川中地區(qū)須二段氣藏地震預(yù)測(cè)陷阱分析及對(duì)策
——以龍女寺區(qū)塊為例

李新豫，張 靜，2，包世海，張連群，朱其亮，閆海軍，陳 勝

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院，蘭州 730020；3.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司井下作業(yè)分公司，河北任丘 062552）

0 引言

四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組有利勘探面積為6 萬(wàn)km2，資源量達(dá)3.16 萬(wàn)億m3，具有巨大的勘探開(kāi)發(fā)潛力［1-3］，其中川中地區(qū)須二段氣藏是須家河組主力產(chǎn)層，在川中地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了合川、安岳、龍女寺等多個(gè)氣田［4-6］，但由于須家河組致密砂巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，須二段氣藏分布極其復(fù)雜，地震含氣富集區(qū)預(yù)測(cè)中存在諸多陷阱造成富集區(qū)分布認(rèn)識(shí)不清，故須二段氣藏尚未得到大規(guī)模經(jīng)濟(jì)有效開(kāi)發(fā)。

結(jié)合在四川盆地須家河組氣藏地震預(yù)測(cè)中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)須家河組氣藏地震預(yù)測(cè)過(guò)程中的陷阱，通過(guò)對(duì)陷阱的特征分析，形成針對(duì)性的技術(shù)思路和對(duì)策，并在川中龍女寺區(qū)塊須二段氣藏預(yù)測(cè)中應(yīng)用實(shí)踐，以期識(shí)別這些預(yù)測(cè)陷阱并提高須二段氣藏地震預(yù)測(cè)的精度。

1 須二段氣藏地震預(yù)測(cè)陷阱

通過(guò)對(duì)已鉆井測(cè)井解釋成果的分析，四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組須二段儲(chǔ)層可分為上下2 段，其中上段儲(chǔ)層主要有4種組合類型：①須二段頂部，以大套致密砂巖夾有效儲(chǔ)層為主，有效儲(chǔ)層主要發(fā)育在須三段底界泥巖之下［圖1（a）］；②須二上段中部，以大套致密砂巖夾有效儲(chǔ)層為主［圖1（b）］；③須二上段中部發(fā)育薄砂、泥巖互層［圖1（c）］；④須二上段中部發(fā)育泥巖夾層［圖1（d）］。由于該段儲(chǔ)層縱、橫向變化快，非均質(zhì)性強(qiáng)，厚度變化大［7-9］，造成該段氣藏在地震預(yù)測(cè)中存在諸多的陷阱。通過(guò)對(duì)川中地區(qū)安岳、高石梯、蓬萊、磨溪、龍女寺等多個(gè)區(qū)塊須二段氣藏的分析認(rèn)為，在地震氣藏預(yù)測(cè)過(guò)程中，主要存在3類預(yù)測(cè)陷阱：①?zèng)]有充分認(rèn)識(shí)到須二段有效儲(chǔ)層在縱向上的分布位置及其對(duì)應(yīng)的地震反射特征；②須二上段泥巖夾層發(fā)育，泥巖夾層和有效儲(chǔ)層地震反射特征相似，不能有效區(qū)分；③氣層與水層、干層地震反射特征差異小，沒(méi)有有效地解決氣藏預(yù)測(cè)中的多解性。

1.1 沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)須二段儲(chǔ)層縱向分布特征

川中地區(qū)須家河組二段氣藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，縱向上儲(chǔ)層分布位置差異大，有效儲(chǔ)層總體上可分為2 種類型：一類位于須二上段中部［圖1（b）］，為主要儲(chǔ)層組合類型，儲(chǔ)層底界為亮點(diǎn)強(qiáng)反射特征；第二類位于須二上段頂部［圖1（a）］，分布相對(duì)較局限，部分鉆井已證實(shí)開(kāi)發(fā)效果較好，也是極其重要的儲(chǔ)層類型，其底界同為亮點(diǎn)反射特征，但由于該類型儲(chǔ)層與須三底泥巖緊密相連，且儲(chǔ)層與泥巖波阻抗值相近，在地震剖面上形成復(fù)波反射特征，由于須三底界解釋精度不高，因此這類儲(chǔ)層極易丟失，造成氣藏漏失。

圖1 川中地區(qū)須二上段主要儲(chǔ)層組合類型Fig.1 Main reservoir assemblages of the upper Xu-2 member in central Sichuan Basin

