0 引言
鄂尔多斯盆地下石盒子组1段（简称盒1段）砂岩全盆地广泛分布，是重要的勘探开发层系之一。杭锦旗锦72井区是中国石化华北油气分公司东胜气田增储上产的主要阵地之一［1-10］。主要目的层盒1段气藏类型主要为岩性气藏、构造—岩性气藏［4-10］，因此，受沉积微相控制的优质储层分布是控制气藏分布的关键因素之一［11-12］。但目前杭锦旗地区盒1段沉积特征尚未明确，认识上还存在是冲积扇，还是辫状河沉积等争议［13-15］。针对锦72井区盒1段沉积微相特征，仅有少量学者进行了论述。曹桐生［16］分析了岩心、粒度、测井及录井等资料，归纳出7种岩相类型和岩相组合，总结出4种典型测井相组合，进行了沉积微相判别，指出辫状河心滩为最有利的勘探目标。邓东［17］分析了该区盒1段沉积类型，并利用近偏移距地震体弧长属性初步刻画了砂体展布，以及通过地质统计学随机反演了盒1段砂体的厚度，结合井点砂地比，勾画了盒1段砂地比图。以上对研究区沉积方面研究均以盒1段为对象，然而，该地区沉积展布特征复杂，沉积微相横向变化快，储层非均质性强。面对沉积规律如此复杂的研究对象，仅利用有限的井资料，显然难以准确刻画沉积微相平面展布，更何况受地震分辨率的限制，未对更精细小层单元沉积展布进行分析。由于研究区已处于开发评价阶段，如何开展低井控区精细的开发评价单元（即小层）划分，准确刻画小层沉积微相边界，进一步明确小层开发单元的有利砂体储层分布，是华北油气分公司目前在该区急需解决的开发难点与关键问题之一。
传统的碎屑岩平面沉积微相展布刻画的研究，常规方法是统计单井上目的层的砂地比、砂岩厚度等数据，考虑测井曲线响应特征，以井点为控制，按照物源方向、沉积相类型及其发育模式，勾绘研究区内的砂地比、砂岩厚度等值线，综合分析沉积相及砂体展布［11］。上述方法适用于井网密度大，砂体展布特征不复杂的地区，或者适用于勘探阶段的沉积微相分析。而锦72井区盒1段河道砂体受物源供给、地形坡降和沉积水动力条件等影响，砂体叠置切割、迁移连片，沉积结构复杂，仅利用数量有限的井数据，难以真正地实现小层级别平面微相边界刻画［11］。近年来，国内外对于气藏开发评价阶段的目的层沉积微相和河道砂体展布研究，逐渐重视利用钻井、测井资料分析致密砂岩储层的岩石物理特征，利用三维地震数据开展地球物理属性分析或开展岩性反演，研究沉积微相，确定致密砂体分布范围［11-12，18-22］，即更加重视井震结合、相互约束验证的方法。目前利用地震资料进行沉积微相研究，主要包括反演与地震属性分析，反演方法常用于多井约束反演，尽管反演结果纵向分辨率较高，但受河道砂体沉积展布、内部储层非均质性的影响，储层岩石组分、类型多样，砂体地震响应复杂，进行准确波阻抗反演的影响因素较多，反演结果的多解性强［11，23-27］，且反演过多的强调与井点数据吻合，使其井间预测性受到一定限制［11，19］。地震属性则更加遵循地震数据内部的客观变化，对地质体的横向变化更加敏感，因而具有更高的横向分辨率，但纵向分辨率不高，通常难以识别小层单元的砂体，且由于地震属性众多，因此如何优选与井沉积微相匹配的属性也是难点之一。
本文综合分析地质、测井、地震等资料，开展小层划分对比和沉积微相研究，通过地球物理响应特征与正演分析，优选地球物理敏感属性参数，在小层高精度划分对比基础上，更好地利用地球物理切片技术，井震结合精细刻画小层单元沉积微相边界。研究结果可以为杭锦旗地区盒1段储层平面展布分析提供约束边界，在相控储层思路指导下进一步开展预测和评价工作，因而具有重要的实际应用价值和现实意义。
1 区域地质概况
