济阳坳陷东营凹陷北带砂砾岩扇体沉积相井震联合地震精细描述

2021-05-14刘建伟

特种油气藏 2021年1期

刘建伟

(中国石化胜利油田分公司，山东东营 257052)

0 引言

济阳坳陷是一个在中生代构造背景上发展而成的新生代断拗盆地。在古近纪盆地断陷期，各凹陷陡坡带广泛发育砂砾岩扇体沉积。由于其发育期次多、厚度大，且紧邻深洼优质烃源岩，成藏条件非常优越，形成砂砾岩扇体油藏。该类油藏具有“厚度大、丰度高、效益好”的特点，勘探潜力巨大［1］。在济阳坳陷的2个陡坡带——车镇北部陡坡带、东营北部陡坡带均发现了该类油藏的有利油气富集区。由于砂砾岩扇体离物源近、岩性变化快，有效储层描述难度大［2］，随着勘探的不断深入，亟需提高储层描述的精度以实现该类油藏的高效勘探。

多年来，众多学者对济阳坳陷砂砾岩扇体的沉积特征、分布规律和成藏主控因素进行了深入的研究，明确了不同时期砂砾岩扇体的沉积期次展布及油气富集规律［3］，已经形成了“沟－扇对应发育、扇中储层有利”等地质认识，指导了砂砾岩扇体勘探的发现［4］。在砂砾岩扇体地震描述技术方面，总结了砂砾岩扇体地震反射特征及模式，形成了以地震反演技术为主的扇体地震预测技术［5－8］。由于地质条件异常复杂，从反射地震波中提取的信息并非只与储层一一对应，因此，仅仅应用地震信息对储层及油气藏进行预测与描述会存在较大风险。为此，以岩心观察、测井响应分析和地震正演为基础，利用精细期次划分、合成记录标定及数值模拟等技术，在测井－岩相－岩性识别模版的基础上，实现了井震多级约束的砂砾岩扇体沉积亚相、微相的精细划分。将该方法应用于盐家地区沙四上亚段砂砾岩扇体勘探，取得了理想的勘探效果。该方法对于进一步完善砂砾岩扇体油藏描述技术系列，指导砂砾岩扇体油藏的精细勘探工作，具有重要的指导意义。

1 研究区地质概况

盐家油气田位于陈家庄凸起的南缘，东营凹陷的北带，西部为坨庄背斜构造带，东部为永安镇鼻状构造带，南部为民丰洼陷。盐家油气田以砂砾岩扇体油藏为主要类型，沙四段至沙二段均有发育。沙四段沉积时期，由于陈南大断裂的活动加剧，导致盐家地区坡度变陡、湖水加深，在较低的断阶处及以下的斜坡上沉积了近岸水下扇序列。沙三段沉积时期，湖水面积扩大、加深，又由于靠凸起近，物源极为丰富，因此，对应古冲沟在陡坡带大面积分布近岸水下扇沉积系列。

砂砾岩扇体岩性一般以含砾砂岩及厚层砂岩为主，储集相带横向展布范围窄，但储层储集物性好，孔隙度一般为21%～27%，渗透率为15～2 000 mD，纵向上多套叠置，呈后退状分布连续沉积。由于后期的差异压实作用，顶面具有背斜形态，易富集成藏，根据这一认识，先后发现了盐家东段的Y920、Y22储量区，西段仅在Y225井区上报零星储量。随着认识的深入，认识到砂砾岩扇体扇根亚相主要以强压实和强胶结成岩作用为主。而临近烃源岩的扇中及扇端亚相胶结偏弱、溶蚀强烈，易在扇中亚相形成有效的成岩圈闭。东营凹陷民丰洼陷沙四段和沙三段中、下亚段均发育的优质烃源岩与北部陡坡带紧邻。2016年以来部署的YX229井获得了成功，揭示了砂砾岩扇中亚相的主水道微相能够形成岩性油藏，具有良好的油气勘探前景。

