田仁飛, 楊春峰, 曹俊興, 趙乾辰

(1.中國石化 河南油田分公司 博士后科研工作站，鄭州 450016；

2.成都理工大學 地球探測與信息技術教育部重點實驗室，成都 610059；

3.中國石化 河南油田石油物探技術研究院，鄭州 450016)

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溝谷控制的辮狀河儲層綜合預測

田仁飛1,2, 楊春峰3, 曹俊興2, 趙乾辰3

(1.中國石化 河南油田分公司 博士后科研工作站，鄭州 450016；

2.成都理工大學 地球探測與信息技術教育部重點實驗室，成都 610059；

3.中國石化 河南油田石油物探技術研究院，鄭州 450016)

[摘要]以準噶爾盆地春光油田C23井區(qū)沙一段T1砂體為例，歸納、總結了溝谷控制的辮狀河儲層綜合預測方法。即利用層位拉平技術恢復古地形，刻畫溝谷邊界及溝內古地貌特征；利用幾何類地震屬性和三維可視化技術解釋斷層分布；綜合古地貌恢復、斷層分布和地震屬性分析，刻畫辮狀河的主河道分布；采用相對波阻抗的聚類分析刻畫砂體分布；采用幾何平均屬性和標準偏差屬性刻畫儲層分布。研究結果與現(xiàn)有鉆井結果吻合較好。研究區(qū)的儲層橫向展布主要受溝谷控制，含油儲集層主要集中在古地形深溝的辮狀河心灘壩，其次是辮狀河道砂體。

[關鍵詞]辮狀河儲層；溝谷型儲層；古地貌恢復；曲率屬性；幾何平均屬性；標準偏差屬性

Comprehensive prediction of braided river reservoirs

車排子地區(qū)位于準噶爾盆地西北緣，2010年部署滾動探井P2-400獲得成功，證實了該地區(qū)含油性。隨后部署的幾口評價井產油量不太理想，直到2012年，C23井獲得高產油流，揭示了該地區(qū)具有較大的勘探開發(fā)潛力；同時，基本確定了該地區(qū)油藏類型為溝谷控制的辮狀河儲層。但限于地震資料分辨率和下伏石炭系與儲層間強的波阻抗差異，再加上辮狀河的復雜性，難以厘清辮狀河分布和精細刻畫溝谷形態(tài)、儲層展布，因此，嚴重制約了該區(qū)油氣進一步勘探開發(fā)。根據該區(qū)勘探面臨的實際困難，結合現(xiàn)有的研究成果[1-6]，借鑒溝谷形態(tài)刻畫的古地貌恢復方法[7-9]、幾何類地震屬性刻畫斷層[10-14]、地震屬性分析[6,15,16]等方法，綜合識別辮狀河的主河道分布。在此基礎上，結合地震資料的特點，提出利用波形差異性的統(tǒng)計屬性識別儲層，經過實際試算，優(yōu)選出標準偏差屬性和幾何平均屬性都能夠反映儲層的展布，且研究結果與現(xiàn)有鉆井吻合較好，可為下一步井位部署提供依據。

1溝谷控制的辮狀河儲層特征

1.1儲層物性特征

春光地區(qū)沙灣組(N1s)在縱向上可分為上、中、下3套巖性組合，主要產油層位于沙一段和沙二段，而本文研究區(qū)域的產油層在沙一段。沙一段具有南厚北薄的特點，主要巖性為灰色、灰褐色厚層含礫砂巖、粉砂巖、砂礫巖與薄層灰色粉砂質泥巖、泥巖互層為主。砂巖視電阻率曲線呈齒化箱狀，大部分為低值特征。由于地層水的原因，只有當砂體含油后，電阻率曲線呈正向箱狀。泥巖電阻率值較低，局部見小尖峰。自然伽馬、自然電位曲線相對較標準，砂巖的自然伽馬及自然電位曲線匹配性較好的呈鐘形、箱形異常。沙一段主要為中高孔-中高滲儲層。統(tǒng)計研究區(qū)儲層孔隙度為18%～26%，滲透率在134×10-3μm2左右。工業(yè)油流具有產量較高、產量衰減快、后期高含水等特征，其中，C23井在沙一段T1砂體2個小層已產油1 059.3 t，日最高產油25.6 t。由于后期高產水，現(xiàn)已關井。后期部署的幾口評價井，儲層物性很好，但有的井未出油，而有的井開始產油量高，而后產油量快速衰減，現(xiàn)有的部分井日均產油量<1 t，嚴重制約了該地區(qū)油藏的勘探開發(fā)。因此，利用地震資料厘清工區(qū)有利油藏的分布，可為今后該區(qū)的井位部署提供參考依據。

