博兴洼陷樊1断块沙四上亚段滩坝砂体预测

2022-04-12梁书义董艳蕾关维锋杨晓敏徐磊谢风猛霍爱民赵文勋

断块油气田 2022年2期

梁书义，董艳蕾，关维锋，杨晓敏，徐磊，谢风猛，霍爱民，赵文勋

（1.中国石化胜利油田分公司东胜公司，山东东营 257001；2.中国石油大学（北京）地球科学学院，北京 102249；3.中国石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营 257231；4.中国石化胜利油田分公司滨南采油厂，山东东营 257440）

0 引言

博兴洼陷中心的古近系沙河街组沙三段和沙四上亚段为主力烃源岩层，沙四段为主力储层。其中，沙四上亚段有利砂体主要为滨浅湖滩坝砂，油气显示活跃。博兴洼陷樊1断块沙四上亚段试油井8口，平均单井产油量1.3 t/d，压裂后平均单井产油量上升至5.4 t/d。樊1断块具有较大开发潜力，但由于目的层埋深大、滩坝砂体厚度变化快、地震资料主频低等因素的影响，给该区有利砂体预测和沉积微相平面展布规律研究带来了困难。通过对樊1断块沙四上亚段沉积相和储层预测技术的前期调研[1-6]，笔者认为，该区滩坝砂体具有独特的地质背景和地震响应特征。只有地质与地震相结合，利用多种地球物理技术手段与方法，充分挖掘滩坝砂的地震地质响应特征，才能较好地预测滩坝砂和沉积微相的展布特征。

本文研究思路为：采用谱反演方法提高地震资料分辨率，在此基础上进行储层精细标定；优选均方根振幅属性，刻画滩坝砂体展布范围；提取与厚层砂体分布相关性高的低频及衰减属性，明确厚层坝砂分布范围；综合研究砂厚、砂地比及优选出来的地震属性特征，精细刻画研究区目的层砂体分布，并分析其主控因素。

1 区域地质概况

博兴洼陷为东营凹陷西南部次一级构造单元，地势东南高、西北低，为一北陡南缓的箕状洼陷。该洼陷构造上位于高青断裂下降盘，东至石村断裂，西接青城凸起，南至鲁西隆起。博兴洼陷已发现高青、大芦湖、正理庄、金家、乔庄、小营、梁家楼、纯化和博兴等多个油气田。樊1断块位于博兴洼陷北部、樊家—金家鼻状构造北端，地层的发育整体受北部边界断层控制。该区断裂非常发育，走向近东西向。其中fan1井区为一断鼻构造圈闭，是有利的油气聚集区（见图1）。

图1 樊1断块沙四上亚段纯上次亚段1砂组顶面构造特征

本研究目的层为樊1断块沙河街组沙四上亚段，分为纯下、纯上2个次亚段。其中纯上次亚段又细分为5个砂组。该区沙四上亚段纯上次亚段1砂组为主要目的层。

研究区沙四下亚段沉积相以河流-三角洲相为主，岩性主要为红色砂、泥岩。沙四上亚段主要为滨浅湖滩坝沉积微相。其中：滩是由波浪冲洗与改造形成的分布范围广、沉积厚度较薄的砂砾沉积体；坝是细长的脊堤和隆起物，由砂砾或其他未固结的物质组成，并由波浪和水流作用建造形成，多出现在河口处或湖湾处，呈席状、条带状分布[7-8]。

沙四上亚段纯上次亚段上部岩性为灰褐色泥岩、灰色灰质（泥质）粉砂岩、粉砂质泥岩、灰质页岩与油页岩薄互层以及干旱环境形成的白云岩；下部岩性主要为潮上带沉积环境形成的泥质白云岩、白云质泥岩及薄层石膏。

2 地震资料高分辨率处理

地震分辨率的高低直接影响储层识别与预测的精度。由原始地震资料频谱分析可知，研究区目的层主频为24.5 Hz，频宽为15～40 Hz，可识别厚度40 m左右的砂体。而钻、测井资料显示，樊1断块目的层坝砂最大单层厚度10 m左右，滩砂最大单层厚度2 m，原始地震资料难以满足薄储层精细标定的需要。因此，需要对原始地震资料进行高分辨率处理。

本研究采用谱反演高分辨率处理方法，该方法可以适应复杂数据，准确提取地震数据中所含的空变与时变子波，利用原始地震资料中的高频率波段提高所计算的反射系数质量，精准消除地震信号中的复杂干涉现象，从而有效提高地震资料分辨率[9-12]。

由图2可以看出：1）谱反演高分辨率处理前、后2个剖面在整体构造形态和振幅能量相对关系上基本一致。2）谱反演高分辨率处理后，fan1井沙四段顶附近强反射的干扰信号被剥离（见图2b。图中红、黄色代表强反射），主要目的层砂岩集中段的地震分辨率得到提高；目的层主频提高到29 Hz，频宽拓宽为10～60 Hz，可识别厚度小于10 m的砂体。这说明谱反演高分辨率处理后的地震剖面分辨率高于谱反演高分辨率处理前（即原始地震剖面），更有利于砂体的精细标定与识别。

