苏里格气田25区块盒8段基于水动力能量的沉积微相展布

刘金库，孙永亮，谢金梅（中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300280）



苏里格气田25区块盒8段基于水动力能量的沉积微相展布

刘金库，孙永亮，谢金梅
（中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院，天津300280）

摘要：为了更精确地预测苏里格气田下二叠统下石盒子组盒8段辫状河有效砂岩储集层的分布，指导气田有效开发，开展了基于水动力能量的辫状河沉积微相展布研究。建立了苏里格气田下石盒子组盒8段辫状河储集层单一河道砂体边界的识别标志和砂体叠置模式，划分对比单一河道砂体；分析辫状河不同沉积微相的测井响应特征，建立了研究区岩电相转换模型及单井沉积微相类型；利用自然伽马与补偿中子曲线包络特征，重构水动力指数曲线，并以水体能量厚度平面展布为约束，精细刻画了沉积微相的平面展布特征。实际应用结果表明，有效砂体分布的预测结果与实钻结果吻合度较高，可有效指导气田的开发部署。

关键词：苏里格气田；下石盒子组；辫状河；沉积微相；单一河道；水动力能量；水体能量厚度

苏里格气田是一个低压、低渗和低丰度的砂岩气藏[1]，这类砂岩气藏有效开发的关键是寻找低渗砂岩背景下的优质储集砂体[2]，但研究区下二叠统下石盒子组盒8段主力气层砂体为辫状河沉积，有效砂岩的纵、横向分布及内部构型都具有很强的非均质性，预测难度大。为进一步提高气藏的储量动用程度和采收率，苏里格气田目前大量采用水平井开发，而水平井开发主要动用单层砂体，这对有效砂体预测精度提出了更高的要求。因此，精确预测有效砂岩分布成为气藏有效开发的关键。针对苏里格气田25区块盒8段辫状河砂岩储集层，以单一河道砂体的划分对比和单井沉积微相解释为基础，重构水动力指数曲线，并以水体能量厚度平面分布为约束，确定研究区盒8段的沉积微相及其展布，对有效储集砂体进行预测。

1　河道砂体的划分对比

辫状河沉积过程中，由于河道的频繁摆动，砂体相互叠置，使河道砂体不断加厚加宽，形成相对连片的河道复合砂体[3]。虽然砂体连片发育，但有效砂体延伸范围有限，主要呈透镜状或条带状分布，心滩是发育有效砂体的主要沉积微相。由于河道复合砂体是经多期河道叠置形成，难以准确刻画河道的展布特征，只有对河道复合砂体进行细致解剖，细分到单一河道，才能准确地分析河道砂体的展布及不同期次砂体之间的叠置关系，进而预测有效砂体的分布。

1.1　河道砂体边界的识别标志

（1）细粒沉积物叠置砂体内部的泥质或钙质隔夹层，是单期河道顶部的细粒沉积物，可作为识别不同期次河道的重要标志[4]。

（2）测井曲线突变接触测井曲线突变接触，代表不同期次河道砂体的冲刷或沉积环境的突然变化。

（3）砂体顶部高程差异拉平目的层段砂体上部稳定的泥岩标志层后，砂体顶界距泥岩标志层高程相差较大的砂体，应为不同期次河道沉积[3]。

1.2　河道砂体叠置及连通模式

由于辫状河道频繁摆动，后期河流对前期河道砂体切割冲刷，形成了多种砂体叠置模式[4]，可划分为5种类型（图1）。

图1　研究区盒8段河道砂体叠置模式

（1）垂向切割叠置型后期河流对前期河道顶部沉积物强烈冲刷，隔夹层不发育，纵向上形成均质性较好的叠置箱状厚层砂岩，有效砂体延伸范围较远。

（2）垂向叠加型后期河流对前期河道顶部沉积物冲刷较弱，砂体内部发育泥岩隔夹层，储集层非均质性强，有效砂体纵、横向连通性差。

（3）侧向切割叠置型后期河流对前期河道沉积物侧向冲刷，多期河道砂体侧向叠置，有效砂体侧向延伸范围较远。

（4）侧向对接型后期河流对前期河道沉积物无明显冲刷，多期次河道砂体边部对接，储集层非均质性较强，有效砂体延伸范围有限。

（5）孤立型不同期次河道砂体彼此孤立，互不连通，非均质性强，有效砂体延伸范围较小。

根据辫状河砂体叠置及连通模式，对研究区盒8段进行了单一河道砂体划分对比（图2），研究区盒8段单期河道砂体宽度300～1 000 m，厚度3～7 m.多期河道砂体相互叠置，使砂体连通范围不断扩大。

