文佳濤，呂坐彬，韓雪芳，房 娜，嚴 皓

(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300459)

0 引 言

隨著渤海油田勘探開發(fā)程度的提高，湖底扇沉積逐漸成為勘探開發(fā)突破的重要領域之一。對于海上油氣田而言，由于鉆井成本高，往往面臨著鉆井和測井資料少、井距大、儲層預測難等挑戰(zhàn)。因此，在無井或少井控制條件下，充分利用地震資料在空間上密集采樣的優(yōu)勢，通過地震沉積學方法預測儲層分布規(guī)律已成為海上油氣田勘探開發(fā)的重要手段[1-5]，并已廣泛應用于渤海油田河流相和三角洲相儲層預測研究中，取得了較好的勘探開發(fā)效果，但對于湖相湖底扇沉積的地震儲層預測方法的研究較少。為了豐富海上湖底扇沉積地震儲層預測研究方法，也為了解決JZ氣田湖底扇沉積儲層橫向變化快、砂體分布范圍難以精細預測的難題，在地震沉積學理論指導下，結合湖底扇沉積特征，通過地震分頻解釋技術、地震相分析和地震屬性優(yōu)選等地球物理方法[6-9]，探索出一套適合海上油氣田湖底扇儲層精細預測的技術與方法，刻畫出JZ氣田湖底扇砂體的分布范圍和沉積模式，落實了氣田的風險和潛力，為儲量計算、開發(fā)方案研究和井位部署提供了可靠地質依據(jù)，降低了開發(fā)方案研究中不確定性和開發(fā)投資風險，具有較好的推廣應用價值。

1 氣田地質概況

JZ氣田位于渤海灣盆地遼東灣海域遼中凹陷中北部，氣田埋深為2 200 m左右，為典型的中深層氣田。通過區(qū)域地質背景、壁心、巖屑、重礦物、鉆井和測井等資料的綜合研究認為，JZ氣田目的層東二段位于穩(wěn)定的半深湖沉積環(huán)境，局部發(fā)育重力滑塌作用形成的湖底扇沉積體系，物源主要來自東邊的遼東凸起。

勘探階段認為該氣田湖底扇沉積平面分布范圍廣，儲層連續(xù)性比較好，勘探開發(fā)潛力較大。為此，在其構造低部位和高部位分別鉆探了JZ-X-1、JZ-X-3井2口探井，其中，JZ-X-1井鉆遇儲層厚度為100 m左右，氣層厚度為20 m；構造高部位距離JZ-X-1井約500 m左右的JZ-X-3井僅鉆遇20 m左右的水層。實鉆證實該湖底扇沉積內部儲層橫向變化快，砂體分布范圍和連通關系十分復雜，流體系統(tǒng)存在矛盾，給后期的開發(fā)帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。

2 砂體平面分布范圍預測

2.1 地震沉積學方法分析

針對JZ氣田目的層東二段油藏埋深大、地震資料分辨率低、儲層橫向變化快等難題，利用地震分頻解釋技術提高了原始地震資料分辨能力[10-12]。研究區(qū)地震資料主頻為20 Hz左右，通過對原始地震資料進行分頻處理，采用小波分頻重構技術[13-14]，濾除了低頻和高頻成分，保留了主頻20 Hz左右的優(yōu)勢頻帶，大大提高了對目標體的識別精度。

根據(jù)地質分層、地震層位和測井旋回等對應關系，進行精細小層劃分與對比，將研究區(qū)湖底扇劃分為2個小層，分別對應早晚2期不同的湖底扇沉積。結合地震數(shù)據(jù)體的采樣點和地震分辨率精度，利用地層切片技術建立等時研究單元[15]，選取不同時期的地層切片進行地震屬性的提取和等時研究單元的儲層平面研究。

2.2 砂體平面分布范圍預測

地震屬性主要分為振幅、頻率、相位及層序等多種類型，最常用的是通過各種振幅能量類地震屬性來識別砂泥巖的分布范圍和預測有利儲層發(fā)育帶[16-17]，但該方法在刻畫研究區(qū)湖底扇砂體的平面分布范圍時效果并不理想。針對JZ氣田湖底扇儲層難以精細預測的難題，對遼東灣地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的湖底扇沉積特征進行深入研究[18-19]，認為受重力滑塌作用影響，湖底扇沉積體在沉積過程中常發(fā)生滑塌變形，形成各種滑動變形構造，導致地層橫向展布不穩(wěn)定、不連續(xù)、成層性差，而深湖泥巖整體分布范圍廣、成層性和連續(xù)性好。通過對地震屬性的基本原理、使用條件及其地質意義進行深入研究，發(fā)現(xiàn)方差體技術是檢測地層不連續(xù)變化和斷層等地質異常體的一種有效技術[20]，結合湖底扇沉積特征和周邊泥巖的沉積差異，利用方差體數(shù)據(jù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)成果數(shù)據(jù)，通過優(yōu)選方差體屬性來表征地層不連續(xù)變化的特征，從而達到預測湖底扇砂體平面分布范圍的目的。

