引用本文
袁勋, 李超, 崔名喆, 何芬, 张立安. 复杂地层结构的正演模拟与储层定量刻画研究——以渤海A油田东三段为例[J]. 录井工程, 2024,35(2): 140-146.
YUAN Xun, LI Chao, CUI Mingzhe, HE Fen, ZHANG Li#cod#x02032;an. Quantitative description of reservoir with forward modeling based on complicated stratigraphic lithologic structure：A case study of Ed3 Formation in Bohai A Oilfield [J]. Mud Logging Engineering, 2024,35(2): 140-146.
Doi:10.3969/j.issn.1672-9803.2024.02.021  
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复杂地层结构的正演模拟与储层定量刻画研究——以渤海A油田东三段为例
袁勋, 李超, 崔名喆, 何芬, 张立安
中海石油（中国）有限公司天津分公司

作者简介： 袁勋 工程师,1989年生,2015年硕士毕业于中国地质大学（武汉）矿产普查与勘探专业,现在中海石油（中国）有限公司天津分公司渤海石油研究院主要从事油田开发地质综合研究工作。通信地址：300452 天津市滨海新区海洋高新区海川路2121号渤海石油管理局B座。电话：（022）66503167。E-mail：yuanxun4@cnooc.com.cn

收稿日期: 2024-01-23
基金: 国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（编号：2016ZX05058）; 中海石油（中国）有限公司综合科研项目“渤海‘双高’油田挖潜关键技术研究”（编号：YXKY-2018-TJ-04）联合资助
摘要

渤海A油田东三段发育辫状河三角洲前缘沉积,实钻井揭示砂岩含量介于5%~65%之间,局部地区储层内部发育5.4~22.6 m厚火成岩,呈层状分布。东三段储层可划分为火成岩发育区及水下分流河道、远砂坝、席状砂发育区,精细井震标定研究表明,地震振幅属性与不同相带地层结构有较好相关性。通过开展基于不同沉积相带复杂地层结构的正演模拟实验,建立了砂岩含量与地震振幅关系。结果表明：当岩性为砂岩、泥岩互层时,均方根振幅值在1 160~4 808之间,砂岩含量与均方根振幅值呈现三段式关系;当岩性为砂岩、泥岩及火成岩互层时,均方根振幅值高于7 266,砂岩含量随均方根振幅值增大而降低。通过井点校正得出不同相带内砂岩含量与均方根振幅值的函数关系,分区带定量刻画了渤海A油田东三段砂岩含量分布。将该成果应用于地质精细建模中,优化20口开发井井位部署,单井砂岩钻遇率平均提高22.3%,通过模型预测,提高采收率1.2%。

关键词: 辫状河三角洲; 火成岩; 地层结构; 正演模拟; 储层预测
中图分类号:TE132.1 文献标志码:A
Quantitative description of reservoir with forward modeling based on complicated stratigraphic lithologic structure：A case study of Ed3 Formation in Bohai A Oilfield
YUAN Xun, LI Chao, CUI Mingzhe, HE Fen, ZHANG Li′an
Tianjin Branch of CNOOC China Ltd., Tianjin 300452, China
Abstract

The sedimentary type of Ed3 Formation in Bohai A Oilfield is braided river delta, well drilling shows that sandstone percent content is between 5%-65%, and in several areas, igneous rocks with thickness of 5.4-22.6 m are distributed as layers in the inner reservoir. Ed3 Formation can be divided into four lithology-sedimentary facies belt which develop layered igneous rocks, underwater distributary channel, distal-bar sand and sheet sand. Accurate well-seismic calibrating shows that different stratigraphic lithologic structure can be distinguished by seismic amplitude attribute. In the paper, seismic forward models with complicated stratigraphic lithologic structure are designed, to establish mathematical relations of amplitude attribute and sandstone content, result shows that RMS amplitude is 1 160-4 808 and has a three-part relationship with sandstone content when stratigraphic is sand-shale interbedding. RMS amplitude is higher than 7 226 when stratigraphic is sand, shale and igneous rocks interbedding. Sandstone content is in reverse proportion to RMS amplitude. The sandstone content of Ed3 Formation is described quantitatively in different zones with well drilling correction. The result is applied to fine geologic modelling. 20 development wells have been deployed, the average single well sandstone drilling rate is increased by 22.3% and recovery ratio is increased by 1.2% through model prediction.

