海洋石油  2014, Vol. 34 Issue (1): 1-4
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曲流河末期河道边界识别研究[PDF全文]
窦松江1, 黄林2, 孙超囡1, 冯国杰1, 张东星1     
1. 中国石油大港油田公司勘探开发研究院,天津大港 300280;
2. 中国石油天津国际勘探开发有限公司,天津 300280
摘 要: 以黄骅坳陷明化镇曲流河储集层为例, 在稀井网条件下, 利用河道边缘检测等地震技术方法, 结合沉积规律、生产测井资料, 确定河道带展布特征, 定量预测未期河道的边界与点坝位置, 逐一描述单一河道分布, 模拟并展现了整个地质事件连续的分布特征, 同时也为井位的优化设计与方案的优化调整奠定了基础。
关键词: 曲流河     河道边缘检测     末期河道     储层构形    
Study and Detection of the Channel Boundary of the Last Meandering Fluvial Reservoir
DOU Songjiang1, HUANG Lin2, SUN Chaonan1, FENG Guojie1, ZHANG Dongxing1     
1. Dagang Oil Field Exploration and Development Research Institute, CNPC, Dagang Tianjin 300280, China;
2. CNPC Tianjin International Exploration and Development Co. Ltd., Tianjin 300280, China
Abstract: With Minghuazhen meandering river reservoir as an example, under the condition of sparse well pattern, with the seismic method of channel edge detecting and by study on sedimentation characteristic and well logging data, the distribution characteristic of channel belt is determined, the boundaries of latest channels and the location of point bars are predicted quantitatively, and the single channel is described one by one. In addition, the continuous distribution characters of the geological events are simulated. This provides a solid base for the optimization of well location design and making the development plan.
Keywords: meandering river     channel edge detecting     latest channel     reservoir configuration    

地震资料近年来在开发中逐步得到了较为广泛的应用,如利用地震资料进行河流相储集层的分布特征及分布规律研究,现已取得一定的效果,但大多只限于河道规模与形态的描述,而很少涉及河道储层内部构型分析,本文尝试在稀井网条件下,应用地震属性中河道边缘检测技术对复合河道砂体进行分析,利用地震反射信息,结合沉积规律、生产测井资料实现对复合河道中单一河道的划分,确定出点坝与末期(废弃)河道具体位置,从而为井位的优化设计和方案的优化调整奠定了基础。

目前多数研究单位对密井网条件末期(废弃)河道的形态研究,主要依据井资料,通过对沉积规律的推断,定性或半定量对其边界进行刻画。井间的分布只是一种推测,而且对于末期河道的整体展布与走势不清,识别末期(废弃)河道的边界的可靠性主要取决于井网密度的大小。对于井网密度较小的地区,边界刻画的随意性更大,对油田开发的指导性还有待进一步加强。本文希望在研究开发成熟的油田过程中可以更多地借助地震信息,再结合井资料及生产资料,精细刻画砂体边界与内部结构,能更加合理地解释油水分布规律,对油田开发方案的科学制定具有极大的指导意义和应用价值。

1 河道砂体内部构型模式

储层构型是指沉积砂体内部由各级沉积界面所限定的砂质单元的几何形态、大小、方向及其相互关系。1985年Miall将界面层次划分到六级,后又补充了七级和八级,他指出一级界面是交错层系界面,二级界面是简单的层系组界面,三级界面是大型底形内的横切侵蚀界面,四级界面代表了大规模底形的顶面,五级界面是宽阔河道和河道充填复合体的边界,六级界面为河道组的边界,七级界面为异旋回事件形成的主沉积体的边界,八级界面是区域性的不整合面。Miall提出了建筑结构单元的概念,并将其作为一种新的河流相相分析方法加以应用,尤其是给砂体内部解剖提供了全新的思路。储集层结构是指储集砂体的几何形态及其在三维空间的展布,是砂体连通性及砂体与渗流屏障空间组合分布的表征[1]

根据Miall界面层次的划分,在进行河道砂体内部构型界面的识别时,认为复合河道边界相当于Miall界面层次的五级界面,单河道边界相当于Miall界面层次的四级界面(图 1),点坝内的侧积层分割成若干侧积体相当于三级界面,其中单一河道的边界或者说曲流河末期河道如何识别与研究对于油田的开发生产显得更为重要[2]

