川中HC 地區(qū)龍王廟組優(yōu)質(zhì)白云巖儲層地震預(yù)測

王培培，吳聞靜，雷 揚(yáng)，陳明春，羅章清，譚代英

（中國石化石油工程地球物理有限公司南方分公司，四川成都 610041）

1 概況

隨著淺部油氣資源的大量開采和資源量的減少，深層—超深層海相碳酸鹽巖儲集層成為未來油氣勘探的重要領(lǐng)域和目標(biāo)［1］。高石梯構(gòu)造的GS1井在寒武系龍王廟組發(fā)現(xiàn)氣層、震旦系燈影組獲日產(chǎn)百萬立方米高產(chǎn)氣流［2］。MX8 井龍王廟組測試獲氣190×104m3/d，是四川盆地繼GS1 井震旦系獲氣之后天然氣勘探的又一個(gè)重大突破［3］。寒武系龍王廟組氣藏是目前我國發(fā)現(xiàn)的單體規(guī)模最大的海相碳酸鹽巖整裝氣藏，該氣藏的發(fā)現(xiàn)對滿足我國迅猛增長的天然氣需求具有重要的意義［3］。而龍王廟組氣藏的白云巖儲層具有埋藏深（一般介于4 400～4 900 m）、儲層薄和非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，儲層預(yù)測難度大［3］。針對這一技術(shù)難點(diǎn)，將正演、井震分析、多屬性定性預(yù)測和波阻抗、孔隙度定量預(yù)測等多種技術(shù)方法有機(jī)結(jié)合起來，使儲層預(yù)測結(jié)果更加準(zhǔn)確，為勘探開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本文通過對已有的和最新的地質(zhì)、鉆井及測井等各項(xiàng)資料成果進(jìn)行深入分析和研究，詳細(xì)介紹川中HC 地區(qū)龍王廟組優(yōu)質(zhì)白云巖灘相儲層地震預(yù)測方法及應(yīng)用效果。

2 儲層地質(zhì)、地震特征

2.1 地質(zhì)特征

HC 地區(qū)屬川中古隆平緩構(gòu)造區(qū)向川東南高陡構(gòu)造區(qū)的過渡地帶，毗鄰高石梯-磨溪地區(qū)。龍王廟組建造于滄浪鋪組碎屑巖陸棚或混積陸棚（緩坡）沉積的基礎(chǔ)之上，受控于古地貌西高東低的格局［4-5］，總體表現(xiàn)西薄東厚的特征（圖1），整體上為碳酸鹽臺地沉積［6］，龍王廟組與其上、下地層呈整合接觸關(guān)系［3］。已有的鉆井資料表明，龍王廟組地層厚度橫向分布相對比較穩(wěn)定，介于70～110 m 之間，但內(nèi)部儲層厚度差異大，從數(shù)米到50～70 m 不等，主要發(fā)育在中上部，巖性主要為顆粒灘相沉積的砂屑白云巖、鮞粒白云巖等［7-10］。

圖1 HC地區(qū)龍王廟組沉積厚度

2.2 地震特征

2.2.1 井震精細(xì)標(biāo)定

在區(qū)域?qū)有虻貙痈窦芎偷貙觿澐謱Ρ然A(chǔ)上，通過單井和聯(lián)井反射層位標(biāo)定，確定統(tǒng)一的解釋層位。利用VSP 資料、合成地震紀(jì)錄進(jìn)行井-震綜合標(biāo)定，建立地層與地震波的對應(yīng)關(guān)系，確定地震反射波組的地質(zhì)屬性。從A 井的井震標(biāo)定可以看出，龍王廟組儲層段主要分布在中、上部，儲層頂?shù)纂p波峰反射特征，儲層整體發(fā)育在強(qiáng)波谷位置，相對于上下圍巖，儲層呈現(xiàn)低密度、高聲波時(shí)差的特征，儲層整體低阻抗（圖2）。

