杭锦旗区块位于鄂尔多斯盆地北缘, 横跨伊盟隆起和伊陕斜坡两个二级构造单元, 其中下石盒子组主要为冲积平原辫状河沉积。主要目的层盒1段砂体普遍发育, 河道横向迁移频繁, 表现为多期叠置砂泥薄互层特征, 心滩规模小且横向连通性较差, 储层孔隙度平均9.0%, 渗透率平均0.81×10^-3μm², 整体为低孔低渗低丰度致密储层^[1]。

针对鄂尔多斯盆地致密辫状河储层及“甜点”识别, 前人已开展了大量研究并形成了一系列有效方法, 整体可归纳为:以叠后波形分类及多属性分析为主的定性预测方法^[2-4], 重点强调辫状河沉积有利相带刻画; 以序贯高斯模拟为主的叠后深度域定量反演预测方法^[5-6], 重点在于刻画砂体埋深及空间展布特征; 以AVO及叠前弹性参数反演为主的含气性预测方法^[7-8], 重点在于气藏相对富集区的落实, 所形成的成果对于勘探开发起到了重要的指导作用。然而实践证实, 不同级次的心滩是天然气成藏富集的最主要储集体, 心滩间的水道充填部分由于物性相对较差, 难以成为有效储层, 也就是说尽管鄂尔多斯盆地盒1段砂体普遍发育, 但只有相对高孔渗的心滩才是真正意义上的“甜点”, 也是储层识别的根本目标^[5], 已有成果如何进一步精细化是致密低渗油气藏攻关的重点所在。鄂尔多斯盆地辫状河沉积河道构型单元解剖是近年来该区精细开发研究的热点之一, 张吉等^[9]和卢海娇等^[10]通过研究苏里格气田河道构型, 提出了心滩对成藏及油气富集的重要性, 尤其对于提高加密井部署、水平井轨迹设计质量具有重要意义。目前在河道构型井震联合研究方面, 以曲流河沉积相对成熟, 无论采用地震波形^[11]还是地层切片^[12-13]等, 对曲流河内部微相以及砂体叠合模式判识均能取得较好效果, 而在辫状河单期河道构型识别与定量/半定量刻画方面相对薄弱, 主要原因在于受地震资料品质、单期辫状河厚度、砂泥阻抗分异不明显等诸多因素限制^[12], 尽管如此, 在满足地震地质综合研究条件的地区, 将单期河道与三维地震储层预测有机结合起来, 进而通过地震地质一体化研究, 实现对心滩的量化评价, 是致密低渗油气藏精细化开发以及地震研究的主要方向之一。

三维地震储层预测方法及效果评价需建立在对储集体研究认识的基础上。前人针对鄂尔多斯盆地盒1段地层, 通过野外露头观测、实钻井对比等方法, 开展了一系列关于辫状河道构型及内部非均质性的相关研究, 认为盒1段辫状河其有效储层空间模式主要为孤立型、局部连通型、堆积叠置及切割叠置型^[10], 心滩间以水道充填或河漫沉积为主。无论哪种类型的分布, 单心滩之间通常表现为“泛连通”特征, 虽然整体可视为规模化油气储集体, 但仍属于独立的储渗单元。从已有文献资料^{[9-10, 14-15]}看, 鄂尔多斯盆地心滩及辫流带整体规模普遍较小, 其几何特征参数有一定差异。据苏里格气田加密井网区实钻揭示^[10], 盒1段单心滩厚度2.0~5.0m, 长度0.4~0.7km, 宽度0.3~0.5km, 仅纵向堆积叠置心滩厚度相对较大, 可达10.0~20.0m, 对于沙漠、黄土地表条件而言, 三维地震资料分辨率仍有较大制约。

直井资料可有效揭示心滩厚度, 虽然前人运用成像测井等资料开展了井间心滩规模的推算^[9], 但受井网井距限制, 对储层横向构型分析具有一定误差, 因此直井+水平井实际钻井资料是分析河道构型的有效依据。根据杭锦旗盒1段储层识别标准^[16-18]可以准确落实各类河道构型单元的特征参数。结合杭锦旗A井盒1段测井及综合解释结果(图 1)可以看出, 尽管盒1段中部砂体厚度较大, 但能够达到储层条件的仅限于内部以含砾粗砂岩为主的心滩沉积。

图 1(Fig. 1)