加里东期构造运动时期，古阴山褶皱造山作用使鄂尔多斯地区北缘隆升，形成新的增生造山带。晚石炭世，在区内南部的鄂托克旗—伊金霍洛旗以南一带，经历l.4亿年的风化剥蚀后，开始接受沉积，随后海侵逐渐达到高潮，石炭系太原组沉积范围逐渐扩大到泊尔江海子断裂附近［30］，地层由灰黑色泥岩、煤层、灰白色细—粗砂岩组成。早二叠世海水退出，鄂尔多斯台地抬升为陆，由海陆过渡相逐渐转变为陆相，陆续沉积了山西组、下石盒子组、上石盒子组和石千峰组［28］。山西组岩性主要为中—细粒石英砂岩、岩屑石英砂岩、岩屑砂岩与砂泥岩、泥岩的互层，夹煤层、煤线。下石盒子组由灰白色含砾粗砂岩与灰绿色粉砂质泥岩、褐色泥岩组成。上石盒子组与石千峰组以细粒碎屑岩为主。受沉积古地貌影响，太原组、山西组在局部、小型低凹地区发育填平补齐沉积。另根据前人研究［1，15，31］，杭锦旗地区二叠系山西组、下石盒子组主要发育冲积扇—辫状河—三角洲沉积体系。
2 逐级约束的盒1段小层划分对比
小层划分与对比的可靠度和精细度直接关系到油气藏描述的成败，也是确定开发层系或开发单元的基础。以岩心、测井和地震剖面为基础，运用精细层序划分和对比技术，建立油气藏级别小层对比格架，通过井震精细标定，为地震解释提供准确约束框架，提高地震属性切片的等时性与地质信息真实性，以及储层分布预测的针对性与准确性，这适用于目前岩性油气藏精细描述与开发评价的需要。
2.1 标志层岩性及测井曲线特征
利用盒1段上下层位在区域上常用的6个标志层（奥陶系碳酸盐岩、太原组顶部煤层、山1段顶部煤层、盒1段底部骆驼脖子砂岩、盒1段顶部低电阻率泥岩、上石盒子组低电阻率泥岩），在单井上自下而上划分为奥陶系、太原组、山1段、山2段、盒1段、盒2+3段、上石盒子组。奥陶系碳酸盐岩地层可作为研究区的重要区域标志层，与上覆碎屑岩岩性差异明显，其地层顶部为区域岩溶风化壳不整合面，其上与碎屑岩地层呈角度不整合接触。该标志层测井曲线明显呈碳酸盐岩“高密度、高电阻率、低声波时差、低自然伽马”的“两高两低”特征，易于识别，为杭锦旗全区稳定分布的标志层（图2）。太原组顶部煤层和山1段顶部煤层为研究区分布较稳定的标志层，均主要为三角洲平原—前缘沼泽煤层沉积。测井曲线上，煤层呈“高电阻率、高声波时差、高中子、低密度”的“三高一低”测井曲线响应特征，与上覆碎屑岩地层电性差异明显，为研究区内易识别、较稳定的区域标志层。下石盒子组骆驼脖子砂岩通常为厚层块状，呈明显的厚层箱状低自然伽马（GR），为部分地区较稳定的标志层。盒1段、盒2+3段顶部分别为薄层状和中层状泥岩，电阻率通常较低，仅在局部分布较稳定，在测井曲线上识别难度较大。
由此可知，研究区主要目的层盒1段底和顶均非全区稳定分布标志层，仅属于第三层、第四层次标志层，部分井的标志层测井曲线特征不明显，难以准确识别，因此，需要上、下地层中更高级别标志层，以及地震剖面反射同相轴所反映的地层厚度变化来相互约束。
2.2 区域标志层逐级约束对比
利用地震合成记录，将单井上的标志层详细标定在地震剖面上，总结标志层界面的地震同相轴的响应特征，利用岩心—测井—地震都比较明显、易识别的标志层界面，作为井间地层对比的标准层，横向上以地层地震剖面厚度变化为参考与约束，使地质层位、地震层位分别在连井剖面上和地震剖面上全区闭合［11-12，32-33］。通过逐级约束，依次开展不同级次标志层的井间对比。根据标志层界面标定地震剖面结果，下古生界奥陶系碳酸盐岩与太原组煤层的界面地震综合响应为强波峰连续反射T9b；盒1段底界面反射，基本位于波峰，该地震同相轴呈强振幅、连续反射的特征（T9d）［图2（b）］；上石盒子组细脖子泥岩顶部与石千峰组底部砂岩界面地震反射，主要为连续性较好的中强幅度的波谷反射T9g［图2（b）］。在此3个区域标志层位追踪的基础上，基于井震标定结果，利用地震剖面横向上厚度比例及厚度变化趋势，对测井曲线标志层相对不明显、局部分布较稳定的标志层界面，如上石盒子组/下石盒子组（T9f）、盒2段/盒1段（T9e）等界面进行约束与识别，最终实现连井标志层界面的精确划分对比［图2（a）粗黑线］。以上6套标志层对比结果显示，标志层一般位于三级层序界面处或体系域界面处（图2）。