1.2儲層地震特征

工區(qū)覆蓋三維高精度的地震資料，該資料面元10 m×10 m，采樣率1 ms，頻帶范圍在10～120 Hz。從上到下各層段和砂組的地震波組特征較為明顯：N1s2表現(xiàn)為強振幅、中高頻、連續(xù)性好的反射波組，地震反射清楚，能夠連續(xù)追蹤；N1s1表現(xiàn)為強振幅、中高頻、連續(xù)性差的反射波組，與下伏地層表現(xiàn)為明顯的角度不整合，大套地層被剝蝕，研究區(qū)域古近系、白堊系和侏羅系被剝蝕，沙灣組底直接與石炭系頂形成角度不整合。受石炭系的高速體影響，形成非常強的反射同相軸，導致沙一段T1砂體難以追蹤和識別。

1.3儲層預測難點

溝谷邊界展布不清晰，古地貌特征難以精細刻畫，河道分布不清，砂體識別困難，加上受強同相軸的影響，以及精細標定的含油儲層大多位于強同相軸的波谷中下部;因此，常規(guī)地震屬性和儲層預測手段都難以有效刻畫儲層的縱橫向展布。本文在現(xiàn)有研究成果的基礎上，經過研究、探索，綜合和優(yōu)選了一套技術路線，其儲層綜合研究成果與現(xiàn)有鉆探資料吻合率較高。

2儲層地震綜合預測方法

通過對準噶爾盆地車排子地區(qū)C23井區(qū)溝谷控制的辮狀河儲層物性和儲層地震特征綜合分析，結合勘探實踐中遇到的難題，制定了適合該地區(qū)儲層預測的研究技術路線(圖1)，簡要概括為以下4步。

第一步：古地貌恢復。利用合成地震記錄，結合測井、地質和地震等資料準確標定主要層位和目標儲層位置。按照5×5網格線精細解釋沙灣組N1s1和N1s2地震反射層位。利用工區(qū)20多口井的測井資料，建立速度場，進行時深轉換，刻畫沙灣組底的現(xiàn)今地貌特征。采用層位拉平技術，對N1s2拉平，恢復古地貌，研究古沉積特征。

第二步：斷層刻畫。由于研究地區(qū)溝谷內縱橫交錯的斷層較為發(fā)育，加上辮狀河分支較多，很難區(qū)分，因此，利用幾何類地震屬性(方位角、傾角、傾角方位角、高斯曲率和曲率彎曲度等)，結合三維可視化技術，綜合解釋沙一段的斷層分布。

第三步：主河道識別。提取的N1s1層振幅類地震屬性，經過優(yōu)選出原始地震振幅、絕對振幅和均方根振幅；結合Surfer軟件的地貌顯示技術，將第一步得到的古地貌按照地貌特征顯示；再綜合斷層解釋的結果，刻畫出辮狀河的主要河道分布。

第四步：儲層預測。綜合前期的研究成果，由于該地區(qū)儲層薄、地震資料難以分辨，再加上儲層受石炭系與沙灣組形成的非常強反射界面的影響,常規(guī)的地震屬性幾乎難以刻畫儲層的展布特征。因此，通過試驗研究，認為相對波阻抗能夠刻畫砂體分布，沿N1s1層包括儲層在內的層段計算的標準偏差屬性和幾何平均屬性都能夠較好地反映儲層的展布特征。

