基于高分辨率层序地层分析的古近系储层精细预测技术

邓君，谢祥，樊建华，沈洪涛，郭乃川

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

基于高分辨率层序地层分析的古近系储层精细预测技术

邓君，谢祥，樊建华，沈洪涛，郭乃川

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452）

受埋藏深度以及复杂构造的影响，渤海湾盆地辽东湾坳陷旅大构造区东营组储层在横向和纵向上变化均较快，单一的地球物理方法存在较强的多解性。在实际工作基础上，建立了一套基于高分辨率层序地层分析的古近系储层精细预测技术。首先，通过层序地层分析和等时地层格架的建立，在宏观上识别出不同期次的沉积体，并确定各自的优势沉积中心；其次，结合地震相分析及正演模拟，总结出不同沉积微相对应的地震响应特征，分析表明，强振幅、低频、较连续反射为优质储层的典型特征；最后，根据不同相带的地震反射特征，优选能够反映富砂区反射规律的地震属性进行储层精细研究，实现储层边界由定性到半定量的刻画。研究结果表明，该方法在旅大构造区东三段储层预测中取得了较好的效果，且预测结果得到已钻井的证实，为该区后续的勘探开发工作提供了有力支撑。

层序地层分析；储层预测；地震相；正演模拟；地震属性；波形聚类

0 引言

古近系储层精细描述一直是油气勘探阶段的重要工作［1-2］，随着勘探程度的不断深入，地质和地球物理工作者面临的问题日益复杂。受错综复杂的构造、地层条件影响以及地震资料分辨率和信噪比的制约，精细的古近系储层预测也成为勘探工作中的难点之一［3］。为此，众多学者从地质和地震的角度开展了攻关研究，总结出多种技术手段，并取得了一定的效果［4-5］。然而，对于地质条件较为复杂的区域，地质方法的不确定性以及地震方法的多解性始终是制约储层精细研究的2个关键因素［6］。

高分辨率层序地层分析和地震技术的有机结合是解决上述问题的有效手段［7-10］。通过层序地层划分和地震相分析，建立井震统一的等时地层格架以及全区的地层沉积模式，由此对沉积体的空间展布规律进行宏观认识，为地震储层预测方法的应用提供有利的约束条件，从而降低预测结果的多解性。在此基础上，地球物理方法会变得更加精细，其地质意义也更加明确，从而有效提高储层研究的精度。

辽东湾坳陷旅大构造区主要目的层东三段埋藏较深，受复杂断裂的影响，储层纵横向变化较快，导致储层与非储层的地震响应特征相互混淆。本文在高分辨率层序地层学理论的指导下，充分利用岩心、测井以及地震资料，对研究区东三段进行了层序地层划分和等时地层格架的建立，进而识别出2期辫状河三角洲前缘砂体，并利用地震方法分别在剖面和平面上进行了精细刻画，对该区的勘探开发具有重要的指导意义。

1 研究区概况

旅大构造区位于渤海湾盆地辽东湾坳陷辽中南洼西部斜坡带，为依附于2条走滑断层的复杂断块构造。研究区紧临辽中富烃洼陷，围区已发现多个油田和含油气构造，表明该区是油气聚集的有利区带。目前，在构造区2个独立断块的高部位分别钻探了LD-1和LD-1S两口探井，均在主要目的层东三段获得良好的油气发现，其中LD-1S井测试日产油165 m3，展示出巨大的勘探潜力。钻探成果表明，2口井在东三段钻遇储层的总厚度相当，但同时存在明显的差异：LD-1井砂体位于东三段中部，含多套泥岩夹层；而LD-1S井钻遇砂体位于东三段底部，为连续的大套砂岩，可见储层横向变化较大。为了更好地指导该构造的进一步评价，有必要对2口井钻遇储层之间的关系及其空间展布范围进行精细刻画。

