韓文明

(中國海洋石油總公司研究總院 北京 100027)

0 引言

深水沉積是目前世界沉積研究的前沿和熱點，一方面，由于近年來深水勘探頻頻發(fā)現(xiàn)大型油氣田，而深水重力流沉積體作為油氣的唯一儲集體當(dāng)然備受關(guān)注;另一方面，由于深水沉積機(jī)理本身與淺海、湖相和河流相等存在較大差異，難以利用現(xiàn)有沉積理論一一加以詮釋。

深水沉積具有其特殊性，它屬于重力流沉積范疇，并且呈嵌入式分布于深海和半深海泥之中，重力流沉積體包含砂巖，也包含泥巖，致使重力流沉積泥巖與深海、半深海背景泥巖在電測曲線特別是GR和SP曲線上無法區(qū)分。因此，如果深水重力流沉積體頂部和底部是泥巖，那么在測井相上就很難直接識別重力流沉積體的頂?shù)捉缑妫劜簧侠脺y井資料進(jìn)行深水重力流沉積體單井相劃分、計算深水沉積體砂地比等基礎(chǔ)工作，以及進(jìn)一步展開深水沉積體與儲層的空間預(yù)測。另一方面，由于重力流沉積對深海泥的強(qiáng)烈沖刷作用，地震資料上外形輪廓特征明顯，同時，由于深海泥沉積成巖作用弱，聲波速度1 700～2 000 m/s，而深水沉積體內(nèi)部沉積了大量的砂巖，與深海泥沉積背景形成較大波阻抗差，振幅異常特別明顯(圖1)。但由于深水沉積體的快速堆積，其內(nèi)部砂巖和泥巖的巖石地球物理特征和地震響應(yīng)非常接近，加之測井資料在識別深?！肷詈Ｄ嗯c深水重力流沉積泥方面的缺陷，所以利用井和地震資料預(yù)測和描述深水砂巖儲層非常困難。因此，深水砂巖儲層的預(yù)測便成為深水沉積研究的真正難點，而且對深水油氣田的勘探開發(fā)將產(chǎn)生較大影響［1，2］。對此，筆者提出了一套新的思路與方法，下面以尼日爾三角洲深水為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

圖1 深水沉積體地震與電測特征剖面Fig.1 Seismic and electrical profile of deep water sediments

1 深水研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景

尼日爾三角洲從早白堊世晚期的阿爾比期開始，盆地演化經(jīng)歷了早白堊世—晚白堊世桑頓期裂谷期(可能延伸至晚侏羅世)、晚白堊世康潘期以來的漂移期兩個演化階段。晚白堊世初，非洲陸塊和南美陸塊完全分離，赤道非洲地區(qū)完全進(jìn)入了被動大陸邊緣階段，形成尼日爾三角洲中新生代被動大陸邊緣盆地，之后，構(gòu)造運動相對平緩。相應(yīng)地形成了裂谷階段的湖相、海相，漂移階段的海相和海陸交互相沉積。盆地主體是始新世以來長期海退形成了的尼日爾三角洲，它包括阿卡塔組、阿格巴達(dá)組和貝寧組三個巖性地層單元，阿卡塔組為巨厚的前三角洲海相塑性泥巖，阿格巴達(dá)組為三角洲前緣砂泥巖互層，貝寧組則為三角洲平原河流相砂巖地層［3～5］。

在上述整個構(gòu)造和沉積演化過程中，構(gòu)造演化受控于沉積中心位移和海侵［6］，形成的重力構(gòu)造受到泥巖塑性層、洋殼運動產(chǎn)生的斜坡和上覆沉積物卸載的控制，而沉積又受控于海平面變化，因此海平面變化間接控制重力構(gòu)造變形。同時，當(dāng)三角洲向洋殼上推進(jìn)時，洋殼的不斷沉降為新生代的前積三角洲巨厚沉積提供了更大的可容空間(圖2)。