3應用實例分析

研究區(qū)塊位于準噶爾盆地車排子地區(qū)C23井區(qū)，油藏圈閉類型主要為受溝谷控制的巖性油藏。溝谷外C38、C12等井都未獲得工業(yè)油流；溝谷內所有鉆井都見油氣顯示，但C36、C37等井試油都高含水，其他井初期開采產量高，但衰減快，說明溝谷內并非滿盤含油。鉆井資料和地質分析揭示該地區(qū)是溝谷控制的辮狀河儲層，因此，在刻畫溝谷形態(tài)和辮狀河道分布的基礎上，結合地震、測井等資料進行綜合分析，才可能刻畫有利儲層的展布。

3.1古地貌恢復

該地區(qū)現(xiàn)有鉆探資料揭示儲層主要受古溝谷控制，在溝谷外鉆探的C38、C43、C44、C47、C12和C112E等6口井都未獲得工業(yè)油流，而在溝谷內所有鉆井都具有油氣顯示，且部分井獲得了工業(yè)油流，證實了溝谷控制該地區(qū)的油藏分布。因此，古地貌恢復刻畫溝谷的分布范圍和溝谷內的地貌特征是十分重要的。本文主要在層位精細解釋的基礎上，采用層位拉平技術進行古地貌的恢復。

3.1.1層位精細解釋

在沙灣組N1s1、N1s2、N1s3和石炭系等主要層位控制的基礎上，結合地震剖面特征將N1s1作了調整，解釋其為圖2所示的波谷與波峰的零相位，這樣解釋的連續(xù)性好，容易自動追蹤，且刻畫的地貌特征更明顯。

圖3中C23井合成地震記錄與井旁地震道的主要層位都對應得較好，產油層位于波谷中下部。對工區(qū)溝谷內其他井的合成地震記錄精細的層位標定，其產油層也大部分位于地震波谷中下部。但含油砂體在地震剖面上難以區(qū)分(圖2)，儲層位置的地震波特征在橫向上也無明顯的差異，所以難以從地震剖面上識別出含油層，前期單一的地震儲層預測手段無法刻畫有效儲層的分布。這是因為沙灣組與下伏石炭系存在非常大的速度差異，從圖3中P波速度可知上覆地層速度為3km/s，而下伏石炭系的速度>5km/s，在石炭系頂形成了非常強的同相軸如圖2，緊鄰石炭系頂?shù)纳碁辰M薄儲層引起的地震反射完全淹沒在該強反射波中，有必要利用多種預測方法綜合研究儲層的展布。

圖1　辮狀河儲層預測的研究技術路線Fig.1　Research technical routes of predicting braided river reservoirs

圖2　過C23井綜合解釋結果Fig.2　The comprehensive interpretation result of Well C23

圖3　C23井合成地震記錄Fig.3　Synthetic seismogram of Well C23

3.1.2層位拉平技術

研究區(qū)N1s2地震反射同相軸連續(xù)、中強振幅，鉆井地層上對應的是一大套相對穩(wěn)定的泥巖，因此，采用N1s2為參考標準層，采用層位拉平技術刻畫古地形、地貌特征，并利用已鉆的20多口井的聲波測井資料建立的速度場將時間域的地貌轉換到深度域。

圖4中古地貌恢復之前：溝谷邊界分布不清，溝谷內地貌特征不明顯。經過古地貌恢復后：圖5中溝谷邊界和溝谷內地貌特征刻畫得都非常清晰，因此，古地貌恢復結果對重新認識沙一段沉積時期辮狀河的形態(tài)具有重要地質意義；以及可以初步刻畫沙一段油藏分布范圍，確立勘探開發(fā)目標區(qū)域。