2 砂砾岩扇体沉积亚相、微相岩电特征

2.1 砂砾岩扇体沉积亚相、微相划分及岩心特征

根据砂砾岩扇体形成的水动力条件，以岩心观察为主要方法，结合地震资料对砂砾岩扇体沉积微相开展分析，认为砂砾岩扇体扇根亚相主要发育主水道和主水道外缘沉积微相，扇中亚相发育辫状水道和水道间微相，扇端亚相主要发育扇端泥和浊积水道沉积微相。

由于盐家地区砂砾岩扇体是从东营凹陷北带直接以重力流的方式注入到陡坡带的湖盆内，根据“沟－扇对应”的沉积原理，古构造沟部是主水道发育的区域，以厚层块状的砂砾岩、砾质砂岩沉积为主，其岩心以杂基支撑砾岩为主，砾石混杂堆积，粒度为1～2 cm，最大为5 cm，基本不发育沉积构造，具有明显的重力流特征，为扇根亚相主水道沉积微相(图1a);相邻古冲沟之间的古构造梁部，由于物源供给量、水动力条件限制，其岩心以大段紫褐色泥岩沉积为主，偶见砾岩夹杂其中，为主水道外缘微相(图1b)。

扇中亚相主要发育辫状水道和水道间微相，从岩心观察来看，辫状水道微相岩性主要由含砾粗、中砂岩组成，砾岩含量较扇根亚相主水道微相明显减少且砾石粒径减小，纵向上同一期次扇体具有明显的正粒序特征(图1c);水道间微相泥岩夹层增多，表现为砂泥互层的岩性特征(图1d)。扇端亚相主要为泥岩、粉砂岩，根据岩性组合可分为浊积水道和扇端泥2种微相(图1e、f)，其中，浊积水道主要为细砂岩夹薄层泥岩岩性组合方式，砂岩可见明显平行层理;扇端泥为厚层状，有灰色、黑色等深色泥岩沉积，偶见粉细砂岩夹杂其中，从沉积结构上可见变形层理发育。

图1 盐家地区砂砾岩扇体典型岩相照片Fig.1 The photos of typical lithofacies of glutenite fan in Yanjia Area

2.2 砂砾岩扇体亚相、微相测井特征

砂砾岩扇体沉积具有很强的期次旋回特点，不同时期形成的砂砾岩扇体由老至新依次叠加沉积。在纵向上，自下向上依次表现为扇根、扇中、扇端亚相的序列，粒度逐渐变细，沉积亚相的测井曲线可见明显的正旋回特征［9］。扇根亚相由于其泥质含量少，岩性粒度粗，GR曲线为低值，随着相带的逐渐变化，泥质含量增大，GR值增大，电阻率曲线变化幅度较低。扇根亚相主水道微相SP曲线呈箱状负异常，Rt值整体高，反映了扇根亚相主水道微相的连续沉积;扇根亚相主水道外缘微相由于岩性为泥岩，SP曲线回返，砾岩夹杂其中使Rt曲线呈指状特征。扇中亚相辫状水道微相SP曲线呈箱形特征，Rt值中等，水道间沉积微相由于砂泥间互沉积SP曲线呈现指状、齿状及峰间状特点，GR曲线较扇根亚相升高，呈锯齿状。扇端亚相浊积水道微相具有明显的测井突变特征，GR曲线和SP曲线能够较好地区分岩性，浊积水道微相砂岩具有较好的分选性，呈低GR、SP负异常、高Rt特征;扇端泥微相呈高GR、低阻特征，SP无明显异常(图2)。

图2 Y22井沉积微相特征Fig.2 The sedimentary microfacies characteristics of Well Y22

2.3 砂砾岩扇体沉积亚相、微相地震特征

砂砾岩扇体在地震剖面上具有较好的识别性，由于上覆地层与砂砾岩扇体地层速度具有明显的差异，因此，砂砾岩扇体整体呈明显的楔形或丘形反射特征;由于砂砾岩扇体不同沉积相带沉积组构不同，各相带具有不同的地震反射特征，因而具有不同的地震识别模式［10－16］。

