川中PL地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組二段有利儲(chǔ)集砂體地震相識(shí)別及預(yù)測

陳小二，王 靜，范 昆，趙 堯，李 忠，趙 欣，湯興友

(1.成都理工大學(xué) a.沉積地質(zhì)研究院,b.能源學(xué)院,成都 610059； 2.川慶鉆探工程有限公司 地球物理勘探公司,成都 6102133.中石油天然氣集團(tuán)公司 山地地震技術(shù)試驗(yàn)基地，成都 610213)

川中PL地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組二段有利儲(chǔ)集砂體地震相識(shí)別及預(yù)測

陳小二1a、2、3，王 靜2，范 昆2，趙 堯2，李 忠2，趙 欣1b，湯興友2

(1.成都理工大學(xué) a.沉積地質(zhì)研究院,b.能源學(xué)院,成都 610059； 2.川慶鉆探工程有限公司 地球物理勘探公司,成都 6102133.中石油天然氣集團(tuán)公司 山地地震技術(shù)試驗(yàn)基地，成都 610213)

川中PL地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組油氣藏是典型的巖性油氣藏，儲(chǔ)層砂體受沉積相帶控制現(xiàn)象明顯，非均質(zhì)性強(qiáng)烈，地震預(yù)測難度較大。在構(gòu)建須家河組二段的精細(xì)地震層序格架的基礎(chǔ)上，通過精細(xì)井震標(biāo)定技術(shù)，識(shí)別與劃分了須二上亞段地震相。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為丘狀-透鏡狀地震相,綜合儲(chǔ)層的測井相特征，解釋為三角洲前緣水下分流河道或河口壩砂體。采用全層位自動(dòng)追蹤技術(shù)識(shí)別劃分地震相，劃分結(jié)果顯示，有利儲(chǔ)集砂體主要發(fā)育在工區(qū)西南部至PLl107、PL113一線，呈明顯的南西-北東向延伸。后期鉆探結(jié)果表明，工區(qū)內(nèi)絕大部分的工業(yè)油氣井分布于丘狀-透鏡狀地震相內(nèi)，證明了本次預(yù)測的可靠性。

川中地區(qū)； 須家河組； 水下分流河道； 全層位自動(dòng)追蹤技術(shù)； 地震相

0 引言

四川盆地川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組為一套河流-三角洲-湖泊相沉積，砂巖厚度大分布面積廣，普遍含氣，開發(fā)潛力十分巨大[1-2]。由于儲(chǔ)層致密化程度高，總體特征為低孔低滲?？v、橫向上局部物性較好的層段成為儲(chǔ)層，油氣分布不受構(gòu)造圈閉控制，是典型的巖性油氣藏，儲(chǔ)層的強(qiáng)烈非均質(zhì)性給地震預(yù)測帶來了諸多困難，阻礙了油氣勘探開發(fā)的進(jìn)程。

多年的勘探經(jīng)驗(yàn)表明，沉積相帶是控制須家河組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布的最重要的因素之一[3-6]，三角洲前緣中的水下分流河道、河口壩等沉積微相的物性較好，是油氣聚集的有利場所，亦是川中地區(qū)須家河組鉆探的主要靶區(qū)。

為了準(zhǔn)確識(shí)別地劃分須家河組地震相，眾多學(xué)者進(jìn)行了大量研究工作。曾富英等[3]通過地震模型正演方法，研究河道、河口壩等沉積相在地震剖面上相應(yīng)模式；張兵等[7]利用地震反射內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部形態(tài)和反射波終止類型，采用相面法識(shí)別劃分地震相；趙爽等[8]將相面法和波形分類算法相結(jié)合，進(jìn)行地震相分析與沉積相預(yù)測；周川閩等、郭海洋等[9-10]依據(jù)地震沉積學(xué)原理,在地震切片上識(shí)別劃分地震相或沉積相。

