渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组浊积扇储层综合预测

谭建财，张春华，张明伟，刘 田，邵 远

1中海石油（中国）有限公司湛江分公司；2中国石油集团经济技术研究院

浊积扇是湖盆断陷期形成的一种重要的油气储集体，其储层具有物性好、厚度大等特征，多发育于深湖、半深湖，一般分布于暗色泥岩之中。圈闭靠近烃源岩，有利于油气聚集，从而易形成岩性油气藏。近几年来，在东营凹陷、惠民凹陷和泌阳凹陷等凹陷获得了诸多浊积扇油气藏的重大发现［1-4］。因此，浊积扇油气藏作为岩性油气藏的重要组成部分，已经成为诸多凹陷的重点勘探开发目标，浊积扇储层预测也成为了研究热点［5-7］。

1 概况

本文研究区位于渤海湾盆地黄骅坳陷歧口凹陷南部，北靠歧南次凹，南依埕宁隆起，为羊山木—扣村潜山与埕北断阶带的结合部位（图1）。研究区东西长约30km，南北宽约20km，面积为600 km2，共有探井、开发井10余口，并且三维地震资料满覆盖。经过40多年的勘探开发，研究区目前仍是歧口凹陷进一步寻找剩余油气的有利区。区内在构造油气藏勘探程度较高的情况下，近几年油气勘探的目标逐渐转向岩性油气藏。

通过钻井和地震资料分析，认为研究区古近系沙河街组为断陷湖盆沉积，垂向上由低位域、水进域和高位域旋回组成。受南部埕宁隆起物源供给的影响，在沙河街组沉积期浊积扇成群发育，并以其有利的成藏条件成为研究区最具潜力的勘探开发目标。但是研究区目前处于勘探开发初级阶段，由于井网稀、井距大，尤其是海上井的资料又少，因此，充分利用地震资料进行地震储层预测具有十分重要的意义［8］。

已钻井揭示研究区沙河街组浊积扇砂岩发育，但砂岩非均质性强，而且海上勘探初期钻井资料少、井距大，导致难以有效预测浊积扇储层的分布。针对这些难题，本文利用纵向精细的测井资料和横向密集的地震资料，在构造解释、钻井资料分析的基础上，通过井震结合开展地震属性分析、波阻抗反演和地质统计反演“三步骤”储层综合预测研究，在横向上预测储层分布范围和厚度大小，在纵向上预测储层几何形态和变化规律，以期为歧口凹陷南部岩性油气藏勘探开发提供地质依据。

图1 研究区构造位置图Fig.1 Tectonic location of thestudy area

2 储层预测思路及方法

地震储层预测是在地震信息采集和处理的基础上，应用地质认识规律，综合地质、测井和录井等资料，预测地下地质目标的空间几何形态、储集物性等参数展布特征的一门综合性的技术［5］。在勘探阶段，对于井网稀、井距大的地区，还没有十分成熟的储层预测技术。

针对研究区勘探开发存在的实际问题，本文以沉积岩石学、储层地质学、地震反演理论为指导，充分应用地质、测井、三维地震等资料，首先提取并优选多参数地震属性，在地震属性标定的基础上，结合单井储层评价结果，预测有利沉积相带及储层平面分布；然后应用基于模型的测井约束反演方法，以测井高频信息补充地震信息频宽的不足，求取出反映储层分布的波阻抗；最后，为进一步提高储层反演识别精度，在测井约束反演的基础上，以地质统计学原理为指导，应用地震测井协同模拟方法进行地质统计反演，开展储层空间分布规律研究，分析储层平面、剖面和空间展布规律，对目的层段的浊积扇储层进行综合评价，为浊积扇油气藏勘探开发提供参考依据。综上所述，地震属性分析、测井约束波阻抗反演和地质统计反演是研究区“三步骤”浊积扇储层综合预测的关键技术。