通過提取等時地層切片所對應的方差體地震屬性，可以較好地將湖底扇砂體與周邊的泥巖區(qū)分開來。從方差體地層切片可以看出，湖底扇砂體的分布范圍和邊界十分清晰(圖1a)。

研究結果表明，JZ氣田勘探階段初步認為是一個連片分布、穩(wěn)定沉積的湖底扇砂體，其實是由2個相互獨立不連通的巖性砂體組成。JZ-X-1、JZ-X-3井分別鉆遇2個不同的湖底扇沉積砂體，其中，JZ-X-3井鉆遇的湖底扇砂體規(guī)模較小，沒有成藏，判定為水層，無開發(fā)潛力；JZ-X-1井鉆遇的湖底扇砂體規(guī)模相對較大，為氣田后期開發(fā)的主力砂體(圖1b)。

圖1 JZ氣田湖底扇砂體平面分布范圍

3 砂體沉積模式刻畫

3.1 湖底扇亞相劃分

“湖底扇”這一術語來源于對海底扇的研究，由Walker R G等提出的海底扇模式演繹而來[21]。一個完整的湖底扇沉積發(fā)育內扇、中扇和外扇亞相，不同亞相的巖性、沉積構造、測井相和地震相存在較大差異。由于勘探階段在JZ氣田沒有取心，根據(jù)壁心、巖屑描述，結合各種分析化驗和測井曲線等資料，認為JZ-X-1井鉆遇的湖底扇砂巖厚度大，沉積物粒度較細，分選性和成層性較好，磨圓度為次圓狀，說明沉積物搬運距離較遠；測井相整體表現(xiàn)為正韻律，以齒化箱形為主。綜合判斷JZ-X-1井鉆遇的湖底扇砂體為中扇亞相沉積。

研究區(qū)鉆井和測井資料少、井距大，而僅根據(jù)少量的鉆井、測井資料很難對湖底扇內部的沉積亞相類型和沉積模式進行深入研究，因此，嘗試從地震相的角度對湖底扇不同亞相類型進行識別。通過大量的文獻調研，一些學者認為，地震相的差異可反映湖底扇內部不同亞相的巖性和沉積特征差異[22-28]。其中，內扇亞相距離物源最近，受重力滑塌作用最為明顯，巖性復雜，分選性和連續(xù)性差，地震剖面上波阻抗界面雜亂，地震相主要呈明顯的不連續(xù)雜亂反射和高角度蠕蟲狀雜亂反射特征。內扇亞相向前運移逐漸變?yōu)橹猩葋喯喑练e，中扇亞相的連續(xù)性和成層性相對較好，地震相主要表現(xiàn)為低角度、亞平行的蠕蟲狀連續(xù)反射特征。外扇亞相以泥巖沉積為主，夾薄層狀粉砂，地震相主要表現(xiàn)為平行、連續(xù)性較好的強反射特征。根據(jù)地震相的差異，JZ-X-1井共識別出內扇、中扇和外扇3種不同的亞相，離物源越遠，不同亞相的地震相連續(xù)性越好(圖2)。

為了驗證湖底扇亞相劃分的合理性，結合研究區(qū)湖底扇沉積特征建立了湖底扇內部不同亞相地質概念模型，利用Tesseral軟件開展地震正演模擬研究。模擬結果表明，正演模型設計的湖底扇內扇、中扇和外扇亞相地質概念模型所合成的地震相與地震庫中實際地震剖面上劃分的內扇、中扇和外扇亞相所對應的地震相較為相似。其中，內扇亞相地震相最為雜亂，中扇亞相呈蠕蟲狀相對連續(xù)反射，外扇亞相表現(xiàn)為連續(xù)性好的強反射特征，且離物源越遠地震相連續(xù)性越好。說明了通過地震相差異劃分湖底扇不同亞相類型在研究區(qū)符合實際地質情況。

圖2 JZ-X-1井區(qū)湖底扇內部不同亞相地震相劃分結果

3.2 湖底扇沉積模式刻畫

對研究區(qū)湖底扇沉積特征進行深入研究，發(fā)現(xiàn)湖底扇內部不同亞相的沉積特征和地層傾角特征各不相同。通過對不同地震屬性的基本原理、使用條件及其地質意義進行深入分析，發(fā)現(xiàn)瞬時頻率地震屬性可以較好地表征沉積特征的變化。沉積特征變化越快，瞬時頻率地震屬性的瞬時相位變化也越快。由于研究區(qū)湖底扇內扇亞相沉積特征變化最快，中扇亞相沉積特征變化其次，外扇亞相以泥巖沉積為主，通過地震屬性優(yōu)選，選取了表征沉積特征變化的瞬時頻率地震屬性刻畫研究區(qū)不同亞相平面分布范圍。通過對研究區(qū)物源方向、不同亞相發(fā)育位置和內部產(chǎn)狀進行深入研究，發(fā)現(xiàn)湖底扇內扇亞相距離物源最近，受重力滑塌作用影響最為明顯，地層產(chǎn)狀最陡，傾角最大，可見高角度疊瓦狀前積排列的雜亂反射；中扇亞相逐漸變?yōu)榈徒嵌取喥叫械娜湎x狀反射特征；外扇亞相蠕蟲狀反射特征基本消失，變?yōu)槠叫械膹姺瓷?。針對湖底扇內部不同亞相地層傾角的變化規(guī)律，優(yōu)選了地層傾角屬性來刻畫湖底扇內部不同亞相平面分布差異。通過提取JZ-X-1井鉆遇的主力湖底扇砂體的瞬時頻率地震屬性和地層傾角屬性，可以看出2種不同敏感地震屬性在平面上的變化規(guī)律非常相似，吻合度非常高，在平面上明顯分為3個不同的相帶，與地震相識別的的各個亞相的分布位置吻合較好。這表明通過優(yōu)選瞬時頻率地震屬性和地層傾角屬性可以較好地刻畫湖底扇內部不同亞相的平面分布范圍(圖3)。

