川中高磨地區燈影組高產井地震響應特征

程金意

(長江大學地球科學學院,湖北 荊州434000)

自2011 年川中高磨地區高石1 井區勘探開發取得重大突破,獲得工業氣流,緊接著對震旦系燈影組的勘探成果表明高磨地區大面積含氣[1],截至2016 年底,高磨地區燈四段累計測試59 口,測試獲氣1809×104m3/d(產氣層集中于燈四段上亞段),這一地區的燈影組儲層已成為目前是四川盆地天然氣勘探的重點[2]。

1 區域地質背景

1.1 地層分布

研究區震旦系地層從上到下依次分為上震旦統燈影組和下震旦統陡山沱組。燈影組頂界面與笻竹寺組底界面呈不整合接觸,中間缺失麥地坪組[3]；燈影組底界面與下覆地層陡山沱組直接接觸,內部存在剝蝕現象。

1.2 構造特征

桐灣運動對燈影組巖溶儲層的發育與展布起到主要的控制作用,加里東運動形成的古隆起為高磨地區燈影組油氣藏的油氣運聚奠定了良好的基礎。古隆起形成以來屬于繼承性持續隆起,形態完整[4],為燈影組儲層油氣聚集提供有利條件。

1.3 沉積特征

研究區位于一個大型巖溶斜坡,是較為有利的巖溶儲層區域。總體巖溶格局受東西向展布的斷層控制,表現為明顯的南北分塊性,高石梯地區的古地貌明顯高于磨溪區塊。高石梯地區主要發育巖溶高地和巖溶斜坡,由西向東古構造逐漸由巖溶斜坡過渡為巖溶高地；磨溪地區主要發育巖溶斜坡地貌[5]。

2 地震波正演方法

地震波正演模擬技術是根據實際地層上下接觸關系和平面展布的差異建立正確的地質模型,然后再針對該模型進行正演模擬得到合成地震記錄與實際地震資料比較檢驗,確定其地震響應模式來研究地下的地質條件。正演模擬一般采用數值模擬的方法,通過計算機調節各種參數來建立不同情形的虛化地質模型來探究地質因素與地震響應特征之間的規律。

地震波數值模擬方法主要有三種：射線追蹤法、積分方程法和波動方程法。射線追蹤法是根據地震波追蹤試射法原理,通過不斷改變地震波初始射出方向,經過多次迭代以獲取最優出射角[6]；然后利用子波和地質界面出的反射系數進行褶積運算得到地震合成記錄,該方法簡單、精確,但面對比較復雜的地質模型需要大量的計算時間。積分方程法[7]的原理是將波動方程中時間與空間的導數用相應的差分替代,其對公式的推導演算過程極為復雜,效率過低不實用。而波動方程法可以在同時保留地震波運動學和動力學特征基礎上更加精準地模擬出復雜地質模型的地震波場,因此該方法多用于復雜地質模型的地震波正演模擬。所以,針對高磨地區燈影組復雜的地質概況采取波動方程進行正演模擬。

根據地下介質的不同類型,波動方程法可分為聲學介質波動方程、彈性介質波動方程及粘彈性介質波動方程。根據高石梯- 磨溪區塊的實際資料條件和地質概況,研究采用聲學介質波動方程法進行地震波正演模擬研究,原理如下：

式中：ν 為聲波速度；t 為時間；ρ 為密度；P 為聲壓。

3 二維地震正演模擬

3.1 單井儲層地震響應特征

研究區臺緣帶燈四段上亞段整體上表現為“寬波谷”的地震響應特征,但是依據此響應模式部署井位,生產井單井產能差異較大,說明“寬波谷”的地震響應特征具有多解性,難以滿足研究取井位部署的地震需求,其原因是“寬波谷”帶內存在不同的儲層組合關系,儲層物性差異也較大,因此儲層的地震響應特征具有多解性。為此,利用燈四段儲層構型和組合分類,基于地震資料進行不同儲層組合的正演模擬分析建立高產井地震響應模式,以支撐該區的井位部署。

圖1 為“縫洞型儲層+硅質夾層+孔洞型儲層”組合類型的正演模擬結果,當燈四3 小層儲層厚度大于25m、燈四2 小層發育孔洞型儲層時,地震響應特征表現為“寬波谷+弱振幅雙波峰”的反射特征,隨燈四段3 小層儲層厚度增大,燈四段頂部波峰能量減弱,振幅減小；并且當3 小層的厚度大于25m 時,3小層內部又寬波谷變為弱連續的單波峰反射。同樣進行第二種組合類型的正演模擬發現,燈四段3 小層和燈四段2 小層均發育縫洞型儲層時,燈四上亞段地震響應特征表現為“寬波谷”的反射特征,并且當燈四段3 小層變薄,燈四段上亞段波谷反射時差越小。當儲層表現為第三種組合類型時,燈四段3 小層縫洞儲層與燈四段2 小層致密云巖表現為“寬波谷+亮點”的地震反射特征,燈四段3 小層越薄,頂界面波峰反射振幅越大,頂界面到亮點的時差越小。

表1 地層彈性參數

圖1 第一種儲層組合類型正演模擬圖

3.2 連井儲層地震響應特征

高石梯- 磨溪地區巖溶古地貌特征表現為東高西低,南高北低,整體上呈現由東南向西北臺階式變低,根據高磨地區巖溶古地貌格局及儲層性質、分布特征,建立區域階梯式儲層等效介質地質模型(圖2),模型具體參數設置參照表1。

圖2 連井儲層地震響應特征圖

從地質模型上看巖溶斜坡與巖溶高地與縫洞型儲層和孔洞型儲層具有較高的對應性,與有利區分布于構造高部位的地質認識一致,可以認為巖溶斜坡帶和巖溶高地為有利沉積相帶。運用40Hz 雷克子波進行褶積地震正演模擬,分析不同儲層構型及組合類型的地震響應特征,發現巖溶斜坡和巖溶高地表現為3 種地震響應模式：當燈四上為“縫洞型儲層+硅質夾層+致密層”時,對應于巖溶洼地的過渡帶巖溶斜坡,燈四段3 小層內部表現為“弱振幅雙波峰+寬波谷”的反射特征；當燈四上為“縫洞型儲層+硅質夾層+縫洞型儲層”時,對應相帶為巖溶高地,此時燈四3 小層地震響應特征表現為“寬波谷”；當燈四上為“縫洞型儲層+硅質夾層+孔洞型儲層”組合時,對應巖溶斜坡地帶,正演道集上表現為“寬波谷+弱振幅波峰”的地震響應特征。與實際地質資料相結合,連井地質模型正演模擬道集地震響應特征與地質認識吻合度較高。

4 結論

本文通過對研究區震旦系燈影組四段巖溶儲層的地質、地震綜合研究,在對儲層響應特征分析的基礎上,利用波動方程正演模擬的方法進一步分析高產儲層地震響應特征,得到以下結論：

4.2 三種高產儲層組合對應3 種地震響應模式：第一種組合對應相帶為巖溶高地,地震響應特征表現為“寬波谷”；第二種儲層組合類型對應巖溶斜坡地帶,正演道集上表現為“寬波谷+弱振幅波峰”的地震響應特征；第三種對應于巖溶洼地的過渡帶巖溶斜坡,表現為“弱振幅雙波峰+寬波谷”的反射特征。