因此，如何準(zhǔn)確地刻畫須家河組有利沉積相帶的形態(tài)和邊界，就成為川中地區(qū)油氣勘探亟待解決的關(guān)鍵問題之一。這里在分析PL地區(qū)須家河組儲(chǔ)層的測井、地震響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，采用全層位自動(dòng)追蹤技術(shù)，預(yù)測有利沉積相帶的空間分布，為下一步井位部署提供了依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

針對(duì)須家河組油氣勘探的難題，中石油首次在四川盆地PL地區(qū)開展數(shù)字檢波器采集的地震勘探攻關(guān)試驗(yàn)。與常規(guī)地震資料相比，縱波地震資料頻帶范圍得到了拓寬，主頻增加到45 Hz。地震數(shù)據(jù)的縱、橫向分辨率得到了一定程度上的提高，為精細(xì)沉積相預(yù)測提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

PL地區(qū)的構(gòu)造位置位于川中構(gòu)造三級(jí)構(gòu)造單元之一的遂寧-合川低緩褶皺區(qū)，構(gòu)造平緩，斷層零星分布(圖1)。根據(jù)巖性和沉積旋回特征，可將須家河組自下而上劃分為須一段-須六段共6個(gè)巖性段(圖2)。其中，須一段、須三段和須五段主要為濱淺湖沉積，巖性以灰黑色泥、頁巖夾煤層為主；須二段、須四段和須六段主要為辮狀河三角洲前緣沉積，巖性以灰白色中、細(xì)砂巖為主，夾薄層泥巖，是主要的儲(chǔ)層發(fā)育段。須二段的中上部發(fā)育一套泥巖，在川中地區(qū)普遍發(fā)育且厚度較為穩(wěn)定，該套泥巖將須二段劃分為下亞段和上亞段。油氣井產(chǎn)能情況表明,須二上亞段砂巖是研究區(qū)須家河組最重要的儲(chǔ)層，也是本次研究的目的層。

圖1 四川盆地類前陸盆構(gòu)造示意圖及PL地區(qū)位置(據(jù)文獻(xiàn)[11]修改)Fig.1 Study area geological map of analogous Sichuan foreland basin (from Chaocheng Dai et al.2011)

圖2 PL地區(qū)PL107井須家河組巖性與層序綜合柱狀圖Fig.2 Generalized column of lithology and sequence stratigraphy of the fourth member of the Xujiahe formation in PL,central Sichuan(PL107 well)

2 地震相識(shí)別與劃分

2.1 儲(chǔ)層的地球物理響應(yīng)特征

研究區(qū)須家河組二段的地震反射總體表現(xiàn)為強(qiáng)弱相間，有多個(gè)波構(gòu)成。根據(jù)反射波組特征，精細(xì)標(biāo)定了5個(gè)主要地質(zhì)層位(圖3)，自下而上依次為須家河組底界、須二段底界、穩(wěn)定泥巖段頂界、儲(chǔ)層段底界、須三段底界。統(tǒng)計(jì)并分析研究區(qū)內(nèi)4口井15個(gè)儲(chǔ)層段的測井響應(yīng)特征，結(jié)果表明，主要儲(chǔ)集砂體在測井曲線上表現(xiàn)為低自然伽馬，形態(tài)上通常為鐘形、漏斗形、箱狀，同時(shí)出現(xiàn)聲波跳變(圖3(a)、圖3(b))。經(jīng)過精細(xì)地質(zhì)層位標(biāo)定之后，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)須二段儲(chǔ)集砂體主要集中在上亞段內(nèi)。儲(chǔ)層底部表現(xiàn)為低-中等連續(xù)、中等強(qiáng)度反射，全區(qū)可連續(xù)追蹤。頂部表現(xiàn)為低連續(xù)性、弱反射，中間則表現(xiàn)為空白反射。

圖3 須二段儲(chǔ)集砂體的測井、地震響應(yīng)特征Fig.3 Seismic and logging response of the upper part of the 2nd member of the Xujiahe formation(a)工業(yè)氣井；(b)工業(yè)氣井；(c)微氣井；(d)干井