图 1 杭锦旗地区A井盒1段实钻及河道构型

对于辫状河道构型定级, 已有较为清晰的划分方案。MIALL^[19-20]根据盆地内沉积岩性体的层次性提出了河道砂体的5级构型方案。吴胜和等^[21]采用倒序方案对沉积体构型进行分级。本文主要采用吴胜和等^[21]的方案对杭锦旗辫状河道构型进行分级。结合杭锦旗十里加汗盒1段致密砂岩储层分类及高产气层划分和识别标准^[16-18], 得出结论:Ⅰ类储层为光滑箱型(含砾)粗砂岩, 孔隙度在10%以上, 自然伽马(GR)低于40API; Ⅱ类储层为齿化箱型中-粗砂岩, 孔隙度主要分布区间5%~10%, 自然伽马40~60API; Ⅲ类储层为钟型细砂岩, 孔隙度普遍低于5%, 自然伽马60~80API。图 1中A井盒1段中部为两期辫状河道复合沉积(六级构型单元), 砂体以粗砂岩为主, 其间以泥岩或高伽马含砂质水道充填为主, 岩性物性条件较差, 并非储层刻画的目标所在。两期叠置心滩均为超短期旋回沉积体, 厚度分别为8.0m和15.0m。其中上部叠置心滩2(图 1)由三期单期辫流河道沉积组成, 单心滩(七级构型单元)厚度3.0~5.0m, 单心滩之间以厚度不足1m泥质含量相对偏高的落淤沉积为主。尽管单心滩内部仍存在着更高级次构型的落淤层、增生体等微相沉积差异, 但是由于受地震分辨率限制, 无法利用储层预测方法进行识别, 因此不再进行分析说明。

利用直井资料开展河道构型分析, 仅可明确不同级次构型单元的厚度情况, 对于延伸长度及走向仍需结合水平井的连续测井资料。根据A井及导眼井B和水平井C实际钻遇的盒1段沉积微相精细对比结果可明确河道现今构造倾向(图 2), 进而结合水平井录井及测井数据落实七级构型心滩的分布情况。按照前述储层岩性物性识别标准对水平井段实钻结果进行分类, 并根据水平井轨迹及A井和B井微相对比情况形成二维河道构型划分剖面, 基本可以落实七级河道构型单元的长度及横向配置关系。分析认为, C井水平段共钻遇2个七级心滩(A井及B井揭示单心滩厚度小于5.0m), 其中, 中后段单心滩长度450m左右, 自然伽马平均60.8API, 孔隙度平均9.4%。受水动力作用影响, 单心滩迎水面岩性物性相对较好, 自然伽马平均45API, 孔隙度平均11.82%, 以Ⅰ类储层为主。心滩中部钻遇58m细砂岩, 由于水平井轨迹近平行于砂体现今构造倾向, 推测为坝顶水道沉积。心滩背水面岩性物性条件及气测全烃, 均略差于迎水面, 自然伽马平均56.8API, 孔隙度平均8.8%, 为Ⅱ类储层。受靶前距及直井井距的限制, 水平段前段所钻遇的单心滩长度难以确定。单心滩翼部及心滩间为细砂-泥岩为主的水道充填沉积, 长度约50m。通过直井及水平井所落实的七级构型单元几何参数, 为三维地震储层识别及有效性评价奠定了基础。

图 2(Fig. 2)

图 2 直井+水平井河道构型划分剖面

杭锦旗盒1段辫状河沉积厚度相对较大, 但有效储层(即“甜点”)占比较小。前人研究认为, 该地区储地比仅35%左右^[18], 对于主频20~22Hz三维地震资料而言, 纵向多期叠置的复合河道厚度接近1/4波长, 基本满足地震分辨率识别要求, 然而对于单期心滩识别难度相对较大。地震剖面上A井、B井以及水平段整体位于T9d波谷中(图 3), 波形结构差异微弱, 储层分布难以判识。因此采用基于空间相对分辨率^[22-23]的沿层切片是进行河道构型分析研究的有力手段。鄂尔多斯盆地下石盒子组盒1段底部为一套较为稳定的浅灰色含砾粗砂岩沉积, 是上古生界海陆过渡相-陆相沉积层序分界面的主要判识依据, 所形成的反射波表现为连续稳定的中强反射特征(图 3中T9d波), 是鄂尔多斯盆地最主要标志波之一, 以此作为地震层序分析进而作为相对等时面开展微相分析是可行的。

图 3(Fig. 3)

图 3 实钻井连井叠前时间偏移剖面

根据河道构型分析结果, 七级心滩厚度约5m, 要达到储层识别要求需对地震资料开展分频处理, 在保证高频噪声能够得到有效压制的情况下, 尽可能使得预测精度符合对地质体刻画的需求, 或者说将识别目标的规模作为参数优化的主要依据, 是本文重点研究内容及论点所在。杭锦旗盒1段砂体以及河道底部滞留沉积相对发育, 所对应的地震波(T9d)全区较为稳定。对三维地震资料开展沿层切片, 分别刻画盒1段沉积初期到末期所对应的地震微相平面分布(图 4)。整体而言, 辫状河道近南北走向分布, 盒1中期发育4~6条复合辫状河道, A井、B井和C井所处河道均为多期堆积叠置型, 自然伽马曲线以稳定箱型特征为主, 尤其是盒1沉积中期, 砂体厚度较大, 多期切片均具有明显响应, 与实钻情况具有较好的吻合度(图 2), 直至盒1期末水动力作用逐步减弱。研究区地震层序横向及纵向特征清晰, 从中也可以看出盒1段辫状河的快速迁移以及储层强烈的非均质性。

