普光地區中三疊統雷口坡組頂部儲層分布預測

杜浩坤 蔡其新 肖 斌 鄭 玲 晉 達 薛雅娟

(①中國石化中原油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046； ②成都信息工程大學通信工程學院，四川成都 610202； ③中國石化地球物理重點實驗室，江蘇南京 210000)

·綜合研究·

普光地區中三疊統雷口坡組頂部儲層分布預測

杜浩坤*①蔡其新①肖 斌①鄭 玲①晉 達①薛雅娟②③

(①中國石化中原油田分公司物探研究院，河南鄭州 450046； ②成都信息工程大學通信工程學院，四川成都 610202； ③中國石化地球物理重點實驗室，江蘇南京 210000)

普光地區雷口坡組頂部儲層薄，與圍巖物性的差異小，地震響應微弱，難以識別，對儲層預測造成了極大的困擾。針對這一難點，利用反褶積拓頻和90°相位轉換技術對地震資料進行了處理，并利用處理后的資料進行儲層標定，明確儲層的地震響應特征；在此基礎上，利用屬性分析、波形聚類、相干分析、波阻抗反演等方法進行了儲層預測。預測結果表明儲層分布主要受古地貌和斷裂的控制，工區西南部是儲層發育的有利區域。在普光地區應用表明：通過反褶積拓頻和90°相位轉換對地震資料的處理，突出了雷口坡組頂部薄儲層(5～20m)的地震響應特征；并形成了一套以精細標定為基礎、適合雷口坡組頂部儲層的預測思路，預測結果可靠性較高。

普光地區 雷口坡組 儲層預測 90°相位轉換 反褶積拓頻

1 引言

四川盆地中三疊統雷口坡組沉積以碳酸鹽巖為主，天然氣資源蘊藏量大，是當前海相油氣勘探的重點目標之一。早在20世紀70年代，川西北地區就已經在雷口坡組發現中壩氣田，儲層厚度大，主要發育在雷三段和雷一段，巖性以灘相針孔白云巖為主。在隨后的幾十年中，四川盆地雷口坡組的油氣勘探工作都致力于尋找灘相針孔白云巖儲層，但是該類儲層的發育受沉積環境的限制，規律性不強，僅在川中磨溪地區雷一段取得了后續的突破。直至2006年，中國石油集團在龍崗地區發現了雷口坡組頂風化殼巖溶氣藏，風化殼巖溶儲層才開始受到人們的關注。2010～2015年，中國石化集團在川西地區雷口坡組頂部取得重大突破，先后在CK1井(日產氣86×104m3)、XCS1井(日產氣68×104m3)、PZ1井(日產氣121×104m3)獲高產工業氣流，證實風化殼巖溶儲層在盆地內廣泛發育，掀起了雷口坡組巖溶儲層的勘探熱潮。

四川盆地在晚三疊世雷口坡沉積期受印支運動影響，接受了不同程度的風化剝蝕，形成了區域性的不整合面，具備廣泛發育巖溶儲層的基礎。在川西地區、元壩地區、龍崗地區均有雷頂風化殼巖溶氣藏發現的情況下[1-6]，普光地區對該層系的勘探成果較少。工區內有51口探井鉆遇雷口坡組，但這些探井主要目的層為上二疊統長興組—下三疊統飛仙關組，沒有兼顧雷口坡組的有利構造帶。在前期鉆井過程中，有16口井在雷口坡組見到氣測顯示，在頂部顯示的有11口，其中6口井分別進行了中測、完井測試，日產氣500～6032m3，TB1井雷三段2965.2～2974.0m，試氣日產6032m3。總體來講，普光地區雷口坡組有一定的勘探潛力，但是在川西雷口坡組取得突破之前，沒進行過細致的勘探評價。

與川西地區廣泛發育的巖溶白云巖儲層相比，普光地區多發育裂縫型灰巖儲層，具有厚度薄、縱橫向分布較零星等特點，再加上地震資料分辨率的限制，厚度低于10m的儲層在原始地震資料上無響應，厚度為10～20m的儲層有響應但是由于受到干涉現象的干擾，儲層標定不準確，阻礙了后續的儲層預測工作。針對這種情況，本文首先采用反褶積拓頻技術和90°相位轉換對地震資料進行處理，提高地震分辨率并優化儲層的地震響應，更加精確地進行了儲層巖性標定，明確了儲層的剖面特征；再利用多種儲層地震預測技術，完成儲層的綜合預測。

