地震地质综合解释技术在东海西湖凹陷A气田的应用

2018-08-04刘建斌唐贤君刘庆文

上海国土资源 2018年2期

刘建斌，赵洪，唐贤君，李帅，刘庆文

（中海石油（中国）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷西部斜坡带A气田自投入开发以来，多口开发井钻探表明含气砂体横向变化大，造成气田可动用储量大幅减少，因此在气田周边寻找替代储量迫在眉睫。目前针对该气田成藏条件的研究还存在诸多问题，严重制约着气田周边扩储目标的搜索。如已钻井均位于古隆起上方，所钻遇油气层呈现“薄、散、弱”的特征；针对该构造的沉积亚相及微相刻画不清，导致砂体纵横向展布特征明。因此本次研究拟运用构造地质学与地震沉积学等地质综合解释技术，优选参数进行储层地震学的细致刻画，为有效解决A气田的开发困境，为下步扩储目标的搜索提供可靠依据。

本文首先在地震资料精细解释的基础上，对断裂及构造演化特征进行分析，锁定有利目标发育区及主要目的层系；然后遵循由已知到未知的研究思路，运用地震沉积学的研究方法精细刻画A气田及周边沉积相的展布特征，精细刻画有利目标区砂体空间展布特征；最后通过正反演交叉验证分析为井位部署提供可靠依据。

1 地质概况

西湖凹陷位于东海陆架盆地东北部，构造整体呈北北东向展布，是东海陆架盆地中规模最大的第三系含油气凹陷[1-3]。西湖凹陷总体上可划分为东缘陡坡、中央反转构造带及西部缓斜坡带等一级构造带。研究区所在的西部缓坡带由南向北又分为天台斜坡带、平湖斜坡带与杭州斜坡带。西湖凹陷主要经历了基隆运动、雁荡运动、瓯江运动、玉泉运动、花港运动、龙井运动及海槽运动等7次重要的构造运动。在此基础上新生代地层自下而上主要由始新统平湖组、渐新统花港组、中新统龙井组、玉泉组和柳浪组、上新统三潭组及第四系东海群组成[4-10]。平湖组是目前主力目的层系，由下到上分为12段，其中P12-P10为平五段，P9-P8为平四段，P7-P5为平三段，P4-P3为平二段、P2-P1为平一段。T30为平湖组与花港组的分界面，T31、T32、T33、T34依次为平湖组1～4段的底分界面，T40为平湖组底界面。

西湖凹陷A油气田位于西湖凹陷平湖斜坡带北部（以下简称平北区）（图1）的古隆起之上，骨干反向断裂延伸方向呈北东向与平中区发育的平湖主断裂方向斜交。A油气田次级断裂延伸方向多呈北西西向和近南北向，其中北西西向断层主要位于反向断层下降盘，近南北向断层主要位于反向断层上升盘，两组反向断层均交于北东向反向断层，平面组合具有明显的拉张扭动特征。

图1 西湖凹陷A气田区域位置图及东西向剖面Fig.1 Regional position map and east-west section of A gas fi eld in Xihu depression

2 构造演化特征

为对A地区古隆起背景下的砂体发育特征进行分析，本文通过对近年来新采集三维地震资料进行精细分析的基础上，针对研究区在古隆起背景下的砂体发育规律进行精细研究。

2.1 砂体发育的构造演化特征

针对研究区地震特征分析表明，研究区北东—北北东向断层对T30界面之下的平湖组地层具有明显的控制作用，具体表现为控制A古隆起的反向断裂下降盘平湖组地层厚度明显大于上升盘，是北东向断层在张扭性作用下所控制的沉积体。地震剖面特征可见基底古隆起之上地层普遍发育褶皱，其中平湖组地层褶皱多出现在T32界面上下，其形态存在显著的不同（图2）。平湖组上部地层震反射波组具平行、亚平行结构，发育有明显的不对称背斜，背斜向古隆起一侧的翼部地层倾角较陡，远离古隆起一侧的翼部地层倾角较平缓（图2）。平湖组下部地层表现为正牵引特征，近古隆起一侧表现出明显的牵引特征，表明回倾背斜主要形成于地层沉积之后，古隆起之上的平湖组地层具有先沉积、后褶皱的成因模式。

平湖组沉积时期平北区总体为西高东低的古地貌背景，其中A古隆起存在略高于两侧的地貌形态，且其相对较弱的构造活动致使古隆起内侧反向断层控制的半地堑内、外侧顺向断阶区为厚砂体沉积的有利区。平湖组沉积末的玉泉运动时期，在海礁隆起抬升作用的带动下，在紧邻古隆起侧翼的T32之下的平湖组地层受古隆起强烈抬升影响，表现为明显的翘倾牵引形态；T32之上的平湖组地层多位于古隆起之上，古隆起垂向抬升作用顺反向断层向上传递，并逐步转化为垂直断层的侧向挤压作用，形成不对称的回倾背斜形态。