2 高分辨率层序地层格架的建立

渤海湾盆地为典型的断陷盆地，其古近系时期构造和沉积条件均十分复杂，具有多物源、埋藏深、相变快的整体特征。因此，本文将Vail的层序地层学理论与T.A.Cross基准面旋回理论有机结合起来［11］，对研究区东三段进行了层序地层分析。将2种理论进行结合的依据是二者具有相同的核心内容：首先寻找等时界面，并建立区域等时地层格架；在此基础上进行沉积体的响应特征识别，并分析其空间展布。此外，T.A. Cross基准面旋回理论主要侧重于钻井资料分析，而后者更侧重基于地震资料的层序地层分析，二者的结合能够相互印证和补充。

2.1 单井层序地层分析

根据单井测井曲线反映的沉积旋回周期变化以及岩心和古生物等资料反映的沉积环境，依次对该区已钻2口井进行了单井层序地层划分（见图1），在研究区东三段内划分出4个长期基准面旋回，即SQ1—SQ4。

图1 旅大构造区东三段连井等时地层格架

基准面旋回SQ1的底面SB1为东营组与下伏沙河街组的界面，是一个稳定分布的不整合面，主要表现为东营组地层超覆在沙河街组地层之上。该界面之下为一套灰质粉砂岩与白云质泥岩的互层，界面之上为含砾中—细砂岩，是LD-1S井的主要储层段。测井响应整体上表现为典型的箱型结构。在地震剖面上，SB1通常对应S型或斜交前积结构反射的底面，为一套较低频、强振幅的连续反射。

基准面旋回SQ2的底面SB2之上为一套全区稳定分布的褐灰色厚层泥岩沉积，单层最大厚度约100 m，夹少量薄层细—粉砂岩。该界面为一个明显的岩性突变界面，其地震响应表现为一套平行的中低频、中强振幅、较连续反射。

基准面旋回SQ3的底面SB3之上为厚层灰色钙质中砂岩夹灰色薄层泥岩，界面之下为褐灰色厚层泥岩。该界面同样为岩性突变界面，其上部大套砂岩为LD-1井的主要储层段，受泥岩夹层影响，其测井曲线整体表现为锯齿状，局部可见小型箱装结构。在地震剖面上，该界面为中高频、中弱振幅、较连续反射。

基准面旋回SQ4的底面SB4之上为一套稳定分布的褐灰色—黑灰色厚层泥岩夹薄层泥质细—粉砂岩，该界面地震响应为较高频、较弱振幅的较连续反射同相轴，其上部可见前积反射。

2.2 层序地层格架建立及沉积体系分析

层序地层研究的最终目的，是在单井高分辨率层序地层划分的基础上，建立井震统一的等时地层格架，由此分析沉积地层的时空分布规律［12-14］。通过单井的沉积旋回分析，结合精细的井震标定，建立了2口井之间的连井等时地层格架（见图1）。

在基准面旋回SQ1时期，研究区内发育辫状河三角洲前缘沉积，主要表现为LD-1S井钻遇的含砾中—细砂岩。由连井地震剖面可见，该时期沉积中心位于LD-1S井附近，井上钻遇砂体厚度较大，几乎不含泥岩夹层。沿前积方向，砂体厚度逐渐减薄并尖灭，LD-1井缺失该沉积旋回。基准面旋回SQ2时期，研究区主要发育前辫状河三角洲沉积，表现为褐灰色厚层泥岩夹少量灰色薄层细—粉砂岩，在全区稳定分布。基准面旋回SQ3时期，同样发育辫状河三角洲前缘沉积。其沉积中心位于LD-1井附近，井上钻遇厚层灰色钙质中砂岩夹黑灰色薄层泥岩，向LD-1S井方向厚度逐渐减薄，且含砂率降低。基准面旋回SQ4时期，研究区发育滨—浅湖相沉积，主要表现为大套褐灰色厚层泥岩。