2.3 基于标志层与高频层序约束的小层划分对比
根据岩心观察高频层序界面的特征与性质，以及不同高频层序接触面上下的岩性突变差异，详细标定测井曲线，总结不同高频层序界面的测井响应特征，从而实现全井段高频层序界面识别。进一步总结四级、五级高频层序的岩性变化趋势，以区域标志层界面作为高频层序井间对比的约束条件，建立高频层序划分格架［图2（a）］，依据砂体在泥岩隔层中分布和实际开发需要，开展小层划分对比。结果显示，依据高频层序划分与对比，将主要目的层太原组—下石盒子组划分为26~28个高频层序，13个小层，每个小层厚度为15~20 m左右，盒1段各高频层序或各小层厚度变化较小，因此，高频层序间横向对比具有一定的稳定性。盒1段为本文研究的重点，自上而下分别依次划分为H1-1、H1-2、H1-3、H1-4共4个小层（图2上），H1-1、H1-2、H1-3小层中砂体发育，H1-4小层以泥岩为主，夹薄层砂岩。
3 沉积微相综合分析与边界刻画
3.1 岩心相标志分析与相序特征
详细的岩心观察显示，研究区粗颗粒岩性以砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩为主，岩石颗粒组成及成分复杂，分选和磨圆均较差，反映了近物源沉积的特征。沉积构造层理类型多样，高能辫状河道典型岩相发育（图3），包括河道冲刷砂砾岩相、板状交错层理含砾粗砂岩相、槽状交错层理含砾粗砂岩相等高能岩相，高能粗砂岩岩相之间也可夹有薄层低能沉积的落淤层或冲沟泥质条带［图3（a）—图3（d）］，为典型辫状河心滩微相中砂坝构型单元多期叠置的特征。也可见河流改道后或枯水期水动力条件变弱后，河道充填作用所形成小型斜层理中砂岩相、小型交错层理中细砂岩相，以及砂纹层理细砂岩相等［图3（e）—图3（f）］，呈薄互层状交互发育，反映了随着水动力条件的变化。河道之外为泛滥平原泥质沉积，包括泛滥平原沼泽深灰色泥岩相和泛滥平原河漫褐色泥岩相［图3（g）—图3（h）］，局部夹有粉细砂岩条带。
图3 锦72井区下石盒子组辫状河道沉积岩心相特征（a）典型的河道冲刷面，锦91井，2 991.96 m； （b）下部泥质粉砂岩，上部粗砂岩，河道冲刷面，锦69井， 2 970 m； （c）含砾粗砂岩，板状交错层理，锦93井， 3 002 m；（d）槽状交错层理含砾粗砂岩，夹泥质条带， 锦93井， 3 058.64 m，H1-1； （e）灰色中砂岩，锦21井， 2 833.9 m，H1-3；（f）浅灰色中砂岩，见数条泥质条纹，锦91井，2 952.5 m；（g） 深灰色泥岩具有水平层理，锦93井， 3 024.20 m， H1-2；（h）棕红色泥岩（见灰色粉砂岩条带）， 锦92井，3 069.67~3 069.81 m，H1-1；（i）辫状河道非典型二元结构，下部河床沉积厚度远大于上部堤岸、河漫， 锦21井，H1-1， 2 871.37~2 874.1 m.岩心直径均为10 cm Fig.3 Typical sedimentary structures of braided channel from Xiashihezi Formation in Jin 72 well block |
