辛镇南翼沙三段浊积岩岩石物理参数研究

沈冰玥 

摘 要：辛镇南翼构造位置是油气运聚的有利指向区，但完钻多口目的层沙三下未钻遇储层。本文在前人研究的基础上，根据实钻井和地震资料落实该地区构造特征、地层特征和沉积特征，利用正演模拟分析浊积岩地震响应特征，建立研究区单层砂岩储层和多层砂岩储层的地震响应特征识别模板。对岩石物理参数进行分析，得出浊积岩地震反射特征。研究认为三角洲沉积体系顶部形成区域性的反射界面，呈一组平行、亚平行状强振幅强连续地震同相轴；三角洲沉积体系底部前三角洲相带内沉积的砂质含量较高的泥岩，与湖相泥岩、油页岩之间就会产生一个连续的强反射界面；三角洲沉积体系中部的三角洲前缘亚相地震上表现为与顶级层和底积层大角度斜交。影响纵波速度大小的除了不同岩性之外，还受岩性厚度的影响，浊积岩的地震反射振幅与围岩性质密切相关，不同性质条件下的围岩背景中形成的浊积岩反射具有差异性。

关键词：辛镇南翼；岩石物理参数；地震响应特征

辛镇南翼构造位置位于东营凹陷东部中央隆起带，是分隔民丰洼陷与牛庄洼陷的二级构造带。从构造特征上来看，整个中央隆起带为一个正向断背斜构造，是油气运聚的有利指向区。目前该构造带沙二段已发现亿吨级油田-东辛油田，沙三段已发现储量相对较少，油藏类型以岩性、构造岩性油藏为主。目前在研究区内已发现多个探明区，但各探明区面积相对较小，相互比较独立，这充分体现了研究区发育以岩性油藏为主的油藏类型。

近几年在研究区部署完钻多口井位未取得理想的钻研效果，多井次目的层段沙三下未钻遇储层，分析认为低速油页岩作为围岩的地质条件下，常见的浊积岩地震反射特征具有混淆性，不能准确反映是否为砂体反射。因此有必要开展专项研究，通过分析浊积岩沉积分布规律以及地震反射特征，落实有利砂体发育区，提高下步钻探成功率。

1沙三段构造地层特征

1.1 构造特征

东营凹陷在重力和张扭应力场的作用下，对塑性岩体进行作用，使其发生上拱以及侧向滑动，进而上覆地层产生拱张背斜构造，从而形成了中央隆起带穹隆构造。塑性岩体在在沙三下晚期，东营构造已发育为近东西走向的长轴背斜构造。

由于近东西向长轴古隆起在沙三段是继承发育的，它控制了古隆起南、北不同砂体的沉积，成为了南、北沉积区的分水岭。此次研究工区位于中央古隆起带南部，其沉积特征主要受东营古隆起及同沉积断层的控制。

1.2地层特征

根据钻井和地震资料揭示，沙河街组分为4段，其中沙三段为主要研究层系。

沙三段地层在本区厚度约90Om左右。沙三中亚段下部为深灰色泥岩夹灰质泥岩、薄层灰质砂岩、浊积岩,上部为厚层-块状反韵律细砂岩夹灰色、灰绿色薄层泥岩,中下部电阻低平,顶部炭质页岩为中低阻尖峰。地层厚度230-300m。

1.3沉积特征

在沙三下沉积时期,由于青西断层活动的影晌,青坨子凸起抬高,湖盆相对快速下降;山间水道冲刷断层上升盘盆地边缘原来的沉寂物进入湖体,形成扇三角洲,扇三角洲前缘的砂体进行快速堆积建造,在这过程中由于各种因素影响,较深湖区形成滑塌浊积成因的湖底扇沉积。

沙三中早期以深湖－半深湖沉积;河流携带大量碎屑入湖形成三角洲沉积,本区物源方向主要有2个,一是北部永安镇三角洲,一是东部东营三角洲,随着三角洲的推进和扩大,水系汇合,三角洲连片,形成多水系的复合三角洲,湖盆逐渐为三角洲体系所占据。

