焦石壩頁巖氣三維地震觀測系統(tǒng)分析

劉 勝，李世瓊，劉遠志，文雪康，張志鋒，雷 揚

(1．中國石化地球物理公司西南分公司，四川 德陽 618000;2．中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041;3．中國石化西南油氣分公司工程監(jiān)督中心，四川 德陽 618000)

焦頁1HF井在焦石壩海相頁巖層龍馬溪組鉆獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，實現(xiàn)了我國第一口頁巖氣井的商業(yè)開發(fā)，取得了海相頁巖氣重大戰(zhàn)略性突破。但該區(qū)二維資料在斷裂帶及高陡構(gòu)造部位的疊加成像效果整體較差，同時，不能針對志留系頁巖儲層開展各向異性研究，嚴重制約了頁巖氣目的層的精細評價。為此，充分借鑒類似地區(qū)頁巖氣勘探的成功經(jīng)驗［1－5］，針對頁巖氣儲層各向異性發(fā)育的特點，開展了寬方位、高覆蓋三維地震勘探，三維疊加剖面質(zhì)量顯著提高，為該區(qū)鉆探部署和五峰組－龍馬溪組頁巖氣藏精細描述打下堅實的基礎(chǔ)，新增探明地質(zhì)儲量1×108m3。

1 各向異性現(xiàn)象分析

研究表明，頁巖氣儲層具有強各向異性特征［6］，各向異性的強度高達30% ～40%，平均約為15%，傳統(tǒng)弱各向異性假設(shè)只是特例。大量的巖石物理試驗分析也表明，頁巖儲層具有強各向異性特征，Sondergeld等給出了150多對頁巖各向異性系數(shù)γ和ε值，其中95%以上的測量值超過0.1，為強各向異性［7］。

1.1 道集上的各向異性現(xiàn)象

焦石壩三維焦頁4井位置60 m×60 m宏面元動校后的方位角道集記錄(圖1)顯示，志留系龍馬溪組反射波組連續(xù)性、信噪比、振幅強度隨著方位角的變化而存在差異，說明焦石壩地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖層存在方位各向異性。

圖1 焦頁4井位置60 m×60 m宏面元動校后的方位角道集記錄

1.2 疊加剖面上的各向異性現(xiàn)象

對焦石壩三維過焦頁4井地震數(shù)據(jù)進行分方位扇區(qū)疊加(圖2)。為保證資料信噪比，按45°進行了分方位劃分，每個方位覆蓋次數(shù)平均約為18次(志留系覆蓋次數(shù)約為10次)。可以看出，不同方位扇區(qū)疊加剖面上，志留系龍馬溪組反射波組連續(xù)性、信噪比、振幅強度存在差異，進一步說明焦石壩地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖層存在方位各向異性。

圖2 焦頁4井附近20 m×20 m面元網(wǎng)格不同方位扇區(qū)疊加剖面

2 觀測系統(tǒng)分析

2.1 觀測系統(tǒng)基本參數(shù)

焦石壩三維采用24L6S216T1R144F的觀測系統(tǒng)，從觀測系統(tǒng)參數(shù)表(表1)、炮檢距和方位角的綜合玫瑰圖(圖3)及覆蓋次數(shù)分布圖(圖4)可以看出，觀測系統(tǒng)總體橫縱比為0.66，頁巖層志留系龍馬溪組(平均埋深為3 000 m)橫縱比達到0.95;總體覆蓋次數(shù)為144次，頁巖層志留系龍馬溪組覆蓋次數(shù)為78～84次。該觀測系統(tǒng)是寬方位、高覆蓋的束狀正交三維觀測系統(tǒng)，有利于后續(xù)開展P波方位各向異性研究。

表1 焦石壩三維觀測系統(tǒng)參數(shù)