研究区内15口井岩心观察显示，主要目的层盒1段的河道砂体类型多以向上变浅的米级沉积旋回为主，呈非典型二元结构，下部河床沉积厚度远大于上部堤岸+河漫沉积，在垂向剖面上常形成“砂包泥”的宏观沉积特征。砂体由0.5~1 m厚的多期河床亚相叠置构成，反映河流水体宽浅、水流急，河道不固定、易迁移的特征，为典型的游荡性辫状河沉积［图3（i）］。
3.2 沉积（亚）微相及其测井相分析
根据上述岩心相分析，通过岩心相详细标定测井曲线，岩心—测井紧密结合，在纵向上开展辫状河测井相垂向相序分析。总体上研究区相序以沉积粒度向上变细的沉积旋回组合构成（图4），与高频层序类型一致，主要包含以下2种亚相和3种微相：
通过以上钻井岩心的岩石学、沉积构造和相对应的测井响应特征分析，以及测井曲线的幅度、形态、接触关系、组合特征研究，建立锦72井区下石盒子组主要沉积微相的测井相模式（图5）。并在沉积相序规律的约束下，在单井上依次划分出多种微相，心滩、河道充填和泛滥平原是其中最主要的3种沉积微相。
3.3 沉积微相展布分析与边界刻画
根据以上岩心相—测井相的分析结果，在单井上开展沉积微相识别与划分，优选与单井沉积微相吻合度高的地震属性进行沉积微相剖面对比和平面展布研究［11-12，32］。通过井震合成地震记录标定，以上3种沉积微相，在盒1段地震剖面上，主要呈以下3种主要地球物理响应特征。河道亚相心滩微相沉积，呈低频强波谷中短轴状反射，为河道心滩含砾粗砂岩侵蚀下伏泛滥平原泥岩，形成较强的岩性波阻抗界面所致［图6（a）］。河道充填微相，呈低频中波谷地震反射特征，反映河道充填砂岩与围岩所构成的岩性界面波阻抗相对较弱。泛滥平原微相，呈弱波谷振幅地震反射［图6（a）］。利用上述微相不同地球物理响应特征作为微相对比的依据，通过井震结合，相互约束标定，完成连井剖面沉积微相图的编制［11-12，34-37］［图6（b）］。
连井沉积微相井间对比结果显示，河道侧向迁移比较频繁，心滩微相连续性差，反映了微相平面展布规律复杂，显然，面对平均井距超过5 km的研究对象，仅利用单井沉积微相划分和连井沉积微相对比结果，难以准确确定平面沉积微相边界［11-12］。因此有必要进一步利用地震属性对岩性变化的横向分辨率较高的优势，开展井震联合分析，通过地球物理正演，明确不同微相及其组合的地球物理响应特征，优选能够反映微相的地震属性，从而实现边界精细刻画。目的层盒1段上覆地层盒2+3段与下伏地层山2段主要为泥岩沉积，而盒1段则以砂体沉积为主，泥岩沉积相对较少，总体呈较典型厚层砂体上、下被泥岩包裹的特征，由此，设计了研究区不同厚度砂体在泥岩中分布的地质模型，开展地球物理正演，分析河道亚（微）相与泛滥平原亚（微）相的地震响应特征。在地球物理正演模型中，不同岩性层速度和密度是地震反射特征的主要影响因素，研究区盒1段埋藏深度一般为2 700~3 000 ｍ。根据研究区井的声波测井资料的砂泥岩层速度统计结果，主要目的层盒1段砂岩速度低于泥岩，砂岩速度一般为4 275 m/s，密度为2.45 g/cm3，泥岩速度一般为4 500 m/s，密度为2.5 g/cm3。研究区不同河道砂体厚度模型的地球物理正演结果显示，砂体厚度越大，波谷振幅属性越强［图7（a）］。因此，波谷振幅属性强弱可以很好地反映沉积微相，通过提取多种振幅类地震属性与单井、连井沉积微相标定，发现锦72井区地区盒1段砂岩厚度与最大波谷振幅有较好的正相关关系［图7（b）］，这与正演结果是一致的。而其他属性，如平均波峰振幅与井沉积微相对比结果差，几乎显示不出河道形态［图8（a）］；平均绝对值振幅属性与井沉积微相对比结果相对较好，但在研究区西侧的连续性较差［图8（b）］。
