薄互层储层预测方法

第43卷第1期2004年1月石　油　物　探GEOPHYSICAL PROSPECTIN G FOR PETROL EUMVol.43,No.1Jan.,2004文章编号:100021441(2004)0120033204薄互层储层预测方法陈守田1,2,孟宪禄2(1.石油大学盆地与油藏研究中心,北京102249;2.大庆石油管理局物探公司,黑龙江大庆163357)摘要:针对松辽盆地葡萄花油层三角洲沉积薄互层储层的特点,研究不同微相的砂岩与测井特征、地震属性的关系,探讨利用沉积微相、波形特征定性预测砂岩储层发育带的技术。

利用地震属性预测技术定量预测储层厚度结果表明,本区整个油层砂岩总厚度与地震属性有很高的相关度,厚砂层的预测符合率较高。

关键词:储层预测;薄互层;沉积微相;地震属性;相关度;波形特征中图分类号:P631.4 文献标识码:A 松辽盆地中白垩统姚一段沉积时期,盆地古地势平坦,形成的沉积层角度非常低平。

随着湖盆整体抬升,湖盆快速收缩,河流—三角洲快速推进,沿长垣向南及东西两侧的三肇凹陷和古龙凹陷分流,由大庆至肇州一带姚一段沉积厚度由60m减薄至不足20m,形成面积巨大的扇型三角洲储集砂体[1]。

研究区位于三肇凹陷的卫星地区,处在葡萄花油层河流—三角洲沉积体三角洲平原向三角洲前缘过渡的相带区,主要针对该沉积体系的葡萄花油层开展储层预测研究工作。

各井取心显示,葡萄花油层内部含钙质比较普遍。

钙质生成于浅水湖湾、封闭沼泽长期蒸发浓缩的环境及枯水期的河道,是三角洲浅水环境中沉积常见矿物。

含钙层泥岩形成于封闭的浅水中,含钙层砂岩形成于河道砂体沉积过程的枯水期或干旱期。

中、下部泥岩颜色多为灰绿色、棕灰色夹紫红色薄层,中部紫红色多于下部,代表了由三角洲外前缘至三角洲内前缘湖退反旋回沉积过程,沉积环境水体浅,暴露时间增加,泥岩红色和浅色增多。

钙质在泥岩层、砂岩层和过渡岩层普遍发育。

1　高钙质薄互层岩石电性、物理特征分析区内探井在多数葡萄花油层有不同程度取心,为分析研究提供了详细的资料。

我们采用描述详尽、资料全面的取心资料井作为“标准井”,如卫10井和卫11井,利用岩心描述、自然电位和双侧向测井曲线,分析沉积结构和岩石成分,建立岩石与电性、地球物理特征关系。

整体上看,油层表现较低的声波时差值,有别于油层顶底湖相泥岩,其原因就是油层的泥岩不纯,普遍含砂含钙质。

钙质胶结层在声波时差曲线上为低值“尖峰”(高速层,一般速度3800～4000m/s),在电阻率曲线上对立高电阻“尖峰”(大于15Ω・m),在SP 曲线上为低值异常。

钙质砂岩具有低孔渗特点。

河道粉砂岩层在自然电位曲线上为较高幅度异常,幅度在8.5mV以上,通常呈钟形;电阻率曲线为高值,一般大于10Ω・m,形态有箱形、梯形和斜坡形,一般厚度3～5m;在声波时差曲线上高于平均值,低于纯泥岩层。

钙质层和含钙层存在于河道砂层的顶底或者中间。

席状砂边滩砂层,一般厚度1～2m,在自然电位和电阻率曲线上呈刺刀状,因含钙泥较多,达30%～50%,分选差,孔隙低,声波时差与过渡岩性一致,整个油层中具有低声波时差和高阻值的特点。

钙质胶结表现为较低的时差值。

过渡岩性是葡萄花油层的主力储层,电阻率中等偏低,为3～5Ω・m,个别高含砂层电阻率较高,但自然电位呈低幅度异常,厚度不一,1～5m均可见到。

2　砂岩储层预测的难点2.1　葡萄花油层岩性组成葡萄花油层是由不同速度、密度的钙质粉砂岩、过渡岩性、粉砂岩和泥岩组成,具有不同的波阻抗值,各岩性的速度大小见表1。