1.2 須二上段泥巖層發(fā)育

川中地區(qū)須二上段發(fā)育泥巖夾層，由巖石物理分析發(fā)現(xiàn)泥巖層波阻抗為0.85～1.30 g/cm3·m/s，而儲(chǔ)層（含氣砂巖、含水砂巖）的波阻抗值為1.00～1.32 g/cm3·m/s（圖2），泥巖層和儲(chǔ)層波阻抗有較大的重疊區(qū)域，其圍巖均為致密砂巖，泥巖層和儲(chǔ)層均為低阻，其底界均呈現(xiàn)波峰強(qiáng)反射地震特征，采用波形特征差異或者波阻抗反演方法不能有效地區(qū)分儲(chǔ)層與泥巖層，增加了預(yù)測(cè)的多解性。

1.3 氣層與水層、干層地震反射特征差異小

川中地區(qū)須二段構(gòu)造平緩、儲(chǔ)層致密，通過(guò)易士威等［10］與陳濤濤等［11］的研究成果，并結(jié)合已鉆井資料證實(shí)須二氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜。干層（致密砂巖與泥巖互層［圖1（c）］）由于致密砂層高波阻抗和泥巖相對(duì)低波阻抗相互平均，其波阻抗值與含氣砂巖和含水砂巖也相近，在下伏地層均為致密砂巖的情況下，含氣砂巖、含水砂巖、干層底界均為從低波阻抗到高波阻抗的轉(zhuǎn)換界面，結(jié)合川中地區(qū)須二段已鉆井的地震反射特征發(fā)現(xiàn)，無(wú)論氣層、干層還是水層其底界均表現(xiàn)出波峰強(qiáng)反射特征（圖3），三者在常規(guī)地震剖面上的反射特征無(wú)明顯區(qū)別，給須二段氣藏的預(yù)測(cè)帶來(lái)了困難。

圖2 川中地區(qū)須二上段縱波阻抗與密度交會(huì)圖Fig.2 Crossplot of P-wave impedance and density of Xu-2 member in central Sichuan Basin

圖3 川中地區(qū)須二段氣層、水層、干層的地震反射特征對(duì)比Fig.3 Reflection characteristics comparison of gas reservoir，water layer and dry layer of Xu-2 member in central Sichuan Basin

2 解決對(duì)策與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 模型正演識(shí)別儲(chǔ)層特征

川中地區(qū)須家河組三段底界的解釋精度直接影響后續(xù)對(duì)部分儲(chǔ)層類型的識(shí)別，而對(duì)研究區(qū)鉆井合成記錄精細(xì)標(biāo)定發(fā)現(xiàn)，須三段底界反射特征不統(tǒng)一，總結(jié)起來(lái)主要有2 種類型：一類為波峰強(qiáng)反射，另一類為波谷到波峰轉(zhuǎn)換處的弱反射。為了準(zhǔn)確地拾取須三段底界層位，首先結(jié)合研究區(qū)須二段儲(chǔ)層位于須二上段中部和儲(chǔ)層緊挨須三段底部2 種主要儲(chǔ)層組合類型建立有效的地質(zhì)模型，并以此地質(zhì)模型為基礎(chǔ)開(kāi)展地震模型正演（圖4）。通過(guò)模型正演發(fā)現(xiàn)，當(dāng)須三段泥巖分布穩(wěn)定、相對(duì)較厚、且須二段上頂部的儲(chǔ)層不發(fā)育時(shí)，須三段底為波峰反射；當(dāng)須二段上頂部?jī)?chǔ)層發(fā)育時(shí)（如圖4 地質(zhì)模型中紅色箭頭所示），由于儲(chǔ)層含不同流體后其波阻抗和須三段泥巖相近，造成波峰反射呈下拉現(xiàn)象（如圖4正演模擬和實(shí)際地震剖面中紅色箭頭所示），此時(shí)須三段底為波谷到波峰轉(zhuǎn)換處的弱反射。

圖4 川中地區(qū)須二段儲(chǔ)層模型正演Fig.4 Forward modeling of Xu-2 reservoir in central Sichuan Basin