图7 不同厚度河道正演模型（a）及砂体厚度与最大波谷振幅相关关系（b）Fig.7 Seismic forward modeling model of channel with different thickness （a） and correlation diagram between sand body thickness and maximum trough amplitude （b） |
进一步将河道亚相中砂体沉积细分为心滩和河道砂体充填微相，开展正演模拟，利用声波和密度测井曲线，将模型不同岩性赋予层速度和密度参数。依据完钻井不同沉积微相对应的声波测井资料的砂泥岩层速度统计：心滩砂岩的速度一般为4 200 m/s，密度为2.45 g/cm3；河道充填砂岩速度一般为4 350 m/s，密度为2.45 g/cm3；泥岩速度一般为4 500 m/s，密度为2.5 g/cm3。
根据不同沉积微相的地质模型正演结果，可以发现心滩沉积微相的最大波谷振幅值最大，河道砂质充填沉积微相最大波谷振幅值中等，而泛滥平原泥质沉积微相最大波谷振幅值最低，由此得到不同沉积微相类型的最大波谷振幅属性门槛值不同［图9（a）］。据此将目的层段不同单井沉积微相的平面最大波谷振幅值属性值进行提取，结果发现，当最大波谷振幅值超过5 000 h，表明具有正向地貌单元以含砾粗砂岩为主的心滩微相发育；当最大波谷振幅值介于2 500~5 000 h之间，主要为中细砂岩组成的河道充填微相；小于2 500 h，以泛滥平原沉积为主［图9（b）］。综合以上微相地质模型正演、微相地震响应特征和属性优选分析，发现最大波谷振幅属性与井沉积微相符合率最高，本文研究利用最大波谷振幅属性作为平面沉积微相边界刻画的主要依据，不仅可以有效地反映砂泥岩边界，实现河道的形态特征的有效刻画，还可以根据最大波谷振幅的相对大小，实现心滩微相和河道充填微相的平面划分［34-37］。
基于高频层序的小层划分结果，井点层位与地震层位一致性分析，进一步利用地震属性的时窗提取技术，对主要目的小层开不同的时窗，提取H1-2小层与单井沉积微相和连井沉积微相符合率最高的最大波谷振幅属性切片，提高了切片的针对性、真实性与准确性。进一步以单井沉积微相分析为基础，井震联合确定连井沉积微相在剖面上的分布，最大波谷振幅属性约束平面沉积微相展布，即采用沉积微相分析经典的点—线—面的研究方法，最终实现盒1段H1-2小层沉积微相的平面展布刻画［11-12，32］。结果显示［图10（b）］，盒1段H1-2小层平面上发育约5~6条辫状河道，河道宽度2~7 km，呈近南北向或略呈北东—南西向长条带状分布［11-12，32］。
4 结论
（1）鄂尔多斯盆地锦72地区下石盒子组盒1段地层厚度为60 m左右，依据五级高频层序划分结果，结合现场生产实际及开发层系划分，细分为4个小层，各小层厚度稳定；通过标志层界面岩心—测井—地震联合，对不同级次的标志层界面详细标定，井震联合逐级约束开展对比，是实现高频层序和小层精细对比的有效途径。
（2）综合岩相标志、垂向序列、砂体纵横展布和平面形态等特征，锦72地区盒1段沉积类型为辫状河；盒1段H1-2小层平面上发育约5~6条辫状河道，河道宽度2~7 km，呈近南北向或略呈北东—南西向长条带状分布。
（3）由岩心相分析结果标定测井相，根据测井相划分单井相，再进一步标定地震相，三相相互融合，充分发挥无井约束原始地震数据体地球物理属性横向分辨率较高的优势，优选能够反映沉积微相边界的地球物理属性，利用地球物理属性切片技术，井震结合，能够有效刻画以小层为单元的辫状河微相边界。在相控储层研究思路指导下，该结果可为进一步开展预测和评价提供约束边界。
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