从储层细分对比存在问题的根源入手提出对策,即以沉积学、层序地层学和地震地层学等学科理论为指导,运用构型要素分析法进行层次界面划分。 3.1 层序地层学等相关理论
地震勘探技术水平的提高促进了地震地层学的建立,提供了一种新的地层解释手段——地震剖面。不同于野外露头、岩芯和测井曲线资料,地震剖面视域宽广,能横向追踪地层,可以反映三维地质体结构特征,展现地层分布面貌。前人基于地震地层学建立了层序地层学[27]。
层序地层学将全球海平面升降旋回与地层旋回联系起来,从成因上分析地层的演化过程,揭示地层的空间分布格局,并建立年代地层框架。对应于不同级别的海平面升降旋回级次,将地层划分成一系列层序地层单元,由高到低依次为层序、准层序组、层序组、层组和亚层组[27]。这些地层单元因具有成因意义所以是等时的。
层序地层学突破了传统地层学对层和地层结构特征的认识:地层不一定是全区分布、不一定水平、不一定相互平行;各层的发育位置变化大,层与层之间不一定水平叠置,也可以以超覆或退覆等形式叠置。图2为一个完整的层序单元,由低水位体系域、海进体系域和高水位体系域组成,而每一个体系域又包含若干准层序组,而准层序组又由层序组成。从各级层序地层单元的分布特点来看,其分布也具有成层叠置的特征,但又不完全符合“层状”模式:仅有个别层序地层单元是全区分布的,大多数层序地层单元是局部分布的;有的层序地层单元产状稳定、近于水平,有的层序地层单元产状倾斜;个别层序地层单元水平叠置,大多数层序地层单元的叠置关系相对复杂。由于层序地层学侧重于对宏观地层结构特征的研究,其多适用于盆地或区域规模的地层划分对比[28],而很少应用到油田范围内的储层细分对比。
基于层序地层学,高分辨率层序地层学作为一门分支学科逐渐发展起来,其中以Cross为代表的高分辨率层序地层学得到广泛应用。与层序地层学有所不同,高分辨率层序地层学认为基准面旋回是形成地层旋回的直接原因,而基准面旋回进一步受海平面升降、构造沉降和沉积物供应等因素的控制。在一个基准面旋回中沉积的地层具有成因意义,为时间地层单元。对应于不同级别的基准面旋回,高分辨率层序地层学一般将地层划分为超长期基准面旋回、长期基准面旋回、中期基准面旋回、短期基准面旋回和超短期基准面旋回,其与油层对比单元的对应关系见表3。
高分辨率层序地层学为储层细分对比问题的解决提供了思路。高分辨率层序地层学是依据基准面旋回、可容纳空间变化导致岩石记录的地层学和沉积学特征的过程-响应原理划分地层层序的[28]。利用高分辨率层序地层学进行储层细分对比不是简单的旋回幅度与岩石类型的对比,而是具有等时意义的岩石与界面之间、岩石之间或界面之间的对比。较之层序地层学,高分辨率层序地层学可进一步实现小尺度层序地层单元的划分。郑荣才等基于高分辨率层序分析对河流相砂体进行划分对比,以中期层序界面和洪泛面为年代地层框架,以短期层序为等时地层对比单元,并通过分析沉积物供给量与可容空间的关系判断短期层序的结构类型和叠加样式,并对其分布模式进行了总结[29]。袁新涛等提出了解决高分辨率层序地层对比时难以利用井信息识别短期基准面这一问题的方法,即在较长期高级别基准面旋回控制下,综合利用近距离自旋回沉积对比、各类关键面约束对比、河流切割充填对比和储层流体性质对比等多种手段进行小层等时对比[30]。龙国清等在河流相储层中识别短期基准面旋回时,为排除自旋回因素的干扰,提出了在较长期等时地层格架约束下根据河型和砂体叠置样式、相序和相组合等特征识别短期基准面旋回的方法[31]。
然而,高分辨率层序地层学依旧未能解决储层细分对比的精度问题。长期基准面旋回层序界面多为大型冲刷间断面或区域性侵蚀暴露面,在地震剖面上常表现为区域性超覆、削截等地震反射终止现象;而长期旋回中最大湖泛面位置往往发育稳定的泥岩,可作为良好的标志层,故结合地震和测井资料很容易划分对比长期基准面旋回层序。中期基准面旋回层序界面常表现为区域可比的冲刷面、间歇暴露面等,利用地震资料难于识别,但因其具有良好的测井响应特征,可以利用测井资料进行识别。而短期基准面旋回层序界面常表现为冲刷面以及其上的滞留沉积物和内碎屑、非沉积作用间断面等,但因短期基准面旋回层序常被侵蚀冲刷或不发育,缺乏区域对比标志,并且极易受其他因素影响,导致识别困难。因此,引入高分辨率层序地层学进行储层划分对比能够较好地解决相当于砂层组及以上级别大尺度地层单元的等时划分对比,而对于小尺度地层单元(如小层、单层)的对比及其进一步细分对比仍存在困难。