圖3 JZ-X-1井區(qū)湖底扇砂體地震屬性

綜合多方面研究，結合已有鉆井資料、測井相和地震相標志，根據(jù)剖面地震相的識別和平面上地震屬性的分帶差異，刻畫出研究區(qū)湖底扇精細沉積模式(圖4)。由圖4可知，JZ-X-1井區(qū)主力湖底扇砂體自東側物源方向運移，依次發(fā)育內扇、中扇和外扇3種亞相。其中，內扇亞相位于構造高部位的陡坡帶，內部較為雜亂，連續(xù)性差。探井JZ-X-1井位于研究區(qū)中扇亞相發(fā)育區(qū)，中扇亞相面積相對較大，儲層厚度大，橫向展布較為穩(wěn)定，為氣田有利儲層發(fā)育區(qū)，后期開發(fā)潛力較大。外扇亞相面積較小，儲層相對不發(fā)育，開發(fā)風險較大。

圖4 JZ-X-1井區(qū)湖底扇砂體沉積模式

4 應用效果

在JZ氣田前期儲量評價階段，通過對JZ-X-1井區(qū)湖底扇砂體的平面分布范圍和內部沉積模式進行重新認識，意識到該氣田的砂體分布范圍比較局限，存在橫向的巖性邊界，屬于典型的巖性油氣藏。結合湖底扇砂體巖性邊界在構造圖上圈定探明含氣面積，為儲量計算提供了可靠地質依據(jù)：針對構造高部位陡坡帶位置發(fā)育的內扇亞相地震相比較雜亂、連續(xù)性差的特征，認為儲層內部連通性存在風險，提出了在構造高部位湖底扇內扇亞相范圍內開發(fā)井暫緩鉆探的建議；外扇亞相整體儲層厚度較薄，儲層風險較大；中扇亞相為研究區(qū)優(yōu)質儲層的發(fā)育區(qū)，為氣田后期開發(fā)的目標潛力區(qū)。結合研究區(qū)氣水界面、湖底扇砂體邊界和中扇亞相平面分布范圍，在構造圖上重新圈定可動用探明含氣面積(圖5)，計算優(yōu)質可動用地質儲量較評價階段計算探明地質儲量減少了約40%。通過多重因素結合定量表征可動用地質儲量，避免了因儲層認識不清而導致的儲量風險，從而降低了早期的開發(fā)投資風險。

5 結 論

(1)在地震沉積學理論指導下，利用地震分頻解釋技術提高了目標體識別精度，并優(yōu)選出方差體地震屬性，可較好地刻畫湖底扇砂體平面分布范圍。JZ-X-1井區(qū)平面上發(fā)育2個相互獨立不連通的巖性砂體，其中，JZ-X-1井鉆遇的主力湖底扇砂體規(guī)模相對較大，后期開發(fā)潛力大。

圖5 JZ-X-1井區(qū)不同階段探明含氣面積

(2)以單井相、測井相和地震相標志為基礎，通過剖面地震相識別和多種地震屬性優(yōu)選，優(yōu)選出優(yōu)勢頻帶下的瞬時頻率屬性和地層傾角屬性，二者可較好地刻畫JZ-X-1井區(qū)主力湖底扇砂體內部不同亞相的平面分布范圍，并從成因上刻畫出湖底扇內扇、中扇和外扇亞相，建立了湖底扇精細沉積模式。

(3)JZ-X-1井區(qū)主力湖底扇砂體自東側物源方向向前運移，依次發(fā)育內扇、中扇和外扇亞相。內扇亞相位于構造高部位的陡坡帶，內部較為雜亂，連續(xù)性差；中扇亞相面積相對較大，砂體橫向展布較為穩(wěn)定，為氣田有利儲層發(fā)育區(qū)，后期開發(fā)潛力大；外扇亞相面積相對較小，儲層整體不發(fā)育。

(4)結合湖底扇巖性砂體邊界和中扇亞相邊界，圈定了JZ-X-1井區(qū)探明含氣面積和可動用含氣面積，為儲量計算、可動用地質儲量分析和開發(fā)方案編制提供了可靠地質依據(jù)，避免了因儲層認識不清而導致的儲量風險，降低了開發(fā)方案研究中的不確定性和開發(fā)投資風險。