| 地震沉积学在渤海A油田中的应用 |
地震沉积学建立在地球物理学、沉积学、地震地层学及层序地层学等学科的基础上,以地质规律为指导,利用三维地震信息和现代地球物理技术进行沉积相展布及沉积发育史研究,它是进行高频层序三维可视化的有效工具[1]。地震沉积学是基于高精度三维地震资料、露头和钻井岩心资料建立的沉积环境模式的联合反馈,是用以识别沉积单元的三维几何形态、内部结构和沉积过程的一种新的方法体系[2]。从1998年Zeng等首次提出“地震沉积学”一词,经过国内外学者近十年的研究与实践,地震沉积学在理论和应用方面均取得了较大的进展[3-7]。
本文研究的A油田,位于渤海西南部海域。开发方案阶段,该油田储量主要集中在明下段Nm Ⅰ-Nm Ⅱ,油藏类型主要为构造、岩性构造油藏,油藏边底水发育(图 1)。油田主要开发明下段Nm Ⅰ-NmⅡ油组,以水平井开发为主。但开发井钻前研究表明,油田多个主力砂体构造高部位布井区域地震属性较差,对应储层不发育(图 2),15口开发井中类似这样储层有风险的井数超过8口,油田开发顿时陷入困境。这种情况急需开发人员寻找潜力储量来接替风险井位,那么在该油田如何寻找潜力?潜力又在哪里?针对这两个问题,笔者在研究区开展了地震沉积学研究,在相位调整的基础上,通过对一系列地层切片的研究,结合钻井岩心信息进行动态解释,获得了研究层段明下层系从下至上主要经历了枝状的分流河道型三角洲以及连片的分流砂坝型三角洲的沉积演化过程的认识。同时在成藏规律指导下,预测出该油田5个有利岩性砂体,钻后均得到证实,获得探明石油地质储量超1 200 × 104 m3,扭转了A油田开发被动的局面,为该区其他油田的勘探和开发提供了经验。
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| 图 1 A油田开发方案阶段油藏剖面图 |
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| 图 2 开发方案阶段N1-1383砂体井位示意图及过井90°相移剖面 |
1 相位调整
常规地震处理的最终成果是零相位地震数据,解释人员用这类地震数据做解释。零相位地震数据用作解释的优点包括子波对称、中心瓣(最大振幅)与反射界面一直,且具有较高的分辨率。但是,只有当地震反射是来自一个单一的界面(如海底、主要不整合面、厚层块状砂岩的顶面)时,零相位地震数据的上述优点才是真实的。若地震反射来自于薄层砂体,则砂体与地震同相轴之间没有直接的对应关系,因此标准的零相位地震数据不适合做薄层砂体的岩性解释。采用90°相位子波处理的地震数据就可以克服零相位子波数据的不足,当地震响应的主瓣(最大振幅)经过移动与薄层中心相对应时,就使得主要的地震同相轴与地质上限定的砂岩层一致,解释工作也就变得相对容易些。经90°相位调整后的地震数据是地震道近似于波阻抗剖面,从而提高了剖面的可解释性[1, 8]。
图 3是过井的地震剖面,井旁为GR与RT曲线,可以看出,在零相位地震剖面上,砂体与地震同相轴之间没有直接的对应关系(图 3右),而在90°相位的地震剖面上,所有的砂岩层几乎都对应于地震波峰,地震道近似于波阻抗剖面,砂层与反射同相轴具有更好的对应关系,即地震解释追踪的反射同相轴就是追踪的砂体,从而赋予了地震反射同相轴更强的地质意义(图 3左)。
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| 图 3 地震剖面90°相位调整与零相位地震剖面对比图 |
2 地层切片
地震沉积学的关键技术主要是地层切片[3]。地层切片是以追踪的两个等时沉积界面为顶底,在顶底间等比例内插出一系列的层位,沿这些内插出的层位逐一进行属性提取和分析。地层切片技术考虑了沉积速率随平面位置的变化,比时间切片和沿层切片更加合理而且更接近于等时沉积界面。因此基于地层切片的属性分析更能反映同一沉积时期的地质信息。
地层切片的正确与否在于地震层面的选择和解释,一方面地震解释原理的基础是假设地震反射剖面上的同相轴近似于沉积界面,另一方面在于如何通过分析反射界面及反射组合来分析沉积体系、地层体系和沉积旋回。这要求在地震解释的同时要综合测井资料,对工区内的沉积体系、地震层系及沉积旋回有所了解。只有当地震解释的层位符合以上沉积界面时,地层切片的成果才会理想。
图 4是时间切片、沿层切片和地层切片三者生成方式的示意图,从中看出地层切片具有等沉积时间性质,可对研究区沉积相的纵向和横向的变化进行研究,对河流相地层沉积来说,其刻画精度和地质含义较等时切片和沿层切片要精细、可信。
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| 图 4 时间切片(左)、沿层切片(中)和地层切片(右)生成方式示意图 |