圖3 焦石壩三維觀測系統(tǒng)綜合玫瑰圖

圖4 焦石壩三維觀測系統(tǒng)覆蓋次數(shù)分布

圖5 過焦頁4井不同覆蓋次數(shù)疊加剖面

圖6 過焦頁4井不同數(shù)據(jù)疊加數(shù)據(jù)體能量

2.2 滿足疊加成像的覆蓋次數(shù)分析

從過焦頁4井不同覆蓋次數(shù)疊加剖面(圖5)和疊加數(shù)據(jù)體能量圖(圖6)可以看出:隨著覆蓋次數(shù)的增加，疊加剖面信噪比逐步增加，疊加數(shù)據(jù)體能量逐步增強。焦頁4井附近信噪比較高，12次覆蓋次數(shù)基本滿足疊加成像要求，60次以上疊加剖面信噪比變化不大。

2.3 各向異性研究的滿足程度分析

從2.2分析可知，為進行方位各向異性分析，志留系龍馬溪組頁巖儲層各方位扇區(qū)的有效覆蓋次數(shù)應(yīng)不低于12次。為此，對焦石壩三維觀測系統(tǒng)24L6S216T1R144F分別按不同面元個數(shù)(單面元、2×2宏面元、3×3宏面元)和不同方位扇區(qū)(10°、20°、30°、45°)進行覆蓋次數(shù)滿足程度分析，見表2。

表2 焦石壩三維觀測系統(tǒng)不同面元個數(shù)和不同方位扇區(qū)疊加的覆蓋次數(shù)分析

從表2可以看出，若按單面元進行疊加時，只有按45°分扇區(qū)，志留系有效覆蓋次數(shù)才能達到10次左右，也才能基本滿足疊加成像的要求;若按2×2宏面元進行疊加，按20°分扇區(qū)，志留系有效覆蓋次數(shù)為17.8次左右，滿足疊加成像的要求;若按3×3宏面元進行疊加，按10°分扇區(qū)，志留系有效覆蓋次數(shù)為20次左右，滿足疊加成像的要求。扇區(qū)劃分大小和面元個數(shù)與各向異性研究的精度密切相關(guān)，因此，必須根據(jù)地質(zhì)任務(wù)要求和資料的具體情況進一步分析確定。

3 結(jié)論與建議

(1)從方位角道集和不同方位扇區(qū)疊加剖面可以看出，志留系龍馬溪組頁巖反射波的連續(xù)性、信噪比和振幅強度存在差異，說明該地區(qū)主要目的層志留系龍馬溪組存在地震方位各向異性。

(2)針對主要目的層志留系頁巖，焦石壩寬方位、高覆蓋三維觀測系統(tǒng)有利于開展P波方位各向異性研究。

(3)焦頁4井附近資料信噪比較高，12次覆蓋基本滿足疊加成像要求;因此寬方位、144覆蓋的焦石壩三維觀測系統(tǒng)可以開展P波方位各向異性裂縫檢測的研究。

(4)建議采用2×2宏面元(面元網(wǎng)格40 m×40 m)，按20°分方位進行各向異性研究，此時，志留系龍馬溪組地層各方位平均覆蓋次數(shù)18次左右，滿足分方位疊加成像的要求。

［1］ 李志榮，鄧小江，楊曉，等．四川盆地南部頁巖氣地震勘探新進展［J］．天然氣工業(yè)，2011，31(4):40 －43.

［2］ 郭東鑫，張躍磊，張彥起，等．渝黔湘秀山區(qū)塊頁巖氣二維地震勘探研究［J］．西安科技大學(xué)學(xué)報，2014，34(2):188 －193.

［3］ 王萬合．頁巖氣地震勘探技術(shù)研究［J］．黑龍江科技信息.2014(14):120－121.

［4］ 郭思剛，梁國偉．大方地區(qū)頁巖氣采集參數(shù)試驗分析［J］．油氣藏評價與開發(fā)，2011，1(5):71 －75.

［5］ 徐永清．頁巖氣地震勘探數(shù)據(jù)采集參數(shù)選擇的研究［J］．中國煤炭地質(zhì)，2014，26(7):63 －68.

［6］ 孫偉家，符力耘，管西竹，等．頁巖氣地震勘探中頁巖各向異性的地震模擬研究［J］．地球物理學(xué)報，2013，56(3):961 －969.

［7］ 劉振武，撒利明，楊曉，等．頁巖氣勘探開發(fā)對地球物理技術(shù)的需求［J］．石油地球物理勘探，2011，46(5):810 －818.

(編輯 韓 楓)