圖4　N1s1古地貌恢復之前的地形特征Fig.4　N1s1 palaeogeomorphology before recovery

圖5　N1s1古地貌恢復之后的地形特征Fig.5　N1s1 palaeogeomorphology after recovery

3.2利用幾何類地震屬性刻畫斷層

幾何類地震屬性是對地震資料幾何學特征的測量和描述，能夠刻畫地層結構，有助于斷層、裂縫等的識別。針對N1s1層計算了18種幾何地震屬性，經過三維可視化和結合地震剖面等綜合手段優(yōu)選了部分屬性，進行斷層解釋，限于篇幅，這里僅展示其中曲率彎曲度、傾角方位角和最大正曲率3種幾何類地震屬性，以及斷層解釋平面分布(圖6)。在提取幾何地震屬性前有必要對層位進行平滑處理，本文中幾何屬性是經過平滑處理優(yōu)化得到。具體的平滑處理方法可參考王世星(2012)，這里不再贅述。

研究區(qū)溝谷錯綜復雜，斷層、斷裂發(fā)育，利用幾何類地震屬性基本能夠刻畫斷層的分布。如圖6中，曲率彎曲度和最大正曲率都能夠清晰地刻畫出主斷層分布，傾角方位角屬性對微小斷裂刻畫得也很清楚；再結合三維可視化軟件及地震剖面，從立體、平面等多角度顯示和綜合解釋，刻畫了沙一段斷層的平面分布。從圖6-D中可以看出，在工區(qū)的北東方向分布一條大斷層，也有少部分東西向斷層分布。

圖6　N1s1底斷層綜合解釋Fig.6　Integrated interpretation of the bottom fault of N1s1

3.3辮狀河主河道識別

河道和斷層在曲率屬性平面圖、古地貌圖上都有顯示，不同的是斷層在縱向上有一定的延伸范圍和斷距，而河道在縱向上無明顯的斷距，因此，將綜合解釋的斷層分布圖和古地貌恢復的古地貌圖綜合顯示，再結合地震屬性，以及參考鉆井、地質分析就能夠刻畫主河道的分布。圖7-D中是作者結合斷層+古地貌圖、地震屬性和均方根振幅，綜合解釋主河道分布。即利用圖7-A中除去斷層后，可以隱約見到溝谷內北南向有3條藍色線，為可能的河流位置；采用地震屬性判斷河流的物源方向；結合鉆井資料和三維地震可視化顯示，認為在地震剖面上下凹可能是河流，結合辮狀河的沉積模式[17]刻畫主要河流分布。由于辮狀河本身復雜，再加上受溝谷控制、斷層等多種因素影響，要想識別出所有河道分支是難以實現(xiàn)的，本次研究主要刻畫了具有一定展布范圍的主河道分布。從圖7-D主河道識別結果看，工區(qū)溝谷內分布3條主河道，與現(xiàn)有地質資料分析結果較為一致，物源主要來源于工區(qū)北部。

本文結合地震剖面形態(tài)，簡要分析了C36、C37和C24過井地震剖面和鉆井資料，驗證識別的主河道的可靠性。

從圖8中的地震剖面上看，C36和C37井都處于河道上，且橫向上河道的個數(shù)和識別主河道一致。根據C36和C37井沙一段的沉積、巖性、測井曲線等綜合分析，將其確認為辮狀河的河道沉積。主河道在C24井以南幾乎消失，難以在地震剖面上識別出來。因此，綜合上述分析，認為識別的主河道是可靠的。

3.4儲層綜合預測

由于沙灣組與下伏石炭系具有較強的波阻抗差，使得緊鄰石炭系頂?shù)纳骋欢蝺釉诘卣鹌拭嫔想y以分辨，常規(guī)的地震解釋和地震儲層預測方法不能刻畫砂體和儲層展布。在經過鉆井資料和多種地震屬性分析，借助層段解釋技術，多次試驗研究后，認為采用K均值聚類分析對相對波阻抗進行聚類的結果能夠反映有利砂體的展布。沿層提取的標準偏差屬性和幾何平均屬性能夠反映儲層展布。

在計算了相對波阻抗屬性的基礎上，利用N1s2和N1s1控制進行層段插值，實際研究中進行了層間等比例、頂超和底超3種插值。由于N1s2和N1s1非平行，等比列插值得到的沿層相對波阻抗存在交叉，不能很好地反映儲層段砂體內部展布情況；而頂超插值在儲層段具有穿層，且沿層特征近似的N1s2特征，所以采用底超的插值對沙一段儲層砂體展布更合理，特征也明顯。圖9中過C23井、C24井和P2-400井的油層所對應的相對波阻抗特征清楚，與實鉆一致。圖9-D中采用聚類分析，對沙一段儲層段相對波阻抗進行聚類分析得到的結果，從該圖中可以清楚看出1類砂體主要分布在溝谷內，這類砂體也是主要含油儲層。