以模型正演分析結(jié)果為基礎(chǔ)，采用剖面特征分析和平面屬性分析相結(jié)合的方法，通過(guò)反復(fù)的平面屬性分析和剖面解釋相互印證，提高須三段底的解釋精度。先對(duì)須三段底明顯的位置進(jìn)行解釋，對(duì)解釋方案不確定的區(qū)域，對(duì)照模型正演分析結(jié)果，對(duì)實(shí)際資料中對(duì)應(yīng)的反射特征進(jìn)行綜合分析，在全區(qū)須三段底初步解釋結(jié)果的基礎(chǔ)上，提取瞬時(shí)振幅屬性。以平面瞬時(shí)振幅屬性為指導(dǎo)，對(duì)須三段底解釋波峰的位置進(jìn)行剖面特征反復(fù)對(duì)比分析，確保解釋的合理性。在最終的解釋結(jié)果上再次提取瞬時(shí)振幅屬性，并將須三段底對(duì)應(yīng)的波峰強(qiáng)反射和波谷弱反射進(jìn)行劃分（圖5），其中波峰強(qiáng)反射區(qū)域主要對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層位于須二上段中部的類型，波谷弱反射區(qū)域則對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層緊挨須三段底的類型。

2.2 地震分頻反演識(shí)別泥巖

圖5 川中地區(qū)須三段底界波峰、波谷反射平面分布Fig.5 Distribution of wave peaks and wave valleys of Xu-3 member in central Sichuan Basin

分頻反演是通過(guò)頻譜分析來(lái)確定地震數(shù)據(jù)的有效頻帶范圍，并通過(guò)小波分頻技術(shù)將地震數(shù)據(jù)分成低頻、中頻和高頻分頻數(shù)據(jù)體，同時(shí)在反演過(guò)程中加入振幅隨頻率變化的非線性多次關(guān)系（圖6）［13-14］，且以此關(guān)系作為限定條件，通過(guò)支持向量機(jī)算法尋找地震數(shù)據(jù)體和目標(biāo)曲線的非線性映射關(guān)系，得到最終的反演數(shù)據(jù)體［15］。由于地震波形是波阻抗和時(shí)間的函數(shù)，即反演時(shí)僅根據(jù)振幅同時(shí)求解波阻抗和厚度，而已知1 個(gè)參數(shù)求解2 個(gè)未知數(shù)，結(jié)果是多解的，但通過(guò)加入振幅隨頻率變化的關(guān)系后，則增加了1 個(gè)關(guān)于振幅隨厚度變化的關(guān)系，可以對(duì)反演的結(jié)果起到限定的作用，從而減少反演的多解性。

圖6 振幅隨頻率厚度變化關(guān)系圖［12］Fig.6 Amplitude variation characteristics with frequency

通過(guò)分頻反演技術(shù)能夠得到泥質(zhì)含量數(shù)據(jù)，圖7為A1和A2 等2口井的連井泥質(zhì)含量參數(shù)反演剖面，其中綠色區(qū)域代表泥質(zhì)含量高，指示泥巖發(fā)育，黃色區(qū)域代表泥質(zhì)含量低，指示砂巖發(fā)育，剖面上2 口井的投影曲線均為自然伽馬曲線，反演的綠色區(qū)域和井上GR高值具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，且橫向分布規(guī)律也符合地質(zhì)認(rèn)識(shí)，說(shuō)明該技術(shù)在識(shí)別泥巖夾層方面有較好的效果。利用此技術(shù)在全區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行泥巖層預(yù)測(cè)，可以有效地降低后續(xù)對(duì)氣藏分布預(yù)測(cè)的多解性。

圖7 泥質(zhì)含量參數(shù)反演剖面Fig.7 Inversion section of muddy content parameters

2.3 疊前AVO 技術(shù)區(qū)分氣層、水層、干層

巖石物理分析發(fā)現(xiàn)龍女寺地區(qū)須二段氣層泊松比小于0.2，而水層及致密層的泊松比均大于0.2，泊松比可以作為氣層檢測(cè)的敏感參數(shù)。根據(jù)Zoeppritz 方程及其簡(jiǎn)化式，氣層與圍巖泊松比的差異直接影響氣層反射振幅隨偏移距變化的規(guī)律（AVO）［16-18］。在實(shí)際應(yīng)用中，以AVO 正演模擬為指導(dǎo)，優(yōu)選最有利的近、遠(yuǎn)偏移距劃分范圍，形成近遠(yuǎn)道疊加剖面，結(jié)合研究區(qū)已完鉆井的分析，總結(jié)出氣層、水層和干層的反射特征［19-20］：①氣層的近道疊加剖面為弱—中強(qiáng)振幅，而遠(yuǎn)道疊加剖面為中強(qiáng)振幅特征，遠(yuǎn)道疊加剖面反射振幅明顯比近道強(qiáng)，且遠(yuǎn)道剖面橫向上振幅強(qiáng)弱變化明顯，反射軸同相性差；②水層在近道疊加剖面和遠(yuǎn)道疊加剖面上振幅都比較強(qiáng)，遠(yuǎn)道疊加剖面的振幅比近道略有增強(qiáng)（含微氣影響），但不明顯，且同相軸較光滑連續(xù)（圖8）；③干層（薄砂、泥巖互層類型）與水層特征相似，近道疊加、遠(yuǎn)道疊加剖面上振幅都比較強(qiáng)，兩者差異不明顯，呈高頻連續(xù)的特征，干層與水層的差異是其橫向延伸范圍大（圖9）。

