胡 源，陳開遠(yuǎn)，趙 磊，孫 陽，李 庚

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院，北京 100083； 2.MI能源公司，吉林 松原 138000)

高分辨率層序格架約束下的儲層預(yù)測
——以莫里青油田雙陽組二段為例

胡 源1，陳開遠(yuǎn)1，趙 磊1，孫 陽1，李 庚2

(1.中國地質(zhì)大學(xué) 能源學(xué)院，北京 100083； 2.MI能源公司，吉林 松原 138000)

伊通盆地莫里青斷陷具多物源、多期次走滑斷陷盆地的特征，其斷裂復(fù)雜，物源期次、儲層展布認(rèn)識不足。文章應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)原理，巖—電—震相結(jié)合，通過對莫里青油田雙陽組二段層序主要界面的識別與對比，首次將研究區(qū)雙陽組二段劃分為4個四級層序(對應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回)和13個基準(zhǔn)面短期旋回，建立了莫里青油田高分辨率層序格架。結(jié)合粒度分析、地震屬性和地震相分析等方法進(jìn)行沉積微相劃分，進(jìn)而利用相控隨機(jī)建模的方法，擬合開發(fā)程度較高的A、B區(qū)塊的儲層展布特征，選取最優(yōu)模型，實現(xiàn)對開發(fā)程度較低的C、D區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測的目的。該方法成功在莫里青油田C區(qū)塊南部雙二段預(yù)測出6個有利含油儲層，實現(xiàn)儲層定性分析向半定量、定量化分析的轉(zhuǎn)變。

高分辨率層序；相控隨機(jī)建模；儲層預(yù)測；雙陽組二段；莫里青油田；莫里青斷陷；伊通盆地

受走滑控盆斷裂活動方式特殊性、陸相沉積相變復(fù)雜性、地層邊界連續(xù)性差等因素的影響，莫里青斷陷物源期次復(fù)雜、地層對比困難、穿時現(xiàn)象明顯、沉積相變化快，使用傳統(tǒng)巖性為主要標(biāo)志的地層分層與對比困難。前人對依蘭—伊通盆地的層序地層研究僅限于三級層序[1-4]，莫里青斷陷則仍以傳統(tǒng)的巖性地層分層為主要依據(jù)，導(dǎo)致對研究區(qū)物源期次、沉積微相等解釋不清，從而對下一步的油氣開發(fā)造成很大困難。同時，研究區(qū)地震資料品質(zhì)較差，主頻低，部分區(qū)塊開發(fā)程度相對較高，地震反演技術(shù)已不能滿足油田勘探開發(fā)的需要。

因此，本次研究主要采用高分辨率層序地層學(xué)的原理和分析方法[5-9]，以巖心、測井、地震資料為基礎(chǔ)[10]，通過雙陽組二段層序地層關(guān)鍵界面的識別與逐層對比控制，對研究區(qū)目的層段進(jìn)行高分辨率層序研究。按基準(zhǔn)面旋回特征分析，有利儲層發(fā)育的短期旋回，在(扇)三角洲前緣和湖底扇中扇亞相主要出現(xiàn)在中期基準(zhǔn)面上升早期或下降晚期，通常由多個具向上“變深”的非對稱型旋回結(jié)構(gòu)的水道化砂體，或具向上變淺非對稱型結(jié)構(gòu)的河口壩、無水道前緣席狀砂體疊加組成；而發(fā)育于中期基準(zhǔn)面上升中晚期至下降早中期的對稱型旋回，一般不利于形成好的儲層[11]。進(jìn)而在層序格架約束下進(jìn)行相控隨機(jī)建模，通過擬合開發(fā)程度較高的A,B區(qū)塊的儲層展布特征，進(jìn)行參數(shù)和模型優(yōu)選，從而對開發(fā)程度低的C,D區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

莫里青油田地處莫里青斷陷西部，跨越靠山凹陷、馬鞍山斷階帶、尖山斷隆帶3個次級構(gòu)造單元，屬于伊通地塹的一部分(圖1)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要受西北邊界斷層和東南部莫里青一號斷層控制，地層以北、北東傾為主，其中莫里青一號斷層上發(fā)育一組北掉次級正斷層，形成階梯狀北掉的構(gòu)造格局[12-13]。根據(jù)4條次級主控斷層將研究區(qū)劃分為A,B,C,D 4個勘探區(qū)塊(圖1)。