一个地震波形包含的属性信息是与之相对应收稿日期:20030102;改回日期:20030405作者简介:陈守田(1968—),男,高级工程师,博士,主要从事地震资料解释及石油地质综合研究工作。

表1　据测井资料统计的各岩性速度岩　性速度/(m・s-1)钙质粉砂岩3770～4500粉砂岩3330～4440过渡岩性3077～4167纯泥岩2850～3570的岩性信息,当包含的岩性较多时,求解不具有唯一性,因此,许多研究都是简化成二元介质。

二元介质是2种速度和密度完全不同的岩性,与波形属性具有唯一关系,但实际情况是复杂的,并不存在简单的二元介质组成的地层。

我们研究的葡萄花油层是由四元介质组成,不同岩性的波阻抗、地震响应和地震属性可能相同,给利用属性区分岩性的差异带来了困难。

2.2　砂岩速度特征砂岩声波时差有大、中、小3类,即高钙质砂层的速度大于围岩,低钙质砂层的速度小于围岩和接近围岩3种情况,因此砂层组的波阻抗增大、减小或无影响,反射波增强、减弱或无变化,与砂层厚度无关。

当引起砂层组的速度变化主要是砂层厚度的变化时,属性预测砂层厚度精度较高,反之,精度就较低。

2.3　薄层的分辨组成薄互层单层岩性的厚度均不足1/8波长,约为8.0m。

前人研究成果表明,薄互层中厚度小于1/8波长的单层用直接的时差或振幅方法是无法分辨的[2]。

本区葡萄花油层实际情况亦是如此,其原因是每个单层顶底反射系数是相反的,产生的反射信号时差很小,近似于反向叠加,信号叠加干涉结果是相互削弱。

因此,地震反射波是一组薄互层的整体地震响应,不论砂层的波阻抗差与围岩相比是大,是小或接近,都不能分辨出单层界面的反射波,而反射波中包含了单层反射能量的贡献量。

3　预测方法研究3.1　测井标准作为葡萄花油层的储层砂岩,有一定孔渗系数,是油田开发的主要储层。

随着开发技术的发展,砂岩储层的标准也在发生着变化,低孔隙的砂岩储层也成为人们开发的目标,区内早期目标主要是中高渗透的厚层砂岩层,后期则中低渗透的薄砂岩层增多。

早期的探井一般只划分3～5个砂层,而后期钻井测井划分多达10～13个砂层,出现了砂层划分标准的变化。

为了利用地震属性预测砂岩,需要统一划分砂岩层的测井标准。

为此,依据测井资料重新划分了砂岩层并确定各层厚度。

依据深侧向、自然电位和微电极曲线,按照测井数据表提供的真电阻率值进行划分。

真电阻率值8Ω・m以上,自然电位幅度差9mV以上,解释为储层砂岩,该标准解释的砂岩总孔隙度在15%以上。

3.2　地震属性预测统计区内所有钻井,将葡萄花油层的砂层厚度与声波时差绘制成散点图(图1),可以发现厚度小于3m的单砂层声波时差变化范围很宽,为65～96μs/ft。

而厚度大于3m的单砂层声波时差具有稳定的一致性,变化范围很窄。

据32个样点的统计,其中24个样点的声波时差值基本一致,为87～89μs/ft。

厚砂层这种特性,使其可以用地震属性预测。

图1　砂岩厚度声波时差关系图在葡萄花油层,厚层砂层表现为相对较低的速度,速度高于纯泥岩,而低于过渡岩性和钙质粉砂岩。

高速的钙质层和低速的纯泥岩层均较薄,单层厚度0.2～1.0m,总厚度不足油层厚度的10%,对整个油层的平均速度影响不明显,因此厚层粉砂岩的速度贡献显得很有意义。

当引起砂层组的速度变化主要是砂层厚度的变化时,用地震属性预测砂层厚度精度较高,反之预测的砂层厚度精度就较低。

研究表明,葡萄花油层每一个砂层组包含多个单砂层和其它岩性层,地震波的振幅、频率和相位特性是每个单层相互干涉叠加的结果,因此,砂岩厚度通过地震波形间接反映出来,地震反射波包含着各种岩性的厚度、速度和波阻抗信息。