Keyword: braided river delta; igneous rocks; stratigraphic lithologic structure; forward modeling; reservoir prediction
0 引言

渤海A油田位于黄河口凹陷中洼南斜坡带, 在该油田开发过程中, 所有开发井均在古近系钻遇了一定厚度的火成岩, 分布层位贯穿整个古近系[1], 其中以东营组一段和二段最为发育, 主要目的层段东营组三段（简称东三段）局部发育火成岩。东三段储层埋深2 800 m左右, 受上覆火成岩屏蔽影响, 地震分辨率仅为34.7 m, 而储层单砂体厚度为5~20 m, 因此在地震剖面上难以分辨; 同时, 东三段储层内部发育5.4~22.6 m厚火成岩, 呈层状分布, 占据储层空间, 地层呈砂岩、泥岩及火成岩互层的复杂结构。

应用钻井、岩心、测井及三维地震资料, 开展不同地层结构的储层预测对油田井位部署和储量评价具有重要意义。

1 区域地质特征
1.1 沉积特征

区域沉积古环境研究表明, 黄河口凹陷在古近系处于湖泊相与三角洲相交互的沉积环境中, 形成了一套以三角洲为主的沉积体系[2]。东三段沉积时期, 莱北断阶带发育辫状河三角洲沉积, 区域物源主要来自西南部垦东低凸起, 同时东北部有来自渤南低凸起的局部物源[3]。

根据岩性和电性特征综合分析认为, 东三段以三角洲前缘和前三角洲两个亚相, 以及水下分流河道、分流间湾、河口坝、远砂坝、席状砂5种微相沉积为主。本区内水下分流河道砂体岩性以灰色、褐灰色的细砂岩、粉砂岩为主, 水下分流河道为正韵律, 底部发育砾石冲刷面, 上部发育槽状交错层理、平行层理和板状交错层理; 河口坝沉积为反韵律, 底部为斜层理细砂岩, 中部为斜层理粗砂岩, 上部发育块状构造含砾粗砂岩[4]（图1）。

图1 A 5井岩心

不同微相测井响应特征不同：（1）水下分流河道微相测井曲线呈齿状箱形或钟形, 单层厚度相对较大, 一般为2~20 m, 平均厚度约为10 m, 孔渗性能好, 孔隙度最大可达23%, 渗透率最大可达655 mD, 泥质含量低; （2）河口坝微相测井曲线表现为明显的漏斗形, 呈下细上粗的反旋回特征, 曲线弱齿化, 单层厚度一般为3~15 m, 平均厚度约10 m, 孔渗性能较好, 孔隙度可达22%, 渗透率可达500 mD, 泥质含量较低; （3）远砂坝、席状砂微相垂向叠置于前三角洲泥质沉积之上, 河口坝沉积之下, 测井曲线特征表现为中到低幅的指形或低幅度漏斗形, 砂层内部多为反韵律, 纵向为下细上粗的反韵律漏斗形沉积序列, 单层远砂坝厚度较河口坝薄, 一般为1~3 m, 平均厚度约为1 m, 孔渗性能较差[5]（图2）。

图2 A 5井综合柱状图

1.2 火成岩发育

A油田内古近系钻遇大套火成岩, 不同的火成岩岩石类型具有不同的测井响应特征, 对各井的测井资料进行标准化处理后, 通过壁心标定以及大量测井资料对比, 定性得出不同火成岩的常规测井相特征。整体上, 火山熔岩（玄武岩、安山岩）和次火山岩（辉绿岩）普遍具有高电阻率、低中子、高密度和低声波时差的特点, 测井曲线呈箱形, 具微齿化现象, 反映内部较强的均一性。火山碎屑岩类（凝灰岩、凝灰质砂岩、凝灰质泥岩）具有相似的测井曲线特征, 普遍表现为低自然伽马、低电阻率、中等密度、高中子和高声波时差的特点[6]（图3）。

