歐陽(yáng)陽(yáng)，謝 俊，王金凱，王 棟，董運(yùn)曉

(山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590)

最大熵譜分析技術(shù)在大安油田J南區(qū)塊小層劃分與對(duì)比中的應(yīng)用

歐陽(yáng)陽(yáng)，謝 俊，王金凱，王 棟，董運(yùn)曉

(山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東青島 266590)

在松遼盆地南部大安油田J南區(qū)塊扶楊地層對(duì)比與劃分的研究中，常規(guī)測(cè)井曲線分層標(biāo)志不明顯。為提高小層劃分和對(duì)比的準(zhǔn)確性，以高分辨率層序地層學(xué)理論為基礎(chǔ)，利用最大熵譜分析技術(shù)，對(duì)自然伽馬曲線進(jìn)行最大熵譜分析(INPEFA)處理。INPEFA曲線能夠顯示通常在原始測(cè)井曲線中無(wú)法顯示的趨勢(shì)和模式，提高了層序地層劃分的縱向分辨率，清楚地識(shí)別出研究區(qū)泉四段和泉三段頂?shù)捉缑婕案饔徒M界面。通過(guò)連井對(duì)比，將扶楊油層劃分為1個(gè)長(zhǎng)期基準(zhǔn)面旋回，6個(gè)中期基準(zhǔn)面旋回和21個(gè)短期基準(zhǔn)面旋回，建立了扶楊油層短期旋回級(jí)別的高分辨率等時(shí)地層格架，為儲(chǔ)集層綜合評(píng)價(jià)和精細(xì)三維地質(zhì)建模方法的選取及模型的精度提供了地質(zhì)依據(jù)。

大安油田；層序界面識(shí)別；小層劃分；高分辨率等時(shí)地層格架

1 地質(zhì)概況

大安油田位于大安-紅崗階地二級(jí)構(gòu)造帶，屬于松遼盆地南部中央坳陷區(qū)一部分(圖1)，受大安逆斷層控制，整體上形成大型鼻狀構(gòu)造，中南部發(fā)育多個(gè)北西走向呈雁列式排列的斷層[1]。J南區(qū)塊位于大安油田南部，靠近背斜構(gòu)造軸部，屬于構(gòu)造-巖性油藏，主要目的層段是泉頭組的泉三段和泉四段的扶楊油層，該儲(chǔ)層為河流-末端扇沉積體系。泉四段上部主要由灰黑色泥巖及棕灰色粉砂巖泥質(zhì)粉砂巖組成不等厚互層，下部以紫紅色泥巖為主，夾灰白色粉砂巖，地層厚度約120 m。泉三段以紫紅色泥巖為主，夾棕灰、棕紅色粉、細(xì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖；平均孔隙度10.43%，平均滲透率9.70×10-3μm2，是裂縫性低孔特低滲儲(chǔ)集層。由于裂縫發(fā)育及分布的復(fù)雜性，該區(qū)塊的井組方向性見(jiàn)水明顯，并且注水利用率低，供液不足，無(wú)效注水問(wèn)題顯著，增加了開(kāi)發(fā)難度。

針對(duì)大安油田J南區(qū)塊開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，綜合研究區(qū)的地震、鉆井、錄井和測(cè)井資料，運(yùn)用INPEFA(最大熵譜分析)技術(shù)解決測(cè)井曲線劃分小層有時(shí)并不清楚的難題。因此本文對(duì)大安油田J南區(qū)塊扶楊地層進(jìn)行精細(xì)的小層劃分與對(duì)比，建立以短期旋回為等時(shí)地層對(duì)比單位的層序地層格架，可進(jìn)一步進(jìn)行單砂體的刻畫。

圖1 大安油田區(qū)域構(gòu)造位置

2 層序界面識(shí)別方法

層序界面的識(shí)別方法先是結(jié)合區(qū)域標(biāo)志層控制高級(jí)別層序界面，其次是在識(shí)別界定的層序界面內(nèi)依次劃分較低級(jí)別的地層界面。根據(jù)J南區(qū)塊的地質(zhì)特點(diǎn)，在綜合分析鉆井巖心、錄井、測(cè)井資料的基礎(chǔ)上，運(yùn)用地震特征識(shí)別、測(cè)井識(shí)別、巖心識(shí)別和INPEFA技術(shù)。地震特征識(shí)別的局限性是其分辨率較低，測(cè)井曲線特征、巖心特征可以精細(xì)劃分較低級(jí)別層序界面，INPEFA曲線有效提取曲線中隱藏的地層信息，輔助地層界面的識(shí)別。

