基于地震地层学的砂砾岩期次划分方法研究

吕世超，林亮，苗明

（1.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015；2.中国石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营257231）

基于地震地层学的砂砾岩期次划分方法研究

吕世超1，林亮2，苗明1

（1.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营257015；2.中国石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东东营257231）

砂砾岩体沉积常发育于盆地的陡坡带，内部多期砂砾岩沉积叠置，构造复杂，地层标志层不明确，后期受到构造运动的影响变形严重。通过相邻井测井曲线特征无法找到同一期次界面存在的类似响应，利用测井曲线进行对比难以进行期次划分。地震地层学认为地震同相轴反映了岩性或地层的界面，根据这个原理，以沉积特征与地质认识为指导，以地震资料为基础，结合地震相等方法，对永1砂砾岩体划分为9个期次，通过井震结合，赋予地震分层地质意义，并分析井上地质分层与地震分层之间存在的误差，考虑多方面影响因素修正期次划分结果，利用开发动态等资料对划分结果进行验证。以这种方法划分的期次合理，符合地质认识，并且有效地解决开发动态中的矛盾。

砂砾岩；期次划分；地震地层学；地震相；井震结合

1 概述

沙河街组沙四下段永1砾岩体为位于胜利油田永安油田的东北部的一个孤立扇体，埋深2 200～3 000 m，北为陈家庄凸起，南为中央隆起带，东靠青坨子凸起，西邻民丰洼陷。经过几十年的勘探开发研究，对其内幕分布仍然认识不清，这与砂砾岩油藏特征有关。砂砾岩体主要是沉积物重力流的产物，沉积物重力流主要包括碎屑流和浊流，运移主要是通过块状搬运的方式，其沉降过程也不具备差异沉降的特点，因此，总是形成反粒序、反韵律以及无韵律的沉积特点[1,2]。永1砂砾岩体沉积即为多期陆源碎屑混杂堆积，非均质性严重，地层标志层不明确，期次划分和地层格架建立难度大，储层岩性复杂、岩石骨架电阻率高，有效储层和油水层难以识别。

为准确研究永1砂砾岩内幕特征，利用地震地层学原理，通过分析测井与地震资料，在沉积模式以及构造演化史的指导下，以井震结合为基础，多种资料相互验证，对砂砾岩体进行期次划分研究。

2 永1 砂砾岩沉积特征

永1砂砾岩体是古近纪形成的扇三角洲沉积[3]，通过区域调研成果，认为永1物源来自北东方向（图1）。

图1 东营北带永1井区基底构造图Fig.1Basement structure of well Yong-1 of North Dongying belt

针对永1砂砾岩体构造形态比较特殊，构造幅度较大，在地震剖面上显示为：堆积厚度大、角度缓，其底部基岩面为丘形（图2a）。按照沉积理论分析，在如此低角度的地形上，难以沉积较厚的砂砾岩。针对这种特殊形态的成因，目前存在多种认识，有观点认为永1地区在孔店—沙四早期沉积砂砾岩体，后期由于基底的抬升，受陈南断层与青西断层的影响，形成局部的挤压，构造形态发生改变。沙四中晚期—沙三中期受拉张应力影响，形成多级块断，沙三晚期受走滑断层影响，原始地层被破坏、替换，地层产状发生变化。认为北东方向沉积间断面为走滑断层，但是在区域上并未发现与之对应的地层。通过分析认为，沉积间断面可能为砂砾岩沉积与上部地层的不整合面，在沙四砂砾岩沉积结束之后，受到剥蚀（图2b），后期随基底抬升，扇体沉积逐渐隆起变形，形成现在的构造形态。在将等时面拉平之后，砂砾岩地层形态接近沉积时期，与标准的扇体沉积模式比较类似。

