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物探与化探, 2024, 48(2): 334-341 doi: 10.11720/wtyht.2024.1077

地质调查·资源勘查

准噶尔盆地石南地区白垩系储层地球物理方法识别

李路路,, 姜国宇, 刘涛, 何岩, 张永波

中国石油新疆油田公司 陆梁油田作业区,新疆 克拉玛依 834000

Geophysical identification of Cretaceous reservoirs in the Shinan area, Junggar Basin

LI Lu-Lu,, JIANG Guo-Yu, LIU Tao, HE Yan, ZHANG Yong-Bo

Luliang Oilfield Operation Area, PetroChina Xinjiang Oilfield Company, Karamay 834000, China

责任编辑: 叶佩

收稿日期: 2023-02-22   修回日期: 2023-11-9  

基金资助: 中石油股份公司前瞻性基础性技术攻关项目“多类型储集体发育机制与储集能力定量评价技术研究”(2021DJ402)

Received: 2023-02-22   Revised: 2023-11-9  

作者简介 About authors

李路路(1986-),男,2010年毕业于东北石油大学,工程师,现主要从事油气田开发工作。Email: lilulu198610@126.com

摘要

准噶尔盆地石南地区白垩系清水河组底砾岩中相继获得工业油流,但该套储层却具有多层系立体式含油及纵、横向变化大的特点,急需解决储层识别与精细刻画的难题。本文在精确地震地质层位标定的基础上,采用地震层位拉平残余厚度“三步法”恢复白垩系清水河组一段古地貌,结合自然伽马拟声波储层预测,基本查明了沉积的主控因素及砂体空间展布特征。研究成果为石南地区白垩系储层预测提供了有效的方法组合,为白垩系清水河组砂砾岩油气藏的油气勘探提供了充分的科学依据,可有效降低勘探风险。

关键词： 三维地震资料; 古地貌; 拟波阻抗储层预测; 油气勘探; 准噶尔盆地

Abstract

Industrial oil flows have been successively obtained from the basal conglomerates of the Cretaceous Qingshuihe Formation in the Shinan area, Junggar Basin. However, this set of reservoirs exhibits multi-layer three-dimensional oil-bearing properties and significant vertical and horizontal variations. Therefore, there is an urgent need to overcome the challenge of the identification and fine-scale characterization of reservoirs. Based on the accurate calibration of seismic and geological horizons, this study reconstructed the paleogeomorphology of the first member of the Cretaceous Qingshuihe Formation using based on the seismic flattening and residual thickness methods in three steps. By combining the reservoir prediction through natural gamma-ray pseudo-acoustic wave inversion, this study roughly identified the predominant factors controlling sedimentation and the spatial distributions of sand bodies. The results of this study provide an effective method combination for predicting Cretaceous reservoirs in the Shinan area. Furthermore, these results offer a sufficient scientific basis for oil and gas exploration in the glutenite reservoirs of the Cretaceous Qingshuihe Formation, thus effectively reducing the exploration risk.

Keywords： 3D seismic data; paleogeomorphology; quasi-impedance reservoir prediction; oil and gas exploration; Junggar Basin

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本文引用格式

李路路, 姜国宇, 刘涛, 何岩, 张永波. 准噶尔盆地石南地区白垩系储层地球物理方法识别[J]. 物探与化探, 2024, 48(2): 334-341 doi:10.11720/wtyht.2024.1077

LI Lu-Lu, JIANG Guo-Yu, LIU Tao, HE Yan, ZHANG Yong-Bo. Geophysical identification of Cretaceous reservoirs in the Shinan area, Junggar Basin[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(2): 334-341 doi:10.11720/wtyht.2024.1077

0 引言

准噶尔盆地石南油田的勘探始于1996年,经过将近二十年的勘探开发历程,2014年首次在白垩系清水河组底砾岩中获得了低产油流,是石南地区继侏罗系三工河组油气藏后的又一重大发现,具有良好的勘探前景[1⇓⇓⇓-5]。近年来,准噶尔盆地石南地区SN31井清水河组岩性油气藏获得重大突破并高效开发,证实石南地区岩性油气藏(圈闭)存在较大的勘探潜力。在发现SN31井清水河组油藏后,石南地区是否还存在类似的岩性油气藏,清水河组底砾岩沉积及分布规律是怎样的,以及如何利用地球物理方法准确刻画砂体展布特征,这三大问题制约着石南地区清水河组岩性领域的勘探及评价步伐。

