孤北洼陷经过近50年的勘探，目前整体处于高勘探程度阶段，中深层岩性砂体成为最具潜力的勘探目标之一[1-3]。在以浊积砂体、扇三角洲前缘扇体为代表的岩性油藏勘探中，如何精确描述储层是勘探成败的关键[4-6]。孤北洼陷西南部沙三中亚段广泛发育的灰质泥岩与砂岩在测井响应及地震反射特征方面的相似性，影响了储层预测的精度。
储层预测中去除灰质泥岩影响的方法目前主要集中在两个方面：一是利用地震属性，通过提取灰质泥岩集中发育段相应频率的数据体或能量半衰时实现对灰质泥岩的剔除[7-9]；二是采用拓频的方法，通过子波分解技术重构和提高原始地震资料的品质，一定程度上达到去除灰质泥岩影响的目的[10-11]。由此可见，剔除灰质泥岩的影响多集中于对地震数据的处理，没有做到将地质、地震、测井、录井等信息有效地综合利用。本文旨在通过优选一条能够有效区分灰质泥岩和砂岩的测井敏感曲线，借助精细等时地层格架[12]和地质统计学反演技术，形成一套融合测井、地震、地质认识的储层预测技术，为灰质背景下的岩性油藏勘探提供技术支撑。
1 基本思想孤北洼陷位于济阳坳陷沾化凹陷东北部，西与埕东凸起相邻，南与孤岛凸起相接，东、北分别毗邻长堤潜山、桩西潜山。受古地貌及新生代断陷作用的影响，孤北洼陷形成了五号桩洼陷、孤北西次洼和孤北低隆起“两洼一隆”的构造格局 (图 1)。孤北洼陷作为沾化凹陷的油气富集区, 发育多套有利储盖组合，目前已发现了沙河街组、东营组和馆陶组等多套含油层系，其中沙三段为主力含油层系。沙三段油藏类型以构造油藏和岩性油藏为主，累计探明石油地质储量5000×104t以上。
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图 1 孤北洼陷构造纲要图 |
岩性油藏勘探中对厚度小、横向变化快的岩性体进行描述和预测时，受分辨率的限制，仅凭地震资料无法获得理想的预测结果。特别是在受灰质泥岩干扰的地区，更需要井震信息结合，充分利用测井资料井点处储层与围岩的某种测井响应特征差异[13]，以及地震资料空间上的波形属性响应差异，综合预测有利储层的分布。首先，测井曲线具有很高的纵向分辨能力和精度，优选区分灰质泥岩和砂岩敏感的曲线参与储层预测，是识别有利储层的基础；其次，在宏观地质规律的指导下，按各砂组占沙三中亚段总厚度比例，建立各砂组精细的等时地层格架，从而保证储层预测横向的等时性和纵向的针对性；最终，在等时地层格架约束下，通过地质统计学反演将稀疏脉冲波阻抗反演结果和敏感测井曲线有机融合，用测井数据弥补波阻抗数据纵向分辨率的不足，提高储层预测精度（图 2）。
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图 2 储层预测流程图 |
以研究区z394井为例，自然伽马、密度、声波时差、电阻率曲线区分灰质泥岩和砂岩的效果不明显，灰质泥岩和砂岩测井响应特征相似，但二者与泥岩不同（图 3）。统计表明：砂岩波阻抗值整体位于灰质泥岩区间内；泥岩的密度、声波时差曲线幅值与灰质泥岩、砂岩虽有部分重叠，但相较灰质泥岩和砂岩，区分效果较为明显（表 1）。自然电位曲线通常可以区分泥岩和砂岩，但容易受地层水矿化度、钻井液电阻率、钻井液侵入、含油性等因素的影响。研究区位于海陆交互地带，钻井液电阻率变化大，对自然电位曲线造成影响。
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图 3 z394井不同岩性测井响应特征 |
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表 1 不同岩性的测井曲线幅值 |
