運用巖性因子預(yù)測四川盆地涪陵地區(qū)茅口組白云巖儲層

劉 玲,沃玉進,張 濤,孫 煒

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

中國石化近期在川東北及川東南二疊系等新層系及新領(lǐng)域取得油氣重大突破，展現(xiàn)出其良好的勘探前景。川東南涪陵地區(qū)已鉆勘探井14口，工業(yè)氣流9口，其中鉆達茅口組勘探井9口，工業(yè)氣流4口(FS1，TL2，JS1和TL6)，川東高陡褶皺帶拔山寺向斜南部的TL6井解釋氣層6層23.1 m，其中二類氣層2層3.1 m，三類氣層4層20 m，在5 485.5～5 510.5 m井段進行射孔酸壓測試，獲11.08×104m3/d的工業(yè)氣流，拓展了上組合油氣勘探領(lǐng)域，勘探潛力巨大。但涪陵地區(qū)茅口組儲層受熱液白云巖化作用影響，非均質(zhì)性強，儲層較致密、厚度薄，地震響應(yīng)特征不明顯，同時茅口組上覆吳家坪組底部低速、低密度炭質(zhì)泥巖沉積，與茅口組碳酸鹽巖形成強烈的波阻抗差，在地震剖面上表現(xiàn)為連續(xù)、低頻、強反射特征(TP2界面)，掩蓋了茅口組白云巖反射的有效信號，且茅口組內(nèi)部白云巖與灰?guī)r縱波阻抗差異小，疊后縱波阻抗不可進行巖性有效識別，需利用疊前資料尋找有效的巖性識別因子，但原始CRP道集近道能量弱、信噪比低、有效角度僅20°，大角度信息缺失，不利于疊前彈性參數(shù)求取，因此，剔除上覆吳家坪底部炭質(zhì)泥巖的強軸屏蔽，突顯白云巖儲層的地震反射特征，尋找敏感參數(shù)有效預(yù)測白云巖儲層分布規(guī)律，促進高效勘探開發(fā)是目前亟待解決的問題。

目前，對研究區(qū)茅口組白云巖儲層的地震預(yù)測研究較少，王良軍等為降低單參數(shù)識別誤差，通過縱橫波速度比(vp/vs)與縱波阻抗(AI)降維處理獲得新參數(shù)來進行識別[1]，但vp/vs反演需要3個不同角度的疊加數(shù)據(jù)體，且要求疊前道集含有豐富的橫波信息，但研究區(qū)窄道集的資料特點限制了疊前彈性參數(shù)vp/vs的求取。針對以上問題，本文在疊前道集優(yōu)化處理基礎(chǔ)上，根據(jù)資料特點疊加了近、中兩個角度的分角度疊加數(shù)據(jù)體，并通過多子波分解與重構(gòu)技術(shù)，對各個分角度疊加數(shù)據(jù)體的TP2強軸進行了壓制，提高了地震的縱橫向分辨率，突顯了茅口組白云巖儲層的地震響應(yīng)；通過貝葉斯稀疏脈沖反演求解了近、中兩個不同角度疊加數(shù)據(jù)體的射線彈性阻抗，以此為基礎(chǔ)，通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)構(gòu)建了巖性因子，有效識別了白云巖儲層，避免了疊前CRP道集有效角度窄、疊前彈性參數(shù)求取困難的問題[2]。地震預(yù)測結(jié)果與實鉆井吻合度較高，該技術(shù)方法適用于本區(qū)白云巖儲層的識別預(yù)測，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川東南涪陵地區(qū)位于四川盆地川東高陡褶皺帶萬縣復(fù)向斜南部茍家場高陡構(gòu)造及兩側(cè)向斜帶，北西側(cè)為云安廠-大天池高陡構(gòu)造，南東向為高峰場-大池干井高陡構(gòu)造，構(gòu)造呈北東向展布。區(qū)域上茅口組為緩坡型碳酸鹽巖沉積，沉積厚度在200～300 m，自下而上分為四段，沉積初期繼承了棲霞組的海侵原貌，沉積了1套風暴眼球狀灰?guī)r或低能泥灰?guī)r，沉積中后期海水逐漸減退，為碳酸鹽巖內(nèi)緩坡相沉積，生屑灰?guī)r發(fā)育。涪陵地區(qū)為碳酸鹽巖內(nèi)緩坡相沉積，可進一步劃分為臺內(nèi)淺灘及灘間海亞相(圖1)。中二疊統(tǒng)茅口組沉積末期，受東吳運動抬升剝蝕影響，大部分地區(qū)缺失茅口組四段(茅四段)，因此，本區(qū)茅口組自下而上細分為茅一段、茅二段及茅三段。茅一段主要為一套黑色泥質(zhì)灰?guī)r、含砂屑泥晶灰?guī)r、含泥質(zhì)的泥晶藻屑灰?guī)r，普遍含泥質(zhì)，發(fā)育眼球構(gòu)造、硅質(zhì)條帶，為海侵較深水沉積環(huán)境，伽馬曲線表現(xiàn)為向上變高的漏斗狀特征；茅二段為灰色厚層塊狀泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r、豹斑灰?guī)r等，主要為海退淺水沉積環(huán)境；茅三段是主力產(chǎn)氣層，也是本次研究目的層，下部以灰-深灰色灰?guī)r為主，夾薄層含泥灰?guī)r，中部為塊狀深灰色白云巖與薄層硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)巖互層，上部為灰色灰?guī)r，白云巖為主要儲層，鏡下總體晶形較好，以細晶為主，局部可見中晶、粗晶，晶間縫較發(fā)育，巖心上常見不規(guī)則狀溶蝕擴大縫和溶洞充填白云巖，局部含燧石結(jié)核和團塊。儲集空間類型多樣，包括溶蝕孔洞、裂縫、晶間(溶)孔、粒間(溶)孔，為裂縫-孔隙及裂縫-孔洞型，儲層致密、物性差，經(jīng)孔洞縫改造后物性明顯變好，如TL6井茅口組白云巖基質(zhì)孔隙度為0.3°%～2.23%，滲透率小于0.62×10-3μm2，但裂縫孔隙度為1.10%～4.34%，滲透率在1.08×10-3～3.59×10-3μm2。

