CHEN Cheng，QI Yu，YU Ziliang，et al.Seismic identification of superposition relationship of the shallow water delta channel sand bodies： Case study of Linxing S area in eastern Ordos Basin［J］.Natural Gas Geoscience，2021，32（5）：772-779.
0 引言
浅水三角洲是一类发育于水体较浅、构造相对稳定的台地、陆表海或地形平缓、整体沉降缓慢的坳陷湖盆中的三角洲［1-2］。与正常三角洲相比，浅水三角洲分流河道频繁侧向迁移和改道。这种特征一方面导致分流河道砂体广泛发育，其他类型砂体被普遍侵蚀［3］；另一方面导致分流河道叠置关系复杂，需要有效手段对其砂体构型进行研究。目前，砂体构型理论已经广泛运用于河流相储层的砂体叠置关系研究和优质储层预测当中［4-6］。随着浅水三角洲研究的不断深入，学者通过野外露头［7］、现代沉积［8］、探地雷达［9-10］和密井网［11］等资料对浅水三角洲的砂体构型，特别是分流河道的叠置关系进行了大量的研究。目前，在鄂尔多斯盆地进行的浅水三角洲地下砂体构型解剖，主要利用密井网的测井曲线和生产动态资料。而在开发初期或井网密度较小的区域，井资料往往不能满足开发地质研究的需要。而随着地球物理技术的进步，鄂尔多斯盆地逐渐开展二维和三维地震数据的采集工作。地震数据可在井网密度不足的区域，作为砂体识别和构型研究的基础资料。因此，如何将地震资料应用于砂体空间分布的研究之中，成了砂体构型研究的探索方向。多年来，国内外学者［12-16］对砂体构型特征与地震属性之间的关系进行了大量研究，形成了基于地震数据的构型研究和储层预测方法，为砂体叠置关系的研究奠定了理论和实践基础。
本文主要利用地震资料，借助高精度的反演技术，对鄂尔多斯盆地东缘临兴S区的浅水三角洲分流河道叠置关系和单一河道的规模形态和内部充填样式进行研究，形成了一套在稀井网条件下适用的河道叠置关系研究思路和技术。
1 区域地质概况
鄂尔多斯盆地东缘临兴S区地处山西省吕梁市临县与兴县境内，占地面积为746.3 km2，构造上位于鄂尔多斯盆地东缘晋西挠曲带，整体为一西倾的平缓单斜构造，地层倾角不到1°，构造稳定，断层、裂缝发育较少（图1）。该地区上古生界自下而上依次发育石炭系本溪组，下二叠统太原组和山西组，中二叠统下石盒子组和上石盒子组，上二叠统石千峰组。其中，上石盒子组为临兴S区主力产气层段之一，也是本文研究的目的层段，分为盒1段—盒4段共4段，主要发育浅水三角洲沉积。截至2019年底，全区钻井246口，井距400~3 000 m，井距较大，分布不均。
2 分流河道的地震识别方法
临兴S区全区覆盖三维地震资料，目的层主频约为35 Hz，纵波速度约为4 100 m/s，按照地震分辨率为1/4主波长的理论，地震资料可识别的最小厚度约为30 m。以主频35 Hz，零相位子波进行正演模拟，在单砂体厚度小于30 m时，单砂体厚度越薄，振幅越弱［图2（a）—图2（d）］。而在隔夹层存在时，其厚度和层数对振幅均有影响。砂体间的层数越多［图2（e）—图2（g）］、隔夹层越厚［图2（g），图2（h）］，振幅就越弱（图2）。正演结果表明，砂体越厚，砂体内部隔夹层越不发育，地震振幅越强。而在浅水三角洲中，分流河道为主力储集层［17］。因此可通过地震振幅判断浅水三角洲分流河道的规模、形态和叠置关系。
3 浅水三角洲叠置河道成因
浅水三角洲主要发育在气候较为干旱、物源充足、构造稳定及坡度小的环境，影响河道发育的外部因素主要为A/S值和水道能量的差异［20］。
一方面河道的A/S值控制河道的垂向叠置关系，A/S是可容空间和沉积物输入量的比值，在A/S值较小时，河控作用较强，河道叠置关系较为复杂；而在A/S值较大时，河流作用相对减弱，河道相对孤立。而在相同A/S值条件下，河道的水动力强度控制其侧向叠置类型。河道水动力较强时，其侧向迁移能力弱；而河道水动力较弱时，河道难以发生下切作用，流水主要侵蚀河道两侧，在河道内部形成侧向加积，在外部使河道弯曲度增加，高弯曲度河道更容易发生迁移、分汊和改道，形成不同河道的侧向叠置。