莫里青油田工區(qū)面積約79 km2，發(fā)育3套含油層系，即雙陽組三段、二段、一段砂巖。油氣埋深2 200～2 900 m，其中雙二段為主要產(chǎn)油層段。油田探明含油面積32.20 km2，原油地質(zhì)儲量2 226.59×104t，年產(chǎn)98×104t，油氣資源豐富。目前油層集中分布在A,B 2個區(qū)塊，C和D區(qū)塊開發(fā)程度較低，勘探開發(fā)潛力巨大。

2 高分辨率層序地層及沉積相研究

高分辨率層序地層學(xué)不僅應(yīng)用于含油氣盆地高精度等時地層格架的對比，它還可以建立研究區(qū)地層形成和演化的系統(tǒng)模式，有利于物源分析與地層對比，并對有利儲層發(fā)育區(qū)進(jìn)行定性分析。在含油區(qū)塊油藏層序地層的確定及沉積成因類型的識別基礎(chǔ)上，高分辨率層序地層學(xué)還可在油田開發(fā)階段對儲層成因類型、分布規(guī)律及油藏成藏類型進(jìn)行預(yù)測分析[14-15]。

圖1 莫里青油田地理位置與井位區(qū)塊

2.1高分辨率層序劃分及沉積相研究

針對陸相多物源湖盆的沉積特征，應(yīng)用高分辨率層序地層學(xué)的研究方法，分析取心段中、短期旋回層序測井相特征，進(jìn)而作為解釋非取心段旋回層序的模型[16-18]；利用測井資料垂向高分辨率地層的旋回性及區(qū)域可對比性，研究單井沉積相序列，以及基準(zhǔn)面旋回層序的劃分和疊加樣式，識別和標(biāo)定各主要層序界面的性質(zhì)及等時性對比意義，如層序界面、初始洪泛面、最大洪泛面等；以各主物源形成的較大規(guī)模沖刷面及與之對應(yīng)的整合面為界面特征，從而將主物源約束在層序格架內(nèi)部，同時利用主控斷層活動期次的一致性，可進(jìn)行各物源間的層序?qū)Ρ?。該方法在莫里青油田高分辨率層序劃分中的?yīng)用取得了很好的效果。

莫里青油田存在3大物源體系，即：北部物源體系、西部物源體系和東南部物源體系。其中北部和西部物源均受西北緣主控斷層控制，東南部物源則受東南緣莫里青一號主控斷層活動影響。受伊通盆地走滑背景影響，2個主控斷層活動期次具一致性[4-13]。根據(jù)該認(rèn)識，本次研究首次將目的層雙二段劃分為4個四級層序(對應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回)SQ2-SQ5(圖2,3)，并劃分了體系域和13個基準(zhǔn)面短期旋回，其中主要產(chǎn)油層段為SQ2-SQ4。

SQ2-SQ4在研究區(qū)整體表現(xiàn)為“南北分區(qū)、東西分異、多物源、多期次”的沉積特征，其中北部井巖心觀察均為水下環(huán)境，主要以水下扇沉積為主。西南部B-2井粒度分析顯示以懸浮總體和跳躍總體為主，反映扇三角洲沉積；向東至B-19井見包卷層理(圖2)，表明沿斷層發(fā)育小型滑塌扇沉積。

圖2 莫里青油田雙二段高分辨率層序及沉積微相劃分(B-2井)

圖3 莫里青油田SQ2-SQ5層序地震剖面

圖4 莫里青油田SQ2層序地震相、地震屬性及沉積微相

通過巖—電—震綜合分析進(jìn)行沉積微相的精細(xì)劃分(圖2,4)，將研究區(qū)主要物源約束在層序格架內(nèi)部(圖3)：其中SQ2以西部物源為主，研究區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為近源扇三角洲前緣沉積，巖心觀察顯示研究區(qū)以西可見到扇三角洲水上沉積部分；SQ3受西部扇三角洲與北部水下扇沉積共同作用，SQ4則以北部水下扇沉積為主，西南部扇三角洲亦有發(fā)育；而研究區(qū)西北緣和東南緣受主控斷層活動影響，SQ2-SQ4均有水下扇發(fā)育。

2.2層序格架內(nèi)部儲層展布分析

在層序地層格架控制下，結(jié)合試井、測井及動靜態(tài)資料，可確定研究區(qū)油藏層序地層位置。研究表明，雙陽組二段油氣藏主要分為A,B區(qū)塊2個部分；C區(qū)塊東南部則為新增油氣藏。

