肖富森 陳 康 冉 崎 張 旋 謝 冰 劉興剛 徐 偉 羅文軍
四川盆地川中地區(qū)下古生界—震旦系自2011年獲得重大勘探突破[1-2]以后,安岳氣田磨溪區(qū)塊主體區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組氣藏迅速進(jìn)入開發(fā)建產(chǎn)階段,效果良好[3-4],對震旦系燈影組的勘探成果也證實(shí)在高石梯—磨溪—龍女寺地區(qū)的7 500 km2范圍內(nèi)大面積含氣,不同區(qū)塊相繼進(jìn)入勘探開發(fā)的不同階段。然而已取得的勘探開發(fā)成果表明燈影組具有地層巖性復(fù)雜、縫洞型儲層縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)等地質(zhì)特征[5-6],依據(jù)臺緣帶燈影組四段上亞段儲層“寬波谷”(燈影組頂界與燈四上亞段低界雙程旅行時差大于30 ms)地震響應(yīng)模式部署鉆井,獲氣單井產(chǎn)能差異較大,且“寬波谷”有利帶分布范圍局限。其原因是“寬波谷”內(nèi)具有不同的儲層組合關(guān)系,儲層物性也存在著明顯的差異,儲層地震識別存在著明顯的多解性,難以全面滿足臺內(nèi)拓展勘探及臺緣開發(fā)井位部署的上述地震需求。為此,針對勘探開發(fā)需求及地震難題,充分利用地質(zhì)、測井和地震資料,分析高產(chǎn)井儲層類型及組合分類,利用高分辨率地震資料開展了不同儲層組合的地震響應(yīng)特征分析,結(jié)合縫洞預(yù)測成果建立了高產(chǎn)井地震響應(yīng)模式,進(jìn)而提出了鉆井的井型設(shè)計方案。相關(guān)研究成果支撐了該區(qū)震旦系開發(fā)井位部署和井軌跡設(shè)計,同時也支撐了臺內(nèi)帶深化勘探井位部署和軌跡調(diào)整。
1.1.1 構(gòu)造及地層特征
高石梯地區(qū)位于樂山—龍女寺古隆起南翼的高石梯潛伏構(gòu)造區(qū),區(qū)內(nèi)高點(diǎn)海拔為-4 618 m,最低圈閉線海拔為-4 710 m,圈閉面積為162.3 km2。該地區(qū)燈影組頂界埋深介于5 000~7 000 m,自下而上分為燈一段、燈二段、燈三段和燈四段,其中,燈四段地層厚度為200~300 m,受巖溶剝蝕作用[7],燈四段頂部優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育,為目前該區(qū)天然氣勘探開發(fā)的主要目的層段。
1.1.2 儲層特征
燈影組為一套受沉積和巖溶控制的深層碳酸鹽巖縫洞型儲層,巖性主要為藻凝塊云巖、藻疊層云巖、藻砂屑云巖,沉積相為藻丘及顆粒灘亞相[8]??紫抖冉橛?.00%~9.89%,平均值為3.22%,滲透率介于0.01~10.00 mD,為低孔隙度、低滲透率儲層(圖1)。
臺緣帶燈四上亞段整體表現(xiàn)為“寬波谷”的地震反射特征,勘探階段高石梯主體區(qū)主要依據(jù)地震刻畫的“寬波谷”中的雜亂反射結(jié)合構(gòu)造、儲層預(yù)測、縫洞預(yù)測、巖溶古地貌等成果開展井位論證[9],但 “寬波谷”帶中存在高產(chǎn)和中低產(chǎn)井,通過單一的“寬波谷”儲層地震響應(yīng)特征難以滿足氣田開發(fā)井部署的需求,如何從“寬波谷”帶中尋找高產(chǎn)井地震模式并明確井型設(shè)計方案是生產(chǎn)中亟需解決的問題。
