川西侏罗系河道砂体分布定量预测

**章　概述 **节　研究意义 四川盆地位于扬子板块西缘和青藏高原东缘，受多期构造演化的影响，具有良好的油气富集条件。而川西拗陷侏罗系多发育以三角洲为主要沉积体系的致密砂岩气藏，是目前油气勘探开发的重点区域。该致密砂岩气藏具有河道窄、厚度薄、非均质性强等地质特征，气藏的效益开发仍面临五大难题：一是川西拗陷侏罗系致密砂岩气藏广泛连续分布，表现出“高低位（构造位置）、高低孔（储层孔隙度）富气共存”的特征，油气运聚机理和分布规律复杂，传统的静态选区评价技术不能有效地对有利区带以及“甜点”（sweet spot）分布进行预测；二是气藏河道砂岩数量众多，沉积规律复杂，多旋回，多流向，交错叠置现象普遍，且河道砂岩厚度薄，与围岩波阻抗叠置较为严重，地球物理特征隐蔽，河道砂岩精细刻画及储层精准预测难度大，高效勘探，规模增储难度大；三是气藏高产富集主控因素复杂，气藏为“断砂输导”的远源次生气藏，气藏断裂复杂，断层有效性分析难度大，气藏储层厚度薄、致密且非均质性极强，由此给气藏精细描述及定量评价带来极大的困难，直接影响开发评价的选区；四是气藏具有强烈的非均质性，同一河道不同区域含气性及产能差异大，如何*大限度地提高储量动用程度和单井产能成为优化开发技术的关键；五是气藏以窄河道、薄砂体为主，储层品质差、非均质性强、含气性差异大，常规工艺技术针对性不强，单井产能低，如何提高单井产能给压裂改造工艺技术带来较大挑战。 川西拗陷侏罗系陆相远源河道砂体面临诸多定量预测难题。例如：①优势沉积微相为三角洲平原分流河道、三角洲前缘水下分流河道，其次为三角洲前缘河口坝、三角洲前缘远砂坝、三角洲平原决口扇。储层厚度薄、纵横向变化快，河道宽度窄，大多数为0.3～1km，河道砂体厚度薄，一般为4～15m，且岩性和物性横向变化快。②川西拗陷中浅层主力砂体分布主要受分流河道控制，河道边界及期次刻画难度大。由于河道多，分布广，常规的单一地震属性很难刻画河道的边界，且纵向上多期砂体叠置，河道的期次刻画既是重点也是难点。③地震资料的品质、岩石物理分析结果的可靠性、砂体产状、地震反演的精度、定量预测算法的精度等都给河道砂体的精细预测带来不确定性。除河道砂体精细预测外，该致密砂岩气藏的含气丰度预测困难，研究区储层含气的敏感属性不明确，含气砂体预测难度大。同一河道气井的产能差别较大，个别气井甚至出现产水现象，但是储层饱含气、气水同产及产水砂体阻抗特征差异小，地震响应特征差异微弱，孔隙流体性质预测难度很大。因此，如何在复杂油气藏中预测流体性质，是川西拗陷勘探开发面临的新挑战。由于薄砂体的水平井井轨迹控制精度要求高，川西拗陷中浅层水平井钻井要求储层深度预测误差小于5m。影响深度预测的*重要参数是速度，常规的速度仅能基本满足构造成图的要求，但是还不能达到精确控制水平井轨迹的要求。即使井点处的深度经过校正后能够与实钻吻合，但是经过插值外推后的井间速度和井外速度缺乏高精度的质量监控和校正，直接导致空间速度精度不高，从而影响气藏评价。 川西拗陷侏罗系致密砂岩气藏的整体气水关系复杂，钻井普遍低产，离效益开发差距甚大，增储上产目标未落实。河道砂岩期次多、宽度窄、非均质性强，造成钻井周期长，储层改造难度大，增产效果差。川西拗陷侏罗系陆相远源河道砂岩气藏实现高效开发，河通砂体的定量预测是关键。本书综合前人的研究成果，开展了川西侏罗系陆相远源河道砂岩沉积特征与分布定量预测研究，明确了优势沉积微相，形成了复杂“窄”河道砂多域多属性精细刻画及储层预测技术，阐明了河道砂岩优质储层分布规律，能提高储层预测和有利区划分的准确度，对气藏的勘探开发具有指导性意义。 第二节　国内外研究现状 一、砂体结构研究现状 自Allen（1977）在**届国际河流沉积学会议（卡尔加里）明确提出河流构型（fluvial architecture）概念以来，国内外诸多学者开展了储层构型的相关研究工作。