2 多元微相控深水儲層預(yù)測方法

2.1 沉積模式建立

如前所述，在實際工作中發(fā)現(xiàn)，利用常規(guī)地震能夠比較容易的識別和刻畫出深水沉積體(圖1)。因此，在展開關(guān)鍵問題研究之前，首先根據(jù)地震剖面上沉積體的厚度確定一個時窗，沿各個沉積層提取了地震均方根振幅(圖3)。從圖3可以看出地震均方根振幅清楚的展示了深水重力流沉積體的平面分布和接觸關(guān)系。在從淺到深提取了一系列地震屬性之后，清楚可見四期深水沉積體平面分布圖(圖3)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合相對海平面變化曲線，建立了該區(qū)水道化朵葉海底扇和水道復(fù)合體海底扇兩種深水沉積模式(圖4)。在11.2～7.12 Ma期間，相對海平面下降期間，沉積過程是深水重力流密度變大、沉積物粒度逐漸變粗的過程，重力流由泥質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)變?yōu)楦呙芏葷崃鳎鄳?yīng)地由在陸坡坡腳堆積泥質(zhì)碎屑流沉積逐漸向陸坡前方的朵葉體復(fù)合體轉(zhuǎn)變，是一個進(jìn)積的沉積物堆積過程;在11.2 Ma之前，相對海平面上升期間，深水重力流密度變小，沉積物粒度變細(xì)，重力流由低密度濁流轉(zhuǎn)變?yōu)槟噘|(zhì)碎屑流，深水盆地堆積以帶堤岸的水道為主的海底扇體系，其上覆蓋泥質(zhì)碎屑流沉積［7，8］。

2.2 多元井震精確時深標(biāo)定

通常情況下，我們在地震解釋之前，首先將鉆井地質(zhì)分層通過合成記錄標(biāo)定到地震剖面上，然后對此地質(zhì)層位進(jìn)行地震解釋。但在深水區(qū)研究中，如前所述，我們往往很難在測井曲線上準(zhǔn)確確定深水重力流沉積體界面。相反，前文已經(jīng)闡述，深水重力流沉積體在地震剖面上的頂?shù)捉缑嫱容^清楚(圖1)，根據(jù)深水重力流沉積體的這一特點，我們可以首先確定在已鉆井點處每期沉積體在地震剖面上的頂、底面，然后同樣利用合成記錄為橋梁，將地震數(shù)據(jù)體上確定的沉積體時間頂?shù)酌婢_的標(biāo)定到測井曲線上，得到沉積體頂?shù)捉缑嬖阢@井上的深度值，解決了深海泥與深水重力流沉積泥的測井相劃分問題。本文將這一標(biāo)定過程稱為多元井震精確時深標(biāo)定。

圖2 尼日爾三角洲盆地區(qū)域地質(zhì)剖面圖(據(jù)Corredor F.等，2005)Fig.2 Geological profile of Niger delta area

圖3 深水沉積體均方根振幅平面圖(A.最晚期高彎曲水道;B.晚期水道;C.早期水道及其復(fù)合體;D.最早期朵葉)Fig.3 Seismic attribute map(A.latest curving channel;B.late channel;C.early channel complex;D.earliest lobe)

圖4 深水沉積模式與海平面曲線圖(a.水道海底扇模式;b.朵葉海底扇模式)Fig.4 Deep water depositional model(a.channel submarine fan;b.lobe submarine fan)

圖5 深水沉積各單元剖面演化序列Fig.5 Evolution series profile of deep water sedimentary units

2.3 沉積微相單元劃分與砂地比精確計算

綜合沉積體平面特征(圖3)，確定了本區(qū)5個深水重力流沉積單元，分別為孤立水道、水道復(fù)合體、水道堤岸、朵葉和朵葉邊緣(圖4)。整個深水重力流沉積體系在演化過程中，基本由上述五個單元組成。根據(jù)第2節(jié)多元標(biāo)定，在井上確定深水重力流沉積體，結(jié)合測井和鉆井取芯，對上述5個深水重力流沉積結(jié)構(gòu)單元縱向特征進(jìn)行了研究，建立各單元的單井相和剖面沉積演化模式(圖5)。在此基礎(chǔ)上，得到深水重力流沉積體不同沉積單元的精確鉆井砂地比數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是分析深水沉積規(guī)律和地球物理儲層預(yù)測必不可少的基礎(chǔ)，并且其精確度決定了儲層預(yù)測的精度，進(jìn)而影響到資源與儲量計算的準(zhǔn)確度。