2.1 地震特征識(shí)別方法

運(yùn)用地震資料可對(duì)地層進(jìn)行長(zhǎng)距離追蹤，相對(duì)于其他識(shí)別方法，其優(yōu)點(diǎn)在于：分布范圍廣、連續(xù)性好、接觸關(guān)系明顯以及反射界面相對(duì)等時(shí)等(圖2)。它是建立層序地層格架的重要基礎(chǔ)，是一種識(shí)別層序邊界的有效方法。它能通過(guò)識(shí)別削截、頂超、上超和下超地震反射終止關(guān)系，結(jié)合地震波動(dòng)力學(xué)特征和地震反射同相軸的產(chǎn)狀，在盆地范圍識(shí)別層序邊界位置、層序不整合面的分布范圍以及層序的厚度和空間展布等[3]。

2.2 測(cè)井特征和巖性特征識(shí)別方法[4-7]

層序內(nèi)部砂泥巖的變化,測(cè)井曲線基值發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)等都是層序界面劃分的依據(jù)。層序界面附近GR，SP，AC等測(cè)井資料都會(huì)有明顯的變化，可以根據(jù)測(cè)井曲線的幅度、形態(tài)，在垂向上不同的組合特點(diǎn)及橫向上的追蹤對(duì)比等特征較為準(zhǔn)確地識(shí)別地層層序邊界。研究區(qū)的各種測(cè)井曲線是在淡水泥漿、常規(guī)鉆井條件下測(cè)得，筆者選取GR，SP，AC雙側(cè)向等測(cè)井組合序列(表1)，可以清楚地反映地層的巖相組成和旋回性特征，并識(shí)別出泉頭組泉四段和泉三段各級(jí)次層序界面。

表1 地層巖性在測(cè)井曲線上的響應(yīng)特征

2.3 INPEFA技術(shù)識(shí)別

INPEFA技術(shù)是采用綜合預(yù)測(cè)誤差濾波分析方法，提取層序界面的響應(yīng)特征，得到直觀、明顯、清楚的層序界面標(biāo)志。首先對(duì)地層劃分的目的層段，即進(jìn)行整體INPEFA曲線處理。INPEFA曲線能夠顯示該地層的頻率變化趨勢(shì)，根據(jù)趨勢(shì)線的變化和拐點(diǎn)進(jìn)行地層層序界面的識(shí)別，其中負(fù)向拐點(diǎn)(曲線形態(tài)變化是低值-高值-低值，對(duì)應(yīng)INPEFA 曲線的高值尖峰)代表可能的層序界面；正向拐點(diǎn)(曲線形態(tài)變化是低值-高值-低值，對(duì)應(yīng) INPEFA 曲線的低值尖峰)代表可能的洪泛面。在整體INPEFA曲線處理的基礎(chǔ)上，為了識(shí)別較低級(jí)別的層序界面，采用對(duì)某個(gè)層段測(cè)井曲線單獨(dú)處理的方法，即進(jìn)行局部INPEFA曲線處理，依次進(jìn)行較低層序界面的識(shí)別，完成精細(xì)地層劃分[8]。自然伽馬曲線最能敏感地反映泥質(zhì)含量的變化，本文中的頻譜分析全部采用自然伽馬曲線。

3 實(shí)例分析與應(yīng)用

通過(guò)對(duì)大安油田取心井大202、探井、評(píng)價(jià)井及綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，研究區(qū)目的層段扶楊油組地層巖性主要發(fā)育有細(xì)砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖，屬于典型的陸相碎屑巖地層；巖相側(cè)向變化劇烈，相變復(fù)雜。根據(jù)地質(zhì)錄井(巖心錄井和巖屑錄井等)所表現(xiàn)出的巖性及巖石組合(旋回性)、地震剖面反射特征、測(cè)井曲線特征等，對(duì)自然伽馬測(cè)井曲線進(jìn)行INPEFA處理，識(shí)別出研究區(qū)泉四段頂部界面、泉四段底和泉三段底界面及各油組界面特征。

3.1 泉四段頂界面的識(shí)別

從整個(gè)大安地區(qū)看，扶余油層頂可以作為全區(qū)穩(wěn)定的一套標(biāo)志層，上覆地層青一段底部巖性發(fā)生突變，沉積了一套灰黑色泥巖。測(cè)井電性的表現(xiàn)是：聲波時(shí)差階梯式降低，自然伽馬曲線顯示降低，在地震響應(yīng)上為強(qiáng)反射，是研究區(qū)青一段底部與泉四段頂界面的識(shí)別標(biāo)志。在局部INPEFA曲線上有明顯的正向拐點(diǎn)(圖3)。