A區(qū)塊具有長期持續(xù)沉降、短期臺地發(fā)育的構(gòu)造特點，其儲層以中、遠(yuǎn)源水下河道砂體為主，端部水道的反復(fù)遷移與改道作用形成砂體的較大面積疊加連片，形成了以超覆砂巖體為主的油氣藏特征——面積大、厚度小，以巖性油氣藏類型為主，主要分布于SQ4層序的低位體系域和高位體系域。SQ5早期北部物源萎縮，造成SQ5的上升半旋回早期對應(yīng)的低位體系域不發(fā)育，大套泥巖直接覆蓋在SQ4的高位體系域砂體之上，對油氣起到封堵作用，故高位體系域也能形成良好的油氣儲層。

B區(qū)塊具有早、晚期隆升，中期持續(xù)沉降的構(gòu)造特點，其儲層以近源的扇三角洲、滑塌扇砂體為主。砂體的進(jìn)積作用形成多個獨立、厚層砂礫巖體，進(jìn)而形成以進(jìn)積砂巖體為主的油氣藏特征——面積小、厚度大，以巖性油氣藏為主，局部發(fā)育斷層—巖性油氣藏。主要分布于SQ2層序的低位體系域和SQ3層序的低位體系域，表現(xiàn)為在中期基準(zhǔn)面上升早期，由多個具向上“變深”非對稱型短期旋回結(jié)構(gòu)的水道化砂體疊加組成的有利儲層(圖2)。

C區(qū)塊南部受莫里青一號斷層活動影響發(fā)育近源水下扇沉積，SQ2-SQ4均有物源供應(yīng)，以大套泥巖間的孤立型砂體為主，反映為短期基準(zhǔn)面上升時期，濁積扇沉積物以透鏡狀保存下來，該基準(zhǔn)面旋回與A,B區(qū)塊具可對比性。從已開發(fā)的C13-1井區(qū)SQ2來看，東南部物源影響范圍較大，沿斷層發(fā)育小型水下扇或滑塌扇，形成孤立的透鏡型巖性油氣藏，導(dǎo)致該井區(qū)單井油氣產(chǎn)量差別較大；SQ3東南部物源持續(xù)供應(yīng)，在C13-1井區(qū)可見小型水道砂體；SQ4時期東北部物源沿莫里青一號斷層向北遷移，扇體范圍向斷層方向有所收縮。

3 層序約束下相控隨機(jī)建模與儲層預(yù)測

3.1相控隨機(jī)建模的原理及方法

儲層隨機(jī)建模，是以已知信息為基礎(chǔ)，根據(jù)隨機(jī)函數(shù)相關(guān)理論，應(yīng)用隨機(jī)模擬方法，輔助地質(zhì)條件約束產(chǎn)生可選的等概率的儲層模型的方法。該方法承認(rèn)控制點以外的地區(qū)儲層參數(shù)分布存在一定的不確定性(隨機(jī)性)。因此，采用隨機(jī)建模方法建立的儲層模型是不唯一的，即針對同一儲層，應(yīng)用同一資料、隨機(jī)模擬方法可得到多個模型。通過各模型的比較與優(yōu)選，了解井間儲層預(yù)測的不確定性，進(jìn)而滿足油田開發(fā)決策在一定風(fēng)險范圍的正確性[19-20]。

為降低隨機(jī)模擬的不確定性，應(yīng)在隨機(jī)建模過程中給隨機(jī)模擬算法加上約束條件，如精確的地層對比、沉積微相平面劃分等，這樣可以大大降低儲層預(yù)測的不確定性。沉積微相圖代表沉積單元在不同沉積環(huán)境時的平面分布狀況，平面上沉積環(huán)境不同會導(dǎo)致儲層性質(zhì)差異較大。相控隨機(jī)建模就是基于該理論發(fā)展起來的一項盡可能減小儲層預(yù)測中不確定性的技術(shù)。

3.2儲層預(yù)測思路及應(yīng)用效果分析

本文主要基于Petrel三維可視化建模軟件，采用等時地層格架建立、沉積巖相模擬、儲層物性模擬的三步建模法[21]。首先利用高分辨率層序地層學(xué)原理，以中短期旋回層序為儲層建模研究單元，基于雙二段13個基準(zhǔn)面短期旋回建立精細(xì)的等時地層對比格架；然后在格架內(nèi)建立不同級次的沉積微相模型，最后在高分辨率層序格架和沉積微相約束下建立儲層物性模型。通過對井網(wǎng)較密、開發(fā)程度較高的A,B區(qū)塊層序內(nèi)部的儲層特征進(jìn)行擬合，實現(xiàn)相控隨機(jī)建模參數(shù)和模型的優(yōu)選，達(dá)到對開發(fā)程度較低的C區(qū)塊進(jìn)行儲層預(yù)測與優(yōu)選的目的。在莫里青油田主力油層的實際應(yīng)用表明，基于短期旋回層序建立的地質(zhì)模型更具科學(xué)性、等時性、成因連續(xù)性，能有效地揭示砂巖儲層的物性、非均質(zhì)性及夾層的分布規(guī)律。

