河流相储层刻画与垂向非均质性分析——以西湖凹陷C油田柳浪组为例

毛云新， 娄 敏

( 中海石油(中国)有限公司 上海分公司，上海 200335 )

0 引言

河流相储层是油气良好的储集场所，其分布与油气勘探开发关系密切。由于河流改道频繁，造成储层横向变化快，勘探开发风险大，因此精细刻画河道砂体、分析储层的空间展布特征具有重要意义。河流相储层平面形态典型，多呈条带状展布。人们利用地震沉积学对河流相储层平面刻画开展研究[1-5]，主要集中于河流外部(如储层厚度侧向变化与曲流河侧向加积间的关系)、储层内部(如河流点砂坝叠加样式)、河道迁移变化等。地震沉积学利用地震资料横向分辨率高的特点，通过地层切片将平面属性成像为类似地表卫星照片的沉积体系，有利于沉积体的平面展布刻画。

河流相储层空间叠置关系复杂，储层的连通性和非均质性是河流相储层开发的关键因素，影响开发方案的设计。河流相砂体叠置类型主要有垂叠型、侧叠型和孤立型，主要研究方法为测井、井震结合、波形分类、正演分析、传统地震属性等[6-8]。其中，正演分析是研究砂体叠置关系的核心技术[9-10]，通过实际地震相与不同河道叠置关系模型正演得到地震相对比，可以推断河道空间切叠方式。

西湖凹陷C油田柳浪组发育河流相储层，砂体横向变化快且河道砂体叠置复杂，需要进一步明确储层平面展布与垂向叠置关系。基于三维地震和钻井岩心、测井资料，分析研究区岩心相—测井相—地震相，确定沉积相类型；利用等波形追踪层位解释技术，通过等时地层对比建立高分辨率层序地层格架；通过划分砂体期次，在合理的时窗范围内提取常规和反演地震层间属性，刻画储层平面展布情况；根据储层平面展布刻画结果，分析重要开发层系LL5段砂体的垂向叠置关系及连通性，指导研究区下一步开发布井方案，为类似地区开展砂体平面展布与垂向叠置关系研究提供参考。

1 研究区地质概况

西湖凹陷位于东海陆架盆地的东北部，呈北北东向展布，为新生代断—坳复合型盆地，经历早期断陷、中期拗陷和晚期整体沉降3个阶段[11]。C油田位于东海陆架盆地西湖凹陷中央反转构造带南部，是一个北北东向的大型反转背斜(见图1)。研究区自下而上发育古近系、新近系及第四系，其中渐新统花港组和更新统柳浪组、玉泉组、龙井组为C油田的重要含油气层系[12](见图1)。

图1 研究区构造位置及井位分布Fig.1 Location of the study area and distribution of wells

目的层位为柳浪组，埋藏深度为1.4～2.0 km，为中浅层储层，整体物性较好，孔隙度超过20%，渗透率为(10～10 000)×10-3μm2，属于中高孔高—特高渗储层。柳浪组共分为五段，即柳浪组一段(LL1)、二段(LL2)、三段(LL3)、四段(LL4)和五段(LL5)，为河流相沉积环境[13]。文中重点研究层段为柳浪组三段(LL3)和柳浪组五段(LL5)。在研究区浅层地堑中发现商业油气，明确浅层储层的平面展布，有利于C油田中浅层系后续的滚动挖潜。

2 等时地层格架建立

高精度等时地层格架的建立是进行地震沉积学研究的基础[14]，采用高分辨率层序地层学理论划分长期、中期、短期旋回，建立等时地层格架。根据地层对比、沉积旋回、地层厚度等开展层序划分，将C油田柳浪组划分为1个长期旋回、2个中期旋回、5个短期旋回，短期旋回分别对应LL1、LL2、LL3、LL4和LL5段；其中LL5至LL4段为一个完整的中期旋回，LL3至LL1段为另一个完整的中期旋回(见图2)。短期基准面旋回与砂层组相对应；中期基准面上升半旋回控制砂体发育样式，早—中期多发育堆叠型厚砂体，晚期多发育孤立型薄砂体。柳浪组整体厚度约为450 m，砂体发育，单砂体厚度大。LL3和LL5段为重点开发层系，根据砂体期次进行单砂体划分，可将LL3段划分为LL3a、LL3b、LL3c小层，将LL5段划分为LL5a和LL5b小层。柳浪组每个层段厚度相差不大且发育稳定，单井钻遇厚度为80～100 m。测井相以箱型、钟型为主，整体为底部细砂岩、顶部偏粉砂岩的厚层复合正韵律砂体。垂向上多期河道砂体叠置，厚度较大，砂地比较高(60%～80%)。研究区柳浪组为河流相沉积，整体以正旋回为主。中期基准面上升半旋回早—中期，沉积物供给充足，可容纳空间较大，多发育辫状河沉积；中期基准面上升半旋回晚期，沉积物供给较少，可容纳空间较小，多发育曲流河沉积。浅层储层在C-1井柳浪组和龙井组取心，岩心可见透镜状层理、脉状层理、交错层理、爬升层理、块状层理和虫孔构造(见图3)，其中透镜状层理、脉状层理、爬升层理多形成于水动力较弱环境，反映曲流河沉积；块状层理、交错层理多形成于水动力较强环境，反映辫状河沉积。