图2 永1井区南西—北东向地震剖面Fig.2SW-NE seismic profile of Yong-1 well field

从单井岩心上看，砂砾岩体上部总体呈暗绿色，局部见暗色泥岩，为沟道砾岩相与湖相泥岩相沉积，颗粒支撑为主，沉积环境为半深湖水体；在下部整体呈暗绿色，局部见氧化色，亚相以沟道砾岩相为主，杂基支撑，说明为近源浅水沉积环境。总的来看，永1砂砾岩体为滨浅湖—半深湖扇三角洲沉积，沉积环境逐渐变深。从测井电性曲线上看，砂砾岩体整体上是一个连续沉积的单一正旋回，对应着水动力条件逐渐减弱的沉积变化，也反映了沉积水体逐渐变深的特征。

3 期次划分研究

从测井曲线上以及岩性曲线上看，砂砾岩体整体是一个连续沉积的单一正韵律[4－5]。但是在砂砾岩体中下部，缺少明显的纯泥岩标志层，岩性变化是由于水体的相对深浅形成泥质含量的变化而引起的，中级旋回特征不明显，这导致从测井曲线上难以明确地识别出岩性界面。同时砂砾岩体属于重力流沉积，岩性变化快，井之间差别大，例如工区内A5井与A24井相距210m，但是在测井曲线上无法找到近似的标志层特征，期次变化不明显，无法进行地层对比。因此，单一利用测井以及地质资料无法对砂砾岩进行层序划分。

由于从井上难以有效划分出砂砾岩的期次，通过对资料的分析，根据地震地层学的原理与方法，结合沉积规律，以地震资料为主进行进行期次划分。在进行期次划分之前，需要进行精细井震标定和地震相分析。

3.1 井震标定

对工区内有完整声波时差曲线的井进行合成地震记录标定（图3），得到每口井时深关系。图3a为A1井合成地震记录，该井位于工区东北部，钻遇不整合面与基底，也可看到在进入砂砾岩之后速度明显增大，不整合面与基底界面比较清晰。图3b所示A33井位于工区中部，不整合面反射较扇根处变弱，并且不整合面与砂砾岩之间存在部分沙三段沉积，在进入砂砾岩体之后也存在明显的速度增大现象。由于砂砾岩体内成层性较差，针对工区北部的井，在制作合成地震记录过程中，主要以不整合面、基底、砂砾岩体顶部一套湖相泥岩层反射作为标定的标志层。对工区中部与南部的井，主要以砂砾岩顶部一套湖相泥岩的顶界面作为标志层进行标定。

图3 合成地震记录标定结果Fig.3Synthetic seismic record calibration results

3.2 地震相分析

永1砂砾岩体属于扇三角洲沉积，研究表明物源为北东方向，从北东向南西方向可划分为扇根、扇中、扇端三个亚相，对应岩性分别为厚层砾岩、砂岩砾岩互层、泥岩夹杂砂岩与砾岩。由于岩性不同，不同亚相又具有不同的地震反射特征[6－7]：扇端成层比较稳定，有比较连续的同相轴；扇中砂砾岩互层有层状反射，但是稳定性较差；扇根厚层砾岩内部缺乏层序，没有明显层位，地震上表现为杂乱反射（表1）。

表1 地震反射特征分类表Table 1Classification of seismic reflection characteristics

根据地震相特征，将砂砾岩体划分为三大套，每套砂砾岩沉积亚相分布都有明显不同。第三套位于砂砾岩体下部，在工区以扇根沉积为主，整体为杂乱弱反射；第二套各能够看到扇根、扇中、扇端三种比较完整的亚相；第一套在砂砾岩沉积的最上部，扇根受到剥蚀，残留较少，主要可见扇中与扇端。从整体上看，三套砂砾岩沉积依次向东北高部位移动，处于水进陆退的沉积环境，与测井相应特征以及区域地质认识一致。

每套砂砾岩内部期次划分比较复杂，一方面砂砾岩内部地震资料品质较差，同相轴不稳定，另一方面扇体的各期次规模与位置都有变化，相互叠置，关系复杂，甚至出现反复，说明在每一套砂砾岩沉积内各期次规模大小有明显区别，并且沉积环境动荡，使得扇体的展布范围发生比较明显的变化。期次的叠置使得地震资料同相轴在扇体边缘发生干涉，难以准确识别期次的边界。