茅口組頂與上覆吳家坪組呈平行不整合接觸，吳家坪組整體為低能沉積環(huán)境，底部為灰黑色-黑色炭質(zhì)泥巖，測井上呈明顯的高伽馬、高聲波時差和低密度特征，地震上為低頻、連續(xù)、強振幅反射(圖2)。炭質(zhì)泥巖的強反射干涉和屏蔽作用使茅口組白云巖儲層的地震響應(yīng)特征不明顯，儲層預(yù)測面臨巨大挑戰(zhàn)。

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 數(shù)據(jù)品質(zhì)

涪陵地區(qū)三維地震面積1 144.5 km2，疊后地震資料主頻38 Hz，有效頻寬為10～60 Hz，層速度為6 211 m/s。根據(jù)李慶忠的極限分辨率公式[3]，可識別的地層厚度為35 m，但研究區(qū)白云巖儲層單層厚度一般小于5 m，最大單層厚度8.9 m，TL6井茅三段鉆遇的多套白云巖總厚23.1 m，也低于地震分辨率。白云巖儲層的地震相外形及結(jié)構(gòu)難以刻畫，且白云巖與灰?guī)r縱波阻抗差異小，巖石物理特征復(fù)雜，因此本次主要使用疊前道集，結(jié)合測井進行白云巖儲層識別。

圖1 涪陵地區(qū)茅三段沉積相(據(jù)中石化江漢研究院修改)Fig.1 Sedimentary facies of the Mao 3 member in Fuling area (modified after the data of Jianghan Research Institute，SINOPEC)

研究區(qū)原始CRP道集具以下特點：①信噪比低、多次波干擾嚴重；②近道能量弱，保真度差；③道集角度窄，最大有效角度僅20°，不可直接用于疊前彈性參數(shù)反演，需進行疊前道集優(yōu)化處理。研究區(qū)目前有6口鉆井，資料齊全的僅TL6和YX1兩口井。

2.2 技術(shù)方法

涪陵地區(qū)茅口組白云巖儲層預(yù)測主要有以下幾個難點：①吳家坪組底部低速、低密度炭質(zhì)泥巖的低頻強反射降低了地震縱、橫向分辨率，屏蔽了白云巖儲層的地震反射特征，嚴重干擾了儲層預(yù)測，有效壓制強軸反射，突出下伏白云巖的地震響應(yīng)是精細儲層預(yù)測的關(guān)鍵；②白云巖及灰?guī)r縱波阻抗疊置嚴重，疊后地震難以進行巖性區(qū)分，疊前道集有效角度僅20°，大角度信息缺失，不利于疊前彈性參數(shù)求取，尋找?guī)r性識別因子是儲層有效預(yù)測的核心。