扇根亚相呈空白反射，基本没有同相轴，是由于砂砾岩内部岩性分选差或多期扇体相同相带叠置，没有明显速度差异造成的，仅在主水道外缘微相含砾泥岩段可见大片空白反射背景的弱振幅反射。扇中亚相具有中等振幅的地震反射特征，砂泥岩速度差造成地震反射扇体内幕期次分界面明显，连续性较好的中强反射对应砂砾岩段稳定泥岩隔层。扇端亚相反射不连续且反射较弱，扇端亚相与物源前部的深湖—半深湖相泥岩交叉，具有穿时性，仅在垂直于物源方向的剖面上可见扇端亚相浊积水道微相的短轴状弱反射。

综上所述，通过岩心观察、测井曲线和地震反射等特点，建立了砂砾岩扇体沉积亚相、微相地质－测井－地震识别模板(表1)。

表1 盐家地区砂砾岩扇体沉积亚相、微相岩性－测井－地震识别模版Table 1 The subfacies and microfacies lithologies of glutenite fan in Yanjia Area － logging－seismic identification template

3 砂砾岩扇体沉积亚相地震预测

盐家地区砂砾岩扇体不同沉积亚相具有不同的岩石组分，导致了不同相带地层速度、密度的差异性。通过收集东营凹陷北部陡坡带多口井的地层速度资料，建立每口井的地层速度岩性简表，为建立正演模型提供速度依据。利用研究区综合录井的岩性信息和测井声波时差资料，对盐家地区钻遇砂砾岩扇体不同相带的井位开展了速度、密度统计。结果表明，砂砾岩扇体与顶底泥岩之间的速度差异较大。通过统计可知:砂砾岩扇体扇根亚相由于砾石成分较多而导致相带地层速度最高，其地层速度大于3 930 m/s，地层平均密度为2.56 g/cm3;扇中亚相地层速度约为3 790～3 921 m/s，地层平均密度为2.54 g/cm3;扇端亚相地层平均速度与密度最低，分别为3 570 m/s和2.45 g/cm3。

以此为正演模拟基础，对砂砾岩扇体开展三维正演模拟，砂砾岩扇体的类型、分布不同，其在地震剖面上反射特征有较大的差异。由正演模拟分析可知，近岸水下扇体的扇根、扇中和扇端亚相之间地震相的分带性比较明显。扇根亚相在地震剖面上常表现为楔形空白反射或杂乱反射，反射成层性较差。扇中亚相及泥岩隔层是决定反射强度的重要因素［12］，泥岩隔层发育，则地震反射能量强，与扇根亚相相比，反射清楚且同相轴连续性好，在地震剖面上呈近平行中等强反射特征，一个地震反射轴至少代表了一个期次，同时伴有一定的前积反射出现。扇端亚相与前端的湖相泥岩沉积相邻且均以泥岩为主要岩性，地震反射一般为扇端泥和湖相泥岩的综合反射特征，为强振幅的地震反射特点，且伴有明显的前积底超反射结构(图3)。

图3 砂砾岩扇体相带及正演剖面模拟Fig.3 The simulation of glutenite fan facies belt and forward modeling cross－section

因此，鉴于以上分析的砂砾岩扇体内部相带地震反射的结构与振幅不同，对于扇体亚相的地震预测与描述方法，通常优选地震波形和结构类属性等参数。对不同期次的扇体进行地震同相轴追踪与解释，并利用沿层地震波形聚类属性可以实现对砂砾岩扇体沉积亚相的地震预测与描述。

