乌石凹陷流沙港组薄储层特征及砂体预测

周 伟，曾晓华，管 琳，王勇标，胡 威，莫冯阳

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东湛江 524057）

乌石凹陷位于南海北部湾盆地南部坳陷的东北部（图1），是在前古近系基岩上发育的新生代箕状凹陷[1-3]。近年来，在乌石凹陷东区古近系流沙港组勘探取得较大突破，初步形成乌石东区油田群，古近系流沙港组二段（以下简称流二段）是近年来油气发现的主力层位。虽然该层段储层物性较好、测试产能较高，但储层为砂泥岩薄互层，薄层砂体展布及连通性认识不清，严重制约了油田的有效开发。前人在乌石凹陷东区开展了大量的研究工作，主要集中在流沙港组三段扇三角洲沉积模式、储层展布及物性主控因素等方面，对流二段研究较少，仅在流二段沉积模式及演化、成岩作用及有利储层分布方面见少量研究成果。本次研究从流二段砂泥岩薄互层特征入手，开展地质统计学反演，对薄层砂体进行刻画，查明薄层砂体的展布特征，建立研究区流二段定量地质知识库，指导开发井井位部署，推动乌石凹陷东区早日建产。

1 区域地质特征

乌石凹陷北部以企西隆起南缘为界，西部、南部分别以流沙凸起与海头北凹陷和迈陈凹陷分隔，东部与流沙凸起相邻（图1）。作为北部湾盆地的一部分，乌石凹陷的形成、演化与北部湾盆地的整体演化特征一致，经历了断陷（张裂）、断坳、坳陷（裂后）三个阶段，对应着湖盆初始拉张-深陷-萎缩-海侵的演化过程。断陷阶段早期沉积了以冲积扇为主的长流组地层，中后期沉积了滨浅湖、中深湖相为主的流沙港组地层，为乌石凹陷主要的储层和烃源岩分布层段，形成多套储盖组合[3]；断坳阶段沉积速度加快、水体变浅，沉积了以河流相、三角洲相、滨浅湖相为主的涠洲组地层，是乌石凹陷次要的储层和盖层；断陷阶段末期，经历了一次构造挤压反转，盆地隆起，湖盆消亡，乌石凹陷东区涠洲组地层受到强烈的剥蚀。坳陷阶段盆地热沉降导致大规模海侵，沉积了一套以滨浅海相为主的砂、泥岩地层，从而形成了典型的“双重结构”特征[4]。流二段沉积时期，乌石凹陷快速张裂和深陷，湖盆范围进一步扩大，水体加深，凹陷东区已形成北高南低的箕状半地堑，在流三段扇三角洲沉积的基础上发育了广泛的三角洲前缘及前三角洲沉积[5]。流二段沉积物源来自北部的隆起区，在北部可见含砾砂岩储层，向南含砂率逐渐减少、岩性逐渐变细，钻井揭示研究区流二段整体表现为砂泥岩薄互层特征。

图1 北部湾盆地乌石凹陷东区构造位置

2 薄互层特征

2.1 岩心特征

钻井取心总体呈现以下特征：①泥岩以灰色、深灰色、灰褐色为主，普遍可见植物茎干及碎屑，层理面上可见大量云母；②砂岩中脉状、透镜状层理及复合层理较发育，局部可见流水砂纹层理（图2）；③砂岩可见典型的正粒序特征，底部发育冲刷面；④生物扰动较发育。岩石类型主要为长石岩屑质石英砂岩和岩屑石英砂岩，陆屑成分成熟度低-中等。砂岩分选以中等、较好为主，磨圆度为次棱-次圆状。粒度概率累积曲线以两段式为主，跳跃组分占60%～70%，悬浮组分占30%～40%，跳跃主体斜率较大，表明颗粒分选较好。录井揭示含砂率普遍小于40%，单砂体厚度主体为1～5 m，以细粒砂岩为主。结合区域沉积背景，初步判断研究区流二段为浅湖至半深湖环境，具有三角洲前缘及前三角洲沉积特征。