石南地区油气成藏具有“连片含油、优质储层控藏、立体式含油”的特点[6⇓⇓⇓-10],在继续立足侏罗系勘探开发的基础上,应该不断加强对白垩系底砾岩储层空间展布特征的认识。该套储集层系纵向厚度变化大,横向变化快,储集空间刻画难度大。为了进一步查明白垩系底砾岩的空间展布特征及其地质主控因素,查明优质储层的空间展布规律,实现进一步的增储上产、扩大油田规模,本次研究充分利用2015年采集的三维地震资料,在地震地质层位精细标定解释的基础上,确定白垩系底砾岩在地震剖面和测井曲线上的响应特征,采用地震层位层拉平及拟波阻抗储层反演相结合的技术,系统开展了白垩系清水河组一段的古地貌恢复与储层精细反演,刻画出石南地区白垩系清水河组底砾岩的空间展布特征,厘定其发育规律和地质主控因素,为油田的勘探开发提供了充分的科学部署依据。

1 区域地质概况

石南地区位于准噶尔盆地腹部(图1),夏盐凸起、三个泉凸起及三南凹陷交汇处,侏罗系和白垩系是主要的含油层系。侏罗系在纵向上自下而上包括八道湾组、三工河组、西山窑组和头屯河组,三工河组为主要的含油层系,油藏类型以构造岩性和岩性油藏为主,具有古地貌控带、凹槽控砂、断裂—砂体控藏的成藏特点[11]。白垩系吐谷鲁群自下而上主要包括清水河组、呼图壁组、胜金口组、连木沁组和东沟组,清水河组为主要的含油层位,油藏类型以岩性油藏为主,白垩系底砾岩一般难以形成良好的储层,但与砾岩具有相同成因的砂岩可以构成油气的良好储层[12-13]。

图1

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图1   石南地区构造单元划分

Fig.1   Tectonic unit division map of the Shinan area


2 三维地震资料与地震反射特征

本次研究采用2015年底采集的地震资料,覆盖次数达408次,满覆盖面积达500 km2,面元为12.5 m×12.5 m。该三维地震部署的主要目的是落实侏罗系西山窑组(J2x)、头屯河组(J2t)及白垩系清水河组(K1q)的钻探目标及高效储量,有效频宽为9~64 Hz。地震剖面上波阻特征、地层接触关系清晰,侏罗系、白垩系同相轴横向连续性好,信噪比较高,合成记录与地震波组匹配关系良好(图2),地震资料质量基本能够满足该区精细构造解释及岩性目标识别。经测井曲线归一化处理、地震—地质统层、井震精确标定,主要地震反射层的特征如下。

图2

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图2   SHI103井单井合成记录标定剖面

Fig.2   Calibration profile of single well synthesis record of SHI103 well


K1q底:相当于白垩系底界,是一个区域不整合面,与下伏侏罗系呈不整合接触关系。与地质界面对应的反射波组部位为波谷,反射能量中等,波组能量中等。地层表现为较中高频、较连续的地震反射特征,整体看连续性好,波组特征较为稳定。

J2t1底:相当于头屯河组底界,与下伏西山窑组呈上超不整合接触关系。

J2x4底:相当于侏罗系西山窑组四段底界。与地质界面对应的反射波组部位为波峰,反射能量较强,地震反射能量变化不大;频率普遍具中—高频特征。

J2x1底:相当于侏罗系西山窑组底界,与地质界面对应的反射波组部位为波峰,反射能量较强,地震反射能量变化不大;频率普遍具中—高频特征,整体看连续性好,易追踪。

3 古地貌恢复及对沉积的控制作用

研究区已有钻井资料显示,白垩系清水河组一段沉积时期的井间地层厚度与砂体厚度都存在着明显的差异[14-15]。根据针对白垩系清水河组一段顶面初步层拉平分析,这种差异性主要决定于沉积时期的古地貌格局:古地貌高部位地层沉积厚度大,古地貌低部位地层厚度薄(图3)。

图3

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图3   石南地区白垩系清水营组地震剖面

Fig.3   Seismic profile of the Cretaceous Qingshuiying Formation in the Shinan area