在河道水动力强、A/S值低、物源供给稳定的条件下，河道下切作用强，在垂向上多期河道可能发育在同一个河谷中，形成垂向切叠型砂体，甚至强能独立砂体。若河道侧向迁移能力也很强，则形成高能侧向切割砂体。随着A/S值的升高，即使河道水动力依然很强，河道的下切能力也会减弱，河道砂体间出现不稳定隔夹层，砂体变为垂向叠置。而在低能条件下，同样发育叠置河道，其规模小，河道间的垂向隔层更为发育。在高A/S值条件下，河道间的泥岩趋于稳定，河道垂向不再叠置，仅在侧向有拼接关系。最终，随着河道的规模逐渐减小，物源发散，河道形成泥岩中的孤立砂体（图4）。
4 河道砂体叠置关系的地震识别
临兴S区上石盒子组复合砂体平均厚度为20 m，最大厚度为33.5 m，通过岩心和测井曲线可以识别出砂体的厚度、岩性、物性和垂向叠置关系；通过反演体可以识别砂体的规模、方向和侧向叠置关系，以此建立临兴地区的砂体叠置关系模板。临兴地区可识别出强能独立型、高能侧向切割型、垂向切叠型、高能叠置型、低能叠置型、低能侧向拼接型和低能孤立型共7类叠置关系（图5）。
4.1 强能独立砂体
高能环境下发育的砂体，单一砂体规模大，厚度为10~20 m，宽厚比小，主要介于35~55之间；岩性以砂砾岩、中—粗砂岩为主；曲线呈箱形或略呈钟形；GR值低，一般介于40~50 API之间；物性好，孔隙度介于10%~14%之间，渗透率为（1~1.8）×10-3 μm2。
4.2 高能侧向切割砂体
高能环境下发育的砂体，单一砂体规模大，厚度为10~20 m，侧向边界不易识别，宽厚比大，主要介于50~100之间；岩性以砂砾岩、中—粗砂岩为主；曲线呈箱形或略呈钟形；GR值低，一般介于42~55 API之间，物性好，孔隙度介于9%~14%之间，渗透率为（0.5~1.6） ×10-3 μm2。
4.3 垂向切叠砂体
单一砂体存在下切，厚度为8~15 m，宽厚比较小，主要介于60~120之间；岩性以中—粗砂岩为主，底部见砾质滞留沉积；测井曲线呈复合箱形或复合钟形，GR值较低，介于45~53 API之间；物性好，孔隙度介于9%~14%之间；渗透率为（0.7~1.3）×10-3 μm2。
4.4 高能叠置砂体
单一砂体规模较大，厚度为8~18 m，宽厚比较小，主要介于30~80之间；河道在垂向上叠置，有一定的侧向迁移，岩性以砂砾岩—中砂岩为主；曲线呈箱形或略呈钟形；GR值低，一般介于49~58 API之间，物性好，孔隙度介于9%~13%之间，渗透率为（0.7~1.2）×10-3 μm2。
4.5 低能叠置砂体
低能叠置砂体厚度为5~15 m，宽厚比介于20~80之间；岩性以中砂岩为主；测井曲线呈钟形或复合钟形；GR值较大，介于60~70 API之间，孔隙度介于7%~12%之间；渗透率为（0.3~1.3）×10-3 μm2。
4.6 低能侧向拼接砂体
单一砂体规模小，厚度为3~9 m，无垂向迁移量，侧向迁移量大，宽厚比大，介于80~150之间；在中—低能环境下发育，岩性以中—细砂岩为主；测井曲线呈钟形或漏斗形，GR值较高，介于65~75 API之间；物性差，孔隙度介于7%~12%之间，渗透率为（0.3~ 0.7）×10-3 μm2。
4.7 低能孤立砂体
单一砂体与周围砂体无明显叠置关系，在低能环境下发育。厚度为2~6 m，宽厚比小，介于20~40之间；岩性以中—细砂岩为主，泥质含量高；测井曲线呈钟形；物性差，孔隙度一般小于9%；渗透率一般小于0.4×10-3 μm2。
强能独立型、高能侧向切割型和垂向切叠型砂体主要发育在低位域期，该时期物源充足、水动力强，砂体规模大，内部物性好，非均质性弱，在地震上表现为强振幅。垂向切叠砂体和高能侧向切割砂体是在低位域发育的2类典型砂体，受沉积坡度、物源稳定性和湖浪改造作用等因素的影响，河道的叠置类型在垂向上和侧向上发生变化。沉积坡度较大、物源供给稳定、湖浪改造作用较小时，河道侧向迁移量小，水动力集中，容易发生下切作用；而坡度较小、物源供给不稳定或湖浪改造较强的情况下河道容易发生改道，形成侧向上切割。在大部分情况下，垂向下切和侧向切割作用同时存在，由于垂向和侧向的分量不同，形成切叠的过渡形态。