图2 研究区层序划分及砂体对比(剖面位置见图1①)Fig.2 Sequence division and sand body correlation in the study area(section position as shown inFig.1①)

图3 研究区典型岩心照片Fig.3 Typical core characteristics of the study area

3 储层平面展布

3.1 等波形追踪层位解释技术

利用Paleoscan软件等波形追踪层位解释技术，在柳浪组地震数据全局分析的基础上，通过地震数据相似性和地质一致性的成本函数判断，完成层序结构的划分和等时层位的追踪解释。相比于传统地震自动解释，等波形追踪层位解释技术以“地层模型—地震层面”解释为切入点，可建立等时地层格架。层位的等时性是地震沉积学平面属性提取准确性的基础保障[15]，选择连续性较好的波谷进行等波形追踪，除目的层外，尽可能追踪多层相对等时的地震层位(见图4)，为后续层间属性提取奠定基础。

图4 研究区连井地震剖面等波形追踪层位解释(剖面位置见图1①)Fig.4 Seismic profile of well-connecting and interpretation horizon in the study area(section position as shown inFig.1①)

3.2 常规地震与反演地震结合技术

地震沉积学研究包括地震地貌和地震岩性体两部分。地震地貌主要与地层切片、RGB属性融合有关；地震岩性体主要与-90°相移技术有关。地震沉积学具有完备的技术流程体系，在油田勘探和开发储层刻画方面发挥重要作用[16-19]，尤其对于海上少井区块，储层刻画离不开地震沉积学[20]。并非所有的地层切片具有典型沉积体形态，对于不同厚度储层的刻画，选取合适的地震岩性体和合理的地层切片方式，可以提高平面属性效果。

地震岩性体的核心技术是-90°相移，将-90°相移后的常规地震体作为岩性体刻画储层平面展布，可以取得较好的效果[21]，但-90°相移技术仅适用于厚度小于1/2子波波长的薄—中等厚度储层[22-23]。当砂体厚度大于1/2子波波长时，相移后的剖面出现顶、底2套反射，地震轴出现分叉，与岩性不能一一对应。此外，当地层含煤时，由于煤层与低阻砂岩反射特征相似(为波谷反射)，导致常规地震技术无法正确区分岩性。反演地震体可以更好反映岩性，作为下一步地层切片的基础，对于不同类型的储层有相适应的反演方法，如厚层可以通过稀疏脉冲反演、有色反演等方式刻画[24-25]，含煤地层可以通过去煤反演反映真实的储层等。

研究区浅层地震品质较高，砂泥阻抗差异大，反射特征明显(见图5(a))，砂层组顶部与波谷相对应。地震同相轴较连续，地震主频约为28 Hz。根据经典楔状正演地震分辨率分析，地震分辨率为1/4子波波长。其中，LL5段对应的地震可识别最小砂体厚度为29 m(速度为2 770 m/s)。研究区单砂体厚度为10～50 m，位于1/4子波波长与1/2子波波长之间。由于储层相对较厚，采用有色反演技术预测储层，可以看到反演砂体与钻井砂体较吻合，反演效果好(见图5(b))。

将常规地震和有色反演技术结合起来，对目标区砂体进行刻画，增强储层刻画的可靠性。常规地震属性和反演地震属性的平面形态具有相似性，但是受特殊岩性、砂体厚度、地层组合等因素的影响，采用常规地震数据和反演地震数据刻画的平面属性形态具有较大差异。研究区LL5b小层常规地震和反演地震平面属性形态差异大，常规地震平面属性可见晚期河道，晚期河道对早期河道地震成像具有屏蔽作用。反演地震平面属性可以清晰刻画LL5b小层河道的平面展布(见图6)。此外，由平面属性与井点砂体厚度的相关关系(见图7)可知，LL5b小层反演地震平面属性与砂体厚度的相关关系更好，达到0.724 2。因此，对LL5b小层选用与井点砂体厚度相关关系好、平面形态佳的反演地震平面属性刻画储层展布特征。

