四川盆地高石梯地區震旦系燈影組氣藏高產井地震模式新認識

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，安岳氣田磨溪區塊主體區下寒武統龍王廟組氣藏迅速進入開發建產階段，效果良好[3-4]，對震旦系燈影組的勘探成果也證實在高石梯—磨溪—龍女寺地區的7 500 km2范圍內大面積含氣，不同區塊相繼進入勘探開發的不同階段。然而已取得的勘探開發成果表明燈影組具有地層巖性復雜、縫洞型儲層縱橫向非均質性強等地質特征[5-6]，依據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）地震響應模式部署鉆井，獲氣單井產能差異較大，且“寬波谷”有利帶分布范圍局限。其原因是“寬波谷”內具有不同的儲層組合關系，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，難以全面滿足臺內拓展勘探及臺緣開發井位部署的上述地震需求。為此，針對勘探開發需求及地震難題，充分利用地質、測井和地震資料，分析高產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特征分析，結合縫洞預測成果建立了高產井地震響應模式，進而提出了鉆井的井型設計方案。相關研究成果支撐了該區震旦系開發井位部署和井軌跡設計，同時也支撐了臺內帶深化勘探井位部署和軌跡調整。

1 研究背景

1.1 地質特征

1.1.1 構造及地層特征

高石梯地區位于樂山—龍女寺古隆起南翼的高石梯潛伏構造區，區內高點海拔為－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]，燈四段頂部優質儲層發育，為目前該區天然氣勘探開發的主要目的層段。

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]。孔隙度介于2.00%～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）。

1.2 開發部署面臨的主要問題

臺緣帶燈四上亞段整體表現為“寬波谷”的地震反射特征，勘探階段高石梯主體區主要依據地震刻畫的“寬波谷”中的雜亂反射結合構造、儲層預測、縫洞預測、巖溶古地貌等成果開展井位論證[9]，但 “寬波谷”帶中存在高產和中低產井，通過單一的“寬波谷”儲層地震響應特征難以滿足氣田開發井部署的需求，如何從“寬波谷”帶中尋找高產井地震模式并明確井型設計方案是生產中亟需解決的問題。

2 儲層地震響應特征

2.1 地層精細劃分

根據地層巖性組合特征，可以將燈四段劃分為燈四上亞段和燈四下亞段，其中，燈四上亞段內部發育一套硅質沉積物，該硅質層分布穩定，在高石梯地區可連續追蹤對比，以穩定硅質層底界為界將燈四上亞段進一步細分為“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，穩定硅質層底界對應著“寬波谷”內部較為連續的波峰反射底界，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

2.2 儲層測井響應特征及組合類型

在巖心標定的基礎上，利用測井成像資料開展了縫洞解釋評價[10]及測井響應特征分析，結合測井曲線特征、施工曲線和試井曲線特征，總結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—孔洞型儲層發育規模大，氣井產量高；洞穴型儲層遠井區、近井區滲透率變化大，氣井產量及儲量規模與洞穴系統發育規模密切相關，測試產能差異大。通過分析單井測井相特征可知，高石梯地區燈四上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 燈影組高產井測井響應模式圖

圖4 燈四上亞段3種儲層組合類型組合關系圖

依據實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，單井測試產量高，該組合層段單井平均測試天然氣產量高達87.34h104m3/d；第2種組合類型為“裂縫—孔洞型儲層（上儲層）＋硅質夾層＋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量較高，平均測試天然氣產量為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量較低（30.65h104m3/d）。

2.3 儲層地震響應特征

2.3.1 地震資料處理

早期地震處理成果“寬波谷”特征清楚，但內部細節不豐富，分辨率較低，頻寬較窄，不能區別上述3種儲層組合的地震響應。為了滿足開發階段的準確定位縫洞儲層需求，在高分辨率地震處理方法[11]流程基礎上，利用微測井、VSP資料和常規測井資料，通過在靜校正、球面擴散補償、反Q濾波、反褶積和速度場建立過程中均進行井控處理，在保真保幅基礎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，燈影組內部細節豐富，儲層識別精度明顯提高（圖5）。

2.3.2 儲層地震響應特征

2.3.2.1 單井儲層地震響應特征

采用等效介質模型，運用40 Hz雷克子波，開展褶積地震正演模擬，與實際高分辨率地震資料對比分析，總結出不同儲層組合類型對應的3種儲層地震響應特征。

1）儲層地震響應特征1。對應第1種儲層組合類型。當燈四上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，地震響應特征表現為 “寬波谷＋雙亮點”或者“寬波谷＋復波”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）儲層地震響應特征2。對應第2種儲層組合類型。燈四上2小層儲層與燈四上1小層儲層均發育時，地震表現為“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）儲層地震響應特征3。對應第3種儲層組合類型。燈四上2小層儲層與燈四上1小層致密層表現為“寬波谷＋亮點”地震反射，如圖8所示。燈四上2小層儲層越薄，“亮點”地震反射與燈影組頂界時差越小。

