四川盆地長興組遂寧高帶礁灘體儲層預測方法

姚軍，陳祥忠 ，周剛，譚開俊，樂幸福，徐亮

(1.中國石油勘探開發研究院西北分院，甘肅蘭州 730020；2.山東理工大學資源與環境工程學院，山東淄博 255000；3.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院，四川成都 610000)

0 引言

目前，針對礁灘體的識別與儲層預測的地震技術研究，總體以礁灘體的井震響應特征、沉積或古地貌背景以及地震解釋三方面入手，綜合模型正演、地震相分析、地震屬性分析、古地貌恢復及地震反演等技術，根據地震反射特征、地震屬性(振幅、頻率、相位)及波阻抗的變化識別礁灘體。胡偉光等[1-2]、紀學武等[3]基于礁灘體與長興組的地震反射特征的明顯差異，在模型正演的基礎上運用波形分類、體曲率技術分析礁灘體地震相并預測礁灘體分布。該類方法對厚度變化較大、與圍巖波形差異明顯的礁灘體的識別效果較好，對厚度較小、地震波形特征不明顯的礁灘體的識別效果較差。楊巍等[4]、曾臻等[5]、陳輝等[6]在古地貌恢復的基礎上，根據礁灘體與圍巖的地震反射振幅、相位、頻率等差異利用地震屬性分析預測礁灘體分布。該類方法參考礁灘體形成前古地貌，以礁灘體地震反射振幅、相位、頻率變化為依據，是目前利用三維地震資料在平面上綜合識別礁灘體的常用方法，但由于受二維地震資料的采集年代、位置、線間距、處理參數等因素的限制，基于二維地震資料的該類方法的礁灘體識別精度不高。何永垚等[7]通過分析不同沉積背景的生物礁灘及灰泥丘的地震反射特征，運用波阻抗反演預測礁灘體分布。曾令幫等[8]基于礁灘體的波阻抗差異，綜合運用地震相分析、地震屬性分析及反射系數遞推反演識別礁灘體。該類方法對鉆井資料以及地震資料品質要求較高，在鉆井較少、構造復雜區對礁灘體的識別效果欠佳。

此外，針對不同地區礁灘體的自身特征，人們提出了一些特殊的礁灘體識別方法，均取得了很好的效果。范興燕等[9]在塔里木盆地鉆遇寒武系的鉆井較少、地震資料品質較差的情況下，通過分析剖面地震相利用層序地層學識別礁灘體。屈大鵬等[10]基于四川盆地YB區塊礁灘體內部反射連續性差的特征，利用方差技術識別礁灘體。劉玲等[11]針對伊朗M區塊礁灘體埋深大、地震資料分辨率較低、剖面反射特征不明顯，基于地震沉積學研究思路，應用雙面解釋技術識別礁灘體。曾凡平等[12]基于濱里海盆地A區塊礁灘體內部的強非均質性和強速度各性異性特征，利用三階累積量屬性識別礁灘體。黃捍東等[13]為了提高地震資料解釋精度，基于地震相控隨機反演建立礁灘體識別模式，進而預測四川盆地建南—龍駒壩地區的礁灘體分布。

目前礁灘體儲層預測的主要方法為地震反演，根據礁灘體儲層的井震響應特征采用相應的反演方法。張志偉等[14]根據低頻伴影與儲層中流體的密切關系，利用低頻伴影和波阻抗反演預測礁灘體儲層分布。蔣煉等[15]綜合波阻抗反演和多屬性反演預測礁灘體儲層的油、水分布。龍勝祥等[16]、劉國萍等[17]運用波阻抗反演、曲線重構多屬性反演結合三維可視化精細雕刻礁灘體儲層。張向濤等[18]結合拓頻處理的多種地震反演技術預測礁灘型儲層分布。上述方法能夠定量或半定量地預測礁灘體儲層分布，并通過三維可視化技術精細刻畫礁灘體儲層的空間分布，為礁灘體油氣勘探提供了重要依據。

本文基于前人研究成果，針對四川盆地上二疊統長興組遂寧高帶(下稱遂寧高帶)礁灘體，分兩步預測礁灘體儲層分布：首先識別礁灘體，通過分析礁灘體地震響應特征，結合地震相識別、古地貌恢復等明確礁灘體展布特征；其次預測礁灘體儲層，運用正演模擬分析礁灘體儲層的地震響應特征，結合地震屬性分析與地震反演準確預測遂寧高帶礁灘體儲層分布。