圖5 莫里青油田雙二段儲層孔隙度、滲透率、含油飽和度模型

根據(jù)Petrel軟件應(yīng)用效果分析，雙二段相控屬性模擬(圖5)與地震相、地震屬性(圖4)及試油等數(shù)據(jù)具有很好的吻合性，含油儲層在層序內(nèi)部的分布特征與本文研究基本一致。進(jìn)而通過優(yōu)選出的模型，在C區(qū)塊南部雙二段SQ2-SQ4層序共預(yù)測出6個有利含油儲層。其中過C13-1井的一號含油儲層發(fā)育于SQ2層序短期基準(zhǔn)面上升期，該儲層面積約為0.631 km2，孔隙度10%～18%，滲透率(9.87～78.96)×10-3μm2，含油飽和度35%～55%。目前新井C13-4投產(chǎn)20 t/d，是對該含油儲層很好的驗證。

4 結(jié)論

1)針對陸相多物源湖盆的沉積特征，巖—電—震相結(jié)合，以各主物源形成的較大規(guī)模沖刷不整合及與之對應(yīng)的整合面為界面特征進(jìn)行層序劃分，從而將主物源約束在層序格架內(nèi)部，同時利用主控斷層活動期次的一致性可進(jìn)行各物源間的層序?qū)Ρ取?/p>

2)首次將研究區(qū)雙陽組二段劃分為4個四級層序(對應(yīng)基準(zhǔn)面中期旋回)，并劃分出體系域和13個基準(zhǔn)面短期旋回，建立了莫里青油田高分辨率層序地層格架。

3)對莫里青油田而言，低位域和高位域砂體均可能成為儲層發(fā)育的有利場所；按基準(zhǔn)面旋回特征分析，有利含油儲層發(fā)育的短期旋回，在(扇)三角洲前緣和水下扇中扇亞相主要出現(xiàn)在中期基準(zhǔn)面上升早期及下降晚期。

4)基于高分辨率層序地層研究進(jìn)行相控隨機(jī)建模，由已知推未知，由簡單到復(fù)雜，促進(jìn)地質(zhì)概念向模型轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)儲層研究由定性分析向半定量、定量化分析的轉(zhuǎn)變。該方法成功在莫里青油田C區(qū)塊南部雙二段SQ2-SQ4層序預(yù)測出6個有利含油儲層。

[1] 徐翔軍.伊通地塹古近系層序地層學(xué)分析及重點區(qū)巖性地層圈閉分布規(guī)律[D].長春:吉林大學(xué),2007:76-113.

[2] 李本才.伊通地塹岔路河斷陷古近系層序地層學(xué)研究及非構(gòu)造圈閉預(yù)測[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué),2006:38-40.

[3] 馬良,周江羽,王旭麗,等.伊通盆地岔路河斷陷始新統(tǒng)地層對比[J].石油實驗地質(zhì),2008,30(3):260-269.

[4] 王永春.伊通地塹含油氣系統(tǒng)與油氣成藏[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001:10-21.

[5] Van Wagoner J C,Mitchum R M,Campion K M,et al.Siliciclastic sequence stratigraphy in well logs,cores and outcrops:Concepts for high resolution correlation of time and facies[J].AAPG Methods in Exploration,1990(7):55.

[6] Mitchum Jr R M,Van Wagoner J C.High-frequency sequences and their stacking patterns: sequence stratigraphic evidence of high-frequency eustatic cycles[J].Sedimentary Geology,1991,70:131-160.

[7] Cross T A.High-resolutions stratigraphic correlation from the perspective of base-level cycles and sediment accommodations[C].Proceedings of Northwestern European Sequence Stratigraphy Congress,1994:105-123.

[8] 威爾格斯C K.層序地層學(xué)原理:海平面變化綜合分析[M].徐懷大,等譯.北京:石油工業(yè)出版社,1993:155-183.

