准噶尔盆地玛西地区致密砂砾岩优质薄储层预测
程志国, 胡婷婷, 瞿建华, 贺陆明
中国石油新疆油田公司 勘探开发研究院,新疆 乌鲁木齐 830013

作者简介: 程志国(1978-),男,高级工程师,硕士,新疆油田地球物理研究所副总工程师,现从事石油地震勘探工作。E-mail:chengzg@petrochina.com.cn

摘要

准噶尔盆地玛湖西斜坡区三叠系百口泉组储层为扇三角洲致密砂砾岩,具有低孔、低渗、储层薄的特征,水下中等孔隙度的灰绿色砂砾岩为优质储层。由于地震资料主频低(25~30 Hz),储层薄(10 m左右),而且优质储层与致密层阻抗叠置,目前常用的叠后波阻抗反演、叠前同时反演等方法都满足不了该地区优质薄储层预测的要求。笔者基于取芯、测井、试油等资料开展岩石物理分析,利用纵波阻抗和纵横波速度比建立岩石物理图版,确定该区的优质储层参数特征。在此基础上,开展叠前地质统计学反演,综合叠前同时反演与地质统计学反演技术的优点,实现砂砾岩优质薄储层的预测。反演结果表明,叠前地质统计学反演结果可以明显提高储层纵向预测的分辨率,较好地解决该地区致密砂砾岩优质薄储层预测的问题,为该区下步勘探开发提供依据。

关键词: 准噶尔盆地; 玛湖西斜坡; 致密砂砾岩; 优质薄储层; 叠前地质统计学反演
中图分类号:P631.4 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)05-0891-06 doi: 10.11720/wtyht.2015.5.03
High-quality and thin reservoir of tight conglomerate prediction in Maxi area of Junggar Basin
CHENG Zhi-Guo, HU Ting-Ting, QU Jian-Hua, HE Lu-Ming
Exploration and Production Research Academy,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina,Urumqi 830013,China
Abstract

The reservoir of Triassic Baikouquan Formation on Mahu slope in Junggar Basin is characterized by low porosity,low permeability,and thin tight conglomerate,with only the subaqueous grayish green conglomerate with medium porosity being the high-quality reservoir. Because central frequency of seismic data is low (25~30 Hz),the thickness of the thin layer is about 10 m,and the impedances of high-quality reservoir and tight layers are overlapped in these reservoirs,the commonly used post-stack impedance inversion and pre-stack simultaneous inversion are not very effective in prediction of high-quality and thin reservoirs.In this paper,based on core,logging and test data,the authors carried out the petrophysical analysis and established the petrophysical chart by using P-impedance and vp/ vs,and then identified the parameter of the effective reservoir of this area.Finally,the authors conducted the pre-stack geo-statistic inversion that combines the advantages of the simultaneous inversion and geo-statistics inversion,and predicted the high-quality and thin conglomerate reservoir.The result of inversion indicates that the pre-stack geo-statistics inversion can effectively identify the high-quality and thin conglomerate reservoir and provide reliable basis for further exploration and development.

Keyword: Junggar basin; Mahu west slope; tight conglomerate; high-quality and thin reservoir; pre-stack geo-statistics inversion

玛湖西斜坡区北接乌夏断裂带, 南邻玛湖凹陷, 构造格局形成于白垩纪早期, 构造较为简单, 基本表现为向东南倾斜的平缓单斜, 局部发育低幅度平台、背斜或鼻状构造。玛湖凹陷是准噶尔盆地主力生油凹陷之一, 具有充足的油气源供应, 成藏条件十分有利, 油气资源丰富, 在近几年的百口泉组砂砾岩岩性油气藏勘探中获得了亿吨级的储量规模, 取得了重大进展。三叠系百口泉组主要发育扇三角洲平原亚相和前缘亚相水下分流河道砂为主的储集体。储层岩性主要为砂砾岩, 具有低孔、低渗、储层薄的特征, 其中水下分选较好的具有中等孔隙度的灰绿色砂砾岩为优质储层。由于储层薄, 优质储层与致密层纵波阻抗叠置, 目前常用的叠后波阻抗反演、叠前同时反演等方法都满足不了该地区优质薄储层预测的要求。叠前地质统计学反演综合叠前同时反演与地质统计学反演技术的优点[1, 2, 3, 4, 5], 能得到高分辨率的叠前弹性参数, 不仅可以提高储层纵向预测的分辨率, 还可以解决优质储层与致密层阻抗叠置情况下的优质储层识别问题。

1 研究区概况和储层基本特征

玛湖西斜坡地区三叠系百口泉组主要为扇三角洲沉积环境, 沉积相变化快, 北部为扇三角洲平原亚相, 向南逐渐过渡为扇三角洲前缘亚相。图1为工区百口泉组百二段沉积相。本区岩性结构复杂, 横向变化快; 百口泉组储层含油气性主要受物性控制, 而物性主要受相带控制, 扇三角前缘亚相物性明显好于扇三角平原亚相, 前缘相水下分选较好的具有中等孔隙度的灰绿色砂砾岩、砂岩为优质储层。