1 研究區地質背景

研究區位于川中古隆中斜平緩帶，長興組武勝—蓬溪臺凹西南緣，地理位置在四川省遂寧市、資陽市安岳縣及重慶市潼南縣境內(圖1)。歷經多年勘探，該區震旦系燈影組、寒武系龍王廟組、上三疊統須家河組先后獲得天然氣勘探突破，發現了中國最古老、單體儲量規模最大的碳酸鹽巖特大型氣田——安岳氣田，主力產層自下而上為震旦系燈影組燈二段、燈四段以及寒武系龍王廟組。天然氣聚集、成藏主要受古裂陷、古隆起、古圈閉和保存條件的時空配置共同作用[19-20]。遂寧高帶發育碳酸鹽巖臺地淺緩坡相、臺地邊緣礁灘相，生物礁灘成帶發育，存在下寒武統筇竹寺組泥頁巖、下二疊統棲霞組—茅口組泥灰巖、上二疊統龍潭組泥巖和煤層三套烴源巖，筇竹寺組的近北西向烴源斷裂(斷至下寒武統)發育，具有形成生物礁灘氣藏的有利生、儲、蓋條件[21-23]，是該區天然氣勘探的潛在領域。目前，遂寧高帶礁灘領域未獲實質突破，主要原因就是不了解長興組礁灘體的分布及礁灘體儲層的發育程度。因此，準確預測遂寧高帶礁灘體分布及儲層發育程度成為進一步勘探長興組礁灘領域的基本條件。

圖1 研究區位置圖

2 礁灘體分布預測

2.1 長興組地震反射特征

長興組主要為一套海相碳酸鹽巖沉積，以灰巖為主。上部主要為生物灰巖、生屑灰巖及灰巖的巖石組合，測井曲線特征主要呈高聲波時差、高補償密度、低自然伽馬；底部為一套灰巖，測井曲線特征主要呈高聲波時差、高補償密度、低自然伽馬，向上常出現薄層泥巖，測井曲線特征主要呈低聲波時差、低補償密度、高自然伽馬(圖2)。長興組中、上部巖性較單一，測井響應變化較小；長興組下部受薄層泥巖的影響，聲波時差、補償密度、自然伽馬曲線值均發生高、低起伏變化，整體上相對于中、上部而言，聲波時差值、補償密度值降低，自然伽馬值升高。此外，長興組與上覆飛仙關組及下伏龍潭組的測井響應特征差異明顯：在飛仙關組底界面向下聲波時差、補償密度、自然伽馬值明顯降低，這是由飛仙關組底部泥巖與長興組頂部灰巖的巖性差異引起的；在長興組底界面向上聲波時差、補償密度值升高，受泥巖影響自然伽馬值變化不大。根據研究區實際地震資料品質，采用主頻為30 Hz的雷克子波對鉆井層位進行合成地震記錄標定，其中23口井的合成地震記錄道與井旁地震道在給定時窗(長興組頂界面向上、底界面向下各20 ms)的平均相關系數達到92%，時深關系準確、可靠。合成地震記錄標定表明：飛仙關組底部發育泥巖或泥質灰巖，速度低于長興組灰巖，在長興組頂界面反射系數為正(波峰)；龍潭組以頁巖、泥巖為主，夾部分煤層，受長興組底部高速灰巖層影響，長興組底界面反射系數為負(波谷)(圖2)。

圖2 L1井合成地震記錄標定

2.2 礁灘體地震反射特征分析

目前有兩口鉆井(PL18、L1)鉆遇遂寧高帶礁灘體。在過PL18井地震剖面上，礁灘體反射特征為：丘狀、時差增大，頂部為弱波峰、內部為連續弱波峰反射(圖3)。在過L1井地震剖面上，礁灘體反射特征為：丘狀、時差增大，頂部為弱波峰、內部為斷續弱波峰反射(圖4)。因此，遂寧高帶礁灘體地震響應特征主要呈丘狀及弱振幅。根據以上特征，結合長興組厚度、振幅類屬性及古地貌背景可準確預測礁灘體分布。

圖3 過PL18井地震剖面

圖4 過L1井地震剖面

2.3 礁灘體分布預測

長興組礁灘體分布受古地貌控制，其中古地貌高區域是礁灘體發育的潛在區域。因此為明確遂寧高帶礁灘體的分布，首先需明確研究區的古地貌背景。結合遂寧高帶23口井的合成地震記錄標定結果，通過聯合解釋遂寧高帶二、三維地震資料，準確標定了長興組頂、底界面。該區無大斷距斷裂且構造起伏平緩，長興組巖性橫向變化較小，因此長興組時間域和深度域厚度圖均準確反映了長興組厚度變化。但該區二維測線部署區域鉆井較少，影響時深轉換精度，因此根據長興組時間域地層厚度圖(圖5)，應用殘厚法并結合三維可視化技術得到長興組古地貌圖(圖6)。可見：該區東北部為武勝—蓬溪臺凹，長興組厚度小，古地貌較低；中部為武勝—蓬溪臺凹邊緣高帶(遂寧高帶)，長興組厚度大，古地貌較高；西南部逐漸過渡到海陸過渡相，長興組厚度逐漸變小，古地貌較低(圖6)。