[9] 鄧宏文.高分辨率層序地層學(xué):原理及應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社,2002:16-22.

[10] Escalona A,Mann P.Sequence-stratigraphic analysis of Eocene clastic foreland basin deposits in central Lake Maracaibo using high-resolution well correlation and 3-D seismic data[J]. AAPG Bulletin,2006,90:581-623.

[11] 鄭榮才,彭軍,吳朝容.陸相盆地基準(zhǔn)面旋回的級次劃分和研究意義[J].沉積學(xué)報,2001,19(2):249-255.

[12] 陸永潮,任建業(yè),李思田,等.伊通地塹的沉積充填序列及其對轉(zhuǎn)換—伸展過程的響應(yīng)[J].石油實驗地質(zhì),1999,21(3):233-236.

[13] 唐大卿,何生,陳紅漢,等.伊通盆地斷裂體系特征及其演化歷史[J].吉林大學(xué)學(xué)報：地球科學(xué)版,2009,39(3):386-396.

[14] 林暢松.沉積盆地的層序和沉積充填結(jié)構(gòu)及過程響應(yīng)[J].沉積學(xué)報,2009,27(5):849-862.

[15] 秦雁群,鄧宏文,侯秀林,等.海拉爾盆地烏爾遜凹陷北部高分辨率層序地層與儲層預(yù)測[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(2):214-221.

[16] 鄭榮才,吳朝容,葉茂才.淺淡陸相盆地高分辨率層序地層研究思路[J].成都理工學(xué)院學(xué)報,2000,27(3):241-244.

[17] 肖朝輝,王招明,吳金才,等.塔里木盆地石炭系層序地層劃分及演化[J].石油實驗地質(zhì),2011,33(3):244-254.

[18] 朱紅濤,Liu Keyu,楊香華.陸相湖盆層序構(gòu)型及其巖性預(yù)測意義:以珠江口盆地惠州凹陷為例[J].地學(xué)前緣,2012,19(1):32-39.

[19] 吳勝和,金振奎.儲層建模[M].北京:石油工業(yè)出版社,1999:9-24.

[20] 李少華,尹艷樹,張昌民.儲層隨機(jī)建模系列技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2007:60-69.

[21] 韓登林,張昌民,李忠,等.油氣田開發(fā)中后期的儲層三步建模法:以趙凹油田為例[J].地質(zhì)科技情報,2007,26(5):109-112.

(編輯黃 娟)

Applicationofhigh-resolutionsequencestratigraphyframeworkinreservoirprediction:Acasestudyof2ndmemberofShuangyangFormationinMoliqingOilfield

Hu Yuan1, Chen Kaiyuan1, Zhao Lei1, Sun Yang1, Li Geng2

(1.SchoolofEnergyResources,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.MIEnergyCorporation,Songyuan,Jilin138000,China)

With multiple sources and multiple stages for strike-slip, the Moliqing Fault Basin has a complicated fracture pattern, and the source stage and reserve distribution still remain discussing. By means of high-resolution sequence stratigraphy, combining lithologic, electric and seismic data together, the 2nd member of the Shuangyang Formation in the Moliqing Oilfield has been divided into 4 4th-grade sequences (equivalent to mid-term base-level cycles) and 13 short-term base-level cycles. A high-resolution sequence stratigraphy framework of the Moliqing Oilfield has been established. Grain size, seismic attribute and facies analyses have been applied to study sediment-ary micro-facies. Using facies-constrained stochastic modeling method, the reservoir distributing features of high-exploitation blocks A and B have been fitted and the optimal parameters and models have been selected. Then these parameters are applied to the reservoir prediction in blocks C and D which are in low exploitation degree. Six oil-bearing reservoirs in the 2nd member of the Shuangyang Formation in the south of block C have been predicted with this method. The change from qualitative analysis to semi-quantitative and quantitative analyses in reservoir research provides more reliable foundation for the exploration and development of lithologic reservoirs.

high-resolution sequence stratigraphy; facies-constrained stochastic modeling; reservoir prediction; 2nd member of Shuangyang Formation; Moliqing Oilfield; Moliqing Fault Basin

TE122.2+4

A

1001-6112(2013)01-0098-06

10.11781/sysydz20130117

2012-03-08；

2012-12-10。

胡源(1986—)，男，碩士，從事層序地層學(xué)和油藏描述研究。E-mail: huyuank2006@yahoo.cn。

中國石油科技創(chuàng)新基金項目(2011D-5006-0303)資助。