图 1 河道砂体内部构型模式图

末期(废弃)河道沉积主要为河道废弃后洪水漫溢充填形成的细粒沉积,以泥岩和粉砂质泥岩为主。末期(废弃舸道主要分布于曲流段(点坝)的凹岸部位。它可分布于河道砂体内部,大多分布于其边部。当河道砂体内部出现较厚的细粒沉积时,一般指示废弃河道,不过废弃河道细粒沉积与泛滥平原细粒沉积在测井曲线上很难分辨。

实际研究过程中,可借助废弃河道沉积模式在剖面上和平面上进行末期(废弃)河道分布的分析。在横切废弃河道的剖面上,从点坝到废弃河道的方向,废弃河道细粒沉积增厚,在单层顶面拉平的情况下,点坝砂体顶面距单层层面的相对厚度(简称“砂顶相对深度”,即砂顶至地层顶面的泥岩厚度)具有增大的趋势(图 2)。

图 2 曲流河内部构型模式图

2 稀井网条件下曲流河末期河道边界与点坝的识别 2.1 研究技术思路及流程

首先利用常规地震属性确定河道砂体的整体规模形态,在此基础上优选对河道砂体边缘最敏感的地震属性技术方法,通过常规属性与河道砂体边缘最敏感属性叠加融合,确定出单一河道中点坝与末期河道的分布;同时针对复合河道沉积体可以利用地层切片、地层倾角属性等技术,结合对沉积规律的分析,判别河道的迁移方向,最终判别出每一条河道迁移的方向,进而预测复合河道砂体末期河道及点坝的位置[3]。具体研究流程见图 3

图 3 研究流程图

2.2 河道边缘属性检测主要特点

开展河道边缘属性研究正是基于解决复合河道内砂体间的接触关系,通过地震资料与地质、测井资料的结合给出末期河道与废弃河道位置,这样较单纯依靠测井资料推测末期河道边界及展布又深入了一步,减少了对末期河道、废弃河道及侧积层研究的不确定性。

河道边缘(Channel Edge)属性主要是利用测量沿水平面xy轴方向数据体变化梯度,来指示数据体(例如:反射强度、振幅等)在水平面上的变化梯度。计算公式如下:

(1)

式中:dx、dy分别代表振幅值沿xy方向的梯度变化量。

根据上述原理,结合地震地层学理论,可推知:在砂、泥岩过渡区域,由于地震波波形发生变化,即振幅在水平面上会沿xy方向发生变化,通过计算这种变化梯度的大小,可预测砂体的分布[4]

图 4为河道边缘检测属性沿大港埕海地区NmⅢ-2底界上移2 ms平面图。图中粉红色为主的条带状区域为河道边缘属性高值区域,这类区域应为砂、泥岩过渡位置,即砂泥边界,从曲流河沉积分布规律上解释为废弃河道。从图 4可以看出,左边为向陆地方向的钻井平台,图中间有A、B两条河道,从A河道可以看出,该区河道边界边缘检测属性反映出两个高值区,而B河道有3~4个边缘检测属性高值区。从地质沉积特点可以判断A河道主要是一个单一河道,而B河道表现为多边界的复合河道。钻井钻探结果表明边缘检测属性的高值区岩性主要为泥岩、粉砂质泥岩。

图 4 河道边缘检测属性沿NmⅢ-2底界上移2 ms平面图

2.3 河道主体的属性识别

通过分析研究区各种地震属性,优选地震像素属性识别河道砂体,结果显示利用Texture材质属性识别研究区河道砂体能力较强,河道清晰可见。Texture属性是单道属性振幅包络(EnVelope)和多道属性标准偏差(standard Deviation)的综合体。包络体表现去除相位后数据体振幅值的变化,标准变差则是计算每个数据点周围单元格内振幅的变化值。它对振幅剧烈改变区域或构造混乱地区反映很明显,因此可以用来研究砂体发育变化。