2.2 测井相特征

水动力条件的差异和变化会导致沉积物在粒度、分选、泥质含量等方面出现明显差异，反映在测井曲线上主要是曲线幅度、形态、接触关系的变化。因此，通过测井曲线可以对沉积时期的水动力条件、物源供给条件、沉积作用方式及纵向演化进行仔细识别[6-8]。研究区流二段主要发育5 种典型测井相（图3）。各测井相特征如下：高幅钟形在自然伽马曲线上表现为顶渐变、底突变的特征，反映河道迁移的正粒序结构，为水下分流河道微相，主要发育在研究区的北部；高幅漏斗形在自然伽马曲线上表现为顶突变、底渐变的特征，为三角洲前缘河口坝和远砂坝沉积，主要分布在研究区的北部及中部；高幅指状在自然伽马曲线上主要表现为顶渐变、底突变的特征，为席状砂微相，主要发育在研究区的北部及中部；低幅齿状在自然伽马曲线上主要表现为顶底部渐变的特征，为分流间湾沉积；沉积低幅线形在自然伽马曲线上表现为顶底部渐变的特征，为浅湖相泥质沉积，主要分布在研究区的南部。

图2 乌石凹陷东区流二段岩心特征

2.3 沉积微相展布特征

根据岩心、测井相分析，在研究区流二段识别出六种沉积微相：水下分流河道、分流间湾、席状砂、河口坝、远砂坝、浅湖泥。在层序划分及对比的基础上，结合古地貌、含砂率及地震多属性拟合等信息[9]，厘清了流二段内四个四级层序的沉积微相平面展布及演化特征，整体表现为由水退至水进的三角洲生长发育然后到消亡的过程[10]。

图3 乌石凹陷东区流沙港组二段测井相特征

流二段沉积早期，研究区整体处于高水位期，物源主要为北东向，供给一般，发育两套三角洲前缘沉积体，含砂率低，厚层的河道砂体基本不发育，部分位置发育小型水下分流河道及一定范围的席状砂（图4a）；其后发生短期水退，两套三角洲前缘沉积体均向西南方向推进，钻井揭示北部近物源端发育较厚层的分流河道及河口坝砂体，沉积体前端砂体较薄，河道摆动和分叉明显，主要发育小型水下分流河道以及薄层席状砂（图4b）；之后水位进一步降低，物源供给更加充足，两套三角洲前缘沉积体合二为一，河道砂体更加发育，砂体分布范围更广。北部发育大型水下分流河道且分布较为均匀，局部发育河口坝，往南河道规模变小，分叉增多，河口坝发育，沉积体前端广泛发育席状砂（图4c）。流二段沉积晚期，研究区发生大型水进，仅在北部近物源区发育三角洲沉积体，范围明显缩小，绝大部分区域为浅海泥岩沉积（图4d）。

2.4 沉积主控因素

乌石凹陷东区断裂非常发育，前人研究认为主要受多幕拉张裂陷控制，结合研究断层分布及古地貌特征来看，区域性断裂控制了研究区整体的古构造格局，影响了古地貌特征，同沉积断层和古地貌共同控制了流二段沉积体系展布，其中，北东向断裂对流沙港组沉积控制作用明显[11-12]。流二段沉积时期，研究区大部分处于浅湖到深湖的沉积环境中，地形坡度整体较缓，受断裂控制研究区北部位置各层序沉积地层较薄，而往南部推进方向，同沉积断层发育，同沉积断层下降盘沉积砂体更厚，从而影响了砂体的分布，导致南部沉积区砂体更为连片，优势相带更为发育。

3 砂体预测

3.1 岩石物理分析

岩石物理特征分析是地质统计学反演的基础，主要是检查弹性参数对岩性的识别能力，找出对岩性变化敏感的测井曲线[13]。本文在测井资料标准化和精细处理的基础上，进行了岩石物理参数与岩性的相关性分析，整体上砂岩表现为低声波时差、低密度特征；泥岩表现为高声波时差、高密度特征。声波时差在大套砂体的识别上具有较好的响应特征，波阻抗对砂泥岩具有一定的区分能力，但对泥质含量稍高、物性稍差的砂岩区分程度较低，不能满足反演要求。因此考虑构建拟声波曲线，即在原始低频声波曲线中，加入高频岩性敏感曲线（自然伽马）信息，以增强储层的识别能力[14]。拟合后的声波时差、波阻抗曲线对岩性有较好的响应（图5），满足波阻抗反演要求。