图 4(Fig. 4)

图 4 盒1段辫状河沉积初期(a)—中期(b, c)—末期(d)地震层序演变过程及流向分布

地下沉积的变化是连续的, 对于厚度较大的储层, 地层切片及属性预测成果相对容易落实。而对于厚度及规模普遍较小的储集体识别来说, 不能够简单地将合成记录标定的结果作为切片选择的依据, 主要原因在于:①辫状河多期叠置, 地震反射是储层的综合响应, 并非目标储集体的唯一表现, 尽管储集体位于特征波形之内, 但二者之间不具有绝对的对应关系; ②受分辨率的制约, 合成记录标定可以用于落实沉积相/亚相的时深关系, 对于微相识别, 其时深误差不可忽略。以上原因容易导致分频处理参数选择以及切片位置具有较大不确定性, 从而造成预测准确度以及对优势储集体识别的精度降低。对于具有一定井控程度的地区, 可以通过建立储层测井响应与地震特征参数之间的相关性进行分析论证^[24], 而对于井控程度较低的区域(如研究区), 则存在样点数量不足的问题, 多解性难以降低。针对上述问题, 非常有必要建立一种有效的地震预测效果评价方法。

直井可准确落实心滩厚度, 对于评价地层切片的极限分辨能力具有优势。而水平井水平段实际钻遇的心滩与水道充填之间的横向连续配置关系, 以及各构型单元所处空间位置较为确定。同时, 水平井横向连续测井资料相比直井单点更为丰富, 尤其是在降低多解性方面, 有着明显优势, 尽管在地震研究过程中往往容易将其忽视。

关于地下河道构型研究, 已有较多利用钻井、地震以及建模的表征方法^[12], 本文的重点在于如何通过利用构型分析对储层识别结果进行半定量刻画提高对储层的准确定位, 对于后续基于地震成果的精细化部署, 具有重要参考价值。

根据前述, A井及以A井为井口的导眼井B井, 于盒1段均钻遇两期以上叠置沉积的六级河道构型, 岩性物性条件较好, 达到该地区储层下限标准^[18], 揭示了已知井位于河道中部为较大概率。C井于六级2号储层中钻遇2个七级构型心滩, 长度约450m, 心滩间存在约50m水道充填, 物性较差。图 4揭示了不同期次地震微相的横向变化及沉积演变特征, 尽管盒1段沉积中期(图 4b和图 4c)于A井及B井处均有明显反映, 直井验证吻合, 但与C井水平段实际钻遇心滩横向配置关系不符, 说明所述图件为叠置河道的反映, 并不代表C井钻遇储层所属的河道, 对于各类构型单元的井震联合半定量刻画, 存在一定误差。

河道构型分析下的分频参数是否有效及半定量识别的原则为:以水平段实钻的心滩沉积为目标, 结合直井实钻结果, 初步明确不同频段地震资料切片的分辨率, 进而以水平井实钻沉积微相的横向配置关系作为频段优化以及切片选择的主要依据。当所选频段及切片同时满足直井+水平井河道构型几何特征参数时, 即认为预测成果相对有效。由于水平段资料的连续性, 因此可将不同类型微相所对应的分频切片瞬时振幅值域范围作为半定量识别的结果。图 5为盒1段2-2号单期辫状河30~40Hz分频段地震识别及有效储层分布, 由图可见, 图 2中两个横向近平行沉积的七级心滩及水平段250m处水道充填部分得到了准确刻画。以此为依据建立水平井实钻微相类型与相应的切片值域范围:河漫滩沉积瞬时振幅>-35, 水道充填沉积介于-35~-50, 心滩沉积＜-50, 尽管废弃河道及泛滥平原沉积缺乏实钻对比资料而难以进行半定量化描述, 但整体而言盒1段2-2号单期辫状河七级心滩以及单期河道主体部分均能够实现准确刻画。

图 5(Fig. 5)

图 5 盒1段2-2号单期辫状河30~40Hz分频段地震识别结果(a)及有效储层分布(b)

1) 通过直井+水平井联合河道构型分析, 杭锦旗地区盒1段七级构型单心滩厚度3.0~5.0m, 其间多为1m左右的落淤沉积, 物性较差。多期单心滩叠置沉积构成六级河道构型单元, 叠置心滩厚度小于15.0m。结合水平井实钻资料分析, 单心滩长度约450m, 心滩间以泥质含量略高的水道充填非储层沉积为主。

2) 河道构型分析所明确的辫状河不同微相类型长度、厚度等几何特征参数以及微相沉积配置关系为杭锦旗盒1段七级心滩刻画提供了依据:30~40Hz地震资料切片可有效识别5m储层; 河漫滩沉积瞬时振幅>-35, 水道充填沉积介于-35~-50, 心滩沉积＜-50。