埕岛东坡东营组高精度层序地层格架与储层预测

2019-11-07武群虎郝冉冉周红科刘少斌

特种油气藏 2019年5期

武群虎，郝冉冉，周红科，刘少斌，李洋

(中国石化胜利油田分公司，山东东营 257237)

0 引言

埕岛东坡位于渤海湾盆地南部的浅海海域，水深为5～18 m；区域构造上位于济阳坳陷与渤中坳陷交汇处的埕北低凸起东南部，其西南以埕北断层与埕北凹陷相接，东南以埕北30断层与桩东凹陷毗邻，东北以斜坡带向渤中坳陷过渡，总体上呈北东走向的单斜构造，地层产状较缓，平面上呈三角形，构造面积约为300 km2[1]，区内现今构造较为简单，断裂系统不发育。从构造特征上看，将研究区平面上分为超覆带、第一坡折带、第二坡折带、洼陷带以及埕北30断阶带；从古地貌恢复上看，自东南向西北依次发育了多条北东向展布的沟谷和高地，二者相间分布，对油气藏的形成具有明显控制作用。

钻井揭示研究区地层自下而上发育有太古界、古生界、中生界、古近系、新近系及第四系，地层层序正常。该文重点研究层位为古近系东营组，按照岩电组合特征，将东营组自下而上分为10个砂层组，各砂层组的岩性存在一定差异。其中，主力含油层段储层岩性以含砾中—粗砂岩、砂砾混杂岩、粉砂—中砂岩、细砂岩和砂泥互层为主，平均埋藏深度大于3 000 m，储层的规模大小不等且分布零散，单砂体厚度为5～30 m，横向变化大，纵向多层叠置，多不连通。储层在地震上的响应表现为空白反射、中—弱振幅复波反射、中—强振幅反射等特征，地震剖面上规律性不强，导致储层与非储层之间的地震响应特征识别困难，预测多解性强，上述因素给地层等时对比和储层精细预测带来了较大困难。因此，在前人研究成果基础上[2-8]，结合研究区地质特点，采用地质、地震相结合的研究思路，通过高精度层序地层学、沉积学的基础地质研究，约束指导地震波形指示反演技术进行储层精细预测，为下步精细勘探提供有力的支撑。

1 层序地层格架

1.1 三级层序地层界面

综合岩心、测井、地震资料和小波时频特征分析，在东营组内部识别出4个三级层序界面，分别是SB1、SB2、SB3和SB4(图1)。SB1相当于东营组底界，由第二坡折带向湖盆方向为整合接触，向潜山高部位为不整合接触，下伏地层地震剖面上表现为削截，上覆地层表现为上超。SB2位于SB1上部，由第二坡折带向湖盆方向为整合接触，上覆地层上超于下伏地层之上，向潜山高部位逐渐与SB1融合在一起，为不整合接触。SB3相当于东营组5砂层组底界，地层接触关系与SB2一样，但边缘的不整合部分被下蚀沟谷所标记，在盆地内部表现为一个顶超面，下伏6砂层组地层汇聚收敛于SB3，上覆5砂层组地层呈明显的上超。SB4相当于东营组顶界，是东营组沉积末期，盆地内地层整体抬升遭受剥蚀形成的区域性不整合面，地震反射特征连续性强、分布范围广泛，其下伏东营组地层地震剖面上表现为削截，上覆馆陶组地层表现为上超。

三级层序顶底界面易于识别，而内部界面识别较难，但其测井曲线、岩性组合及小波时频均具有明显特征变化。层序界面附近测井曲线基值发生了较为明显的转折，自然伽马曲线值表现为由大变小，自然电位曲线值表现为由小变大，声波和电阻率曲线值变化幅度相对较小，但也能清晰地辨别出两者的转折。SB2层序界面处由泥岩转变为厚层含砾砂岩、油泥岩和油页岩转变为泥岩，SB3层序界面处由泥岩突变为薄层细砂岩，逐渐过渡为厚层含砾砂岩。SB2和SB3层序界面附近小波时频表现为“低频—高频—低频”和“低能—高能—低能”变化特征；同时从小波能量谱系图上还可以看出层序明显的周期性与旋回性，在每个三级层序内部，小波能量表现为“由强变弱，再由弱变强”的变化特征，代表了基准面先上升，后下降的变化过程，这种能量变化周而复始出现，能够表征层序周期性与旋回性。