在等时地层格架建立的基础上，对研究区东三段的4个层序地层界面（SB1—SB4）进行了全区范围内的精细解释（见图2），从而建立了该区的三维层序地层格架。可见SQ1和SQ3时期发育的2套辫状河三角洲前缘沉积体为研究区的主力储层，2期沉积体厚度的横向变化均较快，在2口井之间呈“跷跷板”形态。

图2 旅大构造区东三段连井高分辨率层序地层学解释剖面

分别制作了2期沉积体的时间厚度图（见图3）。由图可见，在东三段早期，沉积中心位于研究区中南部，来自西侧辽西凸起的物源在研究区卸载，形成第1期辫状河三角洲沉积；到东三段中后期，在走滑应力的作用下，沉积中心逐渐北移，形成第2期辫状河三角洲沉积。层序地层和沉积体系分析为储层的认识提供了宏观指导，为地震技术的应用提供了约束条件。

图3 研究区东三段2期沉积体的时间厚度

3 层序地层约束下的储层精细预测

在层序地层和沉积体系分析的约束下，应用正演模拟和地震属性分析相结合的方法［15］，实现了储层剖面反射特征以及平面展布范围的精细刻画。

3.1 剖面反射特征分析

地震相分析表明，砂体在横向上表现为典型的S型-斜交型前积反射。为了分析不同地震反射特征的形成机理及对应的岩性组合，进行了地震正演模拟研究。根据辫状河三角洲的沉积模式，构建了一个简化的初始地质模型（见图4a）。模型共包含3层，顶层和底层均为背景泥岩，中间为目的层砂岩。模型各层的纵波速度和密度参数均由实际测井曲线得到。采用主频为25 Hz的雷克子波进行正演模拟，结果如图4b所示，可见砂体的前积结构能够得到较好的反映。

图4 初始模型及对应的正演模拟结果

将正演模拟结果与实际地震剖面（见图2）进行对比，可见二者的反射特征十分相似：井点处的厚层砂岩表现为强振幅、低频连续反射，对应辫状河三角洲前缘主体（富砂区）；沿前积方向逐渐过渡为中强振幅、中高频断续反射，表明砂体厚度减薄，以砂泥岩互层为主，对应辫状河三角洲前缘远端（次富砂区）；最后转变为强振幅、高频连续反射，表明地层以大套泥岩夹薄层砂岩为主，对应前辫状河三角洲沉积（富泥区）。通过对地震反射特征与钻探结果的对比分析，建立了不同沉积亚相对应的岩性组合与地震响应特征之间的联系。

3.2 储层平面展布范围精细刻画

地层岩性、物性以及含油气性的变化会导致其纵横波速度和密度等参数的差异，进而引起地震响应特征的改变，具体表现为振幅、频率、相位等地震属性的异常。然而，由于复杂构造和沉积环境的影响，地层参数的变化与地震属性的异常之间往往并不是一一对应的关系，脱离地质背景的地震属性解释往往存在多解性。因此，利用地震属性分析进行储层研究，必须在地质-地震一体化理念的约束和指导下进行［16］。

研究区东三段发育辫状河三角洲沉积，沿物源方向依次为辫状河三角洲前缘主体、前缘远端、前辫状河三角洲以及湖相沉积。然而，不同沉积亚相对应的地震振幅在横向上变化较小，且地层尖灭处厚度调谐效应引起的强振幅与井点处富砂区的强反射特征相混淆，使得常规的振幅属性并不适用。地震相分析表明，不同沉积相带之间的整体反射规律和反射频率存在一定差异。因此，优选波形聚类和瞬时频率属性进行了分析。

地震波形是地震反射振幅、频率及相位等参数的综合响应，能够反映地震反射的整体规律。波形聚类技术基于神经网络算法，逐道对地震数据进行分析对比，实现地震波信号横向变化的定量刻画［17］。对研究区内什么期辫状河三角洲沉积体进行波形聚类分析 （见图5），结果表明，砂体的展布趋势与宏观的沉积体系以及2口井的钻探结果均较为吻合。由于研究区物源来自北西方向，结合沉积背景，图5a中蓝绿色代表了第1期辫状河三角洲前缘砂体的沉积范围，呈规律性片状分布；图5b中橘红色表示第2期砂体的展布范围。

