博兴洼陷南斜坡沙二—沙四段沉积特征研究及有利区预测

2022-01-05王凤刚

能源与环保 2021年12期

李洋，王凤刚

(1.东北石油大学，黑龙江大庆 163318； 2.北京宇畔科技发展有限公司，北京 102200)

博兴洼陷南斜坡处于东营凹陷的西南边缘斜坡带上，主要含油层系为沙河街组，自1965年钻通17口井油藏后，随着勘探程度不断加深，该地区沉积特征及砂体展布特征等认识局限制约了勘探进度。李秀华等[1]通过单井相剖面分析认为，博兴洼陷沙四段主要发育滨浅湖砂坝、席状砂两种储集砂体；梁书义等[2]认为博兴洼陷为复式油气区，发育多类型圈闭，根据油气成藏系统概念及划分原则，将博兴洼陷划分为四个具有不同成藏特征的油气成藏系统；袁红军[3]通过古地貌恢复及地震属性，从宏观上预测了沙四段滩坝砂岩储层发育范围；贾艳聪等[4]通过储层特征研究认为，沙四上段储层物性受微相沉积特征差异控制，优质储层主要分布在厚层坝主体的中部位置。

根据前期地质认识[5-7]，工区油藏类型以构造、构造—岩性、地层油藏为主，为多含油气层系、多油藏类型的复式油气区。目前，研究区沙河街组未有系统分层，成藏层系横向变化大，油气富集程度变化大；同时，由于受剥蚀影响，该区沙河街组地层接触关系复杂，沉积特征研究有待进一步细化，多期砂体纵横叠置，储层预测难度大，勘探程度较低，具有较大勘探潜力。

随着沙一段的全面开发，研究区面临后续储量不足的局面，急需发现新的产能阵地[8-9]。本文通过沉积特征及有利储层预测，从地层、沉积相、地球物理分析等研究分析出发，开展沉积规律及储层预测研究，落实该区储层分布规律。结合已有的钻井、试油等资料，评价目标区的勘探潜力，提供有利油气勘探目标，夯实研究区的稳产基础，为油田增储上产作出贡献。

1 地质背景

博兴洼陷是东营凹陷最西部的一个三级构造单元(图1)，为高青断层和石村断层共同控制的地堑式盆地。其中，博兴洼陷南部斜坡带由北向南方向古近系地层存在剥蚀现象，上第三系地层主要发育大套泥岩，覆盖在古近系孔店组、沙河街组不同组段地层之上[10]。研究工区构造位置位于东营凹陷博兴洼陷的西南边缘斜坡带上，金家—樊家鼻状构造带的南部。北临博兴生油洼陷，具有良好的油源条件，南部为鲁西隆起，长期处于剥蚀状态，发育多种类型的储集层。

图1 博兴洼陷及周边地区构造区划Fig.1 Structural division map of Boxing Sag and surrounding areas

2 地层划分及特征

钻井资料揭示，研究区新生界地层自下而上依次为古近系孔店组、沙河街组的沙四段、沙三段、沙二段、沙一段；新近系馆陶组、明化镇组；第四系平原组[11-12]。东营组在本区高部位剥蚀，其中沙一段和沙三段为主力含油层系。通过对区域沉积过程分析(图2)：沙三段沉积初期，受盆地快速沉降影响，自下而上沉积沙三至沙一段以及东营组地层，沉积末期，由于盆地抬升，剥蚀现象严重；直至馆陶组沉积时期，由于博兴洼陷进入坳陷期，盆地缓慢下降开始沉积，到明化镇时期沉积速度开始加快。

图2 博兴洼陷南斜坡地层结构模式Fig.2 Stratigraphic structure model of the southern slope of Boxing Sag

根据工区地层特点，通过“多层次逐级控制的储层划分对比原则”和“网络辐射精细地层对比技术”，在岩心及录井资料基础上，通过测井组合特征以及测井曲线的旋回特征，建立全区地层对比格架。通过对比剖面分析(图3)，在工区北部沙一段部分地层遭受剥蚀，随着地层向南逐渐抬升，在工区南部大部分沙一地层剥蚀严重，沙二段地层比较完整。

图3 博兴洼陷南斜坡近北东—南西向地层对比剖面Fig.3 Stratigraphic correlation section near the northeast-southwest of the southern slope of the Boxing Sag

3 沉积体系划分

3.1 沉积类型划分

博兴洼陷南斜坡沙河街组岩性以碎屑岩为主，碳酸盐岩分布局限。通过总结前人的成果以及岩心观察、薄片鉴定、粒度分析[13-16]，并综合利用测井曲线和地震相特征，博兴洼陷南斜坡沙河街组沙二—沙四段主要发育有三角洲相、扇三角洲相和湖泊相(表1)。