图3 A油田火成岩常规测井曲线响应特征

结合实钻井录井、测井及地震资料综合分析认为, 东三段沉积时期区域内伴随较弱的火山活动, 在断层根部和火山通道周边局部区域, 储层内部发育5.4~22.6 m火成岩, 岩性为玄武岩和辉绿岩, 呈层状分布。A 1井钻遇20.8 m玄武岩, 为溢流相火成岩, 与顶部储层斜交, 表现为中强振幅、中低频率、连续性较好的反射特征（图4a）; A 3井钻遇22.6 m辉绿岩, 为侵入相火成岩, 呈层状镶嵌在碎屑岩储层中, 表现为低频率、连续强振幅的反射特征, 产状稳定[7]（图4b）。

图4 A油田东三段层状火成岩地震地震特征

2 储层地球物理响应特征及平面相带划分

通过井震结合明确了研究区不同沉积微相及火成岩所对应的地震反射特征。水下分流河道为低频、连续、弱振幅反射; 河口坝为高频、中低连续、弱振幅反射; 远砂坝/席状砂为中高频、中连续、弱振幅反射; 前三角洲为低频、连续、强振幅反射; 同时东三段内部也发育侵入的次火山岩, 其地震响应为突然终止的连续强振幅反射, 发育于火山通道附近[8, 9]（图5）。

图5 地震相识别模板

不同地震相在平面上与均方根振幅属性显示特征一致, 均呈现成带分布的特征, 结合实钻井资料, A油田东三段自南向北依次划分为水下分流河道与河口坝混合发育区、席状砂发育区及前三角洲泥岩发育区（图6）。

图6 A油田东三段地震相平面分布

3 基于复杂地层正演模拟的储层定量刻画
3.1 地层结构特征

A油田东三段主要发育砂岩、泥岩以及火成岩3种类型岩石。砂岩和泥岩地层岩石物理性质相似, 在地震资料上较难区分; 砂岩、泥岩互层的地层对应的地震振幅随着砂岩含量的变化而变化。储层段内火成岩主要为溢流相玄武岩和侵入相辉绿岩, 呈层状展布, 具有高速度、高密度特征, 与砂岩、泥岩地层岩石物理特征具有明显差异（表1）, 在地球物理响应特征上, 含火成岩的地层地震振幅明显强于砂岩、泥岩地层[10]。

表1 不同岩性岩石物理特征

结合A油田27口实钻井统计结果, 将油田范围内储层段划分为两种结构类型：第一种类型为砂岩、泥岩互层结构, 主要发育于辫状河三角洲前缘前三角洲泥岩发育区（1口井钻遇, 砂岩含量5%~10%）、远砂坝和席状砂发育区（4口井钻遇, 砂岩含量10%~30%）, 以及水下分流河道和河口坝发育区（17口井钻遇, 砂岩含量30%~65%）, 井点对应均方根振幅为1 160~4 806; 第二种类型为砂岩、泥岩互层夹火成岩结构, 共有5口井钻遇, 火成岩厚度5.4~22.6 m, 砂岩含量30%~60%, 井点对应均方根振幅值大于7 266（表2）。

表2 东三段地层结构特征
3.2 砂岩、泥岩互层中储层定量描述

在沉积相带约束下, 结合不同的地层结构建立正演模型, 并通过27个实钻样点校正, 对东三段储层开展定量描述。结合实钻情况, 设置火成岩地层速度为5 000 m/s, 密度为2.7 g/cm3, 围岩地层速度为3 300 m/s, 密度为2.4 g/cm3, 建立砂岩、泥岩互层楔状正演模型（图7a）。