沙三上沉积时期为湖盆收敛期,水体变浅，湖面缩小,物源充足,为三角洲沉积，沉降速率小于沉积速度，盆地处于过补偿沉积，炭质页岩发育，数套炭质页岩穿插于顶部砂岩之中，且有较多的植物碎片、植物根茎,这是一典型的三角洲平原相沉积。

2地震反射特征分析

2.1正演技术

目前，地震解释正处在从构造到岩性解释的发展时期。为了降低地震资料解释的多解性，需要建立正演模型，从而模拟野外地震记录的形成过程，正演出相应的地震模型剖面，从而确立地质体的地震特征，正确指导地震资料的解释。

2.2利用正演模拟分析浊积岩地震响应特征

通过对合成记录进行分频处理所做的分析来看，要识别本区单层砂体，地震主频应达到60Hz左右，而目前目的层的地震主频为30～35Hz，远不能分辨单砂体。以λ/4 作为分辨顶底反射的极限门槛值，那么能够分辨出本区25～30m的砂体；以λ/8 作为能量分辨的极限的门槛值，就能够分辨出本区13～15m的砂体。砂体的地震反射所反映的是“砂包”，即砂层组。

从东营三角洲自东南方向向东营凹陷推进的沉积充填过程来看，沙三下沉积时期，东营三角洲主体主要沉积于青南洼陷。过青南洼陷东西向地震剖面中（图2），可明显地看到沙三下地层中具有典型的“三层楼”结构，沙三下地层顶部为几乎相互平行的地震反射轴，为三角洲平原相沉积；沙三下地层底部同样表现为亚平行状的一组地震同相轴，为前三角州沉积亚相；沙三下中部地层内发育很多与上下顶底界面相斜交的地震反射轴，为典型的三角洲前积层，属于三角洲前缘亚相特有的沉积特征。

三角洲沉积体系中在三维地震资料中具有典型的地震发射特征。首先整个东营三角洲沉积集中发育与沙三中沉积时期，沙三下沉积时期为深湖相沉积体系，沉积了巨厚的暗色泥岩和油页岩，相比于砂岩来说其纵波速度要低。沙三上沉积时期，为浅水湖泊沉积，研究区内主要发育沼泽相和河流相，为砂泥互层交错的岩性组合。三角洲沉积体系顶部，是稳定的辫状河流相沉积，在河流下切过程中砾状砂岩等粗粒碎屑物形成滞留沉积物，同时在河道内沉积了厚层的河道砂，与上覆沙二段砂泥互层相比，具有明显的高砂地比结构，因此两个不用沉积体系之间，在区域上形成了区域性的反射界面，呈一组平行、亚平行状强振幅强连续地震同相轴。

三角洲沉积体系底部，是每一期三角洲的前三角洲相带与湖相的交汇区。但由于东营三角洲的巨大物源供给量，前三角洲受陆源碎屑物的影响，沉积物中砂质成分较正常的湖相沉积泥岩要高，导致两者之间存在一定的速度差异。当一次特殊的洪水期，在前三角洲相带内沉积的砂质含量较高的泥岩，与湖相泥岩、油页岩之间就会产生一个连续的强反射界面。同时，当前三角洲相带内发育浊积岩时，由于围岩中的泥岩纵波速度较大，所以多表现为透镜状中弱反射。

三角洲沉积体系中部的三角洲前缘亚相，具有是整个沉积体系中具有最大地层产状的沉积层，地震上表现为与顶级层和底积层大角度斜交。由于整个三角洲前缘亚相地层中，几乎都是由辫状河流带来的陆源碎屑物，整体速度较均一。当三角洲前积层中有纯砂岩层沉积时，就容易形成强振幅反射，地震上顶底尖灭点清晰。当三角洲前积累体在重力作用下发生滑塌，形成坡移扇体，一般情况下这种扇体的规模较大，地震上表现为长连续强振幅反射。

在广利构造与牛庄洼陷之间的斜坡带上，牛83井与王587连井地震剖面上，沙三中发育多个长连续强振幅地震同相轴。分析实钻测录井资料，每个强振幅界面上部，均发育一个低速泥岩段，其余井段均发育速度较高的砂泥岩互层、砂质泥岩或纯砂岩。分析认为低速暗色泥岩发育段，代表一次湖侵时间，沉积了湖相低速的暗色泥岩。其他沉积层段则属于由河流带来的三角洲沉积体系沉积物，砂质成分含量高，表现为更高的纵波速度。

