-xing2, ZHAO Qian-chen3

1.PostdoctoralWorkstationofSINOPECHenanOilfieldCompany,Zhengzhou450016,China;

2.KeyLabofEarthExploration&InformationTechniquesofMinistryofEducation,

ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

3.GeophysicalProspectingInstituteofHenanOilfieldCompany,Zhengzhou450016,China

Abstract:Taking the T1sand body in Member 1 of Neogene Shawan Formation in Well C23 area of Chunguang Oilfield in Junggar Basin as an example, this paper induces and summarizes the integrated prediction methods and techniques for the gully-controlling braided river reservoirs. The methods are described as follows. The horizon flattening technology is used to restore the palaeotopography and further finely portray the ravine boundaries and palaeogeomorphology features in the valley for determining the scope of the valley and the exploration target area. The geometric seismic attributes, such as curvature, azimuth, maximum curvature and three-dimensional visualization techniques are used to interpret the fault distribution. The palaeogeomorphology recovery results, the fault distribution and the seismic attribute analysis are integrated to depict the main channel distribution of the braided river and further determine the beneficial reservoir development zones. The cluster analysis of the relative wave impedance is used to predict the sand body and determine the sand body distribution range. The geometric mean attribute and the standard deviation attribute are used to portray the reservoir distribution. The research results fit well with the existing drilling wells. The results show that the valley controls the lateral distribution of the reservoir. And the reservoir is mainly distributed in the valley. The oil-bearing reservoirs are mainly concentrated in the mid-channel bar of the braided river in the palaeotopographic deep groove, next in the sand bodies of the braided river channel.

Key words:braided river reservoir; valley reservoir; palaeogeomorphology recovery; curvature attribute; geometric mean attribute; standard deviation attribute

[基金项目]国家科技重大专项(2011ZX05018-03)。

[收稿日期]2014-11-18。

[文章编号]1671-9727(2015)06-0692-08

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.06.07

[文献标志码][分类号] TE122.2 A