2 地質特征

四川盆地位于上揚子地臺西北被動大陸邊緣，在中三疊世雷口坡沉積期主要發育碳酸鹽巖鑲邊臺地沉積體系。中三疊世末期受印支運動的影響，四川盆地整體抬升，海水由北東至南西退出上揚子地臺，導致了瀘州—開江古隆起的進一步抬升剝蝕。區域內雷口坡組碳酸鹽巖在長達10Ma的沉積間斷中，發生了范圍廣、強度大的風化巖溶作用，與上覆地層為不整合接觸關系，形成了區域性不整合面，也形成了一套沿不整合面之下廣泛發育的風化殼儲層[5]。相比其他地區，川西地區的雷口坡組地層保存更完整(厚度可達1400m)；從西向東，雷口坡組地層逐漸減薄，并依次缺失雷四段、雷三段(圖1)；在開江古隆起處，雷口坡組受到更劇烈的剝蝕作用，僅保留雷一段；在瀘州古隆起處，雷口坡組甚至被剝蝕殆盡(圖1)。

普光地區位于四川盆地東北角(圖1)，在雷口坡沉積期時與開江古隆起相鄰，雷四段已基本剝蝕殆盡，雷三段的厚度變化劇烈，在工區內自北西向南東逐漸減薄直至缺失(如圖2中的F1井、SM101井、M1井)。因此，將普光地區雷口坡組分為三個巖性段，總體沉積環境為局限—蒸發臺地。雷三段沉積期全盆地發生海侵，普光地區沉積環境以局限臺地為主，發育潮坪、瀉湖和臺內灘；巖性以大段泥晶灰巖為主，夾薄層膏鹽巖，雷三段底部的純灰巖段(厚度一般在20～30m)在全區穩定發育，可連續對比追蹤，是區域標志層。雷一、二段沉積期海平面較低，普光地區沉積環境以蒸發臺地為主，發育蒸發潮坪、局限—蒸發瀉湖、臺內灘；其中雷二段巖性為厚層塊狀膏鹽巖與白云巖、灰巖互層，雷一段巖性主要為膏鹽巖與泥質白云巖、灰巖薄互層，泥質含量略高(圖2中的F1井、SM101井、M1井)。普光地區雷口坡組上覆地層為小塘子組(須一段)，是一套巖性以砂質泥頁巖、砂巖為主的海陸過渡相地層，雷口坡組與之呈角度不整合接觸關系。

圖1 四川盆地晚三疊世沉積前地質圖

從構造位置上看，普光工區處于四川盆地川東高陡帶的東北段(圖2插圖)，斷裂十分發育。工區以高陡褶皺變形為主要特征，起伏大，構造復雜，構造接壤帶逆斷層發育。從斷層走向上看，工區發育北東向和北西向兩套斷裂系統。

3 儲層地質特征

川西地區雷口坡組頂部風化殼儲層巖性以巖溶白云巖為主，分布較為廣泛，同時也發育有少部分的裂縫型灰巖儲層(CK1井)。普光地區與之相比存在較大區別。

(1)川西地區雷四段白云巖普遍發育，受到巖溶作用后易于形成巖溶白云巖儲層；而普光地區雷四段缺失，雷三段主要發育大套灰巖層，受到巖溶作用后主要為巖溶灰巖，巖溶白云巖儲層厚度薄、分布局限。

(2)川西地區雷頂風化殼的上覆地層為馬鞍塘組灰巖層，普光地區上覆地層為小塘子組泥巖層，受到的泥質充填作用較強，有效的溶蝕孔洞縫相對較少。

(3)普光地區構造作用較強烈，斷層裂縫十分發育，風化殼附近易形成裂縫型儲層，目前已在多口井上發現裂縫型灰巖儲層。

普光地區雷口坡組頂部儲層巖石類型以泥晶灰巖為主，也有砂屑灰巖、生屑泥晶灰巖、灰質白云巖、白云質灰巖、泥晶白云巖、含泥微晶灰巖等。據氣測解釋，泥晶灰巖和含泥泥晶灰巖含氣顯示最好。據巖屑薄片觀察結果，儲層的儲集空間主要為晶間孔和構造裂縫，裂縫內被方解石、硬石膏部分或完全充填，局部發育溶蝕孔、洞、縫，縫洞中充填有黃鐵礦。