圖2 HC地區(qū)龍王廟組A井井震精細(xì)標(biāo)定

若不考慮儲層因素的影響，龍王廟組頂界是高臺組底部的白云質(zhì)粉砂巖與龍王廟組白云巖接觸的界面，底界是龍王廟組白云巖和下伏滄浪鋪組頂部砂巖接觸的界面，龍王廟組整體高阻抗，與上下圍巖阻抗差異明顯，理論上龍王廟組頂界是強(qiáng)振幅、高連續(xù)的波峰反射，底界是強(qiáng)波谷反射。工區(qū)內(nèi)由于巖性橫向變化、龍王廟組顆粒灘儲層發(fā)育的位置以及儲層厚度的變化，致使高臺組底界反射波特征和能量有一定變化［11］。當(dāng)儲層發(fā)育時(shí)，速度大幅降低，與圍巖形成較大的波阻抗差，儲層段會在龍王廟組內(nèi)部形成“亮點(diǎn)”反射［11-13］（圖3）。

圖3 HC地區(qū)龍王廟組地震剖面

2.2.2 儲層地震響應(yīng)模式

為了更合理地建立龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲層識別模式，以工區(qū)內(nèi)龍王廟組地層結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由已鉆井的測井曲線統(tǒng)計(jì)目的層及其上下地層的速度、密度和地層厚度，建立儲層正演模型。龍王廟組構(gòu)造平緩，具有地層厚度變化不大但內(nèi)部儲層厚度變化大的特點(diǎn)，選取基于射線追蹤的正演模擬方法，進(jìn)行龍王廟組儲層地震響應(yīng)特征分析［14-15］。

從圖4 的正演模型響應(yīng)可以看出，龍王廟組的地震響應(yīng)特征主要有三類：①龍王廟組儲層發(fā)育且靠近頂部（儲厚40～70 m），反射特征表現(xiàn)為頂界波谷或者零界點(diǎn)，內(nèi)部儲層底界“亮點(diǎn)”反射；②龍王廟組發(fā)育較厚儲層（儲厚15～40 m），靠近頂部或位于中部，反射特征表現(xiàn)為頂部波峰，內(nèi)部弱波峰反射，區(qū)內(nèi)的油氣高產(chǎn)井A 井即為第二種反射特征；③龍王廟組儲層發(fā)育較差（儲厚小于15 m），反射特征表現(xiàn)為頂界強(qiáng)波峰，內(nèi)部空白反射，幾乎不能識別?？傮w而言，儲層越發(fā)育，地震反射特征上龍王廟組內(nèi)部能量越強(qiáng)，頂界能量越弱。

圖4 HC地區(qū)地質(zhì)模型及正演模擬記錄

3 優(yōu)質(zhì)白云巖灘相儲層地震預(yù)測

3.1 多參數(shù)地震屬性分析

從20 世紀(jì)60 年代至今，地震屬性研究的發(fā)展已經(jīng)到了基本成熟的階段［16］。儲層發(fā)育情況決定地震反射模式，而地震反射模式又決定了優(yōu)選敏感性儲層識別技術(shù)［17］。通過將目標(biāo)時(shí)窗內(nèi)的地震波形進(jìn)行分類，可以區(qū)分不同的沉積體［18］。根據(jù)前面的儲層地震響應(yīng)模式“儲層越發(fā)育，地震反射特征上龍王廟組內(nèi)部能量越強(qiáng)，頂界能量越弱”、“儲層頂界影響龍王廟組頂反射，儲層底界對應(yīng)內(nèi)部亮點(diǎn)強(qiáng)波峰［17］”的思路選取龍王廟組內(nèi)部最大波峰振幅屬性技術(shù)和反射強(qiáng)度坡度雕刻技術(shù)來刻畫內(nèi)部亮點(diǎn)顆粒灘相儲層。

波形分類技術(shù)通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法統(tǒng)計(jì)目的層時(shí)窗內(nèi)的地震道波形，劃分出單元內(nèi)差異相對較大的幾種波形，研究地震波形結(jié)構(gòu)變化以識別巖性或儲層的變化。由波形分類結(jié)果（圖5a）可知，工區(qū)內(nèi)龍王廟組主要發(fā)育一條北東向條帶狀展布的灘體（紅-黃色區(qū)域），地震剖面上龍王廟組內(nèi)部呈“亮點(diǎn)”強(qiáng)波峰反射。綠-粉色區(qū)域?yàn)闉╅g，主要為強(qiáng)波谷反射。