地震地层学认为地震反射同相轴反映了岩性、地层的界面，以反射地震资料为基础，进行地层划分对比、判断沉积环境、预测岩相岩性[8]。根据其原理，我们认为地震同相轴对应着某一期次的顶界面或者底界面。根据这个认识，参考测井上的旋回变化，每一期内部相对较明显的地震反射进行解释，在三大套的控制下，共划分出9个期次，其中上部第一套沉积划分为4个期次，中部第二套沉积分为3个期次，下部第三期整体上属于杂乱反射，划分为2个期次（图4）。

图4 南北向地震剖面（inline1207）9个期次纵向分布Fig.4Longitudinal distribution of 9 circles of S-N seismic profile(inline1207)

由于地震资料纵向分辨率有限，且多解性强，不能够与地质上的分层完全对应[8]，因而，在利用地震资料划分出砂砾岩沉积的期次之后，通过建立连井剖面，通过地质认识与测井对期次进行相应调整。通过沉积相分析，认为永1砂砾岩体发育水道、水道前缘、前三角洲等到多种亚相，同时存在正韵律与反韵律，但是在每一期的顶部会沉积泥岩或者泥质砂岩，在测井曲线上，利用GR和微电极曲线能够识别出泥岩层。在通过地震解释给出井位上的期次深度之后，为验证划分的准确性，从两个方面进行分析。1）分析井上相应深度是否发育泥岩层；2）建立连井剖面，分析期次展布以及厚度分布是否符合地质认识，寻找井间同一层的标志特征[9]。

井震之间会存在一定的偏差，所以在利用井上的地质与测井资料对比之后，并将对比结果反馈至地震资料中，根据误差大小对地震解释进行相应调整：1）层位深度与泥岩层深度基本吻合时，认为期次解释是基本准确的；2）存在一定的偏差，重点分析合成地震记录上时深关系是否准确，同时考虑地震解释的精度；3）如果误差较大，需要考虑地震解释的层位是否合理，分析泥岩段在地震资料中的位置，调整层位解释的结果。

在重新调整地震解释结果之后，重新与单井岩相以及测井数据进行对比，反复修正，直至全区井震能够完全吻合。

通过反复对比，使得最终井震完全对应，确定扇体展布范围，并完成了全区闭合。从南北向上看，上部地层由南向北变厚，下部地层南厚北薄；东西向上地层自东向西侧积发育。从平面上看，各期次从下到上逐渐由南东向北西方向退积发育，厚度也有变化，厚度中心随着沉积范围向北西方向移动（图5）。

在地震水平切片上也能体现出砂砾岩体展布的变化特征。图6分别为在2 000 ms、2 100 ms、2 200 ms的水平时间切片，由于砂砾岩内部整体岩性复杂，在水平切片上表现为杂乱反射，可以比较明显的区分出砂砾岩体展布区域，东北部不整合面反射在水平切片上也清晰可见。随着反射时间增大，深度变深，砂砾岩整体上向南东方向移动，展布范围变大。

图6 永1地区水平时间切片Fig.6Horizontal slice time of Yong-1 area

4 期次划分结果验证

在利用地震、测井、地质资料完成期次划分之后，利用在开发动态、试井分析上认识的井间连通性对期次划分结果进行验证。

储层间的连通关系受到砂砾岩期次以及沉积相带的影响，由于期次界面泥岩发育或泥质含量高，认为期次之间不连通。

如图7所示，以A63作为观察井进行干扰试井分析，A10、A24、A27三口注水井作为激发井，与A63井距离分别为220 m、150 m、210 m。蓝色代表接受段，红色代表注水段。A24井在加压4.8天后引起永63井压力上升；A27井与永63-13距离较A24井较远，加压引起压力变化时间较长，在17天后发生变化；A10井干扰试井在A63井无响应，认为不连通。在期次划分结果当中，A24、A27井测试段与A63井测试段均位于第一套砂砾岩的第三期（ES4I-2），A10井位于第一套砂砾岩的第二期（ESI-1），属于不同期次沉积，与试井结果相符合。