3.3 包络层间属性技术

地层切片是地震地貌研究的核心技术之一，通过地层切片获得平面属性，进行沉积体平面解释。等时的地震层位和合理的开取时窗是平面属性提取的关键。经典地震沉积学解释多个等时的地震层位，在层位顶、底之间进行地层切片，利用瞬时切片属性刻画储层平面形态、分析沉积体垂向演化。在实际中，由于地震品质低或沉积环境复杂，地震轴连续性较差，解释的层位并非严格等时，所得平面属性往往具有假象，并且当地层较厚时，瞬时地层切片反映的地层信息有限，不足以包含厚储层的地震反射信息[26]。

采用两种方法，一种是选用Paleoscan软件等波形追踪层位解释技术，尽可能提高地震层位解释的等时性；另一种是在地层切片的基础上，利用目的层地震同相轴顶、底包络的两层切片提取层间属性(见图8)，尽可能更好刻画沉积体平面形态。包络层间属性技术比选择单个层位开固定时窗更等时，平面属性更可靠。根据测井曲线特征及井震结合资料，划分研究区LL3段河道期次(见图9)；采用包络层间属性技术精细刻画LL3a、LL3b和LL3c三期河道的平面展布(见图10)。

图5 研究区过井常规地震和反演地震剖面(剖面位置见图1 ②)Fig.5 Seismic profile and inversion seismic profile of well-connecting in the study area(section position as shown inFig.1②)

图6 研究区LL5b小层平面属性和沉积相Fig.6 Seismic plane attributes and sedimentary facies of LL5b Layer in the study area

图7 研究区LL5b小层砂体厚度与地震属性的相关关系Fig.7 Correlation of sand thickness and seismic plane attributes of LL5b Layer in the study area

图8 研究区LL3段包络层间属性提取方式(剖面位置见图1③)Fig. 8 The method to extract interlayer attributes of LL3 Member in the study area(section position as shown inFig.1③)

3.4 储层平面刻画技术

在等波形追踪层位解释的基础上，选取LL3和LL5段，通过常规地震体和有色反演地震体相结合提取层间地震属性，优选与井点砂体吻合程度好、平面形态佳的平面属性，有效刻画研究区储层平面展布。

LL3段砂体整体较发育，厚度为40～70 m，砂地比为55%。根据测井曲线特征及井震结合资料，可将LL3段划分为三期河道砂体(见图9)，即早期河道砂体、中期河道砂体和晚期河道砂体。早期河道砂体发育于连井剖面的所有井，中期河道砂体发育于C-A5井，晚期河道砂体基本无井钻遇。通过大时窗提取属性，刻画三期河道砂体平面形态(见图10)。早期河道砂体以南北向辫状河为主，河道宽度约为1.46 km，局部发育曲流河道，河道宽度约为0.79 km；中期河道砂体为近南北向辫状河，河道宽度约为2.20 km；晚期河道砂体表现为近东西向辫状河和窄河道，辫状河道宽度约为1.95 km，窄河道宽度约为0.55 m。总体上，上升半旋回早期和中期河道砂体规模较大，上升半旋回晚期河道砂体规模变小，水系方向由南西向逐渐转变为近东西向。LL3段沉积末期，发育东西向河道砂体，物源来自西侧。早期河道砂体在主井区全部钻遇水层，中期河道和晚期河道砂体钻遇油气层。C-A5井钻遇LL3段早期河道主体和中期辫状河道边部。

图9 研究区LL3段连井地震剖面及河道砂体期次(剖面位置见图1①)Fig.9 Seismic profile of well-connecting and stage of channel sand body of LL3 Member in the study area(section position as shown inFig.1①)

图10 研究区LL3段平面属性及沉积相Fig.10 Surface attributes and sedimentary facies of LL3 Member in the study area

总体上，振幅属性与砂体厚度具有较好的负相关关系，可超过0.70。由砂体厚度与地震属性的相关关系(见图11)可知，当砂体厚度在1/4子波波长以下时，砂体厚度与振幅属性呈正相关关系；当砂体厚度在1/4子波波长与1/2子波波长之间时，砂体厚度与振幅属性呈负相关关系；当砂体厚度大于1/2子波波长时，随砂体厚度的增加，振幅属性减弱，相关关系较差。研究区钻井钻遇的砂体厚度在1/4子波波长与1/2子波波长之间，砂体厚度与地震属性呈负相关关系。

图11 研究区LL3段砂体厚度与地震属性的相关关系Fig.11 Correlation analysis of sand thickness and seismic plane attributes of LL3 Member in the study area