其中，沙四段岩性以粉砂岩、灰质砂岩为主，夹含砾砂岩、含介壳砂岩，粒度概率曲线多为三段式，岩性较粗，分析认为属于扇三角洲前缘水下分流河道微相；沙三中、下段岩性主要以灰色泥岩为主，夹薄层砂岩，SP曲线趋于基线，为滨浅湖相沉积；沙三上段岩性以粗砂岩、油浸炭屑砂岩为主，粒度概率曲线多为具有跳跃和悬浮次总体间过渡段的三段式，SP曲线呈菱形，发育扇三角洲前缘水下分流河道及河口坝微相；沙二段岩性以砂质泥岩、粉砂岩、含炭屑细砂岩为主，颜色多为灰色，粒度概率曲线多为三段式，SP曲线为箱形—钟形复合形态，为三角洲前缘沉积。

3.2 沉积展布特征分析

(1)沙四段。沙四段沉积时期，博兴洼陷处于大规模湖进时期，南斜坡整体环境为滨浅湖，滨浅湖滩坝相发育。受南部物源鲁西南隆起[17-18]的影响，J8井区靠近物源，发育扇三角洲相，水下分流河道发育，砂体纵向上叠合连片，由于受湖进的影响，平面上扇三角洲推进减弱，扇体范围较小，由于受湖进的影响，平面上扇三角洲推进减弱，扇体范围较小。由于河流水流动力减弱，向北逐渐过渡到J17-15井附近，受湖进影响，纵向上由扇三角洲前缘向上过渡为前扇三角洲，该井沙四下段岩性主要以砂质泥岩、粉砂岩和灰质砂岩为主，SP曲线呈齿化箱形组合，水下分流河道发育。沙四上段岩性主要以泥质沉积为主，夹薄层粉砂岩，SP曲线平直，为前扇三角洲沉积。在J1井附近，岩性以泥岩、砂质泥岩为主，SP曲线平直，属滨浅湖相沉积(图4)。

(2)沙三上亚段。沙三晚期(大致沙三上亚段)断陷活动减弱，盆地水域范围缩小，表现为湖退现象，三角洲砂体不断向盆地中心推进，平面上砂体范围越广，纵向上砂体不断向前进积(图5)。沙三上亚段沉积时期，近物源处的J8井区发育三角洲相，三角洲前缘水下分流河道发育，砂体纵向上叠合连片，由于受湖退的影响，平面上三角洲不断向前推进，砂体范围较大。向北逐渐过渡到J10井附近，受湖退影响，纵向上由滨浅湖相、前三角洲亚相向上过渡为三角洲前缘亚相，该井沙三中下段岩性主要以泥质沉积为主，夹薄层粉砂岩，SP曲线平直，为滨浅湖、前三角洲沉积，向上岩性主要以砂质泥岩、粉砂岩和灰质砂岩为主，SP曲线呈齿化箱形组合，发育三角洲前缘水下分流河道。在J2井附近，三角洲砂体还未推进到该处，岩性以泥岩、砂质泥岩为主，SP曲线呈分散指状和微齿化曲线组合，属滨浅湖相沉积，由于该处水域较深，滩坝砂体不发育。

图5 博兴洼陷南斜坡沙三上亚段平面相分析Fig.5 Plane facies analysis of the upper third member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

(3)沙二段。沙二段沉积时期，构造活动减弱，盆、山分异趋于减弱。沙二段中早期，湖盆水域浅，来自南部的鲁西南隆起物源的碎屑物质供应充足，形成了规模较大的三角洲沉积，以三角洲前缘为主。以2条水下分流河道进入工区，其中一支分支河道进入J6区块，但砂体规模小，厚度相对较薄。另外一支分支河道从J9区块进入工区一直向北延伸到J31井区附近，砂体纵向上叠合连片，且分布面积较大(图6)，沙二段晚期，气候开始逐渐湿润，受湖盆水域扩大，水体较深的影响，三角洲砂体不断退积，砂体平面上砂体范围不断缩小。至沙一段该区以湖相沉积为主，发育生物灰岩。

图6 博兴洼陷南斜坡沙二段平面相分析Fig.6 Plane facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

4 有利区预测

4.1 地震相特征

地震相是指不同地震反射特征对特定沉积体的地震响应。本次研究通过已钻遇地质体的地震反射特征，通过建立地震信息与井上不同测井曲线特征的关系，总结地震相与沉积相的关系，研究沉积相的特点，指出有利相带。

对J10-14沙二段3砂组钻遇8.9 m水道分支河道末端细砂岩进行了地震波形分类处理。通过剖面可以看出(图7(a))，钻遇砂体在地震剖面的响应是一较弱连续性较差的同相轴，通过地震波形分类可较精细地对其平面分布形态进行描述，可以看出剖面中类型为红、黄的波形分类较符合该套砂岩在地震上的响应，可以通过平面地质切片对该类地震波形进行平面展示。沙二段沉积时期气候干旱，斜坡区整体沉积环境为滨浅湖，来自南部的鲁西隆起物源的碎屑物质供应充足，形成了规模较大的三角洲沉积，以三角洲前缘为主，获得目标砂体地震反射波形分类平面图(图7(b))，同沙二段沉积时期为三角洲前缘沉积的地质认识吻合。