據普光地區11口井雷口坡組頂部的測井解釋儲層分析結果，儲層孔隙度為1.2%～9.54%，平均為3.35%，滲透率為0.006～1.2mD，平均為0.398mD，儲層整體為低孔致密儲層，局部呈高孔高滲特征，孔滲相關性較差，局部裂縫的發育提高了儲層的滲透率(圖3a、圖3b)。

圖3 雷口坡組頂部儲層孔隙度與滲透率概率分布直方圖

對TB1井和SM102井雷口坡組頂部儲層的聲波時差、密度等測井參數分別進行了統計分析，儲層的聲波時差為54.2～64.4μs/ft，平均值為59μs/ft，密度為2.41～2.77g/cm3，平均值為2.57g/cm3；圍巖的聲波時差為49.2～58.2μs/ft，平均值為54.2μs/ft， 密度為2.62～2.74 g/cm3， 平均值為2.7g/cm3。可以看出，雷口坡組頂部灰巖儲層與同類型巖性圍巖相比，速度和密度相對較低。

4 儲層地球物理響應特征

4.1 地震響應特征分析

井震標定是明確儲層地震響應特征的主要手段，也是儲層地震預測的基礎和核心，直接決定了后續預測方法的選取和預測結果的精度。本文做的儲層標定不止是井旁道縱向上的標定，也要將井點處的標定拓展到橫向上，盡可能完成儲層在地震剖面上的橫向標定與識別。

普光工區內兩種儲層類型都表現為相對低速度、低密度，但與圍巖相差不大，加之普遍較薄，在原始地震資料上響應微弱或無響應(圖4a)。對于這種弱地震響應的薄儲層，采用了反褶積拓頻和90°相位轉換技術對地震資料進行處理，優化儲層的響應特征，再對其進行精細標定。

從工區北部PG8井雷口坡頂部的合成記錄中可以看到，儲層段在原始剖面上基本無響應(圖4a，原始資料主頻約為26Hz)；經過反褶積拓頻以后，合成記錄看起來變化不大，但實際上儲層已經有了響應，為波谷下面的零相位，然而零相位無論是在合成記錄還是在地震剖面上都不利于識別(圖4b，拓頻后主頻約為45Hz)。關于為什么薄儲層的響應會是零相位，Zeng等[7，8]認為利用零相位子波地震資料識別高阻抗穩定圍巖中的低阻抗儲層時，如果儲層厚度小于λ/4，那么原本代表儲層頂部的波谷和代表底部的波峰會產生干涉現象，無法準確代表儲層頂底；只有代表儲層中部的零相位能精確代表儲層的位置和形態。普光工區雷口坡組頂也是大套高波阻抗灰巖中的低阻抗薄儲層，薄儲層的響應為零相位，肉眼識別困難，可以利用90°相位轉換將零相位轉換為波峰，有助于追蹤識別。圖4c為90°相位轉換以后的拓頻資料，可以看到波峰能夠準確代表儲層段的位置，無論在合成記錄還是地震剖面上，儲層都更容易追蹤識別。

圖4 工區北部PG8井合成記錄

圖5為工區南部TB1井的合成記錄。從圖5a中可見該井處發育有一薄一厚兩套儲：第一套儲層較薄，在原始剖面上無響應；第二套儲層厚一些，在原始剖面上雖然有響應，但實際上是由波峰之上的零相位部分代表儲層。經過反褶積拓頻以后，第一套儲層也有了響應，在地震剖面上表現為一套較為連續的零相位(圖5b)，其振幅強弱、形態均無法判斷；第二套儲層依然表現為零相位部分。再經過90°相位轉換以后，第一套、第二套儲層均表現為波峰，有利于追蹤識別，從圖5c中可以看到，第一套薄儲層為弱波峰響應，第二套厚儲層為強波峰響應。