圖7　N1s1的T1砂段辮狀河主河道識別Fig.7　Identification of main channel of T1 braided river of N1s1

圖8　主河道識別結果可行性分析Fig.8　Feasibility analysis of the main river recognition results

圖9　N1s1的T1砂段砂體綜合預測Fig.9　Integrated prediction of T1 sand body of N1s1

圖10　N1s1的T1砂段儲層預測Fig.10　Prediction of 10 T1 reservoir of N1s1

通過對溝谷內地震資料特征分析，含油儲層段標定在波谷中，是一條強的反射同相軸，且橫向上較為連續(xù)，但幅值差異不大，因此，常規(guī)地震屬性對儲層反應不靈敏。由此，提出利用波形的縱橫向差異性來進行儲層預測，計算了標準偏差屬性和幾何平均屬性如圖10。從圖10中可以看出儲層主要分布在溝谷內的C23井至C26井的區(qū)帶內，現(xiàn)有溝谷內產油井都分布在圖10中紅色范圍內，C36和C37井含水井未在紅色范圍內，說明預測結果是可靠的。

3.5應用效果評價

通過以上的研究基本厘清了溝谷分布范圍、主要斷層展布和辮狀河主河道分布和有利砂體展布。幾何平均屬性和標準偏差屬性基本與儲層有一定相關性，但僅用這兩個屬性刻畫儲層可能存在多解性，因此，應結合各研究成果綜合分析。

從現(xiàn)有鉆井來看，圖5中溝谷外C38、C43、C44、C47、C12和C112E等6口井都未獲得工業(yè)油流，溝谷內所有井在沙一段目標層段都有油氣顯示，說明該地區(qū)儲層主要受溝谷控制。溝谷內C36、C37和C5等井試油高含水，未獲得工業(yè)油流；C113E、P400-4、P2-406、P400-2和C13等井也未獲得工業(yè)油流；C24、C23、C26、C39、P400-1等井獲得了工業(yè)流油，但是產油衰減快；C45井也獲得工業(yè)油流，現(xiàn)日產油<1t。根據以上對現(xiàn)有鉆井分析，溝谷內也不是滿盤含油，且位于C23井相對高部位的C36井與C37井產水，位于C39井相對高部位C5井含水，說明溝谷內砂體不連通，才會出現(xiàn)這種油水關系倒置現(xiàn)象。結合辮狀河主河道分布特征，圖9(D)砂體分布，證實了砂體不連通，且主要含油儲層分布在河心灘，即兩河道交叉的C23井至C24井區(qū)帶。C39井儲層也較好，但從古地貌來看，C39井東邊為古高地，地層應該較薄，儲層物性相對較差；實鉆也證實了從C39井至C24井砂體逐漸增厚，且C39井現(xiàn)日產油也不足1t，說明儲層主要分布在古地貌的洼地有利砂體沉積的區(qū)域。圖10儲層預測展布也進一步驗證了上述結果。

圖11　標準偏差屬性局部放大Fig.11　Standard deviation attribute (partially enlarged)

在課題研究期間，又在C39井低部位部署了評價井P400-2H水平井(圖11)。圖11是圖10(A)中C39井區(qū)的標準偏差屬性局部放大，P400-2H井鉆遇1段共16m的褐灰色油跡含礫細砂巖，位于圖11中①層段；繼續(xù)往西鉆后，未再見油氣顯示，且砂體最后尖滅。在此基礎上，利用同一井場又設計了水平井P400-3H向東鉆，實鉆后共有5段顯示為褐灰色油斑含礫細砂巖，其中1、2、3段位于圖11中②層段，4、5段位于圖11中③層段，說明標準偏差屬性能夠有效刻畫儲層的分布，但是在橫向上分辨率還不高，P400-3H鉆井顯示層1、2、3在橫向都位于②層段，難以區(qū)分。在圖11中，P400-2H①層段和P400-3H②層段試油都獲得了工業(yè)油流，進一步說明幾何平均屬性和標準偏差屬性可以作為評價儲層的有效參數(shù)。