1.2 高精度层序地层界面

高精度层序地层单元是指在三级层序划分的基础上进一步划分的体系域、四级及五级层序[9-12]。四级层序是高精度层序地层格架的基本单元，是三级层序内相对明显的一次沉积基准面变化形成的沉积旋回，与高频的海平面或湖平面的变化、物源供给和构造沉降的叠加有关[13-14]。但层序级别越低、精度越高的界面，构造作用对层序界面的直接影响作用越低，而沉积作用对层序界面的影响更明显。因此，高精度层序地层界面可以通过界面上下沉积机制的不同来识别[15-16]。

图1 埕岛东坡东营组层序地层划分方案

在东营组三级层序格架内进一步识别出四级层序界面，其岩性上大多表现为泥岩转化为砂岩沉积的突变面，测井曲线特征表现为漏斗形和高齿化箱形向微齿化平直变化。从d8、d9小波变化曲线可以发现(图1)，每个小波变化旋回基本对应一个岩性变化旋回，同时还可以发现在厚度较大的单一岩性层段内，也可以识别出相应级别的变化旋回，从而使得准层序组界面划分更加符合沉积实际。这些界面将整个东营组地层划分为14个准层序组或体系域的次一级地层单元，在此基础上建立了四级层序地层格架，每个四级层序包含了2～3个准层序，其垂向叠置反映了东营组地层基准面在更小范围上的周期性变化特征。根据对比结果可明显看出，各四级层序砂体在低位体系域沉积时期，水体相对较浅，砂体向湖盆中心方向进积，在湖盆中大面积分布，为储集体发育的最有利时期。

2 沉积体系判别

在高精度层序地层格架的约束下，对研究区主力含油层段SQ2层序的低位体系域和水进体系域沉积相进行了分析，识别出碎屑流、浅水风浪改造的洪水重力流、深水洪水重力流、滩坝及风暴沉积等5种沉积类型，以准层序组为编图单元，绘制出了层序SQ2格架内沉积相的分布和演化(图2)。

图2 埕岛东坡东营组层序SQ2沉积相平面展

由图2可知：低位体系域沉积时期，研究区水体范围相对局限，沉积物在重力流作用下，沿沟谷进入水体，主要在第二坡折带和深洼陷区沉积，而靠近凸起的第一坡折带，由于狭窄且水深较浅，沉积碎屑物质较少，呈现出“坡折带薄、沟谷发育处和洼陷带厚”的特点。低位体系域下部准层序组沉积时期(图2a)，沉积边界刚越过第二坡折带，浅水风浪改造的重力流沉积发育局限，以深水洪水重力流沉积为主，二者构成的扇体整体上向洼陷带推进较远。低位体系域上部准层序组沉积时期(图2b)，沉积边界已越过第一坡折带，浅水区域扩大，浅水风浪改造的洪水重力流沉积广泛发育，同时在CB8井附近还发育了小规模碎屑流沉积，此时浅水风浪改造的洪水重力流沉积和深水洪水重力流沉积构成了沉积主体，二者组成的扇体末端边缘，相比于低位体系域下部准层序组沉积时期扇体末端边缘向陆收缩，表明此时期水体逐渐扩大，并向隆起区超覆。

水进体系域沉积时期，湖泊水体逐渐变得开阔，沉积物发生退积作用，砂体向凸起靠拢，第一坡折带沉积了较厚砂体，第二坡折带只发育细粒薄层风暴沉积砂体，深洼陷区砂体欠发育或不发育。在水进体系域下部准层序组沉积时期(图2c)，沉积边界更加开阔，浅水区域更大，浅水风浪改造的洪水重力流沉积发育较广泛，同时在浅水区域由于受风浪的持续作用，出现滩坝沉积。此时浅水风浪改造的洪水重力流沉积和深水洪水重力流沉积构成的扇体相比于低位体系域沉积时期发育规模明显变小，主要是由于埕北低凸起暴露区域逐渐缩小，物源碎屑物供应量逐渐减少造成的，同时受风暴作用，在第二坡折带出现一定规模的风暴沉积。在水进体系域下部准层序组沉积时期(图2d)，伴随着4条大型沟谷的填平补齐，此时物源供给不再受沟谷控制，但依然来自于有限的埕北低凸起暴露区，该时期总体以浅湖和半深湖泥岩沉积为主，其他沉积类型发育规模很小，这主要是来自于埕北低凸起的物源剥蚀区已经很小，能够提供的砂级碎屑物质非常有限的原因，仅发育一个小型的扇体和风浪改造邻近重力沉积物形成的发育滩坝沉积，此时在半深湖区域发育一定规模的风暴沉积。