图2 平北地区过A古隆起与B古隆起地震剖面Fig.2 The A paleo uplift and B paleo uplift seismic pro fi les in the north of Ping Bei area

2.2 厚砂体发育时期研究

本文针对新三维工区的精细追踪表明，平湖组P7段是A气田一个重要的填平补齐界面。地震剖面研究表明反向断层虽断至P7以上，但P7以上地层整体表现为宽缓的斜坡特征，P7之上地层沉积时古隆起已被填平，受断层影响相对较小；P7以下的地层则受控于明显的断陷作用，此外P7之下地层受反向断层及其所控制的古隆起分隔作用显著，具有明显的东厚西薄的特征（图3）。研究区古隆起南北两侧主控断层古落差在P7层之上显著降低，反映P7之上地层沉积时期反向断层的生长活动明显减弱，P7砂层组之下的地层具有明显的生长断陷特征。因此P7砂层组沉积时期是平北区盆地断—拗转换的重要时期，其区域性的厚泥岩段之下发育受生长断层控制显著的厚层砂体发育的条件。

图3 A气田地震剖面（P7层拉平）Fig.3 A gas fi eld seismic pro fi le (P7 layer fl attening)

区域研究表明，研究区存在两期张裂作用：一期张裂作用发生于古新世时期，形成北东向西倾张性断层控制的洼隆结构；二期张裂作用发生于始新世平湖组沉积时期，在近东西向的拉张背斜下，先存北东向断层张扭，派生北西西向和近南北向次级断层。本文通过构造演化及古地形特征分析研究表明：研究区第二期张裂时期，北北东向平湖主断裂持续生长并向北延伸，激活了平北区控制古隆起的一期现存断裂。平北区平湖组P9及以下地层在二期张裂作用下，呈现为显著的洼隆相间的构造格局；P9-P7沉积时期，来自南部平湖大断裂的张裂作用相对减弱，但仍控制平湖地区的沉积。古隆起发育较多的A地区对应力作用相对敏感，北东向断裂活动表现为急剧减弱，因此其隆洼相间的古地貌格局在P9-P7沉积时期逐渐被填平补齐，早期的洼隆相间格局变为统一的斜坡。南部的平湖大断裂张裂作用虽有减弱，但仍继承性活动，控制了更大范围的地层厚度。因此在A地区古隆起两侧的地区，P8及以下隆洼相间的古地貌有利于厚砂体的沉积。

3 地震沉积学研究

地震沉积学方法是目前沉积学研究的重要手段，但受控于地震资料分辨率等因素，在研究区之前的研究中未见有良好效果。本次研究遵循由已知到未知的研究思路，首先在井网相对较密集的气田范围内选择合适的研究方法，再将其应用到气田周边地区，为后续钻探目标的搜寻和评价提供可靠的依据。

3.1 开发井区地震沉积学解剖

本次研究重点解剖的A气田始新统平湖组P8-P2段地层，从已钻井表明该平湖组地层具有砂体横向变化快的特点。因此本次研究在地震资料精细解释的基础上，运用地震沉积学的技术手段，精细刻画古隆起之上及两侧沉积相展布特征。

在高精度层序地层学研究的基础上，本文通过等时地层切片的方法研究分析不同地质时代的沉积演化特征。本次研究由浅至深将P8-P2段地层进行了40等分，从浅至深依次为1-40号切片。其中40号切片显示（图4），P8底部发育一条近南北向的宽约450m的下切河道，主河道附近有分支河道及河口坝发育，反映了P8沉积期控于洼隆相间地貌格局，辫状河三角洲发育的沉积特征。目前已钻探井A-3井位于主河道上，钻遇单砂体厚25.9m，GR曲线表现为低幅钟型特征且砂体正韵律特征明显，表现为典型的水下分流河道特征。其附近的A-4钻井实际钻遇砂体厚17m，GR曲线为漏斗型且砂体反韵律特征明显，与切片反映的孤立砂体表现为河口坝沉积。其余未钻遇主河道与河口坝的井，钻后均表明砂体厚度小或不发育，表现为地层切片所分析的沉积特征与实钻结果高度吻合。

图4 40号地层切片及沉积微相图Fig.4 Stratigraphic section 40 and sedimentary microfacies

由切片分析表明P7段为最大海泛期，水体较深且海侵范围最广，盆地缺乏陆源物质的供应而形成了一套区域性泥质沉积物，并且随着水体不断加深与，潮汐作用增强，砂体受潮汐作用改造形成了孤立的潮汐砂坝及北东-南西方向展布的潮道砂体。从已钻遇少量砂体情况来看砂岩粒度较细，以细砂岩、粉砂岩及泥质粉砂岩为主。

P7之后随着地层的填平补齐，A区进入平缓斜坡背景沉积阶段，海平面逐渐下降，平湖组进入海退阶段，三角洲进入大规模建设期，表现为进积发育的特征，P5沉积时期为海退期，从25号切片（图5）可见，砂岩平面呈南西—北东向展布，水下分流河道不断分叉向前推进，砂岩以水下分流河道砂体及河口坝砂体为主。