針對以上問題，主要采取以下技術(shù)對策：①在疊前道集優(yōu)化處理基礎(chǔ)上，構(gòu)建近、中兩個分角度疊加數(shù)據(jù)體，并通過多子波分解與重構(gòu)技術(shù)去除TP2強軸屏蔽，突出白云巖地震反射；②在強軸屏蔽處理基礎(chǔ)上，通過貝葉斯稀疏脈沖反演求取近、中角度疊加數(shù)據(jù)體的射線彈性阻抗，并通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)構(gòu)建巖性因子，進行白云巖儲層的有效刻畫，以避免研究區(qū)CRP道集角度窄、疊前彈性參數(shù)不易求取的問題。

3 巖性因子預(yù)測白云巖儲層

3.1 疊前優(yōu)化處理提高道集信噪比及保真度

疊前時間偏移的常規(guī)化處理已日益普及，使基于CRP道集的AVO分析和疊前彈性參數(shù)反演成為可能[3-5]。CRP道集質(zhì)量的高低決定著反演結(jié)果的可信度及效果，改善提高疊前資料品質(zhì)是巖性解釋和開發(fā)研究的關(guān)鍵。但研究區(qū)原始CRP道集品質(zhì)差，不可直接用于疊前反演。為了提高道集資料品質(zhì)，進行了針對性處理：①預(yù)測剔除去噪。針對疊前道集數(shù)據(jù)中的隨機噪聲，利用噪聲剔除法衰減隨機噪聲、異常振幅及線性干擾等，改善道集信噪比，提高有效反射連續(xù)性；②剔除擬合振幅補償。以Zoeppritz彈性波動學理論為基礎(chǔ)，按照拋物線形式的信號特點，對地震數(shù)據(jù)按一定的剔除百分比進行剔除-擬合，對目標道地震數(shù)據(jù)進行補償校正，同時保留未處理道的有效信息，并引入加權(quán)誤差函數(shù)，去除多次波，這種基于AVO特征的振幅補償方法，嚴格遵循了振幅隨炮檢距變化的關(guān)系，具有較高的保真度。

圖2 涪陵地區(qū)TL6井地層綜合柱狀圖Fig.2 The composite stratigraphic column for Well TL6 in Fuling area

通過一系列處理后，疊前道集的信噪比大幅度提高，近道能量弱的現(xiàn)象消失，資料品質(zhì)得到極大改善，與正演道集對比可見，相比于原始CRP道集，優(yōu)化道集與正演道集的波組特征及AVO規(guī)律更類似，說明疊前道集優(yōu)化處理是合理可靠的，可用于后期的疊前反演(圖3)。

在疊前道集優(yōu)化處理基礎(chǔ)上，考慮疊前道集大角度信息缺失的特點，結(jié)合實際研究需要，確定了道集的疊加范圍，并通過直線追蹤法將偏移距道集轉(zhuǎn)化成入射角道集，最終得到兩個分角度疊加數(shù)據(jù)體，分別為近角度(0°～12°)和中角度(8°～20°)。

3.2 多子波分解與重構(gòu)去除炭質(zhì)泥巖強軸屏蔽突出白云巖反射

根據(jù)測井資料，吳家坪底部沉積一套厚約3～10 m的泥巖、炭質(zhì)泥巖，具“低密度、高聲波時差”特征，速度、密度和波阻抗的平均值分別為4 260 m/s，2.69 g/cm3和11 459 g/cm3·m/s；茅口組頂部為灰?guī)r，速度、密度和波阻抗的平均值分別為6 377 m/s，2.71 g/cm3和17 281 g/cm3·m/s，其與吳家坪底部炭質(zhì)泥巖形成較強的波阻抗差，形成低頻、連續(xù)、強振幅的TP2反射界面。受TP2強軸屏蔽影響，茅口組碳酸鹽巖尤其是生屑灘白云巖儲層在地震剖面上無明顯響應(yīng)特征，僅利用常規(guī)地震難以預(yù)測白云巖儲層，制約了下一步的勘探進程。有效壓制TP2強反射，削弱其對下伏白云巖儲層反射的屏蔽作用，是精細儲層預(yù)測的關(guān)鍵，本次采用多子波分解與重構(gòu)技術(shù)去除強軸屏蔽。