2.4 地震屬性與深水重力流沉積體多元關(guān)系建立

按照不同沉積單元分類，計算井鉆遇的不同類沉積單元在井點處的各種地震屬性值。然后計算井點處不同類型沉積單元的砂地比和各種地震屬性的相關(guān)性，優(yōu)選相關(guān)性較好的地震屬性，建立不同沉積單元砂地比和地震屬性間的關(guān)系式。

針對劃分的5個沉積單元即孤立水道、復(fù)合水道、朵葉、堤岸，選取了7種地震屬性即平均絕對振幅、平均振幅、平均反射強(qiáng)度、振幅方差、弧線長度、平均瞬時頻率、有效帶寬，分別進(jìn)行統(tǒng)計及擬合公式。通過關(guān)系式及其相關(guān)系數(shù)可見，在一般情況下沉積單元砂地比與均方根振幅相關(guān)性最好(圖6)。

當(dāng)然，我們不難看出，對于每一種沉積單元，鉆井越多，擬合公式將越準(zhǔn)確，優(yōu)選出的地震屬性越能反映深水沉積的實際儲層發(fā)育情況。

2.5 儲層空間預(yù)測

我們利用第1節(jié)中在地震資料上追蹤的沉積體頂?shù)酌嬉约把貙犹崛〉某练e體均方根振幅(圖7)，結(jié)合剖面特征劃分的沉積單元，將圖7深水重力流沉積體平面上劃分出兩種沉積單元，即堤岸和水道復(fù)合體。雖然圖7深水重力流沉積體受到多條斷層破壞，但水道復(fù)合體和堤岸的地震相特征仍然比較明顯。同時根據(jù)深水重力流沉積體地震解釋的時間厚度求出沉積體的厚度。然后利用已確定的地震屬性和沉積體砂地比之間的關(guān)系式，將圖7深水重力流沉積體均方根屬性按堤岸和水道復(fù)合體兩個單元地震屬性和沉積體砂地比之間的關(guān)系式分別換算成砂地比平面圖，然后再組合形成整個沉積體砂地比平面圖，實現(xiàn)多元控制。最后將沉積體厚度與其砂地比相乘得到儲層的厚度分布，實現(xiàn)了對圖7整個深水重力流沉積體砂巖的預(yù)測。

3 結(jié)論

(1)在深入分析深水沉積特點的基礎(chǔ)上，本文提出了深水沉積研究面—線—點的新思路，即平面地震屬性、地震剖面特征到單井分析。

(2)創(chuàng)新提出多元井震精確時深標(biāo)定方法，解決了深水重力流沉積體頂?shù)捉缑娴臏y井精確劃分問題，實現(xiàn)實鉆井砂地比的準(zhǔn)確求取，避免了單井上沉積單元劃分的主觀性。

圖6 深水沉積單元鉆井砂地比與地震屬性統(tǒng)計關(guān)系Fig.6 NTG and seismic attribute regression of deep water sedimentary units

圖7 深水砂體預(yù)測平面圖Fig.7 Deep water sandstone detection map

(3)利用多屬性統(tǒng)計優(yōu)選地震屬性與深水沉積單元砂地比之間的關(guān)系，成為實際工作中快捷有效的儲層定量預(yù)測方法的關(guān)鍵。

(4)同時又將深水沉積多單元砂地比組合在一起形成整個深水沉積體系的砂地比平面圖，實現(xiàn)儲層預(yù)測過程中的多元控制作用，這是本方法針對深水沉積體平面與結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行儲層預(yù)測所取得的重要突破。

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