圖5 長興組時間域地層厚度圖

圖6 長興組古地貌圖

基于長興組遂寧高帶古地貌背景，根據礁灘體地震響應特征，結合地震屬性分析刻畫礁灘體分布。在對研究區二、三維地震資料進行存儲位數和振幅能量統一校正的基礎上，提取了長興組層間均方根振幅屬性(圖7)，將地層厚度較大、古地貌較高、均方根振幅較小的地區判斷為礁灘體發育區。以此為依據預測了長興組遂寧高帶礁灘體分布(圖8)。共識別礁灘體21個，總面積達4297 km2，遂寧高帶礁灘體平行于武勝—蓬溪臺凹自南東向北西呈雁列式展布，共分為三排礁灘體：第一排靠近臺凹，獨立成排呈北西向展布；第二排、第三排自南東向北西方向由單排礁灘體逐漸分叉(PL19井附近)，隨后相對平行成排，呈北西向展布。

圖7 長興組層間均方根振幅屬性圖

圖8 長興組遂寧高帶礁灘分布圖

3 礁灘體儲層分布預測

遂寧高帶目前鉆遇礁灘體的多口鉆井中，僅部分獲氣或含水顯示，未獲氣或含水顯示的鉆井在長興組鉆遇大套灰巖，巖性致密，說明該區礁灘體儲層的發育程度存在差異。因此，在準確刻畫礁灘體展布規律的基礎上預測礁灘體儲層，明確礁灘體儲層分布對該領域的下一步勘探至關重要。

3.1 礁灘體儲層正演模擬

為進一步準確預測該區長興組礁灘體儲層分布，需首先確定礁灘體儲層的測井和地震響應特征。PL18井鉆井證實，長興組頂部發育一套厚度約為25 m的儲層，雖無天然氣產出，但日產水118 m3，說明長興組儲層非常發育，物性較好。儲層段主要測井響應特征為：中等聲波時差、中等密度、低自然伽馬、低電阻率；與上、下圍巖的自然伽馬值無明顯區別，但聲波時差、密度、電阻率值明顯下降(圖9a)，說明儲層段波阻抗值較上、下圍巖低。依據PL18井礁灘體儲層測井響應特征進行正演模擬，以確定礁灘體儲層的地震響應特征。正演模型層速度由PL18井聲波時差曲線得到，依據圖3建立正演模型。為確定礁灘體儲層的地震響應特征，建立了兩個正演模型，即礁灘體含儲層正演模型(圖9b上)及礁灘體無儲層正演模型 (圖9c上)。可見：礁灘體儲層發育時，儲層段頂、底部為弱波峰，整個礁灘體地震反射能量較弱(圖9b下)，與實際地震剖面(圖3)一致；礁灘體儲層不發育時，儲層段頂部為中強波峰，較左、右地層振幅低，內部為中弱波谷，整個礁灘體地震反射能量變弱(圖9c下)。

圖9 PL18井儲層正演模擬圖

此外，遂寧高帶某些鉆井鉆遇的礁灘體含多段儲層，以PL19井為例，其儲層段主要包含四段，厚度較小，自上而下分別為1、5、3、3 m，其中上面兩段合試日產氣0.093萬m3，日產水10.8 m3(圖10a)。依據該井長興組儲層段特征，建立了包含兩套儲層的礁灘體正演模型。含多套儲層的礁灘體地震響應特征同樣頂部為弱波峰，內部出現弱波峰，整個礁灘體地震反射能量較弱(圖10b)。龍勝祥等[16]認為元壩氣田長興組礁灘體儲層呈弱振幅、低頻地震響應特征，振幅強弱與儲層厚度和物性有關。由于元壩氣田長興組礁灘體為臺緣相，其厚度較大，根據振幅和頻率特征即可定性描述礁灘體儲層。張長寶等[24]通過對土庫曼斯坦阿姆河右岸區塊礁灘體儲層的正演模擬，認為礁灘體儲層呈中弱反射，地震反射同相軸連續性差。對比前人研究成果，在現有地震資料的分辨率條件下，遂寧高帶礁灘體儲層正演模擬結果表明，地震響應呈弱振幅特征，但遂寧高帶的臺內礁灘體厚度較小，儲層欠發育時內部呈中弱波谷反射特征，因此其內部地震響應的波峰個數更準確地反映了儲層發育程度。