在排除掉声波时差、密度、自然伽马、电阻率和自然电位曲线后，急需优选一种能表征灰质泥岩和砂岩差别的曲线。从岩石物理学特征考虑，灰质泥岩作为泥岩的一种，必然在泥质含量方面与砂岩存在区别。表征岩性差异的曲线除了常用的自然伽马外，还有泥质含量曲线。
通过单井泥质含量曲线的对比发现，泥质含量曲线能够有效区分3117~3124m段砂岩和3133~3135m、3136~3138m、3140~3148m段灰质泥岩、灰质油泥岩（图 4）。通过对多口井泥质含量曲线统计发现，砂岩的泥质含量低于30%，灰质泥岩为66%~92%，泥岩高于79%；泥岩和灰质泥岩存在重叠区，但二者与砂岩分界线明显。初步分析认为，泥质含量曲线能够有效区分研究区内灰质泥岩和砂岩, 可以作为区分灰质泥岩和砂岩的敏感曲线。
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图 4 泥质含量曲线区分灰质泥岩和砂岩效果图 |
泥质含量曲线通常由自然伽马曲线通过公式计算得到。首先，用自然伽马相对幅度的变化计算泥质含量指数IGR：
| ${I_{{\rm{GR}}}}{\rm{ = }}\frac{{G{R_{目的}} - G{R_{\min }}}}{{G{R_{\max }} - G{R_{\min }}}}$ | (1) |
式中GR目的——目的层的自然伽马值；
GRmax——纯泥岩层的自然伽马值；
GRmin——纯砂岩层的自然伽马值。
通常IGR值介于0~1，用下式将IGR转化为泥质含量Vsh：
| ${V_{{\rm{sh}}}}{\rm{ = }}\frac{{{2^{GCUR \times {I_{{\rm{GR}}}}}} - 1}}{{{2^{GCUR}} - 1}}$ | (2) |
式中GCUR——希尔奇指数，在古近系—新近系取值3.7，前古近系取值2.0[14]。
受母源成分的影响，不同层段的自然伽马曲线幅度不同，在实际计算过程中应根据沉积旋回，分段计算泥质含量，最大程度提高泥质含量计算精度。
2.3 测井曲线可靠性分析泥质含量曲线作为一种非实测得到的曲线，需要验证其区分储层与围岩的适用性和可靠性。首先，泥质含量曲线是通过其他曲线计算得到，其计算数据源是实测的，且数据经过分析优选，真实可靠；其次，泥质含量曲线是通过经典公式计算，计算过程中还会考虑不同层段的泥岩基线值，且受录井资料约束；最终，除了前述数据源和计算过程外，最重要的是计算结果要经得起实钻资料的检验，能够准确刻画灰质泥岩与砂岩间的差异。
为此，沿物源方向分别选取分属扇三角洲不同亚相的3口井（z392井、z397井、z26井）进行对比。z392井位于扇三角洲前缘，靠近物源方向，3014.0~3023.5m、3036.0~3045.0m段发育两套细砂岩，与3054.0~3080.0m段发育的多套灰质泥岩区分效果明显；z397井位于扇三角洲前缘，远离物源，泥质含量曲线存在一定程度齿化，但灰质油泥岩、泥岩与砂岩的差异性明显；z26井仅发育2.0m/1层细砂岩，从区分效果来看，z26井不如z392井、z397井区分效果明显，主要因为z26井位于前扇三角洲，岩性以砂泥岩互层为主，储层岩性多为灰质砂岩、泥质砂岩，随着砂岩中泥质、灰质成分的增多[15]，与泥岩的差异性变弱，但根据泥质含量曲线依然能够识别有利储层（图 5）。总之，泥质含量曲线能够有效区分砂岩与灰质泥岩，只是在扇体的不同部位区分效果存在一定差异性。扇三角洲前缘区分效果明显，前扇三角洲则相对较差。
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图 5 泥质含量曲线区分灰质泥岩与砂岩效果验证图 |