从埕海一区沿NmⅢ-2底界上移2 ms材质属性平面图(图 5)上看,研究区河道砂体清晰可见,呈南北方向展布;左侧河道砂体呈串珠状排列,表现出单河道的特征;右侧河道砂体呈连片分布,表现出复合河道的特征。这种常用屙陛只能预测河道框架,但对于末期河道走向与点坝的分布较难预测。

图 5 埕海一区沿NmⅢ-2底界上移2 ms材质属性平面图

2.4 不同属性融合的河道识别

既然河道边缘检测属性与常用的材质属性都可以反映河道的的内部结构分布,是否可以考虑将两种属性进行叠加或融合在一起,进行河道点坝与末期河道的识别。于是把两种属性在绘图软件中进行颜色适当调整与属性叠加(图 6),发现A、B两条河道的末期河道展布与点坝的位置,黑色能够较为清楚地识别河道边界(末期河道),红色代表了河道砂体分布,点坝发育在末期河道的弯曲位置。结合区域沉积规律的分析与实钻井位证实,A河道近北东至南西方向展布,南部砂体发育,在开发区内为单一河道,点坝与末期河道清晰可见,部分从西向东的钻探井位轨迹钻穿了NmⅢ-2目的层,之后按属性融合平面图顺河道方向部署了两口水平井,确定末期河道的宽度在35 m左右,单一河道的中点坝长度最长为650 m,最小的为150 m;B河道在工区南部为单一河道,向北逐渐分成两条,最后与多条河道融合为复合河道,B河道东侧河流侧向迁移频繁,多期点坝砂体平面拼接叠合,形成较大规模的砂体连片,末期河道边界属性为稀井网条件下复合河道中单一河道的识别奠定了较好的基础。

图 6 埕海一区沿NmⅢ-2底界上移2 ms属性融合平面图

为了更好分析河道的迁移方向,还探索应用倾角属性对目的层进行了做沿层切片,解析复合河道纵横向的变化,特别反映河道的迁移、交叉及叠加,依据沉积规律变化及油气藏的特点,从外围简单部位逐步向复杂区推进,依靠综合分析,实现单一河道的逐步解剖[5]

3 结果分析

通过上述河道边缘检测研究,落实了埕海一区NmⅢ-2曲流河道砂体平面分布规律。根据河道砂体的分布情况,优化设计了4口水平井,全部实现了一次性入窗,油层钻遇率86%,预测结果和实钻井吻合较好,证明河道边缘检测技术对河道砂体边界的预测较为准确;同时结合构造与油气藏特征分析,开展外围潜力目标评价,优选出多个实施潜力目标,有力地支撑了新油田的开发与已开发油田的稳产。

4 结论

在相对较好的地震资料品质条件下,提出了能够反映河道边缘属性的技术方法,通过不同属性的融合,为河道识别与内部结构分析提供了基础,也将该项研究由依靠传统密井网的测井资料为主,逐步转向以地震、测井等资料的结合,这样可以得到平面上的地质事件连续的分布特征,可较为准确地描述复合砂体(点坝)内沉积单元体的变化,为稀井网条件的水平井开发与开展精细储层构型研究提供了依据,也为老油田深化河道砂体潜力研究及有效开发奠定了基础。

在论文的完成过程中,得到了石油大学吴胜和与重庆科技学院张瀛老师的热心帮助,以及大港油田研究院刘天鹤、贾玉梅、周连敏等同志的大力协助,在此表示衷心的感谢。

参考文献
[1]
张昌民, 林克湘, 徐龙, 等. 储层砂体建筑结构分析[J]. 江汉石油学报, 1994, 16(2): 1-7.
[2]
窦松江, 蔡明俊, 陈金凤, 等. 地震属性分析在河道砂体内部构型研究中的应用[J]. 石油地质与工程, 2009, 23(5): 46-49.
[3]
吴胜和. 陆相储层流动单元研究的新思路[J]. 沉积学报, 1999, 17(2): 252-257.
[4]
徐怀大, 王世风, 陈开远. 地震地层学解释基础[M]. 北京: 中国地质大学出版社, 1992: 64-97.
[5]
黄建林, 罗飞, 付建红. 地震反演技术在齐家北地区储层预测中的应用[J]. 石油地质与工程, 2008, 22(2): 31-33.