复合曲流河道内的单河道识别

周连敏 何书梅 赵郁文 宋舜尧 刘天鹤 王晶晶

(①中国石油大港油田公司勘探开发研究院，天津 300280；②中国石油大港油田公司对外合作项目部，天津 300280)

0 引言

随着开发程度的不断深入，相当多的油气田面临着可采储量采出程度大、综合含水率高的开发难题[1-4]。基于小层精度的常规储层研究已经难以满足油气田开发需求，急需采取一些新技术、新方法精细刻画储层，以达到认识厚砂体内部储层非均质性分布的目的。

河流相砂体是重要的储层类型之一[5-9]。河道的频繁摆动形成复合河道砂体，复合河道内砂体储层通常不连通、弱连通或半连通，具有很强的非均质性，影响剩余油的分布。这需要精细识别复合河道内单河道的边界及砂体分布情况。

国内很多学者已对复合河道内部单河道的划分开展了研究。肖佃师等[10]利用井震联合识别三角洲相复合砂体中单一河道；单敬福等[11]研究了复合辫状河道期次划分方法与沉积演化过程；胡光义等[12]针对渤海海域S油田新近系明化镇组辫状河沉积分析了复合砂体叠置样式等。但国内学者对于稀井网条件下曲流河复合河道的研究相对较少，特别是曲流河河道摆动频繁、砂体时空分布复杂的地质条件下，利用井、震资料识别单河道的难度大[13-15]。针对研究区海上油田稀井网条件，本文以单河道砂体接触模式为指导[16-17]，建立一套曲流河复合河道内单河道识别的技术流程，在实际应用过程中取得了较好的效果，为曲流河复合砂体油层的井网关系调整、剩余油挖潜提供了技术支持。

1 地质概况

埕海一区位于大港油田南部滩海区，构造上位于埕宁隆起向歧口凹陷过渡的斜坡部位，发育被断层复杂化的背斜圈闭，勘探面积约为40km2。纵向上具多套含油层系，其中明化镇组埋深较浅，一般为800～1200m，以泥岩为主，呈现“泥包砂”的特点，为曲流河沉积，河道摆动频繁，准确预测河道位置难度大。目前研究区已经进入开发阶段后期，由于储层非均质性严重，在开发中面临注采矛盾突出、剩余油挖潜困难等问题。

地震资料振幅类属性对岩性变化具有很好的响应[18-20]。根据前人的研究成果，研究区NmⅢ2小层曲流河河道的展布方向为南北向，均方根振幅高值区(图1a中红色区)呈近南北向条带状展布，与物源方向一致。均方根振幅高值区的井钻遇较厚砂岩，反应了振幅属性预测的储层分布与钻井结果吻合程度高。但依靠振幅属性不能预测河道边界的准确位置，同时利用振幅中值区预测砂岩分布还存在多解性。Texture振幅包络属性结合了单道振幅包络属性和多道振幅标准偏差，可以标识较连续高振幅地质体，高值区反映河道砂体的分布。Texture振幅包络属性沿层切片(图1b)揭示研究区西部主要发育单河道，东部W15井和W17井区发育复合河道，复合河道内部各单河道砂体相互叠置，砂体在时空分布上极为复杂，各条单河道边界模糊不清，因此需要开展复合河道内单河道边界识别。

2 单河道划分方法

2.1 单河道砂体地震响应特征

地震地层学理论认为，在砂、泥岩过渡区域，即河道砂体边缘处，地震波波形会发生变化，尤其是振幅有较大的变化。通常河道砂体在地震剖面上表现出“顶平底凸”的充填形反射或“顶凸底凸”的透镜状反射。如果相邻两口井钻遇砂体对应的地震反射同相轴是连续、稳定的，振幅强度没有变化，那么就可以认为两口井钻遇砂体属于同一条河道沉积；如果同相轴有一定程度的错开，或者相邻两口井之间的同相轴是断续的，振幅强度发生变化，那么钻遇砂体就不属于同一条河道[21-24]。

本次研究将单井钻遇河道砂体标定到地震剖面，分析地震波形受砂体分布范围变化的影响，预测单河道的分布。单河道砂体空间组合模式主要有两种：①同期单砂层内两个单河道砂体的叠加(图2a)，各单河道的顶面存在高程差或各单河道规模不同；②同期单砂层内多个单河道的叠加(图2b)，单河道之间存在溢岸砂体或泛滥平原沉积。

由图2可见，在砂体尖灭处地震反射振幅明显变弱，砂体叠合使波形变得复杂。据此可以通过地震属性揭示这种变化，刻画单河道砂体边界。

图2 复合河道内单河道的接触模式

2.2 单河道划分技术流程

复合河道砂体是两条或是多条单河道砂体侧向叠合的结果，但各单一河道总要出现分叉，留下河道之间沉积物的踪迹。若要在复合河道内识别单河道，需要确立单河道边界的识别标志及单河道砂体发育的规模，最终完成单河道的识别与划分。本文首先根据振幅属性的变化，利用边缘检测属性识别各单河道的边界；再根据地震波形的变化，利用倾角方位属性判断单河道侧向迁移方向；两种属性相互结合、相互验证，最终运用地层切片技术等，在沉积模式指导下，完成单河道之间沉积边界的识别与单河道的划分(图3)。