圖5 HC區(qū)塊龍王廟組地震屬性預(yù)測平面圖

最大波峰振幅表示某一時(shí)窗內(nèi)所有波峰的振幅值的最大者，可識別目的層段由于巖性或儲層變化引起的振幅異常。圖5b 最大波峰振幅屬性可較好識別內(nèi)部強(qiáng)波峰反射變化，儲層橫向差異特征明顯，亮點(diǎn)強(qiáng)波峰儲層發(fā)育好，主要位于A 井東部，呈北東向展布，弱波峰指示儲層發(fā)育較差。

反射強(qiáng)度坡度屬于瞬時(shí)類屬性，將每道的振幅值轉(zhuǎn)換為反射強(qiáng)度，針對目的層選取合適的時(shí)窗，用最小二乘法擬合反射強(qiáng)度值與反射時(shí)間的曲線關(guān)系，該曲線的斜率即為所求屬性，可以識別振幅異常的縱向變化［3］。圖5c 反射強(qiáng)度坡度地震屬性平面圖較好地刻畫了龍王廟組顆粒灘儲層橫向發(fā)育特征：A 井以東區(qū)域以紅-黃暖色調(diào)為主，反映厚層灘體發(fā)育，其它以藍(lán)-青冷色調(diào)為主，表明儲層變差。

3.2 多方法聯(lián)合反演預(yù)測

不同巖性地層的分界面主要靠地震波的波阻抗界面來反映，地震波阻抗的表達(dá)式為

其中，Z為地震波阻抗，g/cm3·m/s；ρ為地層密度，g/cm3；v為地層速度，m/s；AC為聲波時(shí)差，μs/m。

地震波阻抗將地震、測井和地質(zhì)聯(lián)系在一起，巖性差異會導(dǎo)致波阻抗的差異，波阻抗反演是基于地震數(shù)據(jù)表征地下儲層的重要手段，與振幅頻率、波形分類等統(tǒng)計(jì)性方法相比，波阻抗反演具有明確的物理意義，賦予地震反射波組明確的地質(zhì)屬性，是儲層巖性、物性預(yù)測和油氣藏特征描述的確定性方法，是儲層預(yù)測的核心技術(shù)［19］。

3.2.1 巖石物理敏感參數(shù)分析

地震巖石物理分析是儲層預(yù)測模式建立的基礎(chǔ)，基于已鉆井資料，分析目的層段巖性、物性和含氣性與疊后地球物理參數(shù)的關(guān)系，明確能識別儲層的敏感參數(shù)，為后續(xù)儲層反演提供理論依據(jù)。

區(qū)內(nèi)龍王廟組儲層巖性以顆粒灘相沉積的殘余砂屑、鮞粒云巖為主，儲層平均孔隙度3.9%，平均滲透率0.359×10-3μm2，孔隙-小孔洞型儲層為主，儲集空間主要為粒間溶孔、晶間溶孔和表生順層擴(kuò)溶孔洞縫。繪制不同巖性、含不同流體情況儲層的巖石物理直方圖，可以識別出對儲層敏感的參數(shù)。

圖6a 儲層參數(shù)直方圖中，紅色代表氣層，淡藍(lán)色代表干層，黑色代表非儲層，從圖中可以看出，儲層和非儲層的速度、密度、波阻抗有部分重疊，但儲層高聲波時(shí)差、低密度，整體具有低阻抗特征，非儲層表現(xiàn)為高阻抗，利用波阻抗可有效區(qū)分龍王廟組的儲層和非儲層。優(yōu)質(zhì)儲層的阻抗頻帶范圍主要分布在16 520～18 920 g/cm3·m/s，選取計(jì)算儲層厚度的阻抗門檻值為18 130 g/cm3·m/s。

為了進(jìn)一步確定波阻抗對巖性、物性和含氣性的預(yù)測能力，取縱波阻抗和測井孔隙度進(jìn)行交匯分析，去除干層和非儲層干擾，可以看出阻抗和孔隙度呈很好的線性關(guān)系（圖6b），相關(guān)系數(shù)-0.82，隨著阻抗的增大孔隙度減小，其擬合公式為