圖10 PL19井儲層正演模擬圖

3.2 礁灘體儲層分布預測

根據正演模擬結果，可運用GeoEast地震解釋系統通過地震屬性分析及波阻抗反演進一步預測遂寧高帶長興組礁灘體儲層分布。長興組遂寧高帶礁灘體若存在儲層，則會在其內部產生弱波峰，而長興組底界為波谷，則向上會產生1個中強波峰。因此，礁灘體內部儲層最少產生兩個波峰(若礁灘體厚度較大，含多段儲層，則最少產生3個波峰)；礁灘體內部無儲層，則會產生一個波峰。根據上述認識，通過提取波峰個數大于2的波峰個數平面屬性定性預測礁灘體儲層分布(圖11)，可以看出礁灘體非均質性較強，儲層分布不均勻。

圖11 長興組遂寧高帶礁灘體波峰個數屬性圖

在定性預測礁灘體儲層分布的基礎上，在遂寧高帶三維地震資料覆蓋的主體區通過波形指示反演定量預測儲層厚度。波形指示反演充分利用地震波形的橫向變化反演儲層空間的相變特征，進而分析儲層垂向巖性組合的高頻結構特征，充分體現了相控的思想[25]，對于長興組礁灘體這種具有明顯地震響應差異的地質體非常適用。圖12為過MX1-MX11井波阻抗反演剖面。由圖可見：MX1井位于第二排礁灘體，儲層段距礁灘體頂部20 m，厚度為18 m，井點處由頂部向下長興組波阻抗值存在明顯低值段；MX11井位于第一排礁灘體和第二排礁灘體之間，井點處長興組波阻抗值較大，波阻抗曲線變化不明顯，儲層不發育。

圖12 遂寧高帶過MX1-MX11井長興組波阻抗反演剖面

根據鉆井統計，長興組礁灘體儲層的波阻抗值范圍為12000～15000 m/s·g/cm3，以此為依據，在波阻抗數據體上提取儲層(圖13)。圖14為遂寧高帶過MX1-MX11井長興組礁灘體儲層反演剖面。由圖可見：①長興組礁灘體儲層基本發育在中上段，MX1井點處礁灘體儲層發育，而MX11井點處基本無儲層，反演結果與鉆井數據較吻合；②在礁灘體底部泥巖之上存在局部儲層，剖面上長興組底部的3個薄層是由于泥巖與灰巖的波阻抗值漸變而形成的，并非礁灘體的儲層響應。

圖13 長興組遂寧高帶礁灘體儲層波阻抗—自然伽馬交會圖

圖14 遂寧高帶過MX1-MX11井長興組礁灘體儲層反演剖面

以長興組頂、底界面為約束，運用GeoEast解釋系統提取礁灘體儲層波阻抗體時間厚度值(代表滿足礁灘體儲層波阻抗值域范圍的時間厚度)，其與長興組地層平均速度相乘再除以2，得到礁灘體儲層厚度圖(圖15)。鉆遇礁灘體的12口鉆井數據表明，圖15的礁灘體儲層厚度平均絕對誤差小于2%。由圖15可見：遂寧高帶第一排礁灘體儲層最發育，厚度為12～46 m，其東部和西部儲層較發育，中部儲層厚度較小；第二排礁灘體儲層厚度為8～36 m，東部MX3井附近儲層最發育，中部及西部儲層厚度較小。結合長興組古地貌(圖6)可知，礁灘體儲層發育程度整體受古地貌與礁灘體距武勝—蓬溪臺凹的距離共同控制，古地貌越高、距武勝—蓬溪臺凹越近的礁灘體儲層越發育。

圖15 長興組遂寧高帶礁灘體儲層厚度圖

4 結論

本文運用地震響應特征分析、地震屬性分析、模型正演、地震波阻抗反演等技術精細雕刻了長興組遂寧高帶礁灘體展布及儲層分布，為該區礁灘體勘探提供了重要依據，對其他地區礁灘體的識別及儲層預測具有借鑒意義，并取得以下認識。

(1)遂寧高帶礁灘體規模較大，共發育三排礁灘體，呈北西—南東向雁列式展布，其儲層發育程度受古地貌和礁灘體距武勝—蓬溪臺凹的距離共同控制，自南西向北東逐漸發育，且礁灘體非均質性較強，儲層分布不均勻。

(2)提出了由點到面、由粗到細的礁灘體識別及儲層預測方法：以鉆井數據為參考，地震響應特征為依據，通過層位精細解釋、古地貌恢復、地震屬性分析準確刻畫了礁灘體展布；在此基礎上，根據礁灘體儲層測井和地震響應特征，優選地震屬性、地震反演方法準確預測了礁灘體儲層分布。