3.2.1 多子波分解與重構(gòu)原理

多子波分解與重構(gòu)技術(shù)是基于地層不同巖性、物性及含流體性對應(yīng)不同的地震反射頻率特征而出現(xiàn)的[6-8]，由多子波變換[9]發(fā)展而來，是把單道地震數(shù)據(jù)分解為一系列具有不同振幅、不同頻率的子波，稱之為原子，再根據(jù)研究區(qū)的地質(zhì)特征及巖性組合關(guān)系，剔除影響儲層反射特征的原子，再將剩余原子按能量級別或頻率成分進行重構(gòu)，達到剔除強干擾信號，增強弱有效信號的目的[10]。如果該集合的所有原子都用于重構(gòu)，重構(gòu)的地震道與原始地震道基本相同。目前，多子波分解方法較多，包括短時傅里葉變換、小波變換、S變換、Hilbert變換和匹配追蹤等[11]，本次采用的是匹配追蹤，其核心思想是將信號表示為一系列與信號局部結(jié)構(gòu)特征最佳匹配的時頻原子的線性組合，它較其他算法具較高的時頻分辨率及局部自適應(yīng)性，不受測不準原理的影響，具體算法如下。

圖3 涪陵地區(qū)TL6井疊前CRP道集優(yōu)化Fig.3 The CRP gather optimization for Well TL6 in Fuling areaa.原始道集；b.預(yù)測剔除去噪；c.剔除擬合振幅補償；d.正演道集；e.AVO交匯圖(線號：1079；道號：1179)

1)將地震記錄表示成不同到時、不同頻率、不同能量、不同相位的子波線性組合，稀疏表達式如下：

(1)

式中:s(t)為帶限地震信號，無量綱；w為原子，無量綱；Rsm(t)是匹配后的殘余信號，無量綱；m是迭代的原子個數(shù)，通過設(shè)置的閥值來判斷迭代的終止條件，進而確定迭代的原子個數(shù)；tj為延遲時間，ms；fj為主頻，Hz；aj為相關(guān)系數(shù)，無量綱；φj為相位，(°)。

2)原子用Ricker子波來描述，并用三瞬約束的單參數(shù)掃描方式快速準確確定原子的延遲時間、主頻、振幅及相位,表達式如下:

(2)

式中:wR為用Ricker子波表示的原子，無量綱；t為時間，ms。

3)計算地震記錄的瞬時頻率，并根據(jù)瞬時頻率給定一個搜索范圍，建立原子庫D={wk,k=1,2,2K},且滿足‖wk=1‖，這些向量可以擴展成N維Hilbert空間。對于任意信號s(t)，從D中尋找與其最佳匹配的原子wkr，滿足如下匹配條件：

(3)

式中:〈s,wkr〉是原始信號s與最佳匹配原子wkr的內(nèi)積，無量綱；wk表示第k個原子，無量綱。

4)第一次迭代后，原始信號可表示成

s(t)=〈s,wk0〉wk0+Rs(1)(t)

(4)

式中:wr0為初始原子，無量綱；〈s,wk0〉wk0是s在wr0上的投影或分量，無量綱；Rs(1)(t)為投影值和信號的差值，即第一次迭代的殘余信號，無量綱。

逐次迭代逼近最優(yōu)化，必然使得殘差Rs(t)的能量最小化，使投影〈s,wr0〉極大化。經(jīng)過n次迭代后，

Rsn(t)=anwn+Rs(n+1)(t)

(5)

(6)

式中:an為迭代n次后的相關(guān)系數(shù)，無量綱；wn為迭代n次后的原子，無量綱；Rs(n+1)(t)為迭代n次后的殘余信號，無量綱。

信號被分解為

(7)

式中:‖wkr‖2=1。

此方法通過地震記錄瞬時屬性計算約束掃描，快速準確定位原子，省略了龐大原子庫的構(gòu)造，提高了計算效率，同時在一個子波時窗范圍內(nèi)進行掃描，保證沿層分解的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

3.2.2 多子波分解與重構(gòu)應(yīng)用效果

模型正演可建立儲層巖性的地震響應(yīng)，為了明確吳家坪組底部碳質(zhì)泥巖對茅口組白云巖的影響程度，進行了正演模擬研究。首先根據(jù)川東南涪陵地區(qū)茅口組及上覆吳家坪組實際的地層結(jié)構(gòu)，參考鉆井巖心測試數(shù)據(jù)，建立涪陵地區(qū)吳家坪底及茅三段的巖性組合模型(圖4a)；然后采用Zeoppritz方程褶積模型，通過30 Hz零相位Ricker子波褶積得到模型正演地震剖面。正演結(jié)果表明，由于吳家坪底部炭質(zhì)泥巖與茅口組碳酸鹽巖波阻抗差較大，產(chǎn)生了強反射信號，導致茅口組白云巖儲層的信號完全被屏蔽，淹沒在波谷中(圖4b，橘色線位置為茅三段頂)。