图7 博兴洼陷南斜坡沙二段地震相分析Fig.7 Seismic facies analysis of the second member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

对J17-15沙四段顶部钻遇的水下分流河道中心细砂岩，进行了地震波形分类处理。波形分类结果较精细的区分了该套连续强同相轴的细微不同之处，通过该井的标定，明确了图7中红色、黄色代表的波形类型为该套砂体的地震响应(图8(a))；沙四上亚段沉积时期，博兴洼陷处于大规模湖进时期，南斜坡整体环境为滨浅湖，滨浅湖滩坝相发育，南部在J8井区和J22井区发育2个扇三角洲砂体，以扇三角洲前缘为主，获得目标砂体地震反射波形分类平面图(图8(b))，同沙四亚段沉积时期为扇三角洲前缘的地质认识吻合。

图8 博兴洼陷南斜坡沙四段地震相分析Fig.8 Seismic facies analysis of the fourth member of Shahejie Formation in the southern slope of Boxing Sag

4.2 基于测井识别的储层预测

测井约束地震反演技术是一种基于模型的反演技术[19-21]，通过地震解释建立的构造模型及低频模型，利用测井曲线的高频成分以及地震的中低频信息，以井上岩心作为约束条件，通过不断迭代使合成地震记录与实际地震数据相关系数达到最优，得到目的层的阻抗模型。这种方法综合了井上垂向分辨率及地震横向分辨率的特点，提高了反演成果的分辨率及地质目标的预测精度。

从反演结果可以看出(图9)，反演结果垂向上与测井解释结果对应，横向上反映了砂体展布边界，分辨率较高。纵向上与测井资料吻合较好，横向上吸收了地震资料的变化信息；地震资料上2个同相轴之间，能够分辨出多套储层，并且与测井资料吻合较好。通过选择几口井作为验证井，不参与测井约束反演，验证反演结果的可靠性。 J8-8井下半部分为参与反演、J7井全段未参与泛亚，从反演结果来看，J8-8井在沙四段顶部钻遇一套19.3 m厚的砂岩，与反演结果吻合；J7井在沙四段顶部仅钻遇一套厚2 m的砂岩，同反演剖面预测结果相同。说明反演结果在同实钻井相吻合的前提下，具有较好的预测性，成果较可靠、准确。

图9 反演效果分析Fig.9 Analysis of inversion effect

4.3 有利区预测

根据研究区的沉积相带、测井曲线解释及试油生产情况等对沙二至沙四段进行有利区预测。目的层三角洲前缘水下分流河道发育，储层特征对油气聚集有利，沉积特征控制着砂体展布特征。结合区域油气成藏控制因素，确定3个有利目标区，分别为沉积控制的J10井区、构造控制的J8井区、地层及沉积控制的J8井区。

(1)有利目标区1。该有利区位于J10井区，主要受沉积控制，发育三角洲前缘水下分流河道，砂体厚度大，其中J10-16-X7井沙二段3砂组钻遇油层10.8 m/2层，初期9.1 t/d，含水82.7%；J10-14-X10井钻遇油水同层5.4 m/2层，说明该套储层具有较好的含油气性。通过过设计井地震反演剖面可以看出(图10)，J15-17、J10-16-X7井均钻遇该套主力含油砂体，结合沙二段3砂组含油性预测及油藏剖面分析，位于J10-14-X10钻遇近北东向断层上升盘发育砂体较厚，且构造位置相对较高，建议部署一口滚动评价井。

图10 有利目标区1Fig.10 Favorable target area one

(2)有利目标区2。该有利区位于J8井区，属于沙三上段受断层控制的构造圈闭，被2条近北东向断层挟持，该构造圈闭的闭合幅度较大，且继承性良好，设计井可同时兼探沙四储层情况。通过平面地震属性可以看出，边缘检测体地震增强属性基本反映出这2条断层的搭接关系，通过储层预测，有利区储层发育(图11)；根据测井解释成果可知，该井区J8-7井在沙三上段钻遇油层29.1 m/8层，干层4.8 m/4层，该套层系含油性较好，设计井西部J9区块，J9-5-9井，钻遇油层7.6 m/2层，油水同层10.6 m/层，同样具有较好的油气显示。综合井区及邻区分析，该有利区断层落实较可靠，储层发育，含油气显示良好，具有一定的滚动评价潜力。

图11 有利目标区2Fig.11 Favorable target area two

(3)有利目标区3。该有利区同样位于J8井区，为沙三上段的地层岩性油藏，位于工区南部高部位，通过设计井地震剖面来看其构造圈闭较落实，位于2个断裂交切部位，油气成藏有利，邻井J8X11、J8-8井在沙三上段均钻遇良好储层；通过储层预测结果分析，该有利区储层发育，在断层交切内部，邻井较高部位的J8-32在目的层钻遇优质储层，设计井在同断块内部构造位置较J8-32高约20 m。

综合以上分析，设计井位置构造处于较高部位，反演预测砂体较厚，低部位的邻井J8-32在该套层系油气显示良好，具有滚动部署潜力(图12)。