3 综合地震储层预测

3.1 地震属性分析

地震属性是对地层地质特征变化的综合反映，经过数学公式变换而导出的地震属性可以反映地震波的几何学、运动学和动力学等特征。振幅类属性是浊积扇地震预测的重要属性之一，这主要是因为研究区目的层“泥包砂”的岩性特征使得储层中的地震波传播速度高于围岩［9］。因此，在本次研究过程中，通过地震属性优化及地层标定，建立井点处振幅属性与地质参数之间的定量关系，将地震振幅属性分布转化为沉积相分布，从而可以识别宏观的沉积特征。

受地震资料品质的影响，振幅属性的纵向分辨率较低。以沙河街组二段（简称沙二段）为例（图2），剖面上只能识别出2套厚层储层（厚度为30~50 m的砂层），无法与高分辨的测井曲线相比。但是在横向上，地震振幅信息具有连续密集的特点，包含着丰富的地层岩性和物性信息，因此地震振幅属性的顺层切片可以反映岩性或沉积相等地质特征在平面上的分布规律（图3）。

图2 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组浊积扇振幅属性剖面（剖面位置见图3a）Fig.2 Amplitudeattributeprofileof turbiditefan of Shahejie Formation in thesouth of Qikou Depression,Bohai Bay Basin(thelocation isshown in Fig.3a)

图3 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组二段地震属性与浊积扇平面分布Fig.3 Seismic attributesand planedistributionof turbiditefansof the Shahejie Formation Member 2 inthesouthof Qikou Depression,Bohai Bay Basin

图3 a是沙二段地震振幅属性平面图，振幅属性平面分析表明：砂岩厚度和砂地比高值区（红黄色）整体上呈南东—北西向展布，分布范围主要位于中部的1井—P3井—P2井一带，同时在东部、西部的近物源端也有少部分振幅异常显示；而砂岩厚度和砂地比低值区（蓝绿色）主要位于研究区相对远离物源端的西北部和东北部。

在平面振幅属性分析的基础上，结合单井沉积相特征，将地震属性分布转化为沉积相分布（图3b）。已钻井揭示研究区沙二段主要发育浊积扇沉积，岩石类型为岩屑长石砂岩、长石砂岩，粒度概率曲线以弧形为主。通过岩心观察，沉积构造可见浊积构造的透镜状层理、球枕构造和典型鲍马序列（图4）。例如1井在深度3 056 m发育透镜状层理、球枕构造（图4a），岩性为粉砂岩，中间见泥质条带，夹透镜状砂体，反映沉积物滑塌再沉积的特征；1井在深度3054m发育鲍马序列（图4b），岩性为粉砂岩，可以清晰看到5个沉积构造单元组合，这是浊流沉积的典型特征。在地震属性及单井沉积特征分析的基础上，认为沙二段发育了3个浊积扇(图3b)，整体表现为南依边界断层，呈北西向扇状展布。3个扇体中的中部扇体面积最大，东部扇体较大，西部扇体最小，物源均来自南部边界断层上盘的三角洲前缘砂体。

3.2 测井约束反演

图4 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组二段碎屑岩沉积构造特征Fig.4 Sedimentary structural characteristicsof clastic rocksof the Shahejie Formation Member 2 in thesouth of Qikou Depression,Bohai Bay Basin

测井约束地震反演的思路和过程为：在构造精细解释的基础上，将高分辨率测井信息与低频地震有机结合起来，建立起符合地质特征的、分辨率较高的初始模型；然后对初始模型进行正演，计算出合成地震剖面，通过反复修改模型参数以更新初始模型，使得合成地震剖面与实际地震剖面最为接近，最终推算出高分辨率的波阻抗反演数据。然后结合岩石地球物理常数，在划分砂泥岩波阻抗的基础上，实现储层的空间分布预测［10］。测井约束反演可为浊积扇油气藏精细描述（包括沉积相、储层物性、井间的储层分布以及连通性等）提供可靠的地质依据［11］。

