渤海海域盆内低凸起周边近源砂体形成条件及预测方法——以辽东湾JZ-A构造区沙一、二段为例

刘志刚,宋章强,郭 涛,张中巧

(中海石油(中国）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

渤海海域盆内低凸起周边近源砂体形成条件及预测方法
——以辽东湾JZ-A构造区沙一、二段为例

刘志刚,宋章强,郭 涛,张中巧

(中海石油(中国）有限公司天津分公司,天津塘沽 300452）

传统认为渤海海域辽东湾地区的盆地低凸起由于面积小,不能作为有效物源,周边碎屑储层不发育。通过仔细分析JZ-A构造相邻凸起区的钻井、地震等资料,分析认为该低凸起区沙二早期辫状沟道发育,可以作为有效物源区,沙二晚期发育湖相碳酸盐岩沉积。在动态物源理论指导下,在精细的古地貌及古沟谷分析基础上,应用宏观地震相分析技术、地震属性分析技术、多属性聚类分析技术预测了沙二早期辫状河三角洲展布范围。后来的勘探实践与预测结果完全吻合,并发现了中型油气田。该地区沉积储层的成功预测,在类似构造区块有一定借鉴意义。

低凸起;近源砂体;预测方法;渤海海域

近年来,渤海海域古近系油气勘探取得了较大进展,发现了J1、J25、Q29、K10等一批储量达亿吨级的大型油气田(群）。这些勘探成果的取得,与古近系储层预测技术方法的突破是密不可分的。渤海的勘探者们在理论与实践结合的基础上,创新提出“山—沟—坡—面”控砂原理、“三因素”控砂原理以及动态物源理论[1-4],形成了适合渤海的特色沉积储层预测技术,即地质—地球物理综合预测技术。另外,许多学者对其它油田也做了很多控砂模式的研究,如陡坡带断裂控砂模式、构造坡折带对沉积的控制等等[5-11]。但是,盆内低凸起的供源能力长期以来并没有受到重视,传统上一直认为盆内低凸起在沙河街时期对盆外大型物源有阻挡作用,其周边沉积体不发育(图1b）。笔者在动态物源理论的启发下,对渤海海域多个盆内低凸起周边近源砂体的发育情况做了细致的探索研究。徐长贵[2]认为辽东湾JZ-S地区沙一二段的砂体就是来自辽西低凸起,辽西低凸起在沙二段沉积时期为剥蚀区,可以做为良好的物源区。因此认为只要低凸起上母源性质好、古沟谷古沟道发育,还是完全有可能在其周边形成小型沉积体的。大量的精细三维地震资料的应用,也为低凸起周边小型沉积体的识别描述及精细刻画提供了技术保障。本文以JZ-A构造为例,介绍盆内低凸起周边近源砂体的形成条件及储层预测方法。

1 地质背景

JZ-A构造位于渤海海域辽西低凸起北倾末端的JZ-B气田东北侧,整体受控于辽西低凸起边界大断层并被次级断层复杂化的大型断鼻构造(图1a）。早期钻井表明该构造是以沙一、沙二段碳酸盐岩为主要储层,根据碳酸盐岩与陆源碎屑岩相互消长的一般共识,来自西部大物源区的三角洲体系不能影响到本区,JZ-A构造是缺乏有效储层的(图1b）。

2 砂体形成条件分析

图1 JZ-A构造位置(a）和构造内沙一、沙二段沉积相图(b）Fig.1 JZ-A structure location(a）and distribution of sedimentary facies of the Es1 and Es2 formation in structure(b）

关于研究砂体形成的条件,很多学者都已经提出了自己的观点并起到了很好的指导作用。但是如果在盆内低凸起周边找砂体,笔者认为首先必须要仔细研究低凸起是否能作为有效物源区,同时还需要仔细分析凸起区是否存在古沟谷,保证物源可以沿古沟谷向下汇聚形成砂体富集区。因此,有效的物源区及古沟谷是盆内低凸起周边砂体发育的必要条件,“源—沟”耦合是砂体发育的基础。