通過頻譜分析及對儲層上覆炭質(zhì)泥巖地震反射特征正演模擬發(fā)現(xiàn)，炭質(zhì)泥巖的地震響應(yīng)與能量最強的原子存在較好的對應(yīng)關(guān)系，因此，重構(gòu)方式選擇去除能量最強的原子，再將剩余原子按能量進行重構(gòu)。當去掉最強原子100%能量時，灰?guī)r與白云巖間的波峰出現(xiàn)，但泥巖與灰?guī)r間的波峰消失，不符合實際地質(zhì)模型；去掉最強原子80%及90%的能量時，泥巖與灰?guī)r間的波峰反射特征保留，且白云巖儲層頂部的波峰出現(xiàn)，但去除最強原子80%的能量時，泥巖與灰?guī)r間的波峰強于灰?guī)r與白云巖間的波峰，而去除最強原子90%的能量時，兩個波峰的反射強度相近。根據(jù)反射系數(shù)公式可知，泥巖與灰?guī)r間的反射系數(shù)為0.2，而灰?guī)r與白云巖間的反射系數(shù)僅為0.07，即泥巖與灰?guī)r間的波峰應(yīng)強于灰?guī)r與白云巖，因此，本次選擇去掉最強原子80%的能量，再進行重構(gòu)，以進行白云巖儲層的識別(圖4c—g)。

過TL6井的全疊加原始地震剖面上，TP2為一強波峰反射，屏蔽了茅三段白云巖的地震反射，灰?guī)r及白云巖整體對應(yīng)波谷反射，地震剖面無法表征白云巖的空間展布特征(圖5a)，在多子波分解與重構(gòu)后的全疊加剖面上，TP2界面處的波峰變窄，反射強度減弱，波峰下的波谷中多了一斷續(xù)的波峰反射，即白云巖頂面出現(xiàn)反射，被低頻炭質(zhì)泥巖屏蔽的有效信號得到恢復(fù)(圖5b)。

為了驗證多子波分解與重構(gòu)技術(shù)在后續(xù)儲層預(yù)測中的可靠性與準確性，對比了子波分解與重構(gòu)前后均方根振幅的平面分布規(guī)律，并與實鉆井進行對比。原始地震均方根振幅屬性上(圖6a)，中、強振幅主要沿北東-南西向兩個條帶大面積連片分布，而涪陵地區(qū)茅口組白云巖儲層的物質(zhì)基礎(chǔ)是生屑灘沉積，區(qū)域沉積背景顯示(圖1)，生屑灘主要沿岸線團塊狀分布，因此，原始地震均方根振幅屬性與區(qū)域地質(zhì)沉積特征不符，這主要是因為受吳家坪組底炭質(zhì)泥巖的強軸影響，原始地震上茅三段提取的均方根振幅屬性主要反映茅口組與吳家坪組的界面能量信息，而不是巖性信息；經(jīng)多子波分解與重構(gòu)后，中、強振幅大面積連片現(xiàn)象消失，主要呈團塊狀分布，與生屑灘的沉積分布規(guī)律相吻合(圖6b)。由此可見，多子波分解與重構(gòu)能有效壓制吳家坪組底部炭質(zhì)泥巖的強軸屏蔽，突顯白云巖儲層的地震反射，有利于儲層精細預(yù)測，因此，先對近、中角度的疊加數(shù)據(jù)體進行多子波分解與重構(gòu)，在此基礎(chǔ)上再進行射線彈性阻抗反演及巖性因子求取。

圖4 涪陵地區(qū)茅口組多子波分解與重構(gòu)正演模型Fig.4 The forward model of multi-wavelet decomposition and reconstruction of the Maokou Formation,Fuling areaa.地質(zhì)模型；b.正演模型；c—g.依次為剔除最強原子60%，70%，80%,90%及100%的能量的地震模型

3.3 射線彈性阻抗構(gòu)建巖性因子規(guī)避疊前道集窄角度缺陷

巖石物理是儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，對儲層預(yù)測方法的遴選及技術(shù)參數(shù)的確定具有重要的指導意義[12]。根據(jù)測井資料，涪陵地區(qū)二疊系茅口組白云巖具“一低三高”的巖電特征，具體表現(xiàn)為低自然伽馬、高補償中子、高密度和高橫波速度，白云巖密度高于灰?guī)r，但速度略低于灰?guī)r，導致白云巖與灰?guī)r縱波阻抗重疊，用縱波阻抗難以進行巖性識別(表1)。