根據(jù)地層巖性組合特征,可以將燈四段劃分為燈四上亞段和燈四下亞段,其中,燈四上亞段內(nèi)部發(fā)育一套硅質(zhì)沉積物,該硅質(zhì)層分布穩(wěn)定,在高石梯地區(qū)可連續(xù)追蹤對比,以穩(wěn)定硅質(zhì)層底界為界將燈四上亞段進(jìn)一步細(xì)分為“燈四上1”和“燈四上2” 兩個小層(圖2)。燈四上2小層儲層橫向厚度變化較大,儲層物性整體上比燈四上1小層要更好;在地震剖面中,穩(wěn)定硅質(zhì)層底界對應(yīng)著“寬波谷”內(nèi)部較為連續(xù)的波峰反射底界,在地震剖面上可對比和追蹤。
圖1 燈影組儲層物性分布頻率圖
圖2 燈影組四段小層劃分對比圖
在巖心標(biāo)定的基礎(chǔ)上,利用測井成像資料開展了縫洞解釋評價[10]及測井響應(yīng)特征分析,結(jié)合測井曲線特征、施工曲線和試井曲線特征,總結(jié)出燈影組儲層類型主要有裂縫—孔洞型和洞穴型兩種(圖3)。裂縫—孔洞型儲層發(fā)育規(guī)模大,氣井產(chǎn)量高;洞穴型儲層遠(yuǎn)井區(qū)、近井區(qū)滲透率變化大,氣井產(chǎn)量及儲量規(guī)模與洞穴系統(tǒng)發(fā)育規(guī)模密切相關(guān),測試產(chǎn)能差異大。通過分析單井測井相特征可知,高石梯地區(qū)燈四上2小層儲層以裂縫—孔洞型儲層為主,燈四上1小層儲層包括洞穴型儲層和裂縫—孔洞型儲層。
圖3 燈影組高產(chǎn)井測井響應(yīng)模式圖
圖4 燈四上亞段3種儲層組合類型組合關(guān)系圖
依據(jù)實(shí)鉆單井燈四段上亞段儲層特征差異,可將燈四上亞段儲層簡化為3種儲層組合類型,如圖4所示。第1種組合類型為“裂縫—孔洞型儲層(上儲層)+硅質(zhì)夾層+洞穴型儲層(下儲層)或者致密層”,其中上儲層燈四上2小層為裂縫—孔洞型儲層,儲層厚度大(30~50 m)、物性好,單井測試產(chǎn)量高,該組合層段單井平均測試天然氣產(chǎn)量高達(dá)87.34h104m3/d;第2種組合類型為“裂縫—孔洞型儲層(上儲層)+硅質(zhì)夾層+裂縫—孔洞型儲層(下儲層)”,其中上儲層燈四上2小層裂縫—孔洞型儲層厚度介于0~27 m,下儲層燈四上1小層裂縫—孔洞型儲層厚度介于30~60 m,該組合層段單井平均測試產(chǎn)量較高,平均測試天然氣產(chǎn)量為61.44h104m3/d;第3種組合類型為“裂縫—孔洞型儲層(上儲層)+硅質(zhì)夾層+致密層”,其中上儲層燈四上2小層裂縫—孔洞型儲層厚度介于10~25 m,燈四上1小層為致密層,厚度30~60 m,該組合層段單井平均測試產(chǎn)量較低(30.65h104m3/d)。
2.3.1 地震資料處理
早期地震處理成果“寬波谷”特征清楚,但內(nèi)部細(xì)節(jié)不豐富,分辨率較低,頻寬較窄,不能區(qū)別上述3種儲層組合的地震響應(yīng)。為了滿足開發(fā)階段的準(zhǔn)確定位縫洞儲層需求,在高分辨率地震處理方法[11]流程基礎(chǔ)上,利用微測井、VSP資料和常規(guī)測井資料,通過在靜校正、球面擴(kuò)散補(bǔ)償、反Q濾波、反褶積和速度場建立過程中均進(jìn)行井控處理,在保真保幅基礎(chǔ)上提高了目的層的分辨率。高分辨率處理后目的層主頻由35 Hz提高到40 Hz,頻寬由8~65 Hz拓寬到5~75 Hz,燈影組內(nèi)部細(xì)節(jié)豐富,儲層識別精度明顯提高(圖5)。
2.3.2 儲層地震響應(yīng)特征
2.3.2.1 單井儲層地震響應(yīng)特征
采用等效介質(zhì)模型,運(yùn)用40 Hz雷克子波,開展褶積地震正演模擬,與實(shí)際高分辨率地震資料對比分析,總結(jié)出不同儲層組合類型對應(yīng)的3種儲層地震響應(yīng)特征。