储层构型是指不同级次储层构成单元的形态、规模、方向及其叠置关系（Bridge and Leeder，1979；Miall，1988；Wu et al.，2008；Colombera et al.，2012）。Miall（1985，1988，2006）归纳总结出河流沉积中的9类构型单元：①河道；②砾石坝和底形；③砂质底形；④向下游增生体；⑤侧向增生体；⑥越岸细粒物；⑦沉积物重力流；⑧纹层砂席；⑨冲蚀凹坑。同时也提出了9级界面划分方案。 （1）0级界面（0th-order）：形成于数秒之间，一般代表牵引流中的纹层。 （2）1级界面（1st-order）：形成于数分钟到几小时，甚至1～2天，沙纹层理、交错层理中的细层是代表性沉积产物。 （3）2级界面（2nd-order）：形成于几天到几个月。这些沉积物形成于时间格架内的“水动力事件”。例如，在海相地层中，由于风暴作用形成的丘状交错层理；涨潮落潮形成的双黏土层、鱼骨状层理；在河流相地层中，沙丘迁移形成的交错层理，均为其代表产物。 （4）3级界面（3rd-order）：形成于几十年时间。周期性的洪水、枯水都会影响其沉积。单个边滩的侧积和心滩的前积是主要沉积产物。侧积体、前积体之间被落淤层或再作用面分隔。根据边滩或心滩上的植物分布情况，可大致判断其迁移速率。 （5）4级界面（4th-order）：时间跨度为数百年到数千年，为较大规模的水动力事件，如尺度为百年的洪水事件。4级界面旋回内的沉积产物和3级界面旋回内的沉积产物类似，只能通过沉积物的厚度、规模加以区别。一般来说，形成边滩或心滩复合体、小型串沟、洪泛平原、天然堤及决口扇。 （6）5级界面（5th-order）：时间跨度为几千年到上万年。主要的沉积事件是河道的废弃。在河流相地层中，边滩、心滩及古土壤沉积是其主要特征；而在三角洲中则往往沉积一个朵叶。所以，5级界面内包含一期完整河道沉积，在辫状河中可见到河道滞留、心滩复合体、废弃河道充填、洪泛沉积等。河流相地层中古土壤的形成一般要数千年，而古土壤的完全成熟则要上万年。三角洲中，一个朵叶的形成要6000～8000年，末次冰期后，密西西比河三角洲就是一个典型实例。 （7）6级界面：时间跨度为几万年到几十万年。类似于米兰科维奇的5级旋回，有可能是自旋回沉积，也有可能是异旋回沉积。在河流相地层中，一般形成叠置河道砂体。6级界面往往为区域分布的下切河谷冲刷面。 （8）7级界面：时间跨度为几十万年到几百万年。类似于米兰科维奇的4级旋回，为异旋回沉积，受控于构造作用、气候变化、海平面升降等，为一套沉积体系，如河道沉积体系，7级界面为区域分布的下切河谷冲刷面。 （9）8级界面：时间跨度为几百万年。类似于米兰科维奇的3级旋回，为盆地充填复合体，受控于构造作用，该界面往往为区域不整合面。Miall（1985，1996，2006）*早系统地提出了河流沉积的岩石相分类，随后又将其扩大到冲积体系，包括了20种岩石相，并用两个或三个字母的相代码来表示每种岩石相。其中，相代码中的大写字母指示了主要粒径（如G=砾，S=砂，F=细砾），小写字母指示了岩石相的特征性结构或构造（如p=板状交错层理，m=基质支撑）。 *早的储层构型分析源自对河流相野外露头和现代沉积的研究。由于露头和现代沉积具有直观、易懂、便于精细研究等特点，所以国外把它作为一项认识地下地质的*重要的工作来做，投入了大量的人力和物力，许多重要的理论和方法均来自露头和现代沉积（穆龙新等，2000）。近几年来，国内也有许多学者对野外露头和现代沉积做了大量研究工作并取得了一定的成果。张昌民等（1994）分别对南襄盆地西大岗的河流砂体露头、青海油砂山剖面分流河道砂体进行储层构型分析。李思田等（1991，1993）在陕甘宁地区做了大量的河流沉积露头精细解剖研究。张昌民等（2004）开展的大同辫状河露头精细解剖取得了丰富的成果。精细露头储层研究的*终目的在于建立高精度的储层地质模型。 