切片方法通常有3种方式：时间切片、沿层切片、地层切片[16-17]，针对不同的地层结构采用不同的建立方式。沙三中亚段自上而下分为5个砂组，各砂组厚度较薄（20m左右）。分析认为研究区沙三中亚段沉积较薄、连续沉积、无超剥，但地层厚度差异大、倾角大，因此时间切片、沿层切片不能保证储层预测的等时性，而依据地震反射特征追踪各砂组底界具有较大的不确定性且精度不够。沙三中亚段各砂组纵向地层厚度变化均匀，为此，采用地层切片技术基本原理，统计各砂组占沙三中亚段总厚度比例 (表 2)，纵向上按比例求取各砂组底界，横向上在地震数据的约束下内插外推，建立各砂组等时地层格架。通过该方法建立的地层格架，能够最大限度避免沿层切片和时间切片所造成的穿时现象，克服大尺度地层切片造成的预测无针对性等问题，使地层格架更接近真实的地质结构，且与预测砂体厚度更匹配。
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表 2 沙三中亚段各砂组厚度所占比例统计表 |
地质统计学反演是提供一个在某种概率条件下，既满足数据的地质统计学特征又满足地质、测井和地震信息的三维储层参数概率模型，其适用于井距小于一个砂体长度的高勘探程度地区。目前研究区钻井密度为0.9口/km2左右，适用地质统计学反演的方法。
地质统计学反演的主要步骤是求取空间变差函数[18]，包括求取横向变差函数和纵向变差函数。横向变差函数主要是从波阻抗数据体中计算得出，纵向变差函数通过对上述敏感测井曲线的计算得到。
地质统计学反演的技术关键是各种统计学参数的选取。变差函数中主要涉及变程和基台值两个参数；计算变差函数后还需要拟合一个理论模型来表征储层的空间结构，研究区选取的是指数模型；反演还会涉及砂体的宽度、长度、厚度等参数，这些参数的选取主要是通过地质认识、实钻井和统计得到。
研究区以波阻抗数据和优选的敏感测井曲线作为输入，利用地质统计学反演技术，得到反映储层变化的泥质含量数据体。
4 应用效果利用上述方法对研究区沙三中亚段进行了储层预测。以沙三中亚段4砂组为例，从预测结果平面图上看扇体特征刻画更加清晰，较之前均方根振幅属性具有较大改善（图 6）。孤岛凸起物源的扇体发育在孤北低隆起西翼，发育gb342、gb35、gb107、z393等4个扇体，以z393扇体规模最大，扇体呈北西向展布，可延伸至z26井到z898井之间；z26井前端发育浊积扇体，浊积扇体与z331块发育的埕东凸起物源的近岸水下扇界线明显。
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图 6 沙三中亚段4砂组储层预测平面图对比 |
剖面分析认为，未参与储层预测井与实钻结果吻合度较高，单砂体及砂体间预测准确，预测精度在85%以上，能够达到勘探部署的要求。
总体而言，运用该方法所获得的储层预测结果与先前单一的均方根属性预测结果相比较，在反映扇体形态方面具有很大改进，扇体展布、延伸距离、扇体间相互关系均得到了很好刻画。
5 结论（1）由自然伽马曲线出发通过公式计算得到泥质含量曲线，通过校验计算过程和结果认为，该曲线能够有效区分研究区灰质泥岩和砂岩，且效果理想。
（2）在孤北洼陷应用基于敏感曲线的储层预测方法，达到了在灰质背景下精细描述储层并完整、准确反映扇体形态的目的，储层的展布规律与地质认识、实钻结果吻合度较高，完善了储层预测方法，实现了多尺度地质资料的综合应用。
（3）在该方法描述储层的基础上，结合构造、烃源岩等地质认识和已钻井分析，共描述有利圈闭22个，其中在z26井北部、z48井西部为探索浊积扇体的含油性部署探井两口，均取得良好勘探效果。
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