图5 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组二段浊积扇测井约束反演剖面（剖面位置见图3a）Fig.5 Logconstrained inversion profileof turbiditefan of the Shahejie Formation Member 2 in thesouth of Qikou Depression,Bohai Bay Basin(the location is shown in Fig.3a)

图5 为顺着物源方向的波阻抗反演连井剖面，通过岩性曲线和波阻抗之间的砂泥岩交会图分析，将红色高值条带标定为有利储层，波阻抗低值区标定为泥岩。从图5可以看出钻井上的砂岩（井柱子上显示暗黄色）与反演剖面上红色和黄色高值条带对应关系较好，说明模型建立精度较高，能够识别出主力储层。主力储层在剖面上呈层状，但是井间变化快，P2井—P3井—1井的主力砂体多期叠置，预测结果与浊积扇的地质特征相符合。

基于模型的测井约束反演结果既表现了地质沉积规律和地震趋势特征，又提高了储层的识别精度，一般可以反演出厚度15～20 m的储层，但是对小于15 m的薄砂体识别能力较差，说明测井约束反演的精度还不能满足浊积扇油气藏精细描述的需求，尤其是不能满足指导开发井部署的需要，因此有必要开展地质统计反演，从而进一步提高储层预测精度。

3.3 地质统计反演

地质统计学反演由于数据运算量大、运算时间长而一直未得到推广，直到近几年计算机技术的高速发展，推动了该方法的广泛应用［12］。地质统计反演是将随机模拟算法与地震储层反演结果相结合，对随机模拟过程以及模拟结果进行优化，使之符合地震测井数据的过程。地质统计反演利用随机模拟技术，综合了不同尺度的数据资料，尽管随机模拟的实现各不相同，但其特点是在预测储层参数时确保了预测结果在井点处的准确性，井点以外则根据波阻抗数据空间变化规律及参数分布概率等进行预测［13］。目前较为成熟和广泛应用的地质统计反演是将随机模拟与基于模型的测井约束反演相结合［14］。

变差函数是地质统计学用来描述区域化变量的空间相关性的数学工具。为了表征区域中地质特征的空间变化规律，在充分考虑地质特征的空间相关性和随机性的基础上，用反映地质特征区域变化的随机函数——变差函数作为表征工具，来研究统计各种地质现象的分布规律［14］。变差函数分析分3个主要方向：主变程、次变程和垂向变程，不同方向变差函数的变程不同，分别反映了不同方向地质特征变量相关性的差异。由于地震反演波阻抗数据体样本点多，井数据样本点少，故对波阻抗数据分析的水平方向变差函数的准确度要明显高于利用井数据计算的变差函数结果。

图6为研究区沙河街组有利储层变差函数分析图，图中的变程参数主要是根据地震反演波阻抗数据体得到的结果。其中，图6a为有利储层主变程分析图，主变程方向60°，主变程为965.5 m；图6b为有利储层次变程分析图，次变程方向300°，次变程为326.5 m；图6c为有利储层垂向变程分析图，垂向变程为10 m。各个高点基本相当，基本上是扇体单砂体厚度。这些参数的确定为之后协同波阻抗结果的地质统计反演提供了变程分析数据。

图6 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组有利储层变差函数分析图Fig.6 Variogram analysisdiagramof favorablereservoir of Shahejie Formation in the south of Qikou Depression,Bohai Bay Basin

从测井约束反演结果（图5）可以看出，预测结果不能完全分辨出研究区沙河街组浊积扇油藏的砂泥岩薄互层，而自然伽马的地质统计反演结果（图7）不仅能预测薄砂体的分布，还能分析储层的空间接触关系及展布规律。