图2 过fan1井谱反演高分辨率处理前、后地震剖面对比

3 有利砂体识别与预测

由于研究区目的层井位分布不均匀，仅凭钻、测井资料研究有利砂体的空间展布特征是远远不够的，需充分挖掘地震资料隐藏的地质信息。井震分析表明，均方根振幅属性对滩坝砂体敏感，低频及频谱衰减属性还对厚层坝砂（油气勘探目标）敏感，厚层坝砂在该属性上具有“高频衰减、低频增加”的频谱特征。因此，可利用上述地震属性对滩坝砂体进行预测，并结合砂岩厚度、砂地比等特征进一步刻画有利砂体分布范围。

3.1 均方根振幅属性

研究区主要目的层储层在地震上具有波谷反射特征，以主要目的层顶面对应的波谷反射位置开时窗，提取均方根振幅属性，可得到该属性平面展布图（见图3。图中红、黄色代表强振幅区域，即砂体发育区；绿、蓝色代表弱振幅区域，即砂体较少发育区）。由图可以看出，研究区中部和西部主要目的层砂体普遍发育。

图3 主要目的层均方根振幅属性平面展布

通过研究区目的层波阻抗与密度交会分析（见图4）可以看出，波阻抗可区分砂、泥岩，门槛值为10 000 g·cm-3·m·s-1，即波阻抗大于门槛值的岩性为砂岩，小于门槛值的岩性为泥岩。由钻井资料时深标定可知：fan1，chun113，fan116，fan159 等井钻遇坝砂；fan168，fan120等井钻遇滩砂，滩坝砂体波阻抗大于10 000 g·cm-3·m·s-1，均对应强振幅反射特征（见图3）。

图4 研究区目的层岩石物理特征分析

3.2 低频属性

为了更准确、清晰地刻画研究区坝砂厚砂体的空间分布特征，本研究采用时频分析的方法（即时频局部化方法）。该方法是将时间域和频率域联合分析，研究非平稳信号随时间变换的频率特征，同时获得地震信号的时频谱图。具体步骤如下：

首先，对钻遇不同类型储层的井进行井旁地震道时频分析（见图5。图5b，5d中绿线指示一储层发育位置）。chun113井钻遇厚层坝砂、滩砂与泥岩薄互层，在储层发育位置20 Hz以下频率属性（低频属性）上低频响应较强（见图5b。图中红框指示坝主体砂发育区）；chun112井仅钻遇滩砂与泥岩薄互层，在储层发育位置低频响应较弱（见图5d。图中红框指示滩砂发育区）。因此，利用低频属性可预测坝砂厚砂体分布。

图5 单井主要目的层综合柱状图和井旁地震道时频分析

其次，地震资料分频处理后，对低频属性进行研究（见图6。图中红、黄色代表低频强振幅，蓝、绿色代表低频弱振幅）。

图6 主要目的层低频属性剖面

由图6可以看出：1）fan116，fan1，chun113 井钻遇厚层坝砂、滩砂及砂、泥岩薄互层。其中：fan116井钻遇坝砂，厚度为15.72 m；fan1井钻遇坝砂，厚度为17.00 m；chun113井钻遇坝砂，厚度为13.88 m。以上3口井目的层砂地比均大于75%，坝砂在地震上表现为低频强振幅特征。2）fan120，chun113-1井钻遇滩砂及砂、泥岩薄互层。其中，fan120井钻遇砂体厚度7.42 m，chun113-1井钻遇砂体厚度7.00 m。以上2口井目的层砂地比均不大于50%，滩砂在地震上表现为低频弱振幅特征。主要目的层强振幅（指示坝砂）分布范围广，主要分布在研究区中部偏西和东北部，呈条带状；而低频强振幅（指示坝砂）主要分布在fan169井—fan1井—fan116井—fan9井，以及 chun113，fan159井一带，这与实钻情况更为吻合。

最后，验证低频属性与厚层坝砂的对应关系，分析该属性识别砂体的准确性。通过实钻井资料与主要目的层低频属性剖面对比发现：大部分井钻遇滩砂时地震反射特征为低频弱振幅；少部分井受石灰岩影响，钻遇滩砂时地震反射特征为低频强振幅。25口钻井资料显示：6口井钻遇坝砂，对应低频强振幅；19口井钻遇滩砂，其中14口井对应低频弱振幅。因此，根据“坝砂低频强振幅、滩砂低频弱振幅”这一特点识别砂体，符合率达80%，可以满足勘探开发的需要。