通过对研究区各类探井钻遇沙三段浊积岩的岩性组合、储层厚度、测井响应、振幅、波峰时长及地震反射等特征进行统计分析，分别建立了研究区单层砂岩储层、多层砂岩储层地震响应特征识别模板。

通过上述分析，可总结出以下几点，辛镇南翼沙三中地层中，以三角洲沉积体系为主体。由于巨大的物源供给，整个沙三中地层中砂质矿物成分含量较高，三角洲体系中的泥岩比湖相体系中的泥岩纵波速度要高。当发生湖侵事件时，湖相的泥岩沉积使得地层中存在低速段，在三角洲沉积体系中的沉积地层之间形成强反射界面。另外，当洪水事件发生时，河流的携砂量增大，此时沉积的岩石具有更高的砂质含量，所以纵波速度较大，也容易形成强反射界面。基于以上认识，为了更准确地判断地层中纯砂岩的地震反射特征，提高砂岩储层预测的准确率和钻探成功率，开展了岩石物理特征分析是十分必要的。

2.3岩石物理参数分析

对研究区内探井实钻的单层厚度大于5米的纯砂岩、砂质泥岩层、泥岩层和油页岩层的纵波时差进行统计和交汇分析。通过交汇分析可以认识到，纯砂岩层的纵波速度与湖相泥岩的速度两者之间具有明显的差异性，当地层中只存在这两种岩性时，利用波阻抗属性可以有效低区分，对砂岩层可以准确地预测。

但是，三角洲体系中有大量的砂质泥岩层的存在，在速度交汇图中，砂质泥岩的纵波速度介于泥岩和纯砂岩之间，并且存在叠合区间，这就造成了速度混淆。砂岩与砂质泥岩的之间的速度差，砂质泥岩与泥岩之间的速度差，两者之间相近甚至相同，这就大大降低了砂岩储层的预测精度。但是从相对波阻抗差来看，纯砂岩与纯泥岩之间的相对波阻抗差最大，可以利用相对波阻抗这个特点，相对准确地用来预测纯砂岩储层。在地震资料中，一般情况下，当反射振幅越强，发育纯砂岩的概率就越大。但在一种特殊情况下，也有可能存在偏差，当地层中发育油页岩是时，由于其超低纵波速度的特点，其他岩性与油页岩的界面均可产生强反射振幅。遇到这种情况时，要从地质沉积方面结合探井实钻的测录井资料，判断油页岩发育层段，剔除油页岩的低速背景影响。

影响纵波速度大小的除了不同岩性之外，还受岩性厚度的影响。当储层厚度处与地震资料能分辨的厚度之内时，当砂岩储层厚度越大，平均纵波速度就越大，能够形成更大的波阻抗差，地震上就表现为更强的反射界面。通过统计工区内实钻探井钻遇储层厚度与地震振幅，并开展两者之间的交汇分析，从交汇结果来看，当纯砂岩储层厚度与反射振幅之间存在着明显的正相关性，纯砂岩储层厚度越大反射振幅越强，反之纯砂岩厚度越小反射振幅越弱。当然，当纯砂岩厚度超过一定厚度，超出地震分辨率的调谐厚度，此时的砂岩厚度与反射振幅之间就失去去正相关性，反射振幅趋向于稳定。

利用上述交汇分析所得出的结论，可以通过建立储层厚度与反射振幅之间的数学函数关系，用于对纯砂岩厚度的预测。

从研究区中部的辛139井钻录测井资料来来分析，声波时差曲线上，沙三中早期和晚期具有明显的差异。沙三中早期的中4、中5、中6砂组地层中，砂岩百分含量较高，造成了整体的层速度要高，声波时差上表现为低值，主要值域区间为（240-320）us/m。沙三中晚期的中1、中2、中3砂组地层中，砂岩百分含量相对较小，地层整体的层速度要低，声波时差上表现为中高值，主要值域区间为（300-340）us/m。这就说明整个沙三中早期地层具有高纵波速度的环境背景。