圖5 涪陵地區(qū)茅口組原始地震剖面(a)與多子波分解與重構(gòu)剖面(b)Fig.5 Original seismic section (a) and multi-wavelet decomposition and reconstruction section (b) of the Maokou Formation in Fuling area

圖6 涪陵地區(qū)茅口組原始地震(a)與多子波分解重構(gòu)(b)的均方根振幅屬性圖Fig.6 A diagram showing the root mean square amplitude attributes of the original seismic data (a) and after multi-wavelet decomposition and reconstruction (b) of the Maokou Formation in Fuling area

表1 涪陵地區(qū)茅口組測井特征
Table 1 Logging characteristics of the Maokou Formation in Fuling area

巖性自然伽馬/API補償中子密度/(g·cm-3)縱波速度/(m·s-1)橫波速度/(m·s-1)縱波阻抗/(g·cm-3·m·s-1)白云巖18.05～19.49(18.77)0.022～0.024(0.023)2.718～2.761(2.745)5 968～6 424(6 227)3 225～3 395(3 325)16 222～17 323(17 086)灰?guī)r19.39～37.21(29.78)-0.004～0(-0.000 8)2.678～2.706(2.699)6 131～6 372(6 277)3 186～3 269(3 240)16 419～17 248(16 938)含泥灰?guī)r62.60～64.67(63.64)0.004～0.020(0.012)2.654～2.698(2.676)5 754～6 069(5 912)3 206～3 224(3 215)15 271～16 375(15 823)

注：數(shù)據(jù)格式為最小值～最大值(平均值)。

多參數(shù)交匯分析表明，雖然單一參數(shù)不可有效區(qū)分灰?guī)r及白云巖，但同時使用兩個敏感參數(shù)則可進行巖性區(qū)分，其分界線近平行于各類巖性，如縱橫波速度比與縱波阻抗的交匯圖中，沿45°方向可有效地區(qū)分灰?guī)r及白云巖。為了使不同巖性間的分界線更加清楚，按照泊松阻抗[13]的研究思路，提出了巖性因子的概念，即在敏感彈性參數(shù)交匯圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同巖性的分布特征尋找一條合適的趨勢線，沿著這條趨勢線通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)按照一個合適的角度旋轉(zhuǎn)，形成一個新的坐標系統(tǒng)，在新的坐標系統(tǒng)中，縱坐標仍為原來的參數(shù)，橫坐標為兩個敏感參數(shù)通過計算形成的巖性因子，其表達式為：巖性因子=A×參數(shù)1+B×參數(shù)2+C(A,B,C為參數(shù)1和參數(shù)2擬合關(guān)系式的系數(shù))。值得注意的是，為了使巖性因子的計算更為準確，最好選用量綱相同的兩個參數(shù)進行計算。

孔隙度與密度、縱橫波速度比(vp/vs)與縱波阻抗(AI)的交匯圖均說明，將孔隙度與密度或vp/vs與AI按一定角度旋轉(zhuǎn)降維處理后，生成的巖性因子都可較好地進行巖性識別(圖7a，b)。但密度及vp/vs等彈性參數(shù)的求取至少需要3個不同角度的疊加數(shù)據(jù)體，而原始CRP道集最大有效角度僅到20°，缺乏大角度信息，不適于疊加3個不同角度的數(shù)據(jù)體，同時，密度及vp/vs的計算需要在不同疊加數(shù)據(jù)體彈性阻抗求取的基礎(chǔ)上再經(jīng)過非線性計算才可獲得，多次反演過程易造成反演誤差，而孔隙度的預(yù)測通常是通過與其它彈性參數(shù)的映射關(guān)系計算得來，很難直接從地震資料中計算[14-17]，同樣存在多次反演誤差。另外，這3個參數(shù)的值域范圍較小，識別誤差大，且vp/vs與縱波阻抗不屬于同一個量綱，也不適用于巖性因子的計算。因此，本次研究不采用疊前彈性參數(shù)(如vp/vs、密度、孔隙度等)構(gòu)建巖性因子，而是直接利用近、中兩個不同角度的射線彈性阻抗體通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)直接構(gòu)建巖性識別因子。

