向巧維，朱筱敏，王緒龍，王亞會，戴建文

(1.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240; 2.中國石油大學(xué)，北京 102200; 3.中油新疆油田公司，新疆 克拉馬依 834000)

石南油氣田頭屯河組地質(zhì)概念模型的研究

向巧維1，朱筱敏2，王緒龍3，王亞會1，戴建文1

(1.中海油深圳分公司，廣東 廣州 510240; 2.中國石油大學(xué)，北京 102200; 3.中油新疆油田公司，新疆 克拉馬依 834000)

準(zhǔn)噶爾盆地石南油氣田地表為沙漠，地震激發(fā)接收條件較差，導(dǎo)致其資料品質(zhì)差，并且儲層砂體厚度較薄，橫向變化非常復(fù)雜，難以進(jìn)行砂體的精細(xì)描述。為了弄清砂體的空間展布，運(yùn)用地震沉積學(xué)的原理和方法，井震結(jié)合建立精細(xì)層序地層格架，確定了頭屯河組的砂體形態(tài)、規(guī)模以及其尖滅線位置，明確了三角洲沉積微相與砂體幾何形態(tài)的關(guān)系，依據(jù)砂體空間疊置樣式建立了地質(zhì)概念模型，為今后的油氣田勘探開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

地層切片;層序;頭屯河組;石南油氣田;準(zhǔn)噶爾盆地

引言

準(zhǔn)噶爾盆地腹部中生代由于構(gòu)造活動微弱，主要發(fā)育低幅度構(gòu)造和巖性油氣藏。以往區(qū)域地質(zhì)評價認(rèn)為該區(qū)構(gòu)造簡單，因此廣泛采用大面元三維地震技術(shù)進(jìn)行油氣藏評價。隨著石南油氣田評價勘探的深入，對地下砂體、圈閉的正確識別愈發(fā)引起人們的重視。由于大沙漠地表地震激發(fā)接收條件差，地震資料信噪比低，且儲集層埋深較大，地震資料分辨率較低，而主要目的層頭屯河組縱向上厚度較薄，厚度一般為200 m，有的僅為19～85 m，地震反射連續(xù)性差，反射波波形不穩(wěn)定。為了正確識別地下的地質(zhì)情況和砂體的空間展布，基于研究區(qū)勘探現(xiàn)狀，采用井震結(jié)合、建立精細(xì)層序地層格架，應(yīng)用地震沉積學(xué)中的地層切片技術(shù)，精細(xì)刻畫出了頭屯河組砂體形態(tài)和空間疊置樣式，建立了準(zhǔn)噶爾盆地石南油氣田侏羅系頭屯河組的地質(zhì)概念模型，對預(yù)測地下的砂體空間展布規(guī)律具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

準(zhǔn)噶爾盆地石南油氣田侏羅系頭屯河組的構(gòu)造形態(tài)總體上為北東—南西向鼻狀構(gòu)造，地層總體上相對平緩，地層傾角為2～3°。區(qū)內(nèi)發(fā)育多條南西—北東向正斷裂，多數(shù)由三疊系斷至白堊系底部，傾向北西或南東。頭屯河組的巖性總體上為1套交互的河湖相砂礫巖、細(xì)—粉砂巖、泥巖，在垂向上構(gòu)成上、下粗，中部細(xì)的旋回沉積，中部夾泥灰?guī)r及炭質(zhì)泥巖，與下伏西山窯組和上覆白堊系清水河組均為不整合接觸。

1 井震結(jié)合建立精細(xì)層序格架

地震資料與鉆測井資料從不同尺度反映了層序地層格架特征。因此，要建立精細(xì)的層序地層格架，應(yīng)加強(qiáng)井震資料的相互結(jié)合和綜合應(yīng)用，首先利用地震資料建立三級層序地層格架，并利用合成地震紀(jì)錄建立井震關(guān)系，然后利用巖心和測井資料，在三級層序地層格架中精細(xì)分析沉積旋回特征，劃分四級層序，建立精細(xì)層序地層格架［1－2］(圖1、2)。

根據(jù)地震資料表明，侏羅系西山窯組煤層所形成的強(qiáng)反射界面與白堊系底部不整合面清晰可辨，頭屯河組夾在兩者之間，地震響應(yīng)為1套中振幅、中連續(xù)的弱反射波組(圖1)。結(jié)合鉆測井、巖心資料分析，石南地區(qū)頭屯河組的層序界面主要為頭屯河組頂?shù)椎?個不整合面，即頭屯河組頂部與清水河組的不整合面及頭二段底部的沖刷面。