辛139沙三中6砂组钻遇两套砂岩储层，厚度分别为11m/1层、10m/1层，地震上为表现为中弱反射特征。这正是因为浊积岩发育的围岩背景速度较大，造成了围岩与储层之间的波阻抗差较小，没有了形成强反射振幅的基础，因此，在相对较高速的围岩背景之下，浊积岩表现为中弱振幅的透镜状反射。

由此可见，高速背景下浊积岩地震反射不同于低速泥岩背景下的浊积岩反射。所以，地层围岩为高灰质含量地层、高砂质含量地层时，浊积岩很大概率上表现为中弱振幅反射，反而强振幅反射为低速泥岩的发射。

研究区南部辛154、王587、王584等井沙三中5期次钻遇厚层浊积岩，地震上同样表现为中弱振幅反射。同样先对探井实钻的测录井资料进行分析。从辛154井声波时差曲线上看，沙三中3期次与沙三中4期之间发生了比较明显的声波时差突变，沙三中1-3砂组纵波速度分布值域为（95-115）us/ft，沙三中4-5砂组纵波速度分布值域为（85-110）us/ft，沙三中早期地层速度明显高于沙三中晚期地层。

从地震剖面上看，由于沙三中早期和晚期之间的速度突变，在沙三中4砂组顶面形成了一个强连续中强振幅反射界面。在沙三中早期高速围岩背景下的浊积岩表现为中弱反射振幅。辛154、王587、王584井钻遇浊积岩厚度超过15m，地震上反射振幅还弱与沙三中4砂组顶面反射振幅，这也说明了浊积岩的地震反射振幅与围岩性质密切相关，不同性质条件下的围岩背景中形成的浊积岩反射具有差异性。

以上是对辛镇南翼沙三中浊积岩地震反射特征的分析和总结。但是研究区还发育其他沉积类型的砂岩储层。辛133探明储量区油层处于沙三中6砂组，通过精细合成记录标定，油层砂体对应于地震资料中一个长连续中强反射振幅同相轴。

该井区探井程度较高，从探井和开发井的钻探情况来看，这套油层砂体分布极为广泛，东西向展布长度超过4公里，南北向展布长度超过3公里。一般情况下，浊积砂体的个体展布面积相对较小。研究人员们通过分析岩心资料，发现岩心中发现很多撕裂构造、变形层理、包卷层理等，结合古地形分析，该砂体所处的地层倾角较大。结合这些条件分析认为这种类型的砂体沉积类型为坡移扇体。平面上分布范围较广，储层展布稳定，地层产状较大，这种坡移扇砂体在地震资料中表现为长连续中强振幅地震反射特征。

3结论

（1）辛镇南翼在沙三下晚期，东营构造已发育成为近东西走向的长轴背斜构造，沙三段地层可细分为上、中、下亚段,在本区厚度约90Om，沙三下时期为扇三角洲沉积，较深湖区形成滑塌浊积成因的湖底扇沉积，沙三中为深湖-半深湖向三角洲过度阶段，沙三上为三角洲沉积。

（2）三角洲沉积体系顶部呈一组平行、亚平行状强振幅强连续地震同相轴；从三角洲沉积体系底部发育的浊积岩来看，由于围岩中的泥岩纵波速度较大，所以多表现为透镜状中弱反射；三角洲沉积体系中部地震上表现为与顶级层和底积层大角度斜交。

（3）纯砂岩层的纵波速度与湖相泥岩的速度两者之间具有明显的差异性，影响纵波速度大小的除了不同岩性之外，还受岩性厚度的影响。高速背景下浊积岩地震反射不同于低速泥岩背景下的浊积岩反射。所以，地层围岩为高灰质含量地层、高砂质含量地层时，浊积岩很大概率上表现为中弱振幅反射，反而强振幅反射为低速泥岩的发射。

（4）沙三中6砂组发育坡移扇体，平面上分布范围较广，储层展布稳定，地层产状较大，这种坡移扇砂体在地震资料中表现为长连续中强振幅地震反射特征。

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