3.2 泉四段底與泉三段頂界面的識(shí)別

泉四段底部與泉三段的地層界限處分布著廣泛且穩(wěn)定的紫紅色泥巖，是明顯的標(biāo)志層。泉四段底部扶余Ⅳ油組電阻率曲線呈現(xiàn)高阻，泉三段頂部是低平的電阻率曲線，兩者界限非常突出，可以作為界面的識(shí)別標(biāo)志(圖4)。

3.3 油組界面的識(shí)別

對(duì)研究區(qū)油組界面的識(shí)別采用局部INPEFA曲線的處理方法。在整體INFEFA分析完成的基礎(chǔ)上，將已經(jīng)確定的一個(gè)層序起止深度作為處理深度窗口對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行最大熵譜分析而得到的頻率趨勢(shì)線，稱為局部INPEFA曲線，并進(jìn)行層序內(nèi)沉積旋回的識(shí)別[8]。局部INPEFA分析將原始測(cè)井曲線其中的一段進(jìn)行處理得到一條旋回級(jí)次非常清晰的INPEFA曲線，從而可以識(shí)別四級(jí)、五級(jí)層序界面。

圖3 泉四段頂界面測(cè)井特征

圖4 泉四段底與泉三段頂界面測(cè)井特征

通過(guò)最大熵譜分析，可明顯地分辨出泉四段4個(gè)顯著的漸變過(guò)程，分別為3個(gè)上升半旋回和1個(gè)下降半旋回。泉三段可清楚地分辨出一個(gè)完整的基準(zhǔn)面旋回，為1個(gè)上升半旋回和1個(gè)下降半旋回，以此可以作為連井對(duì)比與層序劃分的依據(jù)；再結(jié)合巖電對(duì)應(yīng)關(guān)系，可以將研究區(qū)目的層位泉四段和泉三段劃分為6個(gè)油組(圖5)。

圖5 基于頻譜屬性趨勢(shì)分析方法進(jìn)行多井對(duì)比

4 小層的劃分及高分辨率等時(shí)地層格架

4.1 小層對(duì)比與劃分

小層的正確劃分與對(duì)比是儲(chǔ)集層精細(xì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)地質(zhì)工作[9]。前人對(duì)大安油田在油組及小層的劃分對(duì)比方面做了大量卓有成效的工作。本次研究在標(biāo)志層識(shí)別的基礎(chǔ)上結(jié)合油組界面的控制實(shí)現(xiàn)小層對(duì)比，并通過(guò)INPEFA曲線變化趨勢(shì)輔助小層的劃分，對(duì)大安油田J南區(qū)塊扶楊油組重新進(jìn)行了小層的劃分及對(duì)比。為了便于在橫向上的追蹤對(duì)比和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析，在劃分過(guò)程中總的原則是保持單砂層的完整性和使之與流動(dòng)單元盡可能匹配。

小層劃分的原則。①可分性和橫向穩(wěn)定性：小層是一連續(xù)沉積的地層單元，在巖性和電性上，其頂、底界具有清楚的界面特征。研究區(qū)是末端扇沉積，各小層砂泥互層頻繁，以復(fù)合韻律和正旋回為主。②國(guó)內(nèi)低滲透多層砂巖油田劃分標(biāo)準(zhǔn)：各小層內(nèi)包含一個(gè)或多個(gè)單砂層，按照小層厚度，結(jié)合各小層沉積早期砂巖相對(duì)發(fā)育及韻律性等特征，進(jìn)行小層劃分與對(duì)比。③各井間相對(duì)應(yīng)小層的巖性、電性特征相似，地層厚度相近的原則。

研究區(qū)9，11，13小層內(nèi)平均單砂體厚度為1.8 m，平均單層內(nèi)單砂體個(gè)數(shù)4個(gè)，隔層分布穩(wěn)定，并且這三個(gè)小層在全區(qū)的砂體連通性及同一小層內(nèi)測(cè)井曲線的旋回特征明顯。在原有分層的基礎(chǔ)上，對(duì)9，11，13小層進(jìn)行了細(xì)分，分為9-1和9-2小層，11-1和11-2小層，13-1和13-2小層，共劃分了21個(gè)小層，小層劃分方案見(jiàn)表2。

4.2 扶楊油層高分辨率層序地層格架

一般情況下，長(zhǎng)期和中期旋回在地震剖面上有較為突出的響應(yīng)，而短期旋回由于規(guī)模較小，很難從地震上識(shí)別。泉四段和泉三段為末端扇沉積，儲(chǔ)層橫向變化快，因此僅依靠一種資料、一口井?dāng)?shù)據(jù)很難滿足對(duì)比的準(zhǔn)確性和精度。針對(duì)這一問(wèn)題，在單井層序地層分析的基礎(chǔ)上，利用井震結(jié)合和合成記錄的方法，在地震剖面上標(biāo)定地質(zhì)意義上的分層，完成