雖然單一角度射線彈性阻抗不可區(qū)分白云巖，但聯(lián)合使用2個不同角度的射線彈性阻抗可進行巖性區(qū)分，分界線大致為45°方向(圖7c)，因此可考慮利用2個不同角度的射線彈性阻抗體通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)生成新的巖性因子以進行白云巖儲層的有效識別。根據(jù)坐標旋轉(zhuǎn)計算結(jié)果，巖性因子公式為：巖性因子=0.722 621×REI6-0.691 244×REI14-3 757.35(圖7d)。該方法具有以下優(yōu)點：①采用的是劉力輝改進的射線彈性阻抗公式[18]，能充分保留Ma[19]射線彈性阻抗的優(yōu)點，同時能克服其抗噪能力差的缺點；②2個不同角度的射線彈性阻抗體均屬于同一量綱，且值域較大，識別誤差??；③巖性因子求取只需利用2個不同角度射線彈性阻抗體通過簡單數(shù)學運算即可求取巖性因子，無多次反演誤差的弊端。

3.4 巖性因子有效識別白云巖儲層

根據(jù)巖石物理分析，巖性因子是茅口組白云巖儲層識別的敏感參數(shù)，但巖性因子的構(gòu)建首先需要2個不同角度的射線彈性阻抗體，目前彈性阻抗反演方法較多，本次采用的是貝葉斯稀疏脈沖反演[20]，該方法用貝葉斯公式將地震褶積模型的似然函數(shù)與反射系數(shù)的柯西先驗分布結(jié)合起來進行反演，簡化稀疏脈沖反演的過程，且將井上波阻抗模型加入目標函數(shù)進行約束，補償反演結(jié)果的低頻和高頻成分，與常規(guī)稀疏脈沖反演相比，這種方法預(yù)測精度高、收斂速度快、計算結(jié)果穩(wěn)定。

根據(jù)巖石物理分析，白云巖雖與灰?guī)r縱波阻抗有重疊，但整體為高阻抗特征，因此，射線彈性阻抗反演剖面上的高阻抗區(qū)大致表征白云巖發(fā)育，根據(jù)高阻抗分布特征，茅三段沉積時主要發(fā)育上部和下部兩期白云巖，但實鉆井顯示，茅三段的白云巖主要發(fā)育于中上部，下部白云巖不發(fā)育，地震預(yù)測結(jié)果與鉆井不吻合；同時，與鉆井解釋結(jié)論對比發(fā)現(xiàn)，白云巖氣層段及含泥灰?guī)r干層段都對應(yīng)射線彈性阻抗剖面的高值區(qū)，射線彈性阻抗不可有效區(qū)分白云巖及灰?guī)r(圖8a,b)。

圖7 涪陵地區(qū)茅口組巖石物理交匯分析Fig.7 The petrophysical analysis of the Maokou Formation in Fuling areaa.孔隙度與密度交匯圖；b.縱、橫波速度比與縱波阻抗交匯圖；c.近、中角度射線彈性阻抗交匯圖；d.中角度射線彈性阻抗與巖性因子交匯圖

巖性因子大于0表征白云巖儲層發(fā)育。巖性因子剖面顯示，涪陵地區(qū)茅口組沉積時，白云巖主要發(fā)育于茅三段中上部，橫向上，白云巖連續(xù)性較差，與TL6井的鉆井結(jié)果對比也表明，巖性因子于0的區(qū)域，對應(yīng)TL6井白云巖裂縫型氣層段，而TL6井的含泥灰?guī)r干層段，則對應(yīng)巖性因子小于0的區(qū)域，表征白云巖儲層不發(fā)育，說明地震巖性因子預(yù)測結(jié)果較準確，可用于研究區(qū)的精細儲層預(yù)測(圖9)。