圖1 石南油田頭屯河組頂?shù)讓有蚪缑?Trace 620)

圖2 石南油田N1井區(qū)石南A1井頭屯河組沉積相柱狀圖

基于巖心和測井資料，侏羅系頭屯河組具有明顯的沉積旋回特征，自上而下可劃分為3個向上粒度變細(xì)的正旋回，對應(yīng)3個砂層組，即T1、T2、T3。頭屯河組發(fā)育辮狀河沉積，包括辮狀河道、河道間灣及泛濫平原(圖2)，其3個砂層組地質(zhì)特征如下［3－5］。

(1)T1砂層組。主要為辮狀河泛濫平原沉積，巖性主要為紫紅、棕紅和雜色泥巖，夾少量灰色細(xì)砂巖，下粗上細(xì)，以塊狀層理和水平層理為主，可見波狀層理及變形層理。自然伽馬曲線上為起伏較小的齒狀或平緩的波狀，有時會出現(xiàn)低幅度箱形、低電阻率、易垮塌、井眼不規(guī)則等特征。沉積厚度為8～35 m，區(qū)內(nèi)東厚西薄，局部遭剝蝕缺失。

(2)T2砂層組。主要為辮狀河道以及河道間沉積，從整體上來看，上部以河道沉積為主，巖性主要為灰色、淺灰色細(xì)砂巖、中砂巖和少量不等粒砂巖，部分井頂部為灰色泥質(zhì)粉砂巖，下粗上細(xì)，主要發(fā)育槽狀交錯層理和沖刷－充填構(gòu)造，自然伽馬曲線具有明顯的箱形特征，底部為突變接觸，上部為漸變接觸，高電阻率。下部以河道間沉積為主，沉積特征同T3。整體沉積厚度為13.3～26.0 m，區(qū)內(nèi)砂體西、南、南東向較薄，北東向較厚，局部遭剝蝕缺失。

(3)T3砂層組。主要發(fā)育了辮狀河道以及河道間，從整體上來看，頂部是河道間沉積為主，巖性主要為灰黃色、褐灰色泥巖，含少量砂巖，下粗上細(xì)，以水平層理為主。中下部以河道沉積為主，沉積特征同T2。砂巖主要發(fā)育于該區(qū)東部、南部，中部零星發(fā)育，電測曲線為低電阻率、高自然伽馬，且易垮塌，井眼不規(guī)則。沉積厚度為9.8～31.0 m，區(qū)內(nèi)砂體北東、南西部薄。

2 優(yōu)選地震參數(shù)研究地層切片

地層切片技術(shù)是對傳統(tǒng)的層間屬性提取的重大變革，通過層間切片的分析，可以連續(xù)觀察層段內(nèi)平面地震相在空間上的變化，對于研究復(fù)雜地質(zhì)體具有很好的作用。通過優(yōu)選該區(qū)實(shí)際地震資料，確定選用地震振幅參數(shù)開展地層切片的研究［6－9］。

系列地層切片表明，侏羅系頭屯河組具有明顯的辮狀河沉積特征，物源來自東北和西北2個方向(圖3)。

(1)頭屯河組T1砂層組總體為弱振幅(泥巖相，圖3中以湖藍(lán)色、藍(lán)色、紫色顯示)顯示，在弱振幅的背景上發(fā)育了強(qiáng)振幅的條塊狀。從整體上來看，在大套泥巖中發(fā)育有低彎曲蛇狀砂體(圖3中以綠色、紅色顯示)。

(2)頭屯河組T2砂層組自下而上振幅逐漸變強(qiáng)，發(fā)育辮狀河道及間灣沉積，間灣響應(yīng)弱振幅泥巖相，具有低電阻率、高自然伽馬特征，河道響應(yīng)強(qiáng)振幅厚砂巖體相，具有高電阻率、低自然伽馬特征，二者構(gòu)成不對稱的、典型的辮狀河二元結(jié)構(gòu)。從整體上來看，河道砂體的主要類型是指狀、朵葉狀、腎狀等，其余各砂體零亂分布，無明顯形態(tài)。