古地貌特征控制着沉积类型、沉积体系的空间展布,进而控制着油气储层的发育特征。建立沉积特征与古地貌之间的关系,对于研究有效砂体和优质储层的控制因素具有重要的指导作用 [16⇓-18]。沉积古地貌恢复常用方法包括地震层位拉平[19]、印模法 [20]和残余厚度法[21]等,此次沉积主要利用地震层位层拉平残余厚度“三步法”进行古地貌刻画。在地震剖面上,将清水营组二段的底部也就是清水营组一段的顶部拉平,则清水营组一段顶、底之间的厚度就反映了清水营组沉积时的古地貌,厚度小反映当时古地貌相对位置较高,厚度大反映当时古地貌相对位置较低。具体的恢复过程可以划分为3步。

第一步,依据区域钻井、测井、录井资料开展精细井震标定,在地质分层约束下进行白垩系清水河组一段顶、底三维地震层位全区闭合追踪,完成白垩系清水河组一段时间域厚度图。第二步,利用标定井时深关系建立精确速度场,分别针对白垩系清水河组一段顶、底地震层位进行时深转换,从而得到白垩系清水河组一段顶、底两层深度域构造图,利用两者海拔高程之差完成白垩系清水河组一段深度域厚度图。第三步,对局部深度域厚度进行井震优化校正,以消除软件算法存在的系统误差,获得精准的深度域厚度图。最终,利用残余厚度法获得白垩系清水河组一段沉积期古地貌(图4)。

图4

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图4   石南地区白垩系清水河组沉积期古地貌与沉积相叠合结果

Fig.4   Paleogeomorphological and sedimentary facies map of the Cretaceous Qingshuihe Formation sedimentary period in the Shinan area


从图4上看,白垩系清水河组一段沉积前,古地貌特征总体表现为北部高、南部低,中部高、东西低的特点。根据地形的起伏特征可以划分为古隆起、微古隆起和沉积凹陷3个古地貌单元,古地貌特征控制着清水河组厚度的区域变化。古隆起位于研究区北部,沉积厚度较薄,沉积地层厚度介于15~20 m;沉积凹陷位于研究区南部,沉积厚度较大,沉积地层厚度介于50~65 m。南部的沉积凹陷又被近SN向的微古隆起进一步划分为东西次洼,次洼的地层沉积厚度介于20~50 m。结合钻井结果发现,石南地区白垩系清水河组一段的区域沉积特征主要受控于沉积前的古地形、地貌,该时期区域上物源主要来自于研究区的东西方向。在研究区南部古地貌相对低洼处,主要接受了早期的冲积扇沉积体系,发育厚度较大的大套底砾岩,而此时研究区北部古地貌相对较高的部位尚未接受沉积。随着湖盆底形的扩张,沉积盆地进一步发展,水体逐渐淹没研究区中部的微古隆起,微古隆起的高部位逐渐接受沉积,主要发育一套辫状河前缘沉积,砂体相对分选较好,储层物性好。目前的钻井主要都位于古地貌相对较高的部位,也是油气富集成藏的最有利区带。在研究区北部微地貌最高的古隆起部位,随着湖盆的进一步扩张,最后才接受沉积,岩性主要为一套滨岸相的细砂岩、粉砂岩,泥质含量较高,储层物性相对较差,主

要起着岩性圈闭的侧向封堵作用。研究区SN向微古隆起分割了东西物源,在中部微地貌的相对较高部位,东西物源交汇,形成了一条近SN向的有利储集相带。受控于白垩系沉积前的古地貌格局,微古隆起斜坡带是砂体的主要尖灭带,也是岩性油气藏形成的有利区带。

4 储层识别与应用效果分析

4.1 储层识别

为准确落实清水河组一段底砾岩及优质储层的空间展布特征,在宏观古地貌特征精细刻画的指导下,针对研究区面积大、钻井资料较少、储层横向与纵向分布规律不清楚等关键地质问题,开展了对目标层——石南地区白垩系清水河组一段储层的综合预测。

一般情况下,原始波阻抗是叠后储层预测首选敏感参数曲线。但通过对石南地区重点井目标层录井、测井资料及原始波阻抗曲线的对比分析,发现该区的原始波阻抗曲线无法有效区分储层与非储层,不能直接用于砂砾岩储层预测(图5)。

图5

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图5   石南地区白垩系清水河组岩性—电阻率—原始波阻抗交汇图

Fig.5   Lithology-resistivity-original wave impedance intersection analysis diagram of Cretaceous Qingshuihe Formation in Shinan area