4 砂砾岩扇体沉积微相井震多级约束精细划分

虽然砂砾岩扇体沉积微相在地震剖面上具有一定的反射特征，但受地震资料品质的限制和地震解释多解性的影响，沉积微相解释结果的可靠性相对较差。为此，在利用前文地震波形类属性开展沉积亚相划分的基础上，以测井资料为基础，开展沉积期次约束数值模拟，实现了砂砾岩扇中亚相沉积微相的井震多级约束精细划分。

4.1 沉积微相测井敏感曲线优选

利用测井信息进行岩性识别的方法较多，常规的三孔隙度测井(声波时差、中子、密度)、深双侧向电阻率、自然伽马曲线均能较好地反映岩性，但由于砂砾岩扇体的非均质性较强，单一测井岩性识别不确定性较大［10］。因此，利用多曲线交会图版法建立测井信息与砂砾岩岩性之间的关系，进而实现岩性的识别。通过对扇中亚相单井沉积微相岩性及测井曲线交会认为，RLLD、AC、CNL与岩性具有较强的关联性:泥岩类具有高补偿中子、高声波时差、低深双侧向电阻率的特点;砂砾岩类具有中—低补偿中子和声波时差的特征，但其深双侧向电阻率表现为中—高值，其中，砾岩RLLD值大于30 Ω·m，CNL值小于 5%;砂岩 RLLD值为 18～30 Ω·m，CNL值为8%～15%。因此，利用测井曲线对于岩性的敏感程度可以间接识别沉积微相(图4)。

图4 扇中亚相岩性RLLD—CNL、RLLD—AC交会图Fig.4 The middle－fan subfacies lithology RLLD－CNL ＆ RLLD－AC crossplot

4.2 沉积期次约束数值模拟精细描述沉积微相

数值模拟是综合岩心分析、测井解释等多种资料，按地质特征和统计规律模拟沉积相单元，特别是对于储层非均质性较强、沉积相带变化快的地区，能够对储层的空间分布进行有效的描述［11］。对工区沙四上亚段砂砾岩扇体层序进行了小波和时频分析，并结合地震合成记录进行了期次的精细标定。在此基础上，对各个沉积期次的平面展布进行了构造追踪，目的是利用层位进行约束，避免后期沉积微相模拟过程中纵向的穿时问题。

在建立模型之前，首先要进行变差函数的分析，即要分析模拟变量的空间统计特征，以确定变量的空间结构参数，根据变量图分析，可以直接拟合出能表征沉积微相各向异性的参数。针对扇中亚相，以地震属性为一级约束，以测井信息作为二级约束，利用序贯模拟算法对主变程(顺物源方向)、次变程(垂直物源方向)进行模拟，从而实现微相的描述。以盐家地区沙四段为目的层，在构造层位模型的基础上，通过模拟后提取盐家沙四上亚段7砂组微相平面分布图，该方法可对扇中亚相辫状水道沉积微相进行较好地描述，并为后期井位部署提供有效参考(图5)。由图5可知，Y22井区多口滚动井均钻遇扇中亚相的辫状水道微相，向西部署的YX229井也在目的层钻遇优势相带，验证了该方法的有效性。

图5 盐家沙四上亚段7砂组沉积微相预测平面图Fig.5 The prediction plan of sedimentary microfacies of sand group of Upper Shasi Sub－member 7 in Yanjia Area

5 应用效果

2016至2017年，向Y22扇体西段开展井位部署钻探，部署的YX229井在沙四上亚段7、8砂组钻遇扇中亚相辫状水道微相，岩性为含砾砂岩，压裂后日产油为 43.5 t/d;后期部署的 YX232、YX233、YX235、YX236等井均在目的层钻遇良好的油气显示，带动了该区砂砾岩扇体油气勘探的持续增储。2018至2019年，在Y229储量新区，利用砂砾岩沉积微相井震多级约束精细划分方法指导部署的 Y229－X4、Y229－X6、Y229－X9 等井钻遇百米储层，实现了新区的储量动用与产能建设。砂砾岩扇体沉积相井震联合地震精细描述为砂砾岩扇体油藏的高效动用提供了切实可行的方法和依据。