图7 a）东西向连井剖面；b）干扰试井响应曲线Fig.7a)E-W well tie profile;b)Response curve of interference testing

5 结论

本文通过分析永1砂砾岩体地质特征，针对砂砾岩体沉积复杂，缺少标志层无法进行地层对比的情况，在沉积相研究的指导下，利用地震、测井、地质资料，设计针对砂砾岩体的期次划分方法。

1）沉积特征是期次展布、划分的基础，首先应利用地震相、古地形恢复等工作，分析沉积相带在地震资料上的相应特征，建立对应关系。

2）根据地震地层学的认识，结合地震相特征，利用地震资料划分砂砾岩沉积期次，建立初始期次格架。

3）井震结合是砂砾岩期次划分的重点，要将井上的层位标志与地震层位相结合，赋予地震层位地质含义，对存在偏差的层位则需要反复调整，得到足够的精度。

利用开发动态、试采分析对期次划分结果进行验证，本次期次划分结果合理，为下一步精细地质研究、开发调整提供了可靠的前期研究成果。

[1]袁静，袁炳存.永安镇地区永1砂砾岩体储层微观特征[J].石油大学学报（自然科学版），1999，23（1）：13-16.

[2]韩宏伟，崔红庄，林松辉，等.东营凹陷北部陡坡带砂砾岩扇体地震地质特征[J].特种油气藏，2003，10（4）：28-30.

[3]孔凡仙.东营坳陷北带砂砾岩扇体勘探技术与实践[J].石油学报，2000，21（3）：27-31.

[4]鲜本忠，王永诗.基于小波变化基准面恢复的砂砾岩期次划分与对比[J].中国石油大学学报（自然科学版），2008，32（6）：1-10.

[5]姜再兴.沉积学[M].北京：石油工业出版社，2010：188-192.

[6]王永刚，杨国权.砂砾岩油藏的地球物理特征[J].石油大学学报（自然科学版），2001，25（5）：16-20.

[7]杨国权，陈景达.临清坳陷下第三系地震地层学研究[J].石油大学学报（自然科学版），1994，18（4）：8-14.

[8]牟中海.地震地层学[M].北京：石油工业出版社，2013：1-5.

[9]徐怀大，王世风，陈开远.地震层序解释基础[M].北京：中国地质大学出版社，1990:5-63.

（编辑：杨友胜）

Glutenite sedimentary circle division method based on seismic stratigraphy study

Lyu Shichao1,Lin Liang2and Miao Ming1
(1.Academy of Geological Sciences,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying,Shandong 257015,China; 2.Gudao Oil Production Plant,Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying,Shandong 257231,China)

Glutenite sedimentary are generally developed in the steep slope of basins,inside which mainly are the multi-phase glu⁃tenite with complex structure and undefined marker bed,meanwhile,serious deformation exist as the result of tectonic movement. Similar response existed in the second interface can hardly be found by the logging curve characteristics of adjacent wells in the same period,so it is difficult to divide the sedimentary circles.According to the seismic stratigraphy study,the seismic events re⁃flects the lithology or stratigraphy interface.Based on this principle,guided by the sedimentary and geology characters,and com⁃bined with the method of seismic facies,Yong-1 glutenite sedimentary was divide into 9 circles,the seismic circle geology meaning was endowed by the combination of well and seismic,and the error of geological stratification and seismic stratification was ana⁃lyzed.Considering multiple influences on modifing the cycle division,the results were verified with the data of dynamic production. The reasonable stratigraphy circle obtained by this division method consists with the geology concept and can resolve the contradic⁃tion in dynamic production effectively.

glutenite,stratigraphy circle division,seismic stratigraphy,seismic facies,combination of well and seismic

TE122.221

A

2014-11-03。

吕世超（1986—），男，硕士，开发地震研究。