为了精细刻画砂体的空间展布特征,进一步对该区重点钻井进行了岩石物理分析。综合研究区自然伽马、自然电位、电阻率、密度、声波时差等多条测井曲线,发现自然伽马曲线(GR)对于目标层砂泥岩区分效果最为明显:泥岩主要表现为高GR分布特征,砂岩主要为中低GR分布,二者之间的分界线能够较好地区分储层与非储层。因此,优选自然伽马(GR)曲线为该区白垩系清水河组一段岩性识别的敏感曲线,融入自然伽马曲线(GR)高频信息,纳入声波时差曲线量纲,利用拟声波阻抗反演方法,开展该区储层综合预测[22⇓⇓⇓-26]。拟合波阻抗反演方法可以有效区分研究区储层与非储层(图6):砂岩区的阻抗值域高于11 000 g/cm3·m/s,泥岩区的阻抗值域低于10 700 g/cm3·m/s,阻抗值域在10 700~11 000 g/cm3·m/s之间为砂泥岩过渡区。

图6

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图6   石南地区白垩系清水河组岩性—电阻率—自然伽马(GR)拟声波阻抗交汇图

Fig.6   Lithology-resistivity-natural gamma (GR) mimic wave impedance intersection analysis of Cretaceous Qingshuihe Formation in the Shinan area


4.2 应用效果分析

为了分析石南地区清水河组一段储层综合预测可靠性,采用了2种检验方式。第一种,钻前盲井检测:以过SHI107—SHI141—SN22—SN58—SN59—SN23—SHI148—SHI149白垩系清水河组一段剖面为例,其中未参与反演井4口(SHI141和SN58未参与反演,SHI148和SHI149未钻探),经SHI141和SN58盲井验证,砂体预测符合率87.5%,达到研究区储层预测精度需求,能够满足井位部署的需要(图7a)。第二种,新井钻探验证:本次储层预测结果为SHI148和SHI149两口井部署提供了重要依据,通过钻探效果分析,2口井的砂体吻合程度均超过85%(图7b)。

图7

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图7   可靠性检验结果

Fig.7   Reliability test results


以过SHI107—SHI141—SN22—SN58—SN59—SN23—SHI148—SHI149的白垩系清水河组一段剖面为例(图8),详细分析拟声波阻抗反演方法的反演效果。该剖面上SHI107储层发育较薄,属于典型的“泥包砂”型组合结构,与邻井SHI141、SN22砂体错落叠置,SN58—SN59—SN23—SHI148为同一期砂体,砂体的主体部位位于SN58—SN59—SN23之间,SHI148位于砂体的高部位,砂体有减薄的趋势。

图8

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图8   石南地区典型联井砂体对比及地震剖面

Fig.8   Comparison chart of typical joint wells in the Shinan area


从井震标定结果可知,石南地区三维地震资料保真性较高,尤其对白垩系清水河组一段砂泥岩响应特征具有很好的表征,砂岩区主要对应于中强波谷反射,泥岩区主要对应于中弱反射或波峰反射特征。原始地震剖面3个井区砂体之间叠置尖灭,剖面特征清楚,与钻井剖面上井间的对应关系较好。

综上所述,通过此次拟声波阻抗储层预测,落实了不同砂体尖灭点或尖灭特征,明确了该区岩性油藏的空间展布,解剖了复杂的油水关系,推进了SHI148井位部署及突破(试油获纯油层)。这是继SN31井区清水河组岩性油藏勘探获得突破之后岩性油气藏勘探的又一个新领域,为石南斜坡区清水河组一段评价产能新区块提供了技术支持。该储层预测方法成功验证后,又进一步指导了石南南斜坡SHI107井区岩性识别与刻画,支撑了SHI107井区评价井位部署工作(图7b)。

5 结论

1)白垩系沉积时期古地貌恢复和储层拟合波阻抗反演相结合是预测石南地区有利沉积相带和有利储层空间展布的有效技术方法组合。

2)石南地区白垩系清水河组一段沉积时期,古地貌总体呈现北高南低、东西分带的特点,沉积空间展布明显受控于古地貌。古地貌低部位沉积序列完整,底部发育底砾岩,向上逐渐过渡为砂岩、泥岩,古地貌高部位缺失底砾岩,主要发育以泥岩为主的沉积,研究区中部的南北向微古隆起带是储层发育的有利地区。

3)自然伽马测井曲线对于石南地区白垩系清水河组砂泥岩识别比较明显,优选自然伽马曲线拟合波阻抗反演方法进行储层反演预测,反演结果剖面岩性尖灭点清楚,砂体叠置关系明确,对于古地貌刻画的岩性油气藏发育有利区带优质储层的纵、横向展布特征具有较好的预测作用,这已在后期勘探开发井位部署中得到了很好的验证。

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