2.2 地震相分析

地震反射的振幅、頻率、連續(xù)性及反射結(jié)構(gòu)等信息能夠反映沉積環(huán)境信息，揭示沉積過程、沉積物源及特定的沉積相帶[3]。按照外部幾何形態(tài)、內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)、反射連續(xù)性、振幅強(qiáng)弱等地震相參數(shù)，將研究區(qū)分為槽狀-透鏡狀和席狀兩類地震相(表1)。

1)槽狀-透鏡狀地震相。表現(xiàn)為弱-中等強(qiáng)度振幅、連續(xù)性較差，呈丘狀、透鏡狀，規(guī)模大小不一，多數(shù)規(guī)模較小。在單個(gè)透鏡體內(nèi)部，通常呈現(xiàn)空白—振幅的反射特征(圖3(a)、圖3(b))，部分地區(qū)的透鏡體厚度較小，在地震剖面上表現(xiàn)為一種復(fù)波。在垂向上疊置不發(fā)育，局部見有2個(gè)透鏡體疊置。橫向上間隔發(fā)育，中間夾雜席狀地震相，平面上呈條帶狀展布，如PL107、PL113(圖3(a)、圖3(b))。

2)席狀地震相。表現(xiàn)為中等強(qiáng)度振幅、連續(xù)性中等-較好(圖3(c)、圖3(d))，席狀分布，平面上與丘狀地震相間隔分布，如Yue128、PL111。

PL地區(qū)須二段沉積時(shí)期主要位于三角洲前緣亞相[12-14]，巖性上表現(xiàn)為厚層的中—細(xì)砂巖與薄層的泥巖、粉砂巖交互，水下分流河道和河口壩是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育最有利的沉積相帶。通過大量的巖心、測井?dāng)?shù)據(jù)的分析工作，施振生等[11]構(gòu)建了四川盆地上三疊統(tǒng)須二段的沉積微相-測井相響應(yīng)關(guān)系，水下分流河道、河口壩沉積微相在測井上主要表現(xiàn)為鐘形或箱狀、漏斗形。曾富英等[3]采用模型正演的方法，得出了須家河組的水下分流河道、河口壩的地震相應(yīng)模式。因此，結(jié)合PL地區(qū)須二段的測井、地震響應(yīng)特征，認(rèn)為槽狀-透鏡狀地震相與遷移頻繁、相互疊置的水下分流河道或河口壩沉積微相相對(duì)應(yīng)；席狀地震相解釋為三角洲前緣亞相中的分流間灣(表1)。

表1 PL須二上亞段地震相分類圖

Tab.1 Seismic facies classification of the upper part of the 2ndmember of the Xujiahe formation

地震相振幅連續(xù)性內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)沉積相井位槽狀-透鏡狀地震相強(qiáng)度變化大弱-中等強(qiáng)度振幅較差槽狀、透鏡狀,局部見有2個(gè)透鏡體疊置形成斜交型地震反射結(jié)構(gòu)。在單個(gè)透鏡體內(nèi)部,通常呈現(xiàn)空白—振幅的反射特征。在垂向上疊置不發(fā)育,橫向上間隔發(fā)育,中間夾雜席狀地震相,平面上呈條帶狀展布水下分流河道、河口壩三角洲前緣PL107、PL113席狀地震相中等強(qiáng)度振幅中等-較好平行席狀分布,平面上與槽狀-透鏡狀地震相間隔分布分流間灣,三角洲前緣PL128、PL111、PL9

3 有利沉積相帶預(yù)測

3.1 地震相識(shí)別

全層位自動(dòng)追蹤技術(shù)是近些年來發(fā)展起來的地震解釋技術(shù)[15-17]，主要是對(duì)目的層段內(nèi)的所有地震反射層進(jìn)行追蹤對(duì)比，從而建立最小地震反射單元，充分發(fā)掘和利用地震資料的潛力，有利于發(fā)現(xiàn)隱蔽的地質(zhì)體，提高了地震層序解釋、地震相分析精度和效率，在體系域劃分、河道識(shí)別等方面取得了較好的效果[16]。