4結 論

a.受地震資料分辨率的限制和目標層段地震資料特點的影響，常規(guī)層位解釋難以連續(xù)自動追蹤和精細刻畫地貌特征，本文提出利用波谷至波峰間零相位解釋方案，能夠有效地刻畫地層微小起伏的變化特征。

b.通過加密5×5網格的層位解釋，采用層位拉平技術實現(xiàn)古地貌恢復。利用20多口鉆井聲波測井資料建立速度場，進行時深轉換，得到深度域的古地貌。古地貌圖能夠刻畫溝谷邊界及溝谷內形態(tài)的變化，確定勘探目標區(qū)溝谷內的儲層邊界。

c.運用幾何類地震屬性識別斷層，比常規(guī)技術效果要理想，并能夠刻畫細小斷層展布，且不受時窗限制，厘清了研究區(qū)的斷層展布。初步厘清了工區(qū)內的辮狀河發(fā)育3條主河道。通過井旁地震剖面形態(tài)、鉆井巖性、地質分析，認為識別的辮狀河道是可靠的。

d.相對波阻抗的聚類結果與砂體相關性較高，聚類1類表示砂體發(fā)育，且主要分布在溝谷內。經過多種儲層預測方法研究，優(yōu)先的標準偏差屬性和幾何平均屬性與現(xiàn)有鉆井儲層展布吻合，能夠表征有效儲層分布。后期部署的2口水平井油氣顯示段，也能夠較好地與標準偏差屬性和幾何平均屬性相對應，說明儲層預測結果是可信的。

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[第一作者] 楊小兵(1969-),男,碩士,高級工程師,從事頁巖氣測井解釋評價及方法研究工作, E-mail:slcyxb@126.com。

controlled by valleies

TIAN Ren-fei1,2, YANG Chun-feng3, CAO Jun-xing2, ZHAO Qian-chen3

1.PostdoctoralWorkstationofSINOPECHenanOilfieldCompany,Zhengzhou450016,China;

2.KeyLabofEarthExploration&InformationTechniquesofMinistryofEducation,

ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China;

3.GeophysicalProspectingInstituteofHenanOilfieldCompany,Zhengzhou450016,China

Abstract:Taking the T1sand body in Member 1 of Neogene Shawan Formation in Well C23 area of Chunguang Oilfield in Junggar Basin as an example, this paper induces and summarizes the integrated prediction methods and techniques for the gully-controlling braided river reservoirs. The methods are described as follows. The horizon flattening technology is used to restore the palaeotopography and further finely portray the ravine boundaries and palaeogeomorphology features in the valley for determining the scope of the valley and the exploration target area. The geometric seismic attributes, such as curvature, azimuth, maximum curvature and three-dimensional visualization techniques are used to interpret the fault distribution. The palaeogeomorphology recovery results, the fault distribution and the seismic attribute analysis are integrated to depict the main channel distribution of the braided river and further determine the beneficial reservoir development zones. The cluster analysis of the relative wave impedance is used to predict the sand body and determine the sand body distribution range. The geometric mean attribute and the standard deviation attribute are used to portray the reservoir distribution. The research results fit well with the existing drilling wells. The results show that the valley controls the lateral distribution of the reservoir. And the reservoir is mainly distributed in the valley. The oil-bearing reservoirs are mainly concentrated in the mid-channel bar of the braided river in the palaeotopographic deep groove, next in the sand bodies of the braided river channel.

Key words:braided river reservoir; valley reservoir; palaeogeomorphology recovery; curvature attribute; geometric mean attribute; standard deviation attribute

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05018-03)。

[收稿日期]2014-11-18。

[文章編號]1671-9727(2015)06-0692-08

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2015.06.07

[文獻標志碼][分類號] TE122.2 A