1)儲層地震響應(yīng)特征1。對應(yīng)第1種儲層組合類型。當(dāng)燈四上2小層儲層垂直厚度大于27 m、燈四上1小層為致密層或者洞穴型儲層時,地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為 “寬波谷+雙亮點(diǎn)”或者“寬波谷+復(fù)波”反射特征,如圖6所示。燈四上1小層“洞穴型”儲層由于單層厚度薄,二維地震剖面特征與致密層特征差異較小,通過地震響應(yīng)特征識別燈四上1小層“洞穴型”儲層難度較大。
圖5 過GS001-X1井疊前時間偏移剖面圖
圖6 第1種儲層組合類型正演模擬圖
2)儲層地震響應(yīng)特征2。對應(yīng)第2種儲層組合類型。燈四上2小層儲層與燈四上1小層儲層均發(fā)育時,地震表現(xiàn)為“寬波谷”反射特征,如圖7所示。燈四上2小層儲層越薄,燈四上亞段波谷時差越小。
圖7 第2種儲層組合類型正演模擬圖
3)儲層地震響應(yīng)特征3。對應(yīng)第3種儲層組合類型。燈四上2小層儲層與燈四上1小層致密層表現(xiàn)為“寬波谷+亮點(diǎn)”地震反射,如圖8所示。燈四上2小層儲層越薄,“亮點(diǎn)”地震反射與燈影組頂界時差越小。
2.3.2.2 連井儲層地震響應(yīng)特征
圖8 第3種儲層組合類型正演模擬圖
高石梯地區(qū)寒武系沉積前古地貌呈現(xiàn)東南高西北低的特征[12],依據(jù)巖溶古地貌分布及實(shí)鉆井儲層發(fā)育規(guī)律,建立連井儲層地質(zhì)模型。從地質(zhì)模型可見,在有利沉積相帶與巖溶斜坡帶的疊合區(qū)域(GS3井、GS8井)井區(qū)是裂縫—孔洞型儲層和洞穴型儲層均較發(fā)育的區(qū)域。運(yùn)用40 Hz雷克子波,開展地震正演模擬,分析不同儲層發(fā)育規(guī)律對應(yīng)的地震響應(yīng)特征,如圖9所示。由圖9可知 :第3種儲層組合類型對應(yīng)巖溶高地,燈四上亞段表現(xiàn)為“寬波谷+亮點(diǎn)”地震反射特征;第2類儲層組合類型對應(yīng)巖溶Ⅰ級斜坡帶,燈四上亞段表現(xiàn)為“寬波谷”地震反射特征;第1類儲層組合類型對應(yīng)巖溶Ⅱ級斜坡帶,燈四上亞段表現(xiàn)為“寬波谷+雙亮點(diǎn)”或者“寬波谷+復(fù)波”反射特征。連井模型中地震響應(yīng)特征與地質(zhì)規(guī)律吻合較好。
儲層地震響應(yīng)特征1和特征3的差異主要是燈四上2小層儲層厚度及物性的差異引起的。這兩類特征僅通過地震響應(yīng)無法準(zhǔn)確識別燈四上1小層是致密層或者洞穴型儲層,此現(xiàn)象在圖9中也可以看出。因此,需要結(jié)合三維地震縫洞預(yù)測進(jìn)行識別。本文參考文獻(xiàn)[13-17]表明,大尺度(大于5 m)溶洞可以通過溶洞地震識別、地震屬性等方式即可以明確溶洞儲層的特征及分布,而對于小尺度洞穴體(小于5 m)和縫洞儲集體目前預(yù)測方法較少,本研究利用擴(kuò)散方程開展地震資料導(dǎo)向?yàn)V波處理,經(jīng)測井成像標(biāo)定,提取反應(yīng)小尺度縫洞儲集體的幾何體屬性,包括傾角體、方位角體、曲率體、各向異性體屬性,再通過等權(quán)重融合方式實(shí)現(xiàn)縫洞儲集體預(yù)測。
圖9 連井儲層地震響應(yīng)特征圖
在儲層地震識別的基礎(chǔ)上,結(jié)合縫洞預(yù)測成果,建立了基于地震相、縫洞預(yù)測及靶體設(shè)計一體化的高產(chǎn)井地震模式,如圖10所示。所建立的3類地震模式及對應(yīng)的井軌跡設(shè)計分述于下。