圖6 龍王廟組儲層測井分析

其中，Y為孔隙度，%；X為阻抗，g/cm3·m/s。可以利用縱波阻抗進(jìn)行儲層孔隙度預(yù)測。

3.2.2 儲層反演結(jié)果分析

可以通過聯(lián)井剖面、平面展布分析，預(yù)測反演結(jié)果的可靠性。最好的分析方法是做盲井檢驗(yàn)，抽取工區(qū)內(nèi)不參與計(jì)算的井，通過波阻抗剖面來驗(yàn)證反演結(jié)果的質(zhì)量，因此設(shè)置了區(qū)內(nèi)A1 井為盲井。圖7為過A、A1井的聯(lián)井波阻抗反演剖面，藍(lán)色曲線為測井聲波阻抗曲線，從圖7可以看出，波阻抗反演結(jié)果與井點(diǎn)處吻合較好，A、A1 井儲層呈低波阻抗特征。因龍王廟組儲層孔隙度與波阻抗具有良好的相關(guān)性，在獲得波阻抗預(yù)測結(jié)果后，便可在儲層內(nèi)部開展孔隙度預(yù)測。

從圖8a波阻抗剖面中可以看出，儲層反演結(jié)果與龍王廟組內(nèi)部“亮點(diǎn)”地震強(qiáng)波峰有較好的對應(yīng)關(guān)系，儲層整體呈低阻抗特征。圖8b 為孔隙度剖面，紅-黃暖色調(diào)代表孔隙度高的優(yōu)質(zhì)白云巖儲層，縱向分辨率更高，優(yōu)質(zhì)儲層的孔隙度多在3%以上。

圖8 龍王廟組反演地震剖面

圖9a 為基于孔隙度預(yù)測結(jié)果提取的龍王廟組儲層孔隙度平面圖，總體上工區(qū)內(nèi)優(yōu)質(zhì)白云巖儲層孔隙度為3%～7.5%，其中工區(qū)北東向條帶部位儲層物性較好，且內(nèi)部分為多個(gè)分隔的顆粒灘體。

圖9 龍王廟組儲層定量預(yù)測結(jié)果

一般白云巖儲層有效厚度為孔隙度大于等于2%的統(tǒng)計(jì)厚度，因此在儲層展布預(yù)測和孔隙度預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上，提取龍王廟組孔隙度大于等于2%的樣點(diǎn)數(shù)目即可實(shí)現(xiàn)孔隙度的儲層厚度定量預(yù)測。圖9b為龍王廟組儲層厚度預(yù)測圖，從圖中可以看出，龍王廟組灘體儲層呈北東向展布，與磨溪主體展布方向一致，厚度介于5～70 m 之間，A 井以東地區(qū)儲層厚度大，與地震屬性異?？奢^好對應(yīng)，且與實(shí)鉆數(shù)據(jù)較吻合。

表1為區(qū)內(nèi)龍王廟組鉆井實(shí)鉆儲層厚度和波阻抗反演得到的儲層預(yù)測厚度對比表，可以看出，預(yù)測的厚度誤差均在4 m內(nèi)，預(yù)測結(jié)果與井點(diǎn)吻合。

表1 龍王廟組反演儲層厚度誤差m

4 結(jié)論

（1）在儲層精細(xì)井震標(biāo)定及正演模擬的基礎(chǔ)上，多參數(shù)地震屬性技術(shù)可以定性預(yù)測優(yōu)質(zhì)白云巖儲層的平面分布，儲層波阻抗展布預(yù)測和孔隙度預(yù)測相結(jié)合的儲層厚度定量預(yù)測技術(shù)可有效識別出薄層儲層的厚度，與地震屬性異?？奢^好對應(yīng)，顆粒灘相儲層識別率高；

（2）研究認(rèn)為川中HC 地區(qū)龍王廟組灘體儲層呈北東向展布，與磨溪主體展布方向一致，厚度介于5～70 m 之間，A 井以東地區(qū)為儲層發(fā)育有利區(qū)，厚層灘體發(fā)育區(qū)內(nèi)，存在多個(gè)分隔的顆粒灘體。