图3 单河道识别与划分技术流程

3 单河道识别

3.1 单河道边界的识别

振幅属性对本区岩性有较好的识别能力，边缘检测技术利用地震属性处理[25-26]突出其变化较快的边界。振幅属性沿水平面x、y轴方向梯度dx、dy指示岩性在水平面上的变化，边缘检测属性表达式为

在砂、泥岩过渡区域，振幅属性发生快速变化，通过计算梯度可以预测河道砂体的边界。从沿NmⅢ2小层底向上4ms处切片(图4a)看，高值区域为河道边界，较好地反映了末期河道弯曲度大的沉积特征。同时，截弯取直是曲流河特有的沉积现象，边缘检测属性上具有较好的反映(图4a北部W7井附近)。

研究区砂岩的边缘检测属性门槛值约为22000，因此将边缘检测属性按照22000截断，再将截断的边缘检测属性嵌入Texture振幅包络属性(图4b)进行双属性融合。双属性融合较好地反映了末期河道和河道砂体的配置关系，河道砂体主要发育于末期河道的凸岸。

图4 单河道预测图

W5井在NmⅢ2小层钻遇较厚的砂岩，为点坝砂体沉积，与双属性融合预测结果吻合较好。东部的复合河道经过双属性融合处理，可以清晰地识别出复合河道砂体内部各条单河道边界(图4b中黑色线条)，河道凸岸沉积的砂体也较为清楚。

3.2 河道迁移分析

根据曲流河“凹岸侵蚀，凸岸沉积”的动力特征，倾角的极大值指示河道的凹岸(图5)。复合河道主要是由不同的单河道组成，由于各条单河道动力特征的不同，砂体的沉积方向不同，倾角也有所变化。倾角方位属性反映地震数据局部构造的变化细节，特别是波形的细微变化，本文引入倾角方位属性预测单河道侧向迁移方向[27]，确定各期点坝发育位置。

图5 倾角极大值与河道迁移方向的关系

从沿NmⅢ2小层提取的倾角方位属性平面图(图6)可知，黑色高值条带代表倾角变化较大的区域，为河道砂体和泥岩的接触部位，发育于曲流河河道的凸岸，也就是末期河道的边界；红色和蓝色低值代表倾角变化较小的区域，是沉积相对稳定区域，为河道砂体内部或泛滥平原泥岩内部。

比较图4与图6可知，倾角方位属性与边缘属性预测的单河道边界具有较高的吻合程度，反映了预测结果的可靠性。

图6 沿NmⅢ2小层提取倾角方位属性平面图粉色箭头表示河道迁移方向

为进一步验证倾角属性分辨单河道砂体的能力，对NmⅢ2小层东部的几条复合河道分别沿层切片，分析复合河道内部各条单河道的摆动方向，为单河道的识别与划分提供依据。从W11井和W12井所在的单河道逐次向上的切片(图7)中可以看到，W11井和W12井的位置逐渐远离单河道，所在点坝砂体逐渐扩大，反映了单河道逐渐向西侧向迁移。表明该方法不但可以判断单河道迁移方向，还可以确定点坝砂体发育位置及其沉积演化过程。

图7 NmⅢ2小层底界向上不同时窗的倾角方位属性切片(粉色虚线箭头为河道)

4 应用效果

4.1 单河道展布特征

综合应用边缘检测属性及倾角方位属性，可以清晰看出点坝砂体和末期河道的配置关系，指导沉积微相的划分。结合井资料进行验证，本文对东部的3条复合河道进行了单河道细分，共划分出8条曲流河单一河道(图8a)。结合钻井解释结果，在曲流河沉积模式指导下，建立小层沉积微相平面图(图8b)，研究区范围内从西向东共发育10条单河道，东部单河道的点坝砂体规模相对较大，西部还发育有4个决口扇。统计结果表明，单河道砂体宽度为100～500m，平均宽度为326m，厚度为3～8m，平均厚度为5.2m，宽厚比为50～100，平均值为6.8。

图8 沿NmⅢ2小层末期河道分布图(左图黄色线框为右图成图范围)

4.2 钻井轨迹设计

单河道砂体的识别为井位设计，尤其为水平井轨迹设计，提供了地质依据。钻探曲流河砂体油气藏的水平井需要根据河道侧向迁移方向、规模、点坝位置调整井轨迹。当单河道侧向迁移、砂体顶面存在高程差时，需要根据河道砂体的分布，向上或向下调整井轨迹(图9)，以保证水平井轨迹始终在河道砂体内部，确保较高的油气层钻遇率。

图9 水平井在复合河道内轨迹调整方法

H17井(图8b)水平段主要顺单河道方向设计，在A靶点钻遇砂体，进尺到3544m处随钻显示为泥岩(图10)。根据本次单河道预测结果认为，泥岩主要是末期河道内洪水满溢充填形成的细粒沉积。结合研究区的构造特征，及时将钻头上调，轨迹重新进入砂体范围内，在B靶点完钻(图8b)。最终该井钻遇两套点坝砂体，投产后获得高产。

图10 H17井水平段油层钻遇情况

5 结论

(1)Texture振幅包络属性可以识别曲流河复合河道，但难以准确刻画单河道边界。边缘检测属性可以识别和划分曲流河复合河道内单河道边界。

(2)倾角方位属性可以判断曲流河复合河道内单河道迁移方向，还可以确定点坝砂体发育位置及其沉积演化过程。

(3)复合曲流河道内的单河道识别方法可以指导沉积微相的划分，并为井轨迹的调整提供地质依据。