1)由于地質(zhì)層位是在一定的地質(zhì)環(huán)境下沉積物經(jīng)過一定地質(zhì)時(shí)期沉淀、累積形成的。層位在三維地震圖像中表現(xiàn)為橫向連續(xù)、縱向大致分離。同一個(gè)層位橫向上連在一起，不同層位之間存在一定的距離，空間掃描算法就是利用極值點(diǎn)的這一分布情況[18]，根據(jù)極值點(diǎn)的分布把極值點(diǎn)分成不同的簇，每一個(gè)簇便是一個(gè)層位。將一個(gè)完整的層位定義為密度相連的極值點(diǎn)的最大集合，只要鄰域的密度(極值點(diǎn)的數(shù)目)超過某個(gè)閾值，層位就繼續(xù)擴(kuò)展，直至在空間上追蹤出一個(gè)完整的層位。該算法在發(fā)現(xiàn)任意形狀的簇和處理噪聲數(shù)據(jù)方面有很大的優(yōu)勢，能夠發(fā)現(xiàn)任意形狀的層位。

2)由于同一地質(zhì)層位形成的沉積環(huán)境類似，其物理介質(zhì)屬性是相似的，表現(xiàn)在地震數(shù)據(jù)中的波阻抗界面具有相似的波形?；谶@樣的認(rèn)識(shí)，可以認(rèn)為同一層位的波形是相似，可以利用波形的相似性進(jìn)行層位的追蹤。

將空間密度掃描算法和波形聚類方法相結(jié)合[19]，以儲(chǔ)層底界層位和須二上亞段頂界層位為約束層位，在無需人工干預(yù)情況下對(duì)儲(chǔ)層段進(jìn)行地震層位自動(dòng)追蹤(圖4)，層位的分布范圍代表了槽狀-透鏡狀地震相頂部弱相位的發(fā)育位置(圖5)。

圖4 全層位追蹤技術(shù)流程Fig.4 The workflow of all event tracking technique

對(duì)比圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)可以看出，層位自動(dòng)追蹤劃分的地震相不僅與已知井的井旁道十分吻合，而且與地震屬性結(jié)果較為接近，甚至與井約束的地震反演得出的高孔隙度砂體發(fā)育位置也大致重合。

圖5 須二上亞段全層位追蹤結(jié)果的過井剖面(測線位置見圖7)Fig.5 Seismic section cross well of all event tracking result

圖6 須二段上亞段儲(chǔ)層全層位追蹤結(jié)果與地震屬性對(duì)比圖Fig.6 Comparison all event tracking result with seismic attribute and seismic inversion(a)全層位自動(dòng)追蹤結(jié)果；(b)均方根振幅；(c)井約束的孔隙度反演

3.2 有利儲(chǔ)集砂體分布預(yù)測

須二段上亞段作為研究區(qū)內(nèi)須家河組最主要的儲(chǔ)層段，以槽狀-透鏡狀地震相內(nèi)發(fā)育的砂體為主要勘探目標(biāo)。槽狀-透鏡地震相發(fā)育在PL107和PL113的西南側(cè)，呈南西-北東向展布，整體呈現(xiàn)出“雞爪狀”，推測是水下分流河道的主體發(fā)育區(qū)(圖7)。此外，槽狀-透鏡地震相在工區(qū)南部零星分布。

根據(jù)本次沉積相帶預(yù)測成果，研究內(nèi)部署了5口鉆井，新部署的井位均在須家河組內(nèi)完鉆并在須二段內(nèi)試油。除X5沒有測試產(chǎn)能，其余井位均在須二段鉆獲工業(yè)油氣流。工區(qū)內(nèi)6口油氣井中有5口位于本輪預(yù)測槽狀-透鏡狀地震相內(nèi)，5口干井或微氣井位于席狀地震相內(nèi)(表2)，預(yù)測成功率在91%，證實(shí)了本次研究成果的可靠性。