图2　研究区盒8段河道砂体划分对比

2　单井沉积微相识别及划分

研究区盒8段辫状河沉积微相主要为心滩、河道、决口河道和泛滥平原，不同沉积微相具有不同测井响应特征[5]，其中，自然伽马曲线对不同沉积微相的响应特征区别最为明显。根据其曲线形态，可分为光滑箱形、齿化箱形、钟形、漏斗形、指形和线形，心滩微相以低幅光滑箱形为主；河道微相以中低幅齿化箱形为主，其次为钟形；决口河道微相为漏斗形或指形；泛滥平原微相主要为线形。笔者根据自然伽马曲线对沉积微相的响应特征，首先建立了沉积微相的测井响应模型（图3），在此基础上，对单井沉积微相进行了划分（图4）。

图3　研究区辫状河不同沉积微相的自然伽马曲线特征

图4　Su25-38-16井沉积微相划分

3　沉积微相平面展布

沉积微相平面展布的研究一般采用以下4种方法：①以单井沉积相研究为基础，采用井点外推的方式预测沉积微相展布[6]；②应用地震资料进行井间沉积微相预测[7]；③通过地层倾角测井或成像测井，预测古水流方向[8]，进而预测河道的展布；④采用多种数学算法（如随机模拟法[9]等）进行井间插值。笔者以单井沉积微相解释和单一河道砂体划分对比为基础，重构水动力指数曲线，并以水体能量厚度平面分布为约束，实现辫状河沉积相平面展布的精细预测。

（1）辫状河沉积水动力分析沉积水动力的强弱取决于古沉积环境，它直接控制了砂体的岩性、物性、粒度、分选、泥质含量、厚度及展布范围[10]。辫状河水动力强的位置主要是辫状河道的中心部位，对应的微相以心滩和河道为主；水动力弱的位置主要是河道的边部及溢岸沉积区域。沉积水动力的变化，体现了沉积环境的变化，具有很强的指相意义。因此，可以通过分析水动力的分布，预测沉积微相的平面展布。

（2）水动力的测井曲线响应特征不同水动力条件下形成的沉积物，对应的测井曲线形态和幅值差异较大[10]。以自然伽马曲线为例，低幅平滑箱形反映水动力强且稳定；中幅齿化箱形反映水动力中等且频繁变化；钟形反映水动力逐渐减弱；漏斗形反映水动力条件由弱变强；线形或指形反映水动力较弱。因此，可以通过测井资料分析沉积时期的水动力条件。

（3）水动力指数曲线重构通过对研究区270口井测井曲线响应特征分析认为，自然伽马曲线和补偿中子曲线对岩性和物性敏感，且相关性较好，两条曲线形成的包络是储集层岩性和物性的综合体现，包络面积越大，表明水动力越强，包络面积越小，则水动力越弱（图5）。根据包络曲线的特征，先对自然伽马曲线和补偿中子曲线进行归一化处理，并根据（1）式重新构建了一条水动力指数曲线（图6），水动力指数越大，反映水动力越强。

图5　不同水动力条件下的测井曲线包络特征

图6　苏里格气田Su25-39-21井测井解释成果

式中Ei——水动力指数曲线的样点值；

Gi——自然伽马曲线归一化后样点值；

Ci——补偿中子曲线归一化后样点值；

i——曲线的样点数。

（4）水体能量厚度平面展布通过对单砂体的水动力指数积分，可得到代表该期河道沉积水动力的能量值，笔者称其为水体能量厚度，水体能量厚度包含曲线幅值和厚度的双重信息，可综合反映储集层砂体的岩性、物性和厚度。

式中Et——某段砂层的水体能量厚度，m；

Δh——曲线采样点间隔厚度，m.