從縱向上的儲層標定中可知，普光工區全區雷三段都是一套穩定發育的高阻抗灰巖， 當沒有儲層發育或儲層太薄時，雷三段表現為空白反射(圖4a、圖4a)；當儲層發育時，儲層為零相位反射，經過拓頻和90°相位轉換處理后，表現為波峰，更易于肉眼追蹤識別。這一特征在各井點處較穩定，可以拓展到橫向上，進行儲層橫向地震剖面上的定性識別。圖6為工區南部過TB1井—SM102井—LB1井的地震剖面(圖6a)與測井資料連井對比(圖6b)。圖6a中的TB1井處紅色線為雷頂不整合面，藍色線為第二套厚儲層，兩線之間的微弱波峰為第一套薄儲層。從圖6可見，代表第一套薄儲層的微弱波峰分布范圍較小，在地震和測井資料上都只在TB1井附近才有顯示，往SM102井方向被剝蝕殆盡；第二套儲層從井上看，厚度相對較大，縱向上位于一套膏鹽地層之上，橫向上三口井均有發育，其中TB1井和SM102井處的這套儲層保留比較完整，在LB1井處已經快被剝蝕殆盡(圖6b)；所以從地震剖面上可以看到，代表這套儲層的藍色同相軸從TB1井到LB1井是逐漸向不整合面(紅線)靠攏，最后尖滅在LB1井西側(上圖)。LB1井處顯示有儲層，但是地震資料上沒有響應，是由于LB1井處的儲層厚度太薄且接近不整合面，儲層的響應受到不整合面強波峰的壓制無法識別。

圖5 工區南部TB1井合成記錄

4.2 振幅屬性特征

地下地質情況的變化(無論是橫向還是縱向)，尤其是巖性和流體的變化，都會引起波形、振幅、相干和其他地震屬性的變化[9]。從理論上講，如果能把這些屬性上的變化識別出來并加以解釋，就能得到有用的地下地質體信息[10]。屬性分析的目的就是從地震資料中提取各種地震參數信息，用于地下構造、地層、巖性的解釋[11]。

圖6 普光工區南部地震剖面(a)與測井資料連井對比(b)

屬性分析的關鍵在于屬性種類的選取，適宜的屬性或屬性組合能夠增強目標信號的特征[12，13]、簡化解釋工作；而在地質情況比較復雜的情況下，多種屬性組合比單一屬性要更可靠[14-17]。但是在地下地質情況比較簡單、儲層特征十分清楚的情況下，單一的、有針對性的屬性提取更能提高儲層預測的準確性。通過上文的儲層標定，可知普光工區雷口坡組頂部為一套穩定的高阻抗的灰巖層，低阻抗儲層在這套圍巖里反映為波峰反射，因此只需要進行波峰最大振幅的提取，就能在一定程度上反映儲層的分布。

圖7為普光地區雷口坡組頂波峰最大振幅圖，結合工區的實際地質情況對其進行了解釋。由于工區內雷二段厚度變化不大且底部更容易追蹤，計算出的普光地區雷二段—雷三段的殘余厚度圖(圖8)能更可靠地反映雷頂當時的古地貌變化趨勢，為西北低、東南高；氣測顯示相對較好的井主要分布在地勢較低的區域，一共11口井顯示，有8口井(圖8中的藍色井標)在白線以西，僅3口氣顯最差(幾乎無顯示)的井在白線以東。將代表地勢高低的紅、白兩線投影到圖7的屬性圖上，可以看到預測結果與實際地質情況吻合很好，波峰振幅強、儲層發育的區域基本上分布在白線以西。結合剖面特征(圖6)來看，白線以西的這套儲層(TB1井處第一套儲層)在未達到白線時就已經尖滅在雷口坡組頂，由第二套儲層頂替其位置出現在雷口坡組頂，并在LB1井附近尖滅，圖6與圖7結果相符。圖7中白線以東的紅圈內顯示的儲層跟白線以西的已經不是同一套儲層，該儲層在剖面上的響應十分微弱，且厚度較薄，預測時可以不考慮。總體上，振幅屬性異常區域與儲層標定結果、井上氣測顯示相符，故振幅屬性可以作為本區雷口坡組頂部儲層預測的主要參數之一。