2.1 物源分析

图2 JZ-B-5井单井柱状图Fig.2 Histogram of JZ-B-5 well

通过对已钻井JZ-B-5单井资料(图2）细致地研究,可以清楚地看到JZ-B-5井基岩类型为前寒武系花岗岩系,这种母岩类型经受侵蚀搬运后,很容易形成碎屑储集砂体,并且沙二段直接覆盖在前寒武系之上。沙二底部2 341.1 m岩心为含中砾细砾岩,砾石分选差,磨圆度一般,说明5井区在沙二时期是近物源的,而且可以提供物源;在地震上表现为下切特征(图3a）,分析认为沙二底部为沟道滞留沉积。沙一段2 323.5 m岩心为生物介壳富集的灰岩,分析认为沙二顶部～沙一段为滨浅湖滩。通过岩心的特征,可以大体指示该区沉积演化过程:该井沙二早期位于剥蚀区残留沟道;沙二晚期至沙一时期没于水下,为滨浅湖沉积。因此,JZ-B-5井区沙二早期是可以提供物源的,并且JZ-A地区可以接收到来自JZ-B地区物源的砂体。赖维成[1]首次在“三因素”控砂理论中提到了“动态物源”,指出物源区的大小是动态变化的。结合该构造判断JZ-B地区物源应该也属于动态物源范畴,且物源是隐蔽的。因此,分析物源时一定要用动态的思维来看待,不能以现今的沉积面貌而轻易认为古沉积时期也为如此。低凸起甚至凹陷内也可能存在局部的、短暂的小物源区。经强烈剥蚀、快速沉积,小物源也能形成好砂体。

2.2 古输砂通道及古地貌分析

通过对JZ-B地区物源的分析,该地区沙二段的物源来自辽西低凸起北端,那么物源的供源能力又如何呢?从过JZ-B-5井南东向地震图(图3a）可以看出,辽西低凸起北端发育大型古输砂通道,正是由于大型古输砂通道的存在,使得JZ-A地区可以接收来自辽西低凸起的沉积体,并且起到了汇聚的效果。古输砂通道是沉积物搬运的直接证据,良好的沟道保证沉积区砂体通畅并持续地供应。根据地震资料对该凸起进行分析,从而刻画并确定了剥蚀区的范围(图3b）,图3c是该区沙二早期的古地貌特征,从古地貌特征上也明显反应出辽西低凸起北侧在沙二早期存在大型古输砂通道。同时我们还可以大体推测:顺古沟谷下方的斜坡地带为砂体的有利富集区。关于古地貌对砂体的控制作用,徐长贵和邓洪文已经做了详细的研究[3,4],认为精细的古地貌分析是准确预测古近系储集层的必要条件和前提条件。古地貌分析不仅对预测和识别储集层具有非常重要的指导意义,同时对隐蔽油气藏的预测也有着非常重要的作用。

图3 下切古特征(a）、沙二早期物源区范围(b）及其古地貌特征(c）Fig.3 Incised valleys characteristics(a）,distribution of source in early stage of Es2(b）and Palaeogeomorphology characteristics in early stage of Es2(c）

3 地质约束下的地震储层预测方法

目前,储层预测方法技术已经发展到一个地质理论与先进的地球物理技术完美结合的程度,并达到储层精细预测的目的。储层预测技术需要地震地质一体化研究方法才能变得更加完美。笔者通过参考前人研究成果,总结出一套盆内低凸起周边近源砂体储层预测的方法。

3.1 宏观地震相分析技术

宏观地震相分析主要是通过对常规地震相(如前积反射、杂乱反射、楔状反射等）的追踪来刻画大型沉积体的大致分布范围。通过对JZ-A地区精细的地震相分析,JZ-A地区沙二段地震反射为一套强振幅楔形前积反射特征(图4）。受断层影响,地震反射特征显得复杂化,追踪其平面分布有一定困难,要详细刻画沉积体的平面展布特征,需要借助地震多属性综合分析。

图4 沙二段典型地震相特征Fig.4 Typical seismic facies characteristics in Es2 formation

3.2 地震属性分析技术

地震属性是指由叠前或叠后地震资料,经过数学变换导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征。这些特征既可直接度量,又可通过基于逻辑或实践的推理得到[12]。地震属性分析技术能够从地震数据中提取丰富的地球物理信息,在石油勘探开发的各个领域发挥着举足轻重的作用。各种地震属性的平面展布具有一定的相似性,但对于储层精细预测来讲其差异性很大。不同的地震属性反映不同的地质含义,如:频率反映沉积体结构,振幅反映岩性差异性,相位反映边界。本文通过对JZ-A地区地震属性分析和研究,从地震属性中提取的振幅信息有助于该地区的储层预测,从而划分出该区有利沉积体平面展布位置。