图7所示是基于波阻抗反演结果的地质统计学反演剖面，为自然伽马属性剖面，可以看出其垂向分辨率较基于模型的测井约束反演有了很大提高，同时井点处与测井资料基本吻合，井间分布符合地震反演结果，在井间尤其是井距较大时，顺着物源方向的剖面可以识别出砂体尖灭、叠置现象。可见在基于模型的测井约束反演中不能识别的薄砂体和砂体叠置现象在地质统计反演中可以得到识别，因此可将第2次实现的测井-地震协同模拟的自然伽马数据体用来分析研究区浊积扇储层，尤其是厚度小于15m的薄砂体的分布规律。这证明了地质统计反演精度可以满足浊积扇油气藏精细描述的需求，可以为油田开发井的部署钻探提供地质依据。

4 综合预测效果分析

本文从已钻井测井资料出发，综合振幅属性顺层切片、测井约束反演及地质统计反演储层预测成果，对浊积扇油藏储层进行精细解释，追踪描述储层并对井间储层进行预测，最后对综合预测结果的应用效果进行分析。

4.1 储层结构与样式

从图8a顺物源方向剖面来看，沙三段和沙二段储层发育，沙一段储层相对不发育，储层向上变少主要是受到水体上升和物源减少的控制。整个沙河街组由从低位域、水进域过渡到高位体系域的一个完整旋回组成，其中沙三段和沙二段处于低位域，砂体发育，具有前积叠置样式，单个砂体变化快，延伸距离较短，符合浊积扇储层变化快、非均质性强的沉积特征；而沙一段处于水进域至高位域，砂体以薄层为主，发育大套泥岩，反映高水位期沉积物源逐渐减弱的特征。从图8b垂直物源方向的储层剖面可以看出，在垂直物源方向，砂体侧向叠置，延伸更短，变化更快。在1井和P1井之间的构造高点位置上，储层厚度比两侧构造低部位的要大，说明扇体沉积的主体区位于构造高点处，构造低点处是扇体的边部，储层相对不发育。

可以看出，地质统计反演的结果比波阻抗反演更加精细、更加符合地质特征，因此相对于测井约束反演，地质统计反演有利于歧口凹陷南部浊积扇储层的精细描述。

4.2 储层平面分布

研究区沙河街组浊积扇的物源来自南部断层之上的三角洲沉积，南部靠近断层的近物源端的砂体厚度较大，以浊积水道沉积为主，北部远离物源端的砂体逐渐减薄直至尖灭。以沙二段浊积扇为例（图9），沙二段浊积水道的砂体展布与物源、水流方向一致，呈北西向扇状分布，受控于3个大小不一的扇体：西部扇体发育面积最小，尖灭于2D井以北一带，砂体平均厚度为15m；东高点扇体发育面积较大，尖灭于3井、5D井以北一带，砂体平均厚度与西部扇体相当，平均厚度为15m；中部高点扇体面积和厚度均最大，尖灭于1井、P1井以北一带，砂体厚度最大为40m。

图9 渤海湾盆地歧口凹陷南部沙河街组二段浊积扇砂体等厚图Fig.9 Isopachmap of sand bodyof turbiditefansof the Shahejie Formation Member 2in thesouthof Qikou Depression,Bohai Bay Basin

5 结论

（1）歧口凹陷南部沙河街组发育一套湖相的浊积扇沉积，砂岩发育但非均质性强，储层砂体范围小、变化快。应用地震顺层切片及地震属性分析技术可以基本确定浊积体呈南东—北西向扇状展布，进一步结合测井约束反演和地质统计反演结果，明确顺物源方向砂体呈前积叠置，分布较连续，垂直物源方向砂体分布变化快，多呈透镜状分布。

（2）测井约束的波阻抗反演将高分辨测井信息与低频地震属性信息结合起来，地质统计反演将随机模拟算法与地震储层反演结果相结合，其反演精度可以满足浊积扇油气藏精细描述的需求。本文提出的结合地震属性分析、波阻抗反演和地震测井协同模拟“三步骤”储层预测的技术思路比较适合应用于横向非均质性强而且井网稀、井距大的储层精细预测研究，预测结果可为油田开发井的部署钻探提供地质依据。