為了進一步分析白云巖的平面分布規(guī)律，根據(jù)井震標定建立的等時地層格架，以茅三段為屬性提取時窗統(tǒng)計了巖性因子大于0的時間厚度，并根據(jù)測井統(tǒng)計，以6 350 m/s為白云巖的速度計算了茅三段白云巖儲層的厚度。茅三段沉積時，白云巖儲層主要呈團塊狀沿基底斷裂方向發(fā)育，大部分地區(qū)白云巖厚度大于10 m，部分地區(qū)白云巖厚度大于20 m，如TL6井，白云巖的平面分布具較強的非均質(zhì)性，這主要是因為涪陵地區(qū)茅口組白云巖儲層受生屑灘、巖溶斜坡和構(gòu)造斷裂3大因素的聯(lián)合控制。生屑灘是儲層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，茅口組沉積時期，生屑灘發(fā)育，淺埋藏時期，顆粒灘粗粒結(jié)構(gòu)固結(jié)成巖后仍殘余大量粒間孔，垂向上構(gòu)成多個低能細粒結(jié)構(gòu)的致密層和高能灘相高孔層多旋回疊置特點，白云巖儲層主要發(fā)育于生屑灘地區(qū)，如TL6井鉆遇的白云巖為生屑灘沉積；巖溶改造創(chuàng)造了最直接的孔洞條件，是白云巖儲層形成的關(guān)鍵，茅口組沉積末期，受東吳運動的影響，地殼快速差異抬升，使上揚子地臺整體抬升暴露，茅口組遭到不同程度的剝蝕，形成“茅口組頂”不整合面，古巖溶高地及斜坡帶均是巖溶儲層發(fā)育區(qū)，涪陵地區(qū)處于古巖溶發(fā)育區(qū)[21-22]，F(xiàn)MI成像測井顯示，TL6井5 485.45～5 510.22 m內(nèi)可見大量溶蝕孔洞，TL6井西北方向的TL7井白云巖儲層段溶蝕孔洞也發(fā)育；此外，富鎂流體使生屑灘白云石化，構(gòu)造運動形成的斷裂和裂縫為流體提供了通道，改善了儲集性能，如TL6井5 486～5 511.5 m白云巖儲層段裂縫發(fā)育，該井測試日產(chǎn)氣11.08×104m3，TL7井局部也見中-高角度裂縫。通過與實鉆井對比發(fā)現(xiàn)，TL6井茅三段地震預(yù)測白云巖厚度18 m，鉆井實際厚度21.3 m，誤差為3.3 m；TL7為新鉆井，未參與巖性因子反演過程，可作為驗證井，該井地層預(yù)測白云巖厚度為15 m，實鉆厚度11.2 m，誤差為3.8 m；TL602為部署井，目前尚未鉆井(圖10)。通過實鉆井對比可見，巖性因子預(yù)測結(jié)果是較準確和可靠的，可用于后期的勘探開發(fā)工作。

圖8 涪陵地區(qū)茅口組不同角度射線彈性阻抗體反演剖面Fig.8 Ray elastic impedance sections of various angles in the Maokou Formation in Fuling areaa.0°～12°；b.8°～20°

圖9 涪陵地區(qū)茅口組巖性因子剖面Fig.9 The lithology factor section of the Maokou Formation in Fuling area

圖10 涪陵地區(qū)茅三段白云巖儲層厚度Fig.10 Isopach map of the Mao 3 reservoirs in Fuling area

4 結(jié)論

1)川東南涪陵地區(qū)二疊系茅口組疊前道集信噪比低、近道能量弱、角度窄，預(yù)測剔除去噪法可提高信噪比，剔除擬合振幅補償可補償近道能量，提高振幅保真度，經(jīng)疊前道集優(yōu)化處理后，疊前道集的資料品質(zhì)大幅度提高；

2)二疊系上統(tǒng)吳家坪組底部炭質(zhì)泥巖屏蔽了茅口組白云巖的地震響應(yīng)特征，采用多子波分解與重構(gòu)技術(shù)去除了炭質(zhì)泥巖的低頻強軸屏蔽干擾，提高了地震的縱橫向分辨率，突出了白云巖儲層的地震反射特征，該技術(shù)為含有強反射干擾的復(fù)雜儲層預(yù)測提供了新的研究思路和方法；

3)茅口組白云巖與灰?guī)r縱波阻抗疊置，常規(guī)波阻抗反演及地震屬性難以預(yù)測，疊前道集有效角度窄，疊前彈性參數(shù)準確求取困難，以多子波分解與重構(gòu)技術(shù)處理的近、中分角度疊加數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過貝葉斯稀疏脈沖反演計算了兩個不同角度疊加數(shù)據(jù)體的射線彈性阻抗體，并利用射線彈性阻抗通過坐標旋轉(zhuǎn)技術(shù)構(gòu)建了巖性因子，進行白云巖儲層的有效識別，該技術(shù)避免了窄角度道集疊前彈性參數(shù)求取困難且單一參數(shù)難以有效識別白云巖儲層的問題，地震預(yù)測結(jié)果與實鉆結(jié)果吻合，預(yù)測方法準確和可靠，可用于類似區(qū)白云巖儲層的預(yù)測，這對開辟川東南涪陵地區(qū)二疊系茅口組天然氣勘探新局面具有重要的指導意義；

4)地震巖性因子預(yù)測表明，川東南涪陵地區(qū)二疊系下統(tǒng)茅口組白云巖垂向上主要發(fā)育于茅三段中上段，平面分布具有較強的非均質(zhì)性，主要呈團塊狀沿基底斷裂分布，大部分地區(qū)白云巖厚度大于10 m，部分地區(qū)大于20 m。