研究区LL5段与LL3段相似，发育多期河道叠置砂体。根据井震结合资料，可划分为早期河道砂体与晚期河道砂体。早期河道砂体与晚期河道砂体叠置，在地震上难以区分，因此根据反演地震资料刻画早期河道砂体平面形态。在地震剖面上，晚期河道砂体表现为“小鼓包”， 可以通过RGB属性融合技术清晰刻画砂体。RGB属性融合技术既能对不同频率的瞬时振幅属性进行融合，也可以对振幅类、频率类、方差类等不同类型的属性进行融合[13]。选取30、40、50 Hz三种频率的振幅属性进行融合，刻画LL5段晚期河道砂体(LL5a小层)平面展布(见图12)。LL5段沉积早期，河道砂体(LL5b小层)(见图6)发育近南北向的辫状河和曲流河沉积，早期发育辫状河沉积，河道规模较大，河道宽度约为1.00 km；晚期发育曲流河沉积，河道规模较小，河道宽度约为0.30 km。

图12 研究区LL5a小层河道平面属性及沉积相Fig.12 Surface attributes and sedimentary facies map of LL5a Layer in the study area

4 砂体垂向演化及叠置关系

4.1 垂向演化

根据岩心相、测井相及各层系的平面属性精细解释结果，C油田柳浪组总体为辫状河—曲流河沉积体系(见图13)。其中，LL5段早期、LL3段和LL4段多发育辫状河，其他层系多发育曲流河。影响辫状河、曲流河转换的因素有基准面旋回、地形坡度、物源供给、古气候等。基准面旋回上升早期，地形坡度较陡，物源供给充足，气候相对温暖潮湿，植被发育，河岸抗水流侵蚀能力强，多发育辫状河；基准面上升中晚期，地形坡度较缓，物源供给减少，气候干旱，植被不发育，多发育曲流河，河岸抗水流侵蚀能力弱，河道容易摆动。研究区辫状河、曲流河之间转化频繁，主要与基准面旋回有关，辫状河主要发育于基准面旋回上升早期，曲流河主要发育于基准面上升中晚期。

图13 C油田柳浪组垂向沉积演化Fig.13 Vertical sedimentary evolution of the Liulang Formation of C Oilfield

4.2 叠置关系

C-A5井钻遇LL5段。该层位晚期河道砂体为油层，具有极高的商业开发价值。由于该层位晚期河道砂体厚度较薄(12 m)，且早期河道砂体为水层，分析储层垂向叠置关系有利于水平井轨迹的方案设计。

基于储层平面展布特征，分析早期河道与晚期河道的垂向叠置关系。通过对常规地震剖面和反演地震剖面地震相差异分析，C油田地堑内垂直河道的地震相南北部具有一定差异(见图14)。北部(剖面AA′)表现为波谷局部变宽，横向连续性好，未出现波峰特征(见图14(a))；C-A5井点处(剖面BB′)表现为波谷上翘，出现波峰特征(见图14(b))；南部(剖面CC′)表现为波谷中出现波峰透镜体及波谷横向错断特征(见图14(c))。南北部地震相的差异反映早期河道与晚期河道不同的叠置关系。

图14 研究区LL5段早期与晚期河道叠置地震相特征(剖面位置见图12)Fig.14 Seismic facies of early and late channel in LL5 Member in the study area (section position as shown inFig.12)

正演分析结果表明，早、晚期河道间隔夹层越发育，阻抗界面越明显，波峰越发育。早期东、西两条河道间叠置关系可以用波谷横向的连续性表征(见图14)。结合南北地震相差异及正演分析结果(见图15)，早、晚期河道间南部隔夹层相对于北部的更发育；早期东、西河道间，北部比南部叠置程度更高。LL5段三条河道空间叠置形成3类地震相，即波谷局部变宽无波峰型、波谷上翘有波峰型和波谷横向错断有波峰型。横向上，早期东、西两条河道在北部叠置程度高，在南部叠置程度低，形成井点处波谷错断现象；垂向上，晚期河道在北部与早期河道叠置，在南部与早期河道分离。考虑三期河道在空间上的相互叠置关系，建议水平井设置在晚期河道南部。

图15 研究区LL5段早期与晚期河道叠置正演分析Fig.15 Seismic forward modeling of early and late channel in LL5 Member in the study area

5 结论

(1)西湖凹陷C油田柳浪组为河流相沉积，其中LL5段早期、LL3段和LL4段多发育辫状河，其他层系多发育曲流河。研究区辫状河、曲流河之间转化频繁，主要与基准面旋回有关；辫状河主要发育于基准面旋回上升早期，曲流河主要发育于基准面上升中晚期。

(2)研究区LL5段早期河道和晚期河道相互叠置，形成3类不同地震相：波谷局部变宽无波峰型、波谷上翘有波峰型和波谷横向错断有波峰型。晚期河道在北部与早期河道叠置，在南部与早期河道分离。建议水平井设置在晚期河道南部。