图7 砂岩、泥岩互层结构的储层正演模拟

模拟结果显示, 当地层为砂岩、泥岩互层时, 对应地层的均方根振幅属性值在1 150~4 850之间, 砂岩含量与均方根振幅值呈现三段式关系, 且与沉积相带相互关联。其中, 在前三角洲泥岩发育区, 砂岩含量为5%~10%, 且与均方根振幅值成反比; 在远砂坝和席状砂发育区, 砂岩含量为10%~30%, 与均方根振幅值成正比; 在水下分流河道和河口坝发育区, 砂岩含量为30%~65%, 与均方根振幅值成反比（图7b）。

3.3 砂岩、泥岩及火成岩互层中储层定量描述

A油田范围内发育溢流相和侵入相火成岩, 开发井实钻情况及地震相平面分布表明, 储层内火成岩集中发育于河口坝、水下分流河道沉积相带, 砂岩含量为30%~60%, 目的层内火成岩厚度为5.4~22.6 m, 火成岩占比为2%~5%, 地层结构为砂岩、泥岩及火成岩互层。结合实钻特征建立砂岩、泥岩及火成岩互层楔状正演模型（图8a）, 模拟结果显示当地层结构为砂岩、泥岩及火成岩互层时, 均方根振幅值高于7 266, 砂岩含量与均方根振幅值呈反比（图8b）。

图8 砂岩、泥岩及火成岩互层结构的储层正演模拟

3.4 东三段砂岩含量分布

预测结果显示, A油田东三段砂岩含量分布在5%~65%之间, 储层分布较连续。在局部地区受层间火成岩分布及沉积相带控制, 砂岩含量降低, 南部边界断层根部发育溢流相火成岩及火山通道周边侵入相火成岩占据储层空间, 使4.68 km2范围内砂岩含量降低至5%~20%; 远离物源方向, 沉积相带逐渐过渡到前三角洲泥岩发育区, 导致储层砂岩含量降低至10%以下（图9）。

图9 A油田东三段砂岩含量分布

3.5 应用效果

根据储层预测结果, 在东三段水下分流河道和河口坝混合发育区部署了4口调整井（C 1、C 2、C 3、C 4）, 在目的层均避开火成岩, 4口井实际钻遇砂岩含量与预测砂岩含量平均误差率仅为4.18%（表3）, 结果表明, 利用本方法预测的砂岩含量与实钻含砂率有着良好的吻合性, 反映了基于地层结构正演的地震振幅定量岩性预测方法对砂体刻画是合理和有效的。

表3 储层预测结果验证

将储层预测成果应用于地质精细建模中, 在油田后续调整方案中, 优化20口开发井井位部署, 单井砂岩钻遇率平均提高22.3%, 通过模型预测, 提高采收率1.2%。

4 结论及认识

（1）渤海A油田东三段地层地震相平面上呈现成带分布的特征, 结合实钻井资料, 自南向北依次划分为水下分流河道与河口坝混合发育区、席状砂发育区及前三角洲泥岩发育区。

（2）A油田东三段地层以砂岩、泥岩互层为主, 局部发育层状火成岩。不同沉积相带具有不同地层结构, 结合地层结构开展正演模拟, 结果表明, 当岩性为砂岩、泥岩互层时, 均方根振幅值在1 160~4 808之间, 砂岩含量与均方根振幅值呈现三段式关系, 且与沉积相带相互关联; 当岩性为砂岩、泥岩及火成岩互层时, 均方根振幅值高于7 266, 砂岩含量随均方根振幅值增大而降低。

（3）结合实钻井校正, 分区带预测了东三段储层砂岩含量。根据预测结果, 优化后续调整井部署, 在目的层有效避开火成岩, 实际钻遇砂岩含量与预测砂岩含量平均误差率仅为4.18%, 将预测成果应用于储层地质建模中, 实现了油田的高效开发。

编辑 孔宪青

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