图5 25号地层切片及沉积微相图Fig.5 Stratigraphic section 25 and sedimentary microfacies

P2沉积时期，随着海平面的进一步下降，三角洲不断向前推进，该时期A区已出露水面，进入三角洲平原沉积阶段。砂岩主要以分流河道砂体为主，整体表现为泥包砂的特征，砂岩以细砂岩及粉砂岩为主，测井曲线多见钟型及箱型，表现为曲流型的三角洲平原分流河道特征。

综合研究表明利用切片的地震沉积学分析较好的刻画了沉积砂体平面展布特征，揭示了垂向沉积演化规律：平湖组初始沉积时期，受早期洼隆相间古地形影响，发育辫状河三角洲沉积。随着海平面的上升，至P7时期达到最大海泛面，沉积一套区域性泥岩盖层，并且地形逐渐被填平补齐。之后平湖组进入宽缓斜坡背景的海退沉积期，三角洲进积发育，A区由三角洲前缘过渡为三角洲平原沉积。

3.2 开发井区周边地震沉积学解剖

从A气田内部的地震沉积学研究结果来看，地层切片所反演的沉积特征与已钻井结果高度吻合，从而证实了地震沉积学方法对在研究区的适用性，因此将这种方法应用到气田周边的目标搜索。

从古隆起内侧P8层地层切片（图6）来看，在断槽输砂与反向断层控砂的共同作用下，整个A古隆起内侧发育大型河道沉积，河道沿反向断层呈南西—北东向展布，多见砂砾岩及中粗砂岩等粗相带发育，反映了较强的水动力条件。

从古隆起外侧受多条断层控制的顺向断阶影响，呈现西北高东南低的地貌格局，从P5层地层切片（图6）来看，水道较为发育且整体呈西北—东南方向展布，C构造位于断层下降盘的有利砂体发育区且位于主河道位置，断层下降盘为砂体卸载提供足够的可容纳空间，易于形成有利的储层条件。目前钻遇水下分流河道单层细砂岩34m、中砂岩26m，地层切片分析预测结果与实钻吻合度高。

图6 A古隆起内侧P8层、外侧P5层地层切片Fig.6 P8 layer inside and P5 layer outside section of A paleo uplift

4 储层正反演对比分析

储层反演是地震与孔、渗、饱等油气信息不可或缺的桥梁，通过反演弹性参数我们可以将地震界面信息转换为更为直观、物理意义更强的地层岩性、物性、甚至流体信息。本文基于重处理地震资料及区块已有三口探井进行岩石物理分析，在对C-1井钻前反演分析并面临多解性的现状下，对P8a及P10进行正演分析并进行正反演对比，有效提高储层预测精度。

基于与岩性相关较好的梯度属性，本文建立了P8a三套砂岩叠置的地质模型（图7），由于P8a段砂岩孔隙度在13%左右，属于深层致密砂，因此砂岩模型定义为阻抗大于上下围岩的高阻砂岩。同时对三套砂岩叠置关系进行地质参数调试，进行叠后及叠前正演分析。

叠后正演效果可以看出（图7），该三套砂岩叠置模式对应的地震正演结果与实际叠后地震特征相似，即在主力层P8a段，地震存在相位反转，由正—负—正转换的特征；而在叠前正演的各个部分叠加效果可以看到，叠前正演近、中角度在P8a处同向轴较为连续，而在远角度则存在相位反转，这些都与实际叠前部分叠加地震信息相吻合，这样不管是叠后还是叠前，该砂体地质模式很好地匹配地震信息。

图7 C-1井主力层P8a模型正演分析Fig.7 Forward analysis of P8a model of C-1 well

此外从梯度属性可以看到主力层P10的砂顶梯度属性清晰且连续，而底界不清晰，因此本文认为两套砂岩应该为一套大厚砂，中间夹杂一套薄泥岩，导致地震存在一个相位变化。基于此认识，本文设计了大套厚砂夹一套薄泥岩的地质模型（图8），其中左上角为砂体地质模型，红色为高阻砂岩，绿色为相对低阻泥岩，我们通过对比下方正演结果及实际叠后地震剖面表明两者存在较高地吻合度，这也从侧面说明该种砂体发育模式的合理性。

图8 C-1井主力层P10模型正演分析Fig.8 Forward analysis of P10 model of C-1 well

基于钻前正、反演分析基础上，将C-1井钻后数据作为井约束到低频建模、储层反演等工作，开展C-1井钻后反演分析。通过钻前钻后对比表明钻后反演与钻前结果在主力层P8a、P8b及P10展布基本一致，且P8a的钻后砂体反演展布与假定的三套砂岩叠置模式更吻合，表明地震地质综合解释技术可以在西湖凹陷平北区有效应用。