3 典型地层切片图像
制作地层切片的最关键的一步是选出具有地质时间界面意义的参考同相轴,因此在该研究区内,我们选取了明下段四个层序界面。在对各个层序界面精细解释的基础上,利用Geoframe软件制作了研究区内一系列的地层切片。在明下段内,Geoframe软件共完成了56张切片,利用这些切片可以自下而上制作出地层切片的平面和三维立体动画演示,目的是反映自明下层序底部至顶部地震相的纵向变化特征。
由于已对研究区地震剖面进行了90°相位调整,从而使得地震振幅与测井岩性之间具有了极好的对应关系,因此地震切片中强的负振幅区(红色)代表的是厚层砂岩,而正的负振幅区(紫色)对应的是泥岩层。通过对56个切片的综合分析,选取了两个典型的地层切片SS1和SS2(图 5和图 6),分别为对应于明下段上部的Nm Ⅰ油组和下部的Nm Ⅲ油组。
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| 图 5 Nm Ⅰ油组连片的分流砂坝型三角洲 |
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| 图 6 Nm Ⅲ油组枝状的分流河道型三角洲 |
SS1可以清晰地看出高振幅异常基本连片分布,呈现三个较为明显的朵体特征。SS2高幅值基本上在区内都有分布,但分布相对零散,但也有一定规律,在图中北西向东南方向相对较为连续,基本上呈条带状,可能是较为连续的河道带的响应特征。
根据基础地质研究成果以及切片资料,本区明下层序沉积由Nm Ⅳ及Nm Ⅲ油组的枝状的分流河道型三角洲逐渐过渡为Nm Ⅱ及Nm Ⅰ油组连片的分流砂坝型三角洲沉积(图 7)。结合切片中红色区域的外形,可以精确地刻画出浅水三角洲的沉积范围,弥补了利用地震相图和砂岩等值线图来确定沉积边界等传统方法的不足。
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| 图 7 研究区浅水三角洲沉积模式(据张昌民,2010) |
4 砂体展布与油气成藏
本研究区明下层序本身不具备生油条件,但该区构造为挟持在一组调向向北的主控断层之间的断块构造,主控断层控制了构造的整体格局并成为良好的油气运移通道,在其活动中又派生了一系列的次级断层,构成油气资源再分配的运移通道,使古近系烃源岩形成的油气藏向新近系运移,所以明下层系的油气藏丰富。但明下段各地层单元内,由于储盖组合、砂体与断层接触关系、砂体侧向封堵性各异,其成藏规律也不一样。
Nm Ⅳ及Nm Ⅲ油组为枝状分流河道型三角洲,河道不易迁移改道,河道砂体平面展布范围较窄,侧向连通性差,有利于侧向封堵,利于成藏。
Nm Ⅱ及Nm Ⅰ油组为连片的分流砂坝型三角洲,砂体发育,片状分布,范围广不利于侧向封堵,但由于河道砂体横向变化大,容易造成侧向尖灭。在这种情况下'可形成侧向封堵。所以,对于分流砂坝型砂体,在有构造背景的前提下,片状侧向尖灭的砂体与油源断层耦合好,易形成构造岩性油藏。
5 开发效果评价通过对上述一系列地层切片的研究,并结合砂体展布与油气成藏规律的认识,预测出研究区5个有利岩性砂体,钻后均得到证实,新增探明石油地质储量超1 200×104 m3(图 8)。目前A油田多数开发井均部署在这5个砂体上,使该油田开发层位及油藏类型均发生重大变化,由开发明下段Nm Ⅰ-Ⅱ油组构造底水油藏为主,转变为以开发明下段Nm Ⅲ-Ⅳ油组河道型岩性油藏为主,一举扭转了该油田开发初期的被动局面,为该区其他油田的勘探和开发提供了经验。
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| 图 8 A油田明下层序不同沉积类型的5个岩性潜力砂体 |
6 结论
作为一门新兴的边缘交叉学科,地震沉积学研究利用纵向和平面信息的相互约定,将纵向分辨率和平面连续性信息相结合,在渤海地区沉积特征精细研究中显示出优势。
对地震剖面进行90°相位调整后,所有的砂岩层几乎都对应于地震波谷,地震道近似于波阻抗剖面,砂层与反射同相轴具有更好的对应关系,即地震解释追踪的反射同相轴就是追踪的砂体,从而赋予了地震反射同相轴更强的地质意义。
通过一系列地层切片,结合地质背景及钻井岩心资料,得出了研究区明下层序由枝状的分流河道型三角洲逐渐过渡为连片的分流砂坝型三角洲沉积。同时结合砂体展布与油气成藏规律的认识,预测出研究区5个有利岩性砂体,钻后均得到证实,新增探明石油地质储量超1 200×104 m3,取得了很好的经济及社会效益,并为该区其他油田的勘探和开发提供了经验。
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2013, Vol. 33