3.3 频谱衰减属性

地震波频谱衰减属性可反映地层的吸收性质、岩性及含油气性。实验研究表明，地层的吸收性质对岩性变化较灵敏，对于介质内流体性质的变化也有明显的体现。研究区具有“非干即油”的地质特点，坝砂的发育情况与油气富集程度有较强的相关性。因此，利用频谱衰减属性可以预测含油砂体的分布。

fan116，fan1井主要目的层钻遇较厚储层，在低频地震剖面上有较强的振幅增强现象（简称低频增强，下同）；fan120井主要目的层钻遇储层较薄，不存在低频增强现象（见图6）。因此，利用频谱衰减属性中的低频增强特性可以预测坝砂分布范围。

由图7可以看出：原始地震剖面上（见图7a），fan120井主要目的层储层最薄，但其对应的原始地震振幅大小与厚储层发育的fan1井差不多，储层厚度与原始地震振幅相关性较差；而在频谱衰减剖面上（见图7b。图中衰减因子表征频谱衰减能量大小；红、黄色代表衰减能量较大、地层吸收量较多，蓝、绿色代表衰减能量较小、地层吸收量较少），fan120井主要目的层处于蓝、绿色区域，与处于红、黄色区域的fan1井区分明显。这说明频谱衰减属性与储层厚度相关性较好。

图7 过fan116井—fan1井—fan120井频谱衰减剖面与原始地震剖面特征对比

平面上，厚储层发育区（频谱衰减能量大）主要分布在fan169井—fan1井—fan116井—fan9井，以及chun113，fan159井一带。这与低频属性剖面上反映的坝砂分布规律基本一致。如chun113井钻遇较厚坝砂储层，衰减能量较大；而chun113-1井钻遇滩砂薄互层储层，衰减能量较小。2口井钻遇情况的差异在频谱衰减属性上表现更为明显。另外，储层在低频属性和频谱衰减属性分布上存在局部细微差异。如fan168井储层很薄，在低频属性上表现为弱振幅特征，但在频谱衰减属性上表现为较强的衰减特征。因此，需结合2种地球物理属性综合识别和预测坝砂分布范围。对比25口实钻井资料与频谱衰减属性特征发现：6口井钻遇坝砂，衰减能量较大；19口井钻遇滩砂，其中13口井衰减能量较小，滩坝砂体预测符合率为76.0%，可以满足勘探开发的需要。

4 砂体空间展布特征

本研究基于单因素分析、多因素综合作图的岩相古地理分析思想。首先，结合钻、测井资料，通过均方根振幅属性定性研究，确定砂体的整体分布范围，通过分频属性分析，选取低频属性圈定具有低频增强特性的坝砂分布范围；再利用频谱衰减属性的储层强衰减特征对研究区的厚层坝砂进行识别和预测；最后，综合砂厚、砂地比（见图8a）、均方根振幅属性、低频属性、频谱衰减属性等特征研究分析成果，绘制出研究区主要目的层沉积相展布图（见图8b），从而精细描述砂体空间展布特征。

图8 樊1断块沙四上亚段砂地比及沉积相平面展布

由图8可知：樊1断块沙四上亚段滩坝砂体发育，平面上呈北东—南西向条带状分布。有利砂体主要分布在中部坝砂主体区域，即fan1井—fan116井—fan9井一带，以及chun113井及其南部的坝主体区域。井点试油结果验证了这一结论，如开发井chun113井初期产油7.13 t/d，累计产油5 408 t；fan119井初期产油16.5 t/d，累计产油6 501 t；chun113-1井初期产油4.85 t/d，累计产油4 518 t。新钻井fan159井油层厚度20 m，平均孔隙度12%，平均渗透率0.53×10-3μm2，说明该井开发潜力良好。

5 砂体发育主控因素

东营凹陷沙四上亚段滩坝的沉积特征和展布模式受古地貌、古气候、古物源和湖平面高度及可容纳空间等因素影响。其中，起主要作用的是沉积古地貌的差异性、物质供给来源，以及沉积水动力对滩坝砂体空间分布的控制[7]。

为进一步明确研究区砂体发育主控因素，本研究采用“印模法”对目的层古地貌进行分析。由于研究区范围小、目的层附近没有明显的剥蚀面，近似选取水层底作为上覆地层沉积前的等时面，选取油层顶作为有填平补齐性质的基准面。通过绘制目的层古地貌与坝砂分布叠合图，来分析研究区砂体发育主控因素。

由图9（图中紫色方块为井位，彩色线为井轨迹，任意多边形圈定区域为坝砂发育区）可以看出，地势低洼处位于fan1井—fan9井，以及fan159，chun113井一带，呈条带状分布。目的层沉积时期，整个洼陷水体偏深，各方向提供物源。在古地貌相对低洼处沉积坝砂；古地貌略高处沉积厚度偏小的滩砂，古地貌对滩坝砂体的展布具有一定的控制作用。