1)Ⅰ類地震模式:燈四上亞段為“寬波谷+雙亮點(diǎn)”或“寬波谷+復(fù)波”地震響應(yīng)特征,燈四上2小層縫洞預(yù)測發(fā)育。當(dāng)燈四上1小層縫洞預(yù)測發(fā)育時可采用大斜度井鉆至燈四上亞段底;當(dāng)燈四上1小層縫洞預(yù)測欠發(fā)育時可采用大斜度或者水平井井鉆至燈四上2小層底。
圖10 高產(chǎn)井地震響應(yīng)模式及井軌跡設(shè)計示意圖
2)Ⅱ類地震模式:燈四上亞段為“寬波谷”地震響應(yīng)特征,燈四上2小層和燈四上1小層縫洞預(yù)測均較發(fā)育;可采用大斜度井鉆至燈四上亞段底。
3)Ⅲ類地震模式:燈四上亞段為“寬波谷+亮點(diǎn)”地震響應(yīng)特征,燈四上2小層縫洞預(yù)測欠發(fā)育,燈四上1小層縫洞預(yù)測不發(fā)育;可采用水平井鉆至燈四上2小層底。
臺內(nèi)拓展勘探需要在低滲區(qū)內(nèi)尋找高產(chǎn)井地震模式,GS110井為低滲區(qū)重點(diǎn)探井,從地震特征可見GS110井為低滲區(qū)典型的Ⅰ類地震模式,即燈四上亞段“寬波谷+復(fù)波”地震響應(yīng)特征(圖11),但縫洞預(yù)測顯示燈四上1小層縫洞預(yù)測欠發(fā)育。在鉆井過程中及時調(diào)整井軌跡,在燈四上2小層地震波谷內(nèi)實(shí)施水平井(即Ⅰ類地震模式中的b軌跡),鉆井及測井解釋表明該井氣侵和漏失現(xiàn)象明顯,縫洞發(fā)育,儲層鉆遇率超過60%,該井測試天然氣產(chǎn)量高達(dá)65.77h104m3/d。
圖11 GS110井地震響應(yīng)特征圖
依據(jù)高產(chǎn)井地震模式及對應(yīng)的井軌跡設(shè)計方案,在高石梯地區(qū)部署了多批開發(fā)井,其中已完鉆8口先導(dǎo)試驗(yàn)井中6口井均為Ⅰ、Ⅱ類地震模式,GS001-X3井、GS001-X8井為Ⅲ類地震模式,測試產(chǎn)能稍差,但可通過實(shí)施水平井工藝提高單井產(chǎn)能,如GS001-X8井通過實(shí)施水平井工藝,單井測試天然氣產(chǎn)量為69.02h104m3/d。8口開發(fā)井單井平均測試天然氣產(chǎn)量為75.34h104m3/d,且生產(chǎn)效果好。
1)高石梯地區(qū)燈影組高產(chǎn)井儲層類型主要為裂縫—孔洞型和洞穴型兩種。裂縫—孔洞型儲層發(fā)育規(guī)模大,氣井產(chǎn)量高;洞穴型儲層遠(yuǎn)井區(qū)、近井區(qū)滲透率變化大,氣井產(chǎn)能與洞穴系統(tǒng)發(fā)育規(guī)模密切相關(guān),產(chǎn)能差異大。
2)燈影組四段可劃分為3種儲層組合類型,其對應(yīng)的3類地震模式為:Ⅰ類地震模式為“寬波谷+雙亮點(diǎn)”或“寬波谷+復(fù)波”地震響應(yīng)特征,縫洞發(fā)育,為高產(chǎn)井模式;Ⅱ類地震模式為“寬波谷”地震響應(yīng)特征,縫洞較發(fā)育,為中產(chǎn)井模式;Ⅲ類地震模式為“寬波谷+亮點(diǎn)”地震響應(yīng)特征,縫洞欠發(fā)育,為較低產(chǎn)能井模式。
3)Ⅰ類地震模式為開發(fā)階段首選的高產(chǎn)井地震模式,可實(shí)施大斜度井或水平井工藝;Ⅱ類地震模式可實(shí)施大斜度井工藝;Ⅲ類地震模式為臺內(nèi)帶拓展勘探地震模式,可實(shí)施水平井工藝。
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