图5 2期砂体的波形聚类结果

为降低预测结果的多解性，同时应用瞬时频率属性进行了分析（见图6）。结果表明，从物源区到沉积末端，沉积体的反射频率呈由低到高的变化趋势。由此可见，富砂区对应低频反射，这与剖面响应特征十分一致。此外，第1期沉积体的外围存在一个明显的高频条带（见图6a），对应富泥的沉积末端，由此可以非常清晰地刻画出储层的平面分布范围。

图6 2期砂体的瞬时频率属性

根据储层研究成果，在LD-1S井西南部断块以及LD-1井南部断块分别设计并钻探了LD-2S井和LD-2井。钻探结果与钻前预测吻合较好，从而证实了上述方法的有效性。

4 结论

1）通过高分辨率层序地层分析，在研究区东三段划分出4个长期基准面旋回，由此建立了井震统一的等时地层格架，进而识别出了该区的主力储层——SQ1和SQ3对应的2期辫状河三角洲前缘沉积体。

2）在层序地层分析的约束下，分别利用正演模拟和地震属性分析，对储层的剖面反射特征和平面展布范围进行了精细刻画，储层预测结果得到钻井证实，为研究区后续的勘探开发提供了有力指导。

3）精细的层序地层和沉积体系分析是开展古近系储层精细研究的基础，尤其对于渤海湾盆地这种勘探程度较低、地质条件复杂的断陷盆地，运用地质-地震一体化的研究思路有助于从宏观上了解储层的“来龙去脉”，从而有效降低地震相分析和地震属性解释的多解性，提高储层预测精度。

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（编辑 孙薇）

Precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high resolution sequence stratigraphy

DENG Jun,XIE Xiang,FAN Jianhua,SHEN Hongtao,GUO Naichuan
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China)

Being influenced by buried depth and complex structures,the reservoirs within Dongying Group of Lyuda Structure in Bohai Bay Basin change quickly in both horizontal and vertical directions,which leads to strong uncertainty for geophysical methods.On the basis of practical work,a precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high-resolution sequence stratigraphy analysis is proposed.Firstly,sedimentary bodies of different stages are identified and the corresponding depocenters are determined according to the isochronal stratigraphic framework.Secondly,seismic facies analysis and forward modeling are integrated to summarize the seismic responses of different sedimentary microfacies.Analysis indicates that quality reservoir presents as strong amplitude,low frequency and continuous reflection.Then,seismic attributes which can highlight the reflection of reservoirs are selected to conduct qualitative to semi-quantitative characterization of the reservoir distribution.Result shows that the method is well applied to the reservoir prediction of D3 Member in Lyuda tectonic region,which is confirmed by drilling outcomes and provides references for the subsequent exploration and development.

sequence stratigraphical analysis;reservoir prediction;seismic facies;forward modeling;seismic attribute;waveform cluster

国家科技重大专项课题“近海大中型油气田形成条件与分布”（2011ZX05023-006）

TE122

A

10.6056/dkyqt201703013

2016-11-30；改回日期：2017-03-20。

邓君，女，1969年生，高级工程师，1991年硕士毕业于中国地质大学（武汉）地球物理专业，现主要从事构造解释及储层预测。E-mail：dengjun@cnooc.com.cn。

谢祥，男，1987年生，工程师，2013年硕士毕业于中国石油大学（北京）地球探测与信息技术专业，现主要从事储层预测及流体识别研究。E-mail：xiexiang2@cnooc.com.cn。

邓君，谢祥，樊建华，等.基于高分辨率层序地层分析的古近系储层精细预测技术［J］.断块油气田，2017，24（3）：355-359.

DENG Jun，XIE Xiang，FAN Jianhua，et al.Precise Palaeogene reservoir prediction technology based on high resolution sequence stratigraphy［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：355-359.