圖7 普光地區雷口坡組頂波峰最大振幅圖

圖8 普光地區雷口坡組雷二段—雷三段殘余厚度圖

4.3 波形分類

地震波形是振幅、頻率、相位等地震參數的合成體，經過聚類分析后，可以直接判斷儲層的質量[15]。波形聚類可以分為兩種：有監督聚類和無監督聚類。有監督聚類是基于儲層孔隙度、巖性、泥質含量、地震巖石物理數據預測儲層的好壞；無監督聚類不考慮井數據，直接評估儲層與圍巖的最大異構性，是一種實用的相模式識別技術，在無井或井資料較少的區域也能使用[18]。但是，無監督波形聚類在評價儲層時，分辨率往往不夠(用作波形聚類的波形至少應大于1/2個相位)且很容易受到噪聲(包括資料噪聲和追蹤層位時人工產生的解釋噪聲)干擾[19]。本文使用的是基于SOM(自組織映射)和EMD(經驗模態分解)的波形聚類方法，能夠在一定程度上提高分辨率和抗噪性[19]。

圖9為普光地區雷口坡組頂波形聚類圖。比較圖7和圖9，結果相符，圖9中的黃色代表雷口坡組頂的白線以西的儲層，紅圈中的綠色代表另外一套儲層。

圖9 普光地區雷口坡組頂波形聚類圖

4.4 地震相干體特征

普光地區雷口坡組頂部儲層大部分為裂縫型灰巖儲層，裂縫對于此類儲層的形成至關重要。因此，裂縫預測是該地區雷口坡組頂部儲層預測的一個重要環節，本文采用相干分析方法進行了裂縫預測。圖10為普光地區雷頂的相干體切片，可以看到斷裂最發育的兩塊區域(紅圈)正是儲層最發育的區域。認為斷裂對本區雷口坡組的儲層起到了積極的改造作用，尤其是西南區域的各個走向的網狀小斷層。這種網狀小斷層密集的區域是本區儲層孔隙度最好、厚度最厚(多為20m以上)的區域，川西地區的儲層有利區也存在類似的網狀小斷層[20]。

圖10 普光地區雷口坡組頂相干體切片

北部紅圈內小斷層也非常發育，但都是北西向，該區域的儲層比起南部紅圈的網狀小斷層區域要差，厚度僅為10m左右，推測是因為各個走向的網狀小斷層比單一走向的小斷層更容易產生裂縫，從而對儲層產生了積極的改造作用。因此，地震相干體也是儲層綜合預測所必須考慮的重要參數。

4.5 波阻抗剖面特征

碳酸鹽巖的孔隙度和巖性變化都會導致縱波阻抗的變化，僅依靠疊后地震資料無法區分波阻抗變化是由孔隙度變化導致還是由巖性變化導致[21]。但是從鉆井資料分析可知，普光地區儲層巖性以裂縫型灰巖為主，圍巖均為灰巖，由巖性引起的速度、波阻抗差異并不大。因此，儲層表現出來的低速度、低波阻抗是由孔隙度引起的，可以利用波阻抗反演識別儲層。

圖11為TB1井—SM102井—LB1井的稀疏脈沖反演連井剖面圖，與圖6的地震剖面相對應。從圖11中可見，由于受到反演方法分辨率的限制，TB1井處的第一套儲層太薄，無法識別出來，只顯示了較厚的第二套儲層(箭頭所指的綠色條帶)，該綠色條帶逐漸往雷口坡組頂靠攏，并最終尖滅在LB1井附近。

圖11 普光地區波阻抗反演剖面圖

5 儲層預測與評價

從本區探井的氣測顯示和測井解釋結果可知，雷口坡組頂部儲層主要發育在古地貌較低的區域(見圖8中白線以西的區域)。儲層類型多為裂縫型灰巖儲層，在圖10中南部紅圈內的網狀小斷層帶的儲層發育最好，其次為北部紅圈的北東向小斷層密集帶。因此，認為本區雷口坡組頂部儲層分布受古地貌和斷裂的控制，主要發育在古地貌較低、斷裂(尤其是網狀小斷層)較多的區域。