表2 大安油田J南區(qū)塊小層劃分方案

連井的層序地層劃分與對(duì)比，從而使縱橫向?qū)有虻貙痈窦荛]合。至此建立起了大安油田J南區(qū)塊扶楊油層6個(gè)中期旋回、21個(gè)短期旋回的高分辨率等時(shí)地層格架(圖6)。為確保全區(qū)準(zhǔn)確精細(xì)統(tǒng)一對(duì)比，根據(jù)研究區(qū)的構(gòu)造走向和物源體系以及泉四段和泉三段的地層展布特征，選擇平行和垂直物源方向，布置了控制全區(qū)的以短期基準(zhǔn)面旋回層序作為地層對(duì)比單元的連井剖面。

從地層格架連井剖面圖可以看出，該地區(qū)地層連續(xù)分布，各小層厚度穩(wěn)定。從沉積特征分析，研究區(qū)內(nèi)主要沉積單元是末端扇中部亞相，該地帶具有較豐富的砂質(zhì)沉積物，是良好的油氣儲(chǔ)集層地區(qū)[10]。因此，高分辨等時(shí)地層格架模型的建立是進(jìn)行油氣藏沉積微相、微構(gòu)造和儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，直接決定了油水關(guān)系的正確認(rèn)識(shí)，是最為基本的油氣藏地質(zhì)子模型。

圖6 近東西方向高分辨率地層格架

5 結(jié)論

(1)INPEFA曲線處理能夠提取原始測(cè)井曲線所隱藏的趨勢(shì)特征，可以準(zhǔn)確地識(shí)別層序界面，有效地描述地層的旋回特征。在地震特征、測(cè)井和巖心特征識(shí)別方法的基礎(chǔ)上，利用INPEFA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了泉三段和泉四段各級(jí)層序界面的識(shí)別。

(2)在標(biāo)志層識(shí)別基礎(chǔ)上，結(jié)合砂組界面的控制，實(shí)現(xiàn)了小層精細(xì)對(duì)比與劃分，研究區(qū)劃分為6個(gè)中期旋回，21個(gè)短期旋回，建立了大安油田J南區(qū)塊扶楊油層的高分辨率等時(shí)地層格架。

[1] 史超群，鮑志東，方松，等. 松遼盆地大安油田扶余油層儲(chǔ)層特征及控制因素[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2014 , 44(6):959-969.

[2] S Djin Nio, Brouwer J, Smith D, et al. Spectral trend attribute analysis: applications in the stratigraphic analysis of wireline logs[J].First Break, 2005,23(4):71-75.

[3] 朱筱敏. 層序地層學(xué)[M].山東東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社，2006: 1-42,119-133.

[4] SERRA O. Foundamentals of well-log interpretation: The acquisition of logging data[M].Amsterdam: Elsevier,1984：62-78.

[5] SERRA O. Foundamentals of well-log interpretation: The interpretation of logging data[M].Amsterdam: Elsevier,1986：110-135.

[6] MAT D, Jong G G,Djin S,et al. Resolving climate change in the period 15-23ka in Greenland ice cores: a new application of spectral trend analysis[J].Terra Nova,2009,21(2):137-143.

[7] JONG M, De G G, Nio S D,et al. Subsurface correlation in the Upper Carboniferous(Westphalian) of the Anglo-Dutch Basin using the climate-stratigraphic approach[J].First Break,2007,25:49-59.

[8] 路順行，張紅貞，孟安，等. 運(yùn)用INPEFA技術(shù)開(kāi)展層序地層研究[J].石油地球物理勘探，2007，42(6):703-708.

[9] 張金亮，謝俊. 油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)[M].北京: 石油工業(yè)出版社，2011：35-60.

[10] 張金亮，戴朝強(qiáng)，張曉華. 末端扇——在中國(guó)被忽略的一種沉積作用類型[J].地質(zhì)評(píng)論,2007, 53(2):170-179.

編輯：趙川喜

1673-8217(2017)02-0028-06

2016-10-26

歐陽(yáng)陽(yáng)，1991年生，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)閮?chǔ)層沉積學(xué)及油田開(kāi)發(fā)地質(zhì)學(xué)。

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“碳酸鹽巖地下儲(chǔ)氣庫(kù)多重介質(zhì)儲(chǔ)層強(qiáng)注強(qiáng)采流體多尺度運(yùn)移機(jī)理”(51674156) 和“水淹油環(huán)地下儲(chǔ)氣庫(kù)高速注采過(guò)程中損失氣賦存規(guī)律及表征方法研究》(51504143)資助。

TE122.3

A