综上所述,层序地层学等相关理论虽然不能有效解决储层细分对比存在的问题,但其对于层和地层结构特点的突破性认识为储层细分对比存在问题的真正解决奠定了基础,具有重要指导意义。
3.2 构型要素分析法
构型要素分析法最早由Miall提出,是从沉积成因角度在三维空间上详细解剖沉积体或储层,划分出不同层次的等时构型单元,并研究它们的形态、规模、方向和空间叠置关系[32-34]。构型要素分析法涉及的内容很多,但应用于储层细分对比时,主要研究储层内部层次界面和构型单元的划分。以Miall的河流相储层层次划分方案为例,构型要素分析法可将储层砂体由小到大划分成交错层系、层系组、沉积韵律、巨型底形、河道充填复合砂体和古河谷等6个层次[32],各层次构型单元与其他类型地层单元的对应关系见表3。显然,构型要素分析法的研究范围更小,研究程度更加精细,侧重于分析低级别储层单元(诸如砂层组、小层或单层内部)的沉积序列和结构特征。
构型要素分析法更细致地揭示了层的特点和储层结构特征。构型要素分析法提出根据传统地层学和层序地层学等所划分的层都是复合体,需进一步细分。通过层次界面划分,复合体被细分成一系列形态各异、分布复杂的构型单元。各层次构型界面产状不一,有水平的也有倾斜的,有平直的也有波状起伏的,有全区分布的也有局部分布的;各层次构型单元形态各异,既有垂向切割叠置又有侧向迁移和拼接(图3)。
以层序地层学等理论为指导,应用构型要素分析法进行层次界面划分,可以有效解决储层细分对比存在的问题。
此外,构型要素分析法解决了储层细分对比结果不够精细的问题,可以实现小层或单层的进一步细分对比。构型要素分析法重视野外露头的精细描述,为储层细分对比提供精细信息,大大提高了储层细分对比的精度。在构型要素分析法应用之前,储层细分对比工作主要依据岩芯、测井曲线和地震剖面等资料,很少利用野外露头,主要是因为储层单元(如油层组、砂层组等)级别较高,规模较大,其对比标志在测井曲线和地震剖面上特征明显,易于识别,而野外剖面出露有限且不连续,不能较好地反映这些储层单元的分布特征,故不作为主要资料使用。相反地,利用构型要素分析法进一步分析小层、单层等低级别储层单元内部的结构特征,划分构型单元时,测井、地震等资料因分辨率较低已经无法精确提供小层或单层内部的结构特征信息,而野外露头虽然规模小,但直观且可测,能提供很多精细的储层结构信息,如小层内部隔层和夹层的分布、砂体形态、规模和空间叠置关系等。通过将野外特征与岩芯、测井资料建立一定的联系,对小层或单层内部的小规模对比标志进行合理利用,实现小层或单层的精细划分。
构型要素分析法对小层、单层等低级别储层单元进一步等时精细划分具有良好的应用效果,这也是构型要素分析法对储层细分对比的突出贡献。陈清华等对东营凹陷史南地区Es31砂层组进行储层细分对比时,首先根据常规对比方法划分出小层单元,然后采用构型要素分析法对Es311小层进一步细分,共划分出6期沉积单元,并发现各期沉积单元呈退积式叠加的现象[35]。渠芳等采用构型要素分析法精细解剖河流相储层砂体,垂向上实现单砂层的划分,平面上细分至单一成因砂体[36]。牛博等应用构型要素分析法对大庆油田萨中密井网区P1-3小层辫状河砂体进行精细解剖,划分出辫状河道和心滩坝以及心滩坝内部的增生体等构型单元[37]。王冠民等针对胜利油田永8断块沙二段辫状河三角洲前缘砂层组级别的储层进行构型要素分析,划分出相当于砂层组和小层级别的多期三角洲前缘叠置体和单期三角洲前缘复合沉积体,并在小层内部进一步划分出一系列空间上逐层进积的单一三角洲前缘沉积体[38]。贾珍臻等以大庆升平油田葡萄花油层葡一油组浅水三角洲储层为研究对象,在储层内部划分出6级构型界面,其中Ⅵ级、Ⅴ级界面分别对应小层和单层界面,并重点研究了Ⅳ级构型单元单一分流河道的空间组合特征[39]。当然,构型要素分析法所能划分对比的构型单元精度也是有限的。层系组、交错层系和纹层级别的构型单元因规模太小且分布复杂而难以识别划分,但这并不是储层细分对比所关心的层次单元,可以不予考虑。总的来说,构型要素分析法为储层精细划分对比提供了一种新的思路,利用构型要素分析法进行储层细分对比成为必然趋势。
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