图1 百口泉组二段沉积相

图2为B75— AH2— AH1连井地层对比, 从图中可以看出, 从工区北部B75井扇三角洲平原相杂色致密砂砾岩地层过渡到中部的AH2井和南部的AH1井扇三角洲前缘相灰色、灰绿色砂砾岩储层, 其中AH2井百二段(T1b2)发育两套灰绿色储层, 薄的10 m, 厚的16 m, AH1井百一段(T1b1)为薄互层砂砾岩、砂岩, 发育两套油层, 薄的4.1 m, 厚的13.2 m。

图2 B75— AH2— AH1连井地层对比

开展岩石物理分析, 首先利用岩屑录井和取芯等资料对所有钻井进行岩性划分, 共划分为三种岩性:泥岩、杂色致密砂砾岩和灰色、灰绿色优质储层。然后对百口泉组储层进行分岩性弹性参数统计分析, 确定敏感弹性参数, 建立岩石物理量板[6]。从纵波阻抗和纵横波速度比(vp/vs)岩石物理量板(图3)上看, 泥岩阻抗范围在8 000~11 500之间, 砂砾岩阻抗范围在9 500~12 500之间, 砂砾岩阻抗总体上大于泥岩, 但是优质砂砾岩储层与致密层阻抗叠置非常严重。对于vp/vs属性, 优质砂砾岩储层分布范围在1.6~1.76之间, 致密砂砾岩分布范围在1.76~1.83之间, 而泥岩大于1.83, 因此, 通过纵横波速度比能够很好地识别有效储层和致密层。

图3 波阻抗与vp/vs交会

2 预测方法及流程

针对砂砾岩优质储层的特点, 通过岩石物理分析可以看出, 单一运用波阻抗很难区分优质储层和致密层, 即常规叠后反演技术对于百口泉组储层预测难以奏效, 因此, 必须开展叠前反演, 利用弹性参数vp/vs才能有效地区分优质储层与致密层。同时由于地震资料分辨率(主频25~30 Hz)的限制, 难以对10 m以下的优质储层开展预测, 而叠前地质统计学方法能够将叠前反演技术和随机反演技术相结合, 有效地综合地质、测井、地震资料, 将地震横向分辨率和测井纵向分辨率有机结合, 不仅能够解决储层与围岩阻抗叠置情况下有效储层的识别问题, 而且能够提高纵向分辨率, 解决薄层识别与储层描述问题。因此针对玛西地区致密砂砾岩优质薄储层, 笔者采用叠前地质统计学反演的方法开展高精度储层预测研究。

叠前地质统计学反演采用严格的马尔科夫链蒙特卡洛算法(markov chain monte carlo, MCMC)[7, 8, 9], 将叠前同时反演和地质统计学反演[10, 11, 12, 13]相结合, 成为全新的同时随机反演技术。叠前地质统计学反演以地质统计学为基础, 主要包括随机模拟过程和反演过程。通过对地震和测井数据进行分析, 得到概率分布函数和变差函数, 其中概率分布函数描述的是特定岩性对应的岩石物理参数分布的可能性, 而变差函数描述的是横向和纵向地质特征的结构和特征尺度。然后从井点出发, 井间变化用地震约束, 根据马尔科夫链蒙特卡洛算法随机模拟, 得到多个可选的、等概率的岩性模型; 再次, 通过反复迭代计算, 保证最终的岩性模拟所对应的合成地震记录必须和实际的各个部分叠加地震数据有很高的相似性; 最后应用多次等概率模拟, 得到多个与井资料、地质信息、地震资料相吻合的模拟结果, 基于多个模拟实现可以求取最大似然岩性体、属性体。通过叠前地质统计学反演得到高分辨率的反演结果, 是目前解决横向非均质性很强的岩性油气藏描述问题, 以及解决优质储层与致密层阻抗叠置条件下优质储层预测的最佳方案。

笔者应用叠前地质统计学方法解决玛西地区致密砂砾岩优质薄储层预测的流程如图4所示。第一步, 分析录井、试油、测井资料, 对参与反演的测井曲线进行环境校正和标准化, 然后进行岩石物理建模、横波预测, 选择敏感弹性参数, 建立岩石物理模板; 第二步, 利用叠后地震资料进行层位精细标定和构造解释, 利用叠前道集处理得到分角度叠加剖面, 分别进行标定和提取子波; 第三步建立初始地质模型, 进行常规地震波阻抗反演和叠前同时反演; 第四步, 根据测井资料、地震资料和反演波阻抗属性进行空间变差分析和概率密度统计分析, 通过无井、抽井等上百次的高斯配置协模拟实验, 与确定性反演成果比对, 并结合地质认识, 综合优化、确定岩性比例、纵向变差函数和横向变差函数等统计学参数; 第五步, 根据优化确定的反演参数开展叠前地质统计学反演, 得到多个与井资料吻合且在空间上符合确定性反演结果规律的岩性实现, 最终通过多次地质统计学的岩性概率实现来综合计算得到最终的极大似然属性体、岩性体。最后对反演结果进行精细解释, 确定优质储层分布范围。