Allen（1966，1983）、Williams和Rust（1969）、Jackson（1975）以及Miall（1988，1996）的研究中均应用了层次分析的方法。在我国，张昌民（1992）*早对储层研究中的层次分析方法进行了详细论述。赵翰卿等（2000，2004）指出，层次分析法是研究复杂储层非均质体系的基本方法。到目前，储层层次分析已成为储层构型分析研究中的关键思想。国内地下储层研究*多的为河流沉积体系中的曲流河沉积，而曲流河中研究*多的当数点砂坝（裘怿楠和陈子琪，1996）。人们将储层层次与构型分析相结合，提出了储层层次构型分析法（Wu et al.，2008），分层次、由大到小逐级研究不同规模的储层构型，掌握其内部隔挡层分布情况以及储层非均质性。岳大力等（2007）在对孤岛油田进行研究时，研制出一套系统解剖地下曲流河储层层次构型的方法，主要采用层次分析、模式拟合及多维互动的研究思路，将研究区曲流河河道分为窄条带和宽条带两种模式，其中的宽河道砂体内部还可进一步在复合河道内划分单河道、单河道内识别点坝以及点坝内部解剖。李阳等（2002）首次把储层构型分析法应用到胜利油田孤岛油区馆上段井下岩心的研究。近些年来，我国大部分油田剩余油分布极其复杂，油田综合含水率较高，已难以用常规的油藏描述方法进行研究，因此，储层构型分析法才逐渐被人们所认识并应用到储层精细研究中。利用该方法，结合各种新的研究方法以及新技术，人们对现代沉积和野外露头进行分析，建立了高精度的三维地质模型，并将该方法应用到对地下储层的研究中去，预测井间砂体展布，掌握地下剩余油分布规律，对油田进一步挖潜剩余油、提高油气采收率具有重要的意义。 随着我国油气勘探开发工作的不断推进，储层构型研究很快引起国内学者的重视。储层构型表征逐渐成为提高油田采收率的关键，现已成为油藏开发的重要地质基础。河流相砂体结构研究是地下储层构型研究的重要内容。砂体结构的研究是在精细地层对比和沉积模式建立的基础上进行的。对砂体结构特征，不同学者从多个方面开展了大量研究，有在层序地层格架内对砂体结构与演化进行研究的（王昌勇等，2008；王纹婷等，2009），有对各种单砂体及其不同组合类型进行详细研究的（李树同等，2005；付锁堂等，2010；陈昭佑和王光强，2010），也有通过对现代三角洲沉积砂体进行考察研究的（于兴河等，1994）。诸多学者开展了砂体结构特征及其差异形成机理研究（赵翰卿和付志国，1995；何文祥等，2005；隋新光，2006；马世忠等，2008；李士祥等，2013；胡浩，2016；解超等，2018），为探明地下剩余油分布规律提供了理论依据。李士祥等（2013）开展了砂体结构特征剖析，提出了分流河道型砂体是在近物源、高能量、物源供给充足的条件下，河流入湖后河道的能量大于湖水的顶托作用，河道继续向前延伸，形成条带状的厚层垂向叠置砂体；而分流砂坝型砂体是在坡缓水浅、远物源、低能量的缓慢沉积条件下，湖水能量和河道入湖能量彼此强弱交替，形成了朵叶状的、单层厚度薄且不连续的砂体。胡浩（2016）针对剩余油挖潜，提出了5类砂体结构类型：叠加河道型、不稳定互层型、孤立河道型、稳定互层型、孤立薄层型，认为叠加河道型以河道间的相互切割、叠置为主要特征，是*好的一种砂体结构类型；孤立薄层型砂体分布密度小、物性差，是*差的一种砂体结构类型。解超等（2018）综合应用野外露头、现代沉积、测井、地震等资料，以河流相平面形态组合类型和废弃河道结构特征研究为基础，将多期次河流相砂体结构划分为4种类型：多边分汊式、多边合并式、单边式及侧向切叠式，认为河流相砂体结构受河道内部增生样式（侧向迁移、顺流迁移、溯源迁移）和可容纳空间/沉积物供给量（A/S值）的影响。 二、沉积微相精细描述方法研究现状 沉积相是石油地质综合研究*基础、*重要的工作之一。在油田开发阶段，沉积微相的精细研究可以为油田开发方案的编制和调整、精细油藏描述和数值模拟提供沉积背景等方面的基础地质资料。川西拗陷侏罗系河道砂岩储层岩性横向