對(duì)研究區(qū)內(nèi)典型氣層、水層、干層進(jìn)行頻譜分析發(fā)現(xiàn)，三者主頻差異明顯。由于氣層段吸收衰減作用明顯，實(shí)際資料表現(xiàn)為主頻較低，為30 Hz 左右，而水層和干層吸收衰減作用小，主頻較高，其中水層段為34 Hz 左右，干層段為38 Hz左右（圖10）。在實(shí)際氣層、水層、干層預(yù)測(cè)中，主要以AVO 近、遠(yuǎn)道振幅差異的基礎(chǔ)，并通過(guò)頻率信息的限定進(jìn)一步降低氣層識(shí)別的多解性。

圖8 川中地區(qū)須二段氣層、水層近遠(yuǎn)道對(duì)比剖面Fig.8 Typical gas layer and water layer characteristics comparison of the near and far angle stack section of Xu-2 reservoir in central Sichuan Basin

圖9 川中地區(qū)須二段干層近遠(yuǎn)道對(duì)比剖面Fig.9 Typical dry layer characteristics comparison of the near and far angle stack section of Xu-2 reservoir in central Sichuan Basin

圖10 川中地區(qū)須二段氣層、水層、干層頻譜分析Fig.10 Frequency spectrum of typical gas layer，water layer and dry layer in central Sichuan Basin

3 應(yīng)用效果

對(duì)川中地區(qū)須二上段氣藏預(yù)測(cè)過(guò)程中的預(yù)測(cè)陷阱分析形成了針對(duì)性的技術(shù)對(duì)策，將該技術(shù)對(duì)策在川中龍女寺須二上段氣藏中進(jìn)行應(yīng)用，取得了較好的效果。首先對(duì)該區(qū)的須三底進(jìn)行精細(xì)解釋，保證須二上段不同位置的氣藏在預(yù)測(cè)過(guò)程中不被遺漏，再對(duì)須二上段泥巖夾層分布進(jìn)行預(yù)測(cè)，降低了氣層預(yù)測(cè)的多解性，最后應(yīng)用疊前AVO 技術(shù)，把定性的AVO 近道和遠(yuǎn)道剖面振幅差異定量化，同時(shí)加入頻譜分析信息進(jìn)行約束，充分考慮AVO 振幅差異和頻率信息，預(yù)測(cè)氣藏的平面分布（圖11），其中紅黃色暖色調(diào)代表含氣性好，反之含氣性一般，龍女寺區(qū)塊須二段氣藏平面分布復(fù)雜，含氣有利區(qū)分布相對(duì)局限，主要分布于研究區(qū)中部。

對(duì)研究區(qū)新完鉆測(cè)試的14口井進(jìn)行效果分析，其中工業(yè)氣井9 口（A1—A9），小氣井3 口（B1—B3），微氣井2口（D1，D2），從預(yù)測(cè)平面圖上新完鉆井的投影位置可知，只有1口小氣井（B3）不符合，總體預(yù)測(cè)符合率高。這說(shuō)明通過(guò)對(duì)須二氣藏預(yù)測(cè)中的陷阱分析及針對(duì)性技術(shù)對(duì)策的應(yīng)用，能夠有效降低氣藏預(yù)測(cè)中的多解性，提高須二上段氣藏的預(yù)測(cè)精度，有力地支撐勘探開(kāi)發(fā)工作。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)模型正演識(shí)別儲(chǔ)層特征，地震分頻反演識(shí)別泥巖，疊前AVO 技術(shù)區(qū)分氣層、水層、干層的針對(duì)性技術(shù)對(duì)策的應(yīng)用，有效地解決了川中地區(qū)須二段氣藏富集區(qū)地震預(yù)測(cè)中存在的預(yù)測(cè)陷阱，取得了較好的應(yīng)用效果。

（2）對(duì)川中地區(qū)須二段氣藏預(yù)測(cè)陷阱的解決技術(shù)對(duì)策可以在四川盆地推廣應(yīng)用，提高須家河組氣藏的勘探開(kāi)發(fā)效益。