(3)頭屯河組T3砂層組地層切片特征具有自下而上振幅先變強(qiáng)而后變?nèi)?，上部以弱振幅為主，在弱振幅的背景上發(fā)育了強(qiáng)振幅的條和塊，為大套泥巖夾零星砂巖，是辮狀河道間沉積;下部以強(qiáng)振幅為主，在強(qiáng)振幅的背景上發(fā)育了弱振幅的條和塊，為辮狀河道沉積，河道砂體的主要類型有腸狀、啞鈴狀和菱形等。

圖3 石南油田頭屯河組T1－T3(自上而下)切片示意圖

3 砂體特征和地質(zhì)概念模型

根據(jù)石南油氣田頭屯河組系列地層切片研究，發(fā)現(xiàn)砂體形態(tài)、規(guī)模和分布明顯受沉積相和沉積亞微相類型的控制，主要的砂體形態(tài)為低彎曲蛇狀、指狀、朵狀(圖4、表1)。如低彎蛇曲狀砂體發(fā)育在泛濫平原中，反射較弱，粒度較細(xì)，厚度薄，展布規(guī)模較小;河道砂體主要呈指狀或不規(guī)則狀，反射較強(qiáng)，粒度較粗，厚度厚，展布規(guī)模大;腎狀砂體呈零星狀分布在河道間灣中，反射較弱，粒度較細(xì)，厚度薄，展布規(guī)模小。

圖4 石南N1井區(qū)頭屯河組砂體幾何形態(tài)類型

表1 石南油田頭屯河組辮狀河沉積微相與砂體幾何形態(tài)關(guān)系

概念模型與靜態(tài)模型、預(yù)測模型同為儲層地質(zhì)模型的3大組成部分，各自滿足不同開發(fā)階段、不同開發(fā)任務(wù)、不同精細(xì)程度的要求。儲層地質(zhì)概念模型是針對某一特定的儲層，將其特征抽象化、典型化、概念化而建立起來的，可用于油氣田儲量計算、油氣藏綜合描述及早期開發(fā)方案的設(shè)計，并對同類油氣藏的勘探開發(fā)具有指導(dǎo)意義［10］。

通過上述研究，特別是利用地震沉積學(xué)原理和方法，建立了石南油氣田侏羅系頭屯河組的概念模型，明確了整個頭屯河組沉積環(huán)境的變化以及各砂體的空間疊置樣式(圖5)。即石南油氣田頭屯河組以河流作用為主，湖泊作用弱;自T3—T1段反映了辮狀河發(fā)生—發(fā)展—消亡的1個完整發(fā)展階段，其中，T3砂層組為河道的形成階段，河道與河道間共同發(fā)育，砂體呈腎狀和啞鈴狀，砂體連續(xù)性中等;T2砂層組為辮狀河發(fā)育的頂盛時期，少量河道間沉積，砂體呈腸狀和菱形，砂體連續(xù)性較低; T1砂層組為河道逐漸消亡的時期，廣泛形成泛濫平原，泥多砂少，砂體呈低彎曲蛇狀，砂體連續(xù)性較好。

圖5 石南21井區(qū)頭屯河組地質(zhì)概念模型

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)巖心、測井以及地震等綜合手段，識別了頭屯河組的三級層序界面，并在此基礎(chǔ)上分析沉積旋回特征，建立了精細(xì)層序地層格架。

(2)應(yīng)用地震沉積學(xué)中的地層切片技術(shù)，分析了該區(qū)的物源方向，并對T1、T2、T3砂層組的振幅特征和砂體形態(tài)作了詳細(xì)的分析研究。

(3)結(jié)合各個砂層組的沉積微相與砂體特征，總結(jié)了不同沉積微相下的砂體形態(tài)、規(guī)模以及厚度的對應(yīng)關(guān)系，并在該基礎(chǔ)上做出了地質(zhì)概念模型，較好地展示了整個頭屯河組沉積環(huán)境的變化以及各砂體的空間疊置樣式，為白堊、侏羅系的地層巖性圈閉的勘探提供了良好的地質(zhì)基礎(chǔ)，同時也為今后儲層砂體研究和油田精細(xì)開發(fā)提供了直觀的依據(jù)。

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編輯 黃華彪

TE122.3

A

1006－6535(2012)05－0030－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.05.007

20120211;改回日期:20120412

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃“973”項(xiàng)目“中國西部疊合盆地有效碎屑巖儲層成因機(jī)制與發(fā)育模式”(2011CB201104)

向巧維(1983－)，女，工程師，2005年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油工程專業(yè)，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(北京)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事開發(fā)地質(zhì)工作。