由于水体能量厚度是储集层砂体厚度、岩性、物性的综合体现，因此，与传统的砂体厚度相比，水体能量厚度能更准确地刻画有效砂体的分布范围。从图6可以看出，对于砂体厚度接近，但岩性、物性具有明显差异的砂岩，通过水体能量厚度可以得到很好区分。同时，水体能量厚度是储集层多属性的综合反映，能与地震振幅属性更好地匹配，进一步有效实现井震结合下的储集层预测。从图7可以看出，水体能量厚度平面展布较好地刻画了辫状河道的展布特征，可有效预测沉积微相平面展布。

图7　研究区河道砂体水体能量厚度平面分布

（5）沉积微相平面展布以单井相划分结果和单一河道砂体划分对比为基础，以水体能量厚度展布为约束，精细刻画了单期河道沉积微相的平面展布（图8）。从图8可以看出，研究区盒8段沉积时期，河道主要呈北北东—南南西向展布，同一地质时期，存在多条辫状河道，河道被泛滥平原分隔，不断交汇分叉，形成了辫状的河道网络；泛滥平原主要呈条带状、透镜状分布于河道之间，属低能环境沉积；心滩呈透镜状分布于河道中心部位，长轴方向呈北东向，与河道方向总体一致，为高能环境沉积。

图8　研究区沉积微相平面展布

通过开展基于水动力的沉积微相研究，准确刻画了辫状河沉积微相的展布，并预测了有效砂体分布，以此为基础，部署了Su25-40-7H水平井，Su25-40-7H井水平段砂岩钻遇率90%，气层钻遇率75%，投产初期日产气10×104m3，取得了很好的效果。实际应用结果表明，有效砂岩预测结果与实钻结果吻合度较高，能有效指导气田的开发部署。

4　结论

（1）研究区盒8段单期河道砂体宽300～1000m，厚度3～7 m，多期砂体在纵向和侧向上的叠置，扩大了砂体的连通范围。河道砂体的叠置模式有5种：垂向切割叠置型、垂向叠加型、侧向切割叠置型、侧向对接型和孤立型。

（2）建立了研究区沉积微相测井响应模型，并对单井沉积微相进行划分。心滩微相以低幅光滑箱形为主；河道微相以中低幅齿化箱形为主；决口河道微相为漏斗形或指形；泛滥平原微相主要为线形或齿化线形。

（3）不同水动力环境形成的沉积物具有不同的测井响应特征，研究区自然伽马与补偿中子曲线对储集层岩性和物性敏感，据其重构的水动力指数曲线可有效反映水动力强弱。

（4）水体能量厚度综合反映储集层的岩性、物性和砂岩厚度，能较好地刻画辫状河道的展布，有效指导沉积微相展布和有效砂体分布。有效砂岩分布预测结果与实钻结果吻合度较高，对气田开发部署具有指导作用。

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（编辑顾新元）

Hydrodynamic Energy⁃Based Sedimentary Microfacies Distribution of He⁃8 Member of Lower Shihezi Formation in Block⁃25, Sulige Gas Field

LIU Jinku, SUN Yongliang, XIE Jinmei
(Research Institute of Engineering Technology, Bohai Drilling Engineering Co., LTD, CNPC, Tianjin 300280, China)

Abstract:In order to more accurately predict the distribution of effective sandstone of braided channel reservoir of He⁃8 member of Lower Shihezi formation in Sulige gas field, and guide its efficient development, this paper studies the braided channel sedimentary microfacies distribution based on hydrodynamic energy.The identification signs and overlapping model for single channel sand bodies in braided river reservoir of He⁃8 member of the Lower Shihezi formation in Sulige gas field were established to make classification and correlation of these sand bodies.The logging response features of its different sedimentary micofacies were analyzed to develop the transformation model from cores to logs and single well sedimentary microfacies types in the study area.The enveloped characteristics of GR and CNL logs were used to reconstruct the hydrodynamic index curve, and finely describe the planar distribution of the sedimentary microfacies constrained by wa⁃ter energy thickness distribution.The result shows that the predicted results of effective sands distribution are very closed to that from real drilling application, which can provide effective guide for the gas field development and well deployment.

Keywords:Sulige gas field; Lower Shihezi formation; braided river; sedimentary microfacies; single channel; hydrodynamic energy; water energy thickness

作者简介：刘金库（1978-），男，吉林通化人，高级工程师，博士，开发地质，（Tel）15320029120（E-mail）565816635@qq.com.

基金项目：中石油科技创新基金（2010D-5006-0103）

收稿日期：2015-05-22

修订日期：2015-10-29

文章编号：1001-3873（2016）01-0024-05

DOI：10.7657/XJPG20160105

中图分类号：TE112.221

文献标识码：A