圖7 PL工區(qū)須二上亞段沉積微相分布圖Fig.7 The favorable seismic faceis of the upper part of the 2nd member of the Xujiahe formation

井位預(yù)測結(jié)果試油結(jié)論預(yù)測吻合情況已知井Pl9席狀地震相微水吻合Pl111席狀地震相干井吻合Yue128席狀地震相干井吻合Pl107槽狀-透鏡狀地震相氣井吻合Pl113槽狀-透鏡狀地震相氣井吻合Sui37席狀地震相干井吻合預(yù)測井X1槽狀-透鏡狀地震相氣井吻合X2槽狀-透鏡狀地震相氣井吻合X3槽狀-透鏡狀地震相氣井吻合X4席狀地震相氣井不吻合X5席狀地震相干井吻合

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1)通過對(duì)PL地區(qū)上三疊統(tǒng)須二上亞段的地震相分析，識(shí)別和劃分出槽狀-透鏡狀地震相和席狀地震相兩類地震相，其中槽狀-透鏡狀地震相解釋為三角洲前緣亞相中的水下分流河道或河口壩沉積，主要分布于工區(qū)西南部延伸至中部的PL107、PL113一線，是研究區(qū)內(nèi)最有利的儲(chǔ)層發(fā)育部位。最新的鉆探試油成果,證實(shí)了本次預(yù)測成果的準(zhǔn)確性。

2)全層位追蹤技術(shù)將空間密度掃描算法和波形聚類方法相結(jié)合，能夠?qū)δ康膶拥牡卣饘游贿M(jìn)行自動(dòng)追蹤對(duì)比，能夠高效地識(shí)別出較為微弱的地震反射層，即槽狀-透鏡狀地震相。通過全層位追蹤識(shí)別的地震相邊界更為清晰，不但與已鉆井吻合較好，而且與地震屬性、地震反演結(jié)果較為相似。因次，全層位追蹤技術(shù)是準(zhǔn)確刻畫地震反射結(jié)構(gòu)、地震相的一種行之有效的方法。

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The sand reservoir prediction of the 2nd member of the Xujiahe formation in PL area,central Sichuan basin

CHEN Xiao-er1a,2,3,WANG Jing2,FAN Kun2,ZHAO Yao2,LI Zhong2,ZHAO Xin1b,TANG Xing-you2

(1.Chendu University of Technology a.Institute of Sedimentary Geology,b.Collgeg of Energy,Chengdu 610051,China;2.Geophysical Prospecting Company of Chuanqing Drilling Engineering Co.,Ltd.,CNPC.Chengdu, 610213，China;3.Geopingsical Technology Pilot Center,CNPC,Chengdu 610213,China)

The clastic reservoir of the 2nd member of the Xujiahe formation is the typical lithological reservoir in PL area,the favorable reservoirs with strong heterogeneities are controlled by the depositional procession and it's difficult to predict through the seismic data.The seismic facies is plotted on the framework of seismic stratigraphy of the 2nd member of Xujiahe formation.Based on logging data,the hummocky- lenticular seismic facies is favorable,which is interpreted as underwater distributary channel.In order to predict the favorable sand distribution,the all-reflector auto-tracking method is applied.We speculate that Qianzhong ancient land and Jiangnan ancient land may be the source of the Xujiahe formation in central Sichuan basin.The later well test results prove most industry gas wells locate in the hummocky- lenticular seismic facies,which indicate the accuracy of this research.

central Sichuan basin; Xujiahe formation; underwater distributary channel; all event tracking; seismic facies

2015-08-22 改回日期：2016-06-20

中國石油天然氣股份有限公司重大科技專項(xiàng)(2010F-23)

陳小二(1983-)，男，碩士,工程師,主要從事綜合地震地質(zhì)研究，E-mail：chenxe_wt@cnpc.com.cn 。

1001-1749(2016)06-0751-07

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