图4 致密砂砾岩优质薄储层预测流程

3 结果分析
3.1 叠前同时反演

叠前同时反演是在测井资料的约束下对不同角度或者偏移距部分叠加的多个地震数据进行同时反演, 得到纵波阻抗、横波阻抗、纵横波速度比等多个数据体[14, 15, 16]

图5 过B75— AH2— AH1井叠后阻抗(上)与叠前vp/vs反演剖面(下)

通过储层弹性参数分析, 纵横波速度比能够区分致密砂砾岩与优质储层, 致密砂砾岩位于1.76~1.83之间, 优质储层纵横波速度比小于1.76。通过连井的反演剖面(图5)可以看出, 从工区北部B75井扇三角洲平原相杂色致密砂砾岩过渡到工区中部AH2井扇三角洲前缘相砂砾岩, 再到工区南部AH1井扇三角洲前缘相水下灰色、灰绿色砂砾岩储层, 叠前同时反演得到的纵横波速度相比叠后阻抗反演能够更好地区分B75井的致密砂砾岩和AH1井的优质储层, 从而实现优质储层的预测。但由于AH1井的灰色砂砾岩优质储层薄, 受地震分辨率的限制, 未能较好地预测出百一段的两套优质储层。因此, 需要进一步开展叠前地质统计学反演, 实现优质薄储层的预测。

图6 过AH1井叠前同时反演vp/vs剖面

3.2 叠前地质统计学反演

叠前地质统计学反演主要参数为概率密度函数和差函数。对工区内9口测井曲线质量较好的井进行分析, 纵波阻抗、密度和纵横波速度比的概率密度函数分布服从高斯分布。纵向变差函数的求取来自于测井曲线的拟合, 通过多高斯型和指数型拟合的比较, 本地区指数型拟合较好, 纵向变程为6 m。横向变程的拟合来自于确定性反演提取的储层平面分布特征, 通过拟合, 横向变程为1 800 m。

图7 过AH1井叠前地质统计反演vp/vs剖面

根据叠前地质统计学反演得到多个与井吻合且在空间上符合确定性反演结果的岩性, 最终通过多次地质统计学的岩性概率实现来综合计算得到最终的极大似然岩性体。比较过AH1井叠前同时反演vp/vs(图6)与叠前地质统计学反演(图7)可以看出, 叠前地质统计学反演得到的vp/vs保留了叠前同时反演结果的优势, 能够很好地区分优质储层与致密层, 而且叠前地质统计学反演结果分辨率有了明显提高。

图8 AH2— AH1井优质储层概率剖面

分析过AH2— AH1井最大似然岩性体剖面(图8)和优质储层概率剖面(图9)后发现, 优质储层、致密层和泥岩边界特征清晰, 纵向上变化关系清楚、横向叠置特征明显。同时针对百口泉组, 能够清楚地识别AH2井发育的两套10 m和16 m的优质储层, 以及AH1井发育的两套13 m和4 m的薄优质储层。从反演的精度上来看, 叠前地质统计学反演至少可以分辨6 m以上的储层, 明显较常规的叠前反演分辨率高。

图9 AH2— AH1井最大似然概率体剖面

在对工区反演结果进行精细解释后得到了百口泉组优质储层的平面分布, 主要分布在AH1— MA18井区, 顺物源方向, 沿南北向展开, 东西方向变薄。后续又在MA18和AH1周围部署了多口评价井, 获得高产工业油流, 落实了玛西地区近亿吨级的控制储量规模。因此通过以叠前地质统计学反演方法为核心的致密砂砾岩优质薄储层预测研究, 提高了玛湖斜坡区三叠系百口泉组灰绿色砂砾岩优质薄储层的预测精度, 为井位部署提供依据, 见到明显效果。

4 结论

(1)玛湖斜坡区百口泉组砂砾岩储层薄、优质储层与致密层阻抗叠置, 常规储层预测手段难以解决该区优质薄储层预测的问题。

(2)叠前地质统计学反演能有效地综合地质、测井和地震资料, 实现测井纵向分辨率和地震横向分辨率的有机结合, 不仅能够解决薄储层预测问题, 还能很好地实现优质储层和致密层阻抗叠置情况下优质储层预测的问题。

(3)通过开展致密砂砾岩优质薄储层预测研究, 可以很好地预测玛西地区百口泉组优质储层的分布范围, 为下一步勘探开发提供了可靠的依据。

The authors have declared that no competing interests exist.

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