2.3.2.2 連井儲層地震響應特征

圖8 第3種儲層組合類型正演模擬圖

高石梯地區寒武系沉積前古地貌呈現東南高西北低的特征[12]，依據巖溶古地貌分布及實鉆井儲層發育規律，建立連井儲層地質模型。從地質模型可見，在有利沉積相帶與巖溶斜坡帶的疊合區域（GS3井、GS8井）井區是裂縫—孔洞型儲層和洞穴型儲層均較發育的區域。運用40 Hz雷克子波，開展地震正演模擬，分析不同儲層發育規律對應的地震響應特征，如圖9所示。由圖9可知 ：第3種儲層組合類型對應巖溶高地，燈四上亞段表現為“寬波谷＋亮點”地震反射特征；第2類儲層組合類型對應巖溶Ⅰ級斜坡帶，燈四上亞段表現為“寬波谷”地震反射特征；第1類儲層組合類型對應巖溶Ⅱ級斜坡帶，燈四上亞段表現為“寬波谷＋雙亮點”或者“寬波谷＋復波”反射特征。連井模型中地震響應特征與地質規律吻合較好。

3 高產井地震模式及井軌跡設計

儲層地震響應特征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無法準確識別燈四上1小層是致密層或者洞穴型儲層，此現象在圖9中也可以看出。因此，需要結合三維地震縫洞預測進行識別。本文參考文獻[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測方法較少，本研究利用擴散方程開展地震資料導向濾波處理，經測井成像標定，提取反應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，再通過等權重融合方式實現縫洞儲集體預測。

圖9 連井儲層地震響應特征圖

在儲層地震識別的基礎上，結合縫洞預測成果，建立了基于地震相、縫洞預測及靶體設計一體化的高產井地震模式，如圖10所示。所建立的3類地震模式及對應的井軌跡設計分述于下。

1）Ⅰ類地震模式：燈四上亞段為“寬波谷＋雙亮點”或“寬波谷＋復波”地震響應特征，燈四上2小層縫洞預測發育。當燈四上1小層縫洞預測發育時可采用大斜度井鉆至燈四上亞段底；當燈四上1小層縫洞預測欠發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 高產井地震響應模式及井軌跡設計示意圖

2）Ⅱ類地震模式：燈四上亞段為“寬波谷”地震響應特征，燈四上2小層和燈四上1小層縫洞預測均較發育；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”地震響應特征，燈四上2小層縫洞預測欠發育，燈四上1小層縫洞預測不發育；可采用水平井鉆至燈四上2小層底。

4 應用效果

4.1 勘探井軌跡調整

臺內拓展勘探需要在低滲區內尋找高產井地震模式，GS110井為低滲區重點探井，從地震特征可見GS110井為低滲區典型的Ⅰ類地震模式，即燈四上亞段“寬波谷＋復波”地震響應特征（圖11），但縫洞預測顯示燈四上1小層縫洞預測欠發育。在鉆井過程中及時調整井軌跡，在燈四上2小層地震波谷內實施水平井（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象明顯，縫洞發育，儲層鉆遇率超過60%，該井測試天然氣產量高達65.77h104m3/d。

圖11 GS110井地震響應特征圖

4.2 開發井位部署

依據高產井地震模式及對應的井軌跡設計方案，在高石梯地區部署了多批開發井，其中已完鉆8口先導試驗井中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，測試產能稍差，但可通過實施水平井工藝提高單井產能，如GS001-X8井通過實施水平井工藝，單井測試天然氣產量為69.02h104m3/d。8口開發井單井平均測試天然氣產量為75.34h104m3/d，且生產效果好。

5 結論

1）高石梯地區燈影組高產井儲層類型主要為裂縫—孔洞型和洞穴型兩種。裂縫—孔洞型儲層發育規模大，氣井產量高；洞穴型儲層遠井區、近井區滲透率變化大，氣井產能與洞穴系統發育規模密切相關，產能差異大。

2）燈影組四段可劃分為3種儲層組合類型，其對應的3類地震模式為：Ⅰ類地震模式為“寬波谷＋雙亮點”或“寬波谷＋復波”地震響應特征，縫洞發育，為高產井模式；Ⅱ類地震模式為“寬波谷”地震響應特征，縫洞較發育，為中產井模式；Ⅲ類地震模式為“寬波谷＋亮點”地震響應特征，縫洞欠發育，為較低產能井模式。

3）Ⅰ類地震模式為開發階段首選的高產井地震模式，可實施大斜度井或水平井工藝；Ⅱ類地震模式可實施大斜度井工藝；Ⅲ類地震模式為臺內帶拓展勘探地震模式，可實施水平井工藝。

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