为了找出能反映沙二段沉积储层特征的地震响应特征,我们对地震、地质、测井数据进行详细分析,并结合进行井震标定分析(图5a）,认为:沙河街组二段地震反射层振幅强弱可反映沙二段储层变化规律,振幅越强,对应沙二段储层发育程度越高。因此,根据沿层均方根属性图大体圈定沉积体平面展布范围(图5b）。

图5 地震剖面(a）、均方根振幅图(b）和多属性聚类分析图(c）Fig.5 Seismic profile(a）,mean-square-root amplitude(b）and multi-attribute combination of cluster(c）

3.3 多属性聚类分析技术

多属性聚类分析方法是按照客体在性质或成因上的亲疏关系,对客体进行定量分类的一种多元统计分析方法。聚类分析的基本原则[13]是:(1）若选出的一个样品或变量在分好的群中从未出现过,则将它们形成一个独立的群;(2）若选出的一对样品或变量有一个已在分好的群中出现过,则把另一个样品或变量也归入该群;(3）若选出的一对样品或变量分别出现在已分好的两个群中,则把这两个群连结成一个新群;(4）若选出的一对样品或变量出现在同一个群中,则这个样品就不再分群。

通过对JZ-A地区目的层时窗内提取各种地震属性(均方根振幅、弧长、振幅和、瞬时相位）,我们进行了多属性聚类分析(图5c）,并在前述地质认识的基础上,对地震属性结果进行综合解释,分析认为:红色区域多属性相关性较好,预测为储层发育主体区;绿色区域多属性相关性中等,预测为沉积体远端;黄色区域多属性相关性较差,预测为湖相泥岩发育区。该分析结果为后续实钻结果所证实。

在地质模式指导下,结合地震储层平面预测技术,综合分析JZ-A地区发育来自于JZ-B地区物源的辫状河三角洲沉积,并预测了其平面分布范围(图 6）。

图6 JZ-A构造沙二早期沉积相图Fig.6 Sedimentary facies of the early stage of Es2 formation of JZ-A structure

4 勘探效果

基于JZ-A地区沉积储层平面展布情况,并结合构造地质资料,最终在JZ-A地区部署了5口探井,实钻结果与预测结果完全吻合,所钻探井均钻遇辫状河三角洲前缘相带,储层发育,而且获得了较好的油气发现(图7）,平均油层厚度高达30 m,经测试单井日产油平均超过100 m3,最高可达300多立方米,原油密度为0.82～0.85 g/cm3,为品质非常好的轻质油。经过对该构造沙二段的储量计算,为一中型油气田。

图7 JZ-A构造联井图Fig.7 Profile from Well JZ-A-1 to Well JZ-A-5

5 结论

(1）盆内低凸起面积虽小,但如果能提供有效物源、有古沟谷等输砂通道发育,在“源—沟”耦合的情况下,其周边还有可能发育有效储层。

(2）盆内低凸起周边砂体一般规模不大,实践证明:在地质理论指导下,利用三维地震资料,进行多属性综合分析,地质—地震相结合精细刻画预测其平面展布是一套行之有效的技术方法。

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The formation conditions and prediction methods of near-source sand body adjacent to low salient in Bohai Bay Basin——taking Es1 and Es2 formation in the JZ-A structure,Liaodong Bay as an example

Liu Zhigang,Song Zhangqiang,Guo Tao,Zhang Zhongqiao
(Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tanggu Tianjin300452）

For a long time,because the area of low salient in Liaodong bay area in Bohai Sea was small,it wasn’t considered as an effective source and the clastic reservoirs wasn’t developed.By analyzing drilling and seismic data in JZ-A structure,braided valleys are developed in this low salient during sedimentation early stageof Es2 and they can be treated as the effective source.During late stageof Es2,the carbonate sediments were developed.Under the directionof dynamic source theory and basedon the subtle analysisof palaeogeomorphology and paleovalley,braided-river delta distribution during early stageof Es2 waspredicted by using seismicfacies analysis techniques,seismic attribute analysis techniques and multi-attribute combinationof cluster analysis techniques.Finally,a middle scaleoilfield wasfound which provided referencefor future petroleum geological exploration in other similar structures.

low salient;near source sand body;prediction method;Bohai Sea

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2011.01.022

1008-2336(2011）01-0022-06

中海石油(中国）有限公司“十一五”重大基础研究项目“渤海湾地区油气形成富集与分布预测”(编号:SC06TJ-TQL-004-BH02）资助。

2010-09-15;改回日期:2010-10-12

刘志刚,男,1980年生,工程师,2002年毕业于西南石油大学,现主要从事沉积储层综合研究。E-mail:liuzhg3@cnooc.com.cn。