3.2 方法选择

砂泥岩薄互层中薄层砂岩的预测一直是业界难题，常规地震反演受地震分辨率的限制和反演波阻抗多解性的影响，无法精确刻画薄储层[13，15]。地质统计学反演以地质统计学分析为基础，将随机模拟理论和地震反演相结合，充分发挥地震横向覆盖面广、分辨率高和测井纵向采样密集的特点，从井点出发、以地震数据为基础，通过岩相概率密度函数分析及变差函数分析，选择合适的模拟算法和反演算法，并求取多个等概率的波阻抗，得到高分辨率的反演数据体，实现对薄层砂岩的预测[16-20]。本次研究在常规稀疏脉冲反演的基础上进行统计分析模拟实现，反复迭代直至合成地震道与原始地震道相关性达到最优，得到地质统计学反演数据体。

图4 乌石凹陷东区流沙港组二段各层序沉积微相

图5 流沙港组二段砂岩、泥岩岩石物理参数分布

3.3 地质统计学反演效果分析

地质统计反演最大的特点就是其随机性很强，因此，对结果进行可靠性验证是很有必要的[21]。结合地质认识，从剖面上及盲井检验等多方面对预测结果的准确性和合理性进行校验分析。从稀疏脉冲反演和地质统计学反演结果对比来看，地质统计学反演有效地提高了分辨率，能较清楚地反映薄层砂体的纵横向变化和接触关系。通过井抽稀检验对比可以看出，地质统计学反演预测的砂体与井点自然伽马曲线吻合较好，井抽稀前后岩性反演结果基本一致，只是井抽稀处及周围有细微变化，表明反演结果比较可靠（图6）。

3.4 薄互层砂体刻画

图6 井抽稀前后岩性剖面对比

根据地质统计学反演结果，对目的层位各油组砂体进行精细地刻画，统计单砂体形态特征，测量其长度、宽度、厚度，计算砂体长宽比、砂厚比，构建乌石凹陷东区流二段砂泥岩薄互层砂体定量知识库。流二段水下分流河道长度小于3 800 m，多为1 000～2 800 m；宽度多为300～900 m，厚度多分布于3～14 m。砂体长宽比为3.16～6.29，平均为4.13；宽厚比为53.51～114.07，平均为76.64。

在流二段四级层序沉积微相展布规律的约束下，根据地质统计学反演和砂体精细刻画结果，结合多属性拟合含砂率分布特征、测井平面相展布特征等，进一步明确了流二段各油组沉积微相平面展布，以便更好地指导井位部署。

4 结论

（1）乌石凹陷东区流二段砂泥岩薄互层为滨浅湖背景的缓坡三角洲前缘沉积， 同沉积断层和古地貌共同控制了砂体的展布，研究区北部各层序沉积地层较薄，往南部受同沉积断层发育的影响，砂体更为连片，优势相带更为发育。

（2）在测井资料精细处理和岩石物理分析的基础上，通过重新构建拟声波曲线，引入高频岩性敏感测井曲线信息，增强了声波时差、波阻抗对岩性的识别能力。优选地质统计学反演实现了对薄层砂岩的有效预测，有效地提高地震分辨率，较清楚地反映出薄层砂体的纵横向变化和接触关系，在研究区取得较好的应用效果。

（3）基于地质统计学反演结果，开展精细砂体雕刻，构建了乌石凹陷东区流二段砂泥岩薄互层砂体定量知识库，可有效指导井位部署。经统计分析，流二段水下分流河道砂体长宽比为3.16～6.29，平均为4.13；宽厚比为53.51～114.07，平均为76.64。