3 储层精细预测

在高精度层序地层和沉积体系分析基础上，针对埕岛东斜坡东营组地质条件，应用地震波形指示反演软件开展了储层精细预测，有效提高了储层预测的精度和准确性。

3.1 地震波形指示反演要点

地震波形指示反演是在传统地质统计学基础上发展起来的一种高精度反演方法，是在等时地层格架约束下，利用地震波形的横向变化代替变差函数来表征储层的空间变异性，在贝叶斯框架下，优选高度相似、空间距离近的井作为有效统计样本建立初始模型，进行高分辨率井震联合模拟，实现地震波形约束下的井间储层预测，使反演的纵、横向精度同时提高，其实现的关键步骤分为样本优选、样本结构分析、初始模型建立、相控随机模拟和期望值输出5步[17-19]。地震波形指示反演的过程并不是将地震按照波形特征进行分类，而是以已知样本井的地震波形为标准，参照波形的相似性和空间距离对样本排序，从而使反演结果在空间上体现了沉积相带的约束，平面上更加符合沉积规律和特点。从理论上来讲，样本井越多，反演结果越可靠[20-29]。

3.2 地震波形指示反演效果分析

研究区地震资料主频约为20 Hz，拥有各类探井、开发井70余口，各个时间段测井资料齐全。通过对地震和井的敏感性资料分析，波阻抗参数基本处于同一数值范围内，无法通过常用的波阻抗反演来对储层进行有效区分，而自然伽马测井对砂岩与泥岩的区分较好，因此，对目的层段进行了基于伽马曲线的地震波形指示反演。通过对连井反演剖面(图3)与三维地震剖面对比，纵、横向分辨率明显提高，油水关系更加清晰，很好解决了砂岩与泥岩速度难以区分的问题。纵向上，充分利用了测井信息，通过对参与井和后验井的对比分析，与井对应较好，砂体叠置关系清晰，在目的层段对4 m以上单砂体的有效识别率达79.3%；横向上，目的层段反演结果的分辨率也高于地震分辨率，在同一坡折内砂体横向连续性较好，坡折变化处砂体尖灭特征更清楚，不同沟谷之间储层边界清晰，表现为短轴状的反射特征。

图3 地震波形指示反演连井剖面

平面上沿层下4 ms提取自然伽马反演属性，获得研究区主力含油层位SQ2层序的低位体系域(LST)和水进体系域(TST)的自然伽马属性图(图4)，图中橘红色区域代表2个体系域中的砂体，颜色越深代表砂体越发育。由图4可知，低位体系域沉积时期，湖泊水体相对局限，砂体广泛分布，主要发育于第二坡折带及以下深洼陷区；水进体系域沉积时期，随着湖泊水体范围逐渐扩大，发生退积作用，致使砂体主要分布在靠近埕北低凸起和CB30古潜山的第一坡折带和第二坡折带，而在深洼陷区只分布薄层砂体或砂体欠发育。

图4 地震波形指示反演沿层自然伽马属性

4 勘探成果

通过应用层序地层学和沉积学的原理和方法，建立了埕岛东坡东营组主力含油层段高精度层序地层格架内沉积充填演化规律，以此为约束条件，采用地震波形指示反演技术，对储层进行了剖面和平面精细刻画，结合研究区油气成藏规律分析，在第二坡折带、埕北30断阶带和洼陷带低位体系域及水进体系域，落实了多个有利岩性-构造和岩性圈闭。

结合油田勘探生产实际情况，在第二坡折带、埕北30断阶带及洼陷带部署探井8口，并对部分探井进行了实施。近期完钻的CBX822、CB826、CBX393、CBX394、CBX395和CBX396井分别钻遇了多套有利砂体，试油获得高产工业油流，勘探成功率为83%，新增控制石油地质储量为500×104t，扩大了含油范围。将砂体实钻厚度与钻前预测厚度对比，6口新钻井SQ2水进体系域顶部砂体预测厚度平均为19.0 m，实钻厚度平均为16.4 m，误差为2.6 m，钻探效果较好。这些勘探成果进一步证实文中所采用的高精度层序地层和沉积体系约束下的地震波形指示反演储层精细预测方法的合理性，有助于实现储层从定性到定量精细预测，可有效降低海上中深层系储层预测的多解性，提高储层边界的识别精度。