通過儲層與圍巖的測井曲線特征分析可知，雖然儲層與圍巖在聲波和密度上差異較小，但仍然可以通過聲波和密度區分(圖6下圖)。儲層(裂縫型灰巖儲層)和圍巖(致密灰巖)的巖性差別較小，測井曲線中出現的波阻抗下降多與孔隙度和流體性質有關。儲層和圍巖的波阻抗差異仍然是本區儲層預測的關鍵突破口。

因此，可以利用多種地震手段來表征這種波阻抗差異以完成儲層預測。經過反褶積拓頻和90°相位轉換處理后的地震資料優化了儲層的響應特征，將儲層的低波阻抗特征凸顯在地震剖面上，表現為有效且更易于追蹤的波峰，能較好地拓展到橫向上，并與井資料的吻合度很高。通過相面法可以將具備儲層波峰特征的區域拾取出來(圖6a)，完成儲層的定性識別，這是最基礎也是最可靠的儲層預測方法之一。

儲層的定量識別通過屬性分析和波阻抗反演來完成。前文已分析儲層的振幅特征和波阻抗特征，儲層的響應為不整合面之下的波峰，其振幅強弱與儲層物性的好壞呈正相關；儲層整體表現為低波阻抗。通過波阻抗與儲層巖性的交匯分析，利用波阻抗閥值，沿著雷頂往下100m范圍計算儲層厚度，最終得到雷頂的儲層厚度圖(圖12)，由于分辨率限制，一些太薄的儲層(低于6m)沒有計入在內。從圖12中可以看到，工區內儲層最厚的區域為西南部，厚度約為15～25m；其次為工區北部，厚度約為10～15m。

圖12 普光地區雷口坡組頂部儲層厚度圖

完成儲層厚度計算后，結合儲層主控因素(古地貌、斷裂)和相面法對雷口坡組頂部儲層進行綜合評價：工區西南部為儲層發育有利區；北部區域為儲層發育較有利區域；其他區域儲層基本不發育(圖13)。

圖13 普光地區雷口坡組頂部儲層綜合評價圖

6 結論

(1)雷口坡組頂部儲層以裂縫型灰巖儲層為主，分布受到古地貌和斷裂的控制，主要發育在古地貌較低、斷裂(尤其是網狀小斷層)較多的區域。

(2)普光雷頂儲層薄，物性與圍巖差異小，地震響應微弱，識別困難。本文利用反褶積拓頻和90°相位轉換技術對地震資料進行處理，優化了儲層的響應特征，將儲層的低波阻抗特征凸顯在地震剖面上，表現為有效且更易于追蹤的波峰。

(3)在儲層精確標定的基礎上，結合儲層主控因素和多種地震方法(屬性分析、波阻抗反演、波形聚類、相干)進行了儲層綜合預測：工區西南部為儲層有利區，北部為較有利區，其他地區儲層基本不發育。

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*河南省鄭州市金水區祥盛街綠地原盛國際2號樓三單元中原油田物探研究院，450046。Email：dhk20052005@163.com

本文于2016年11月2日收到，最終修改稿于2017年10月10日收到。

本項研究受國家自然科學基金資助項目(41404102)、四川省杰出青年學術和技術帶頭人資助計劃項目(2016JQ0012)、四川省教育廳重點基金項目(16ZA0218)聯合資助。

1000-7210(2017)06-1269-11

杜浩坤，蔡其新，肖斌，鄭玲，晉達，薛雅娟.普光地區中三疊統雷口坡組頂部儲層分布預測.石油地球物理勘探，2017,52(6):1269-1279.

P631

A

10.13810/j.cnki.issn.1000-7210.2017.06.018

(本文編輯：劉英)

杜浩坤 博士，工程師,1987年生;2009年畢業于成都理工大學信息工程專業，獲學士學位； 2012年畢業于成都理工大學地球探測與信息技術專業，獲碩士學位； 2015年畢業于成都理工大學地球探測與信息技術專業，獲博士學位； 現在中國石化中原油田物探研究院普光地震地質綜合研究室從事四川盆地海相碳酸鹽巖儲層預測工作。