在湖侵域时期，湖盆水位整体上升，物源供给量减小，主要发育高能叠置砂体和低能叠置砂体，湖侵域初期，物源较强，高能叠置砂体发育，砂体粒度较粗，物性较好，砂体间泥质夹层不稳定；湖侵域中后期，水动力减弱，形成低能叠置砂体，砂体规模减小，物性变差，砂体间泥质隔夹层变厚，侧向发育较稳定；在反演剖面上呈中—强振幅。
在高位域时期，物源供给弱，低能侧向拼接砂体和低能孤立砂体发育，砂体规模较小，厚度较薄，粒度细，泥质含量高，砂体物性差（图6）。
5 优质砂体预测
以临兴S区S1井为例，岩心资料显示，该井盒4段在中下部发育气层，目的层段钻遇27.3 m的2套砂体：上层砂体厚20.5 m，岩性主要为中—粗砂岩，底部含泥砾，测井曲线呈箱形，自然伽马值低，平均孔隙度为13.9%，渗透率为2.78×10-3 μm2，顶部物性略低，砂体无明显夹层，气层分布在砂体中部，顶部和底部发育干层或差气层；下层砂体厚度为6.8 m，岩性主要为中—粗砂岩，测井曲线呈箱形，自然伽马值低，平均孔隙度为13.4%，渗透率为2.23×10-3 μm2，发育夹层，夹层两侧均发育气层，砂体之下发育泥质粉砂岩。在反演剖面上，该井目的层段上部为弱振幅，中下部为强振幅区域。
岩心结果显示，后期河道下切前期河道，使河道间存在截然界面，界面之上为含砾中—粗砂岩，界面之下为泥质粉细砂岩。后期河道物性差于前期河道。在切物源反演剖面上，可识别出3条河道的2期叠置关系（图7），一期河道宽厚比较大，约为128.6；二期河道a和b宽厚比较小，分别为48.5和73.4。河道水动力强，储层物性好。将S1井岩性、电性和地震特征与砂体叠置关系模板进行对应，认为二期河道a与一期河道属于垂向切叠型；因二期河道b与二期河道a相比，其河道规模较小，宽厚比较大，预测其下切能力弱，但其反演剖面仍为强振幅，整体水动力仍然较强，因此判断二期河道b与一期河道属于高能垂向叠置砂体。由于下切型砂体的储层物性好于叠置型砂体，在钻井前预测S1井东南侧砂体储层物性应变差。
2019年有3口定向井被部署到该砂体上，分别位于S1井的东南部（S1-1）、北部（S1-2）和西北部（S1-3）。S1-1井实际钻遇与预测相符，钻遇垂向叠置型砂体，下部为一期河道的边部，砂体较薄，上部为二期河道a，发育气层，砂体间存在较稳定的泥岩，下切现象不明显；S1-2井钻遇一期河道和二期河道b，下切现象明显，上部和下部同时发育气层；S1-3井钻遇一期砂体，发育2套薄气层，砂体厚度较薄，砂体间发育夹层，将气层分为上下2套。预测模式与实钻符合情况较好（图7）。目前该方法已在临兴地区盒2段、盒4段和盒6段应用，钻遇符合率达到83%，提高了井位部署的效率。
然而，受原始地震资料分辨率和反演方法的限制，该方法目前对于叠置厚度在15 m以上的河道识别效果较好，而厚度小于15 m的河道，原始地震资料反射较弱，在井网稀疏的条件下无法进行有效的反演，在河道识别时难度仍然较大。同时，河道砂体叠置位置的不同砂体的空间距离、单砂体的岩性、物性及成岩作用差异、断层和裂缝的发育程度均会对砂体在地震资料中的识别能力产生影响。因此，仍需对于弱振幅砂体的识别方法及影响地震振幅的主控因素进行深入研究。
6 结论
针对临兴S区井网稀疏的特点，对目的层上石盒子组进行了分流河道砂体叠置关系的研究，得到了如下认识：
（1）与正常三角洲相比，浅水三角洲主要发育河道砂体，其迁移和改道能力强。其叠置关系主要受A/S值和河道能量的影响，A/S值控制河道的垂向叠置关系，河道的水动力强度控制其侧向叠置关系。
（2）临兴地区盒1段—盒4段在反演体上可识别出强能独立型、高能侧向切割型、垂向切叠型、高能叠置型、低能叠置型、低能侧向拼接型和低能孤立型共7类砂体叠置关系。其河道能量逐渐减弱，砂体储层物性逐渐变差。
（3）以地震资料为基础，通过井震结合，借助波形指示反演方法，在临兴地区可较好的识别出厚层河道砂体的叠置关系，对于优质砂体的预测和井位部署提供了依据。然而，对于薄层砂体的识别和叠置关系的研究，以及影响地震反射强度控制因素的研究仍待深入。
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