波形的变化反映了这些信息的变化,近年来发展的属性技术,能定量地描述这些岩性信息所反映出的波形变化,为薄互层的岩性预测提出了新的方法。

3.3　沉积微相预测砂岩因沉积微相不同和沉积环境水动力条件不同,影响了砂层与地震属性相关度,决定了砂岩的可预测或不可预测。

・43・石　油　物　探 第43卷砂层电性和物理特性受胶结、分选、孔隙大小等因素影响较大,从沉积环境分析看,不同沉积微相的水动力强弱差异和水体深浅条件决定了沉积砂体的厚度和物性。

席状砂微相,水动力条件较弱,分选差,厚度薄(1～2m),砂岩电性物性各异,与地震属性相关度较低,不能用地震属性预测。

水动力强的水下分流河道砂微相,砂层厚度较大(3～5m),分选较好,钙质含量低,孔隙度大,与地震属性的相关度都较高,砂岩厚度和孔隙度比可以较精确地预测。

4　预测技术4.1　沉积相带和物源方向预测技术葡萄花油层沉积厚度北部薄,南部厚。

南部厚度61m,北部厚度48～54m。

三角洲前缘相带厚度反映了物源的方向和加积的趋势,沉积厚度的增大是三角洲不断推进加积的结果,代表该时期水体深度大,湖水退缩缓慢。

油层较厚的芳29井岩心资料,中部砂层组5号层上下泥岩为灰黑色,可见在三角洲内前缘沉积相带也是水体较深的区域。

据砂地比统计结果预测的分流河道主方向由西北和东北2个方向流向南部深水区,北部除河道间洼地砂地比较低外,其余砂地比均高于南部,而在分流河道沉积区与南部深水区交界处,出现异常厚的河口砂坝沉积,如芳32井8号层厚8.6m,9号层厚6.0m,油层砂地比达35.5%,高于分流河道沉积区18%～20%的砂地比。

砂地比反应了沉积相带砂体分布。

4.2　微相分析预测技术采用顶面拉平河道砂下凸的方法开展井间小层对比。

针对上、中、下3个砂层组沉积相带的不同,以钙质层、纯泥岩层作为标准层,按厚度一致的原则,分级控制,逐级对比,并作微相识别。

利用测井曲线沉积特征分析结果,通过同一时间单元追踪对比,确定单层砂体沉积微相,根据砂体的平面几何形态,勾绘出9个小层的沉积微相平面图。

不同的微相区砂岩储层发育程度不同,通过微相分析预测砂岩。

上部1～3小层为水进型三角洲外前缘亚相,砂体厚度薄,以席状砂、透镜砂为主。

微相有席状砂、水下分流河道。

1和2小层微相以席状砂为主,3小层有少量水下分流河道微相,大面积仍为席状砂及河间泥坪。

中部4～6小层为三角洲内前缘亚相,砂体厚,以水下分流河道和边滩为主。

在各小层上,分流河道较多,除来自西北方向的河流外,还有来自东北方向的河流。

在河道之间砂岩不发育,因此横向上砂岩变化较大。

下部7～9小层为三角洲外前缘亚相,自下而上小层的水下分流河道作用增强,河道增多,砂体增厚。

主要有水下分流河道、浅滩、河口坝、席状砂和河间泥坪。

4.3　波形特征定性预测技术CGG公司的Stratimagic软件将给定的目的层时窗内波形特征划分成若干类型,按类型分色显示,具有直观方便的优点。

波形类型依据几何图形原理,按几何特征划分和归类。

波形划分类型的多少和目的层时窗都可选择,显示的彩色可合并与改动,把感兴趣的目标区突出显示。

葡萄花油层波形划分为15类,5种色彩,分上、中、下3个时窗。

依据区内的已知井砂岩厚度统计,探区划分为砂岩发育区(厚度5m以上)、较发育区(3～5m)和一般发育区(3m以下)。

以对应波形类型为依据,在Stratimagic波形分类图上预测了砂岩发育情况。

砂岩发育程度相同的井点波形类型相似,由已知井对应的波形确定砂岩发育程度的波形类,以此预测无钻井区的砂岩发育程度。