陳琦，劉全穩(wěn)，王身建，呂一

(廣東石油化工學(xué)院 石油工程學(xué)院，廣東 茂名 525000)

隨著埋深的增加，薄儲層厚度的認(rèn)識也不一樣。如何識別3500 m埋深下的碳酸鹽巖薄儲層，尤其是膏巖層下的碳酸鹽巖薄儲層，不僅是生產(chǎn)實(shí)際的需求，而且具有較為重要的科學(xué)意義。普光氣田位于四川盆地東北部，其主要產(chǎn)層為飛仙關(guān)組和長興組。飛仙關(guān)組的鮞粒白云巖次生孔隙十分發(fā)育, 孔隙度可高達(dá)20%, 是罕見的深部優(yōu)質(zhì)孔隙型儲層[1]，在經(jīng)歷了近年的勘探與開發(fā)后，飛仙關(guān)組和長興組的產(chǎn)量已經(jīng)明顯降低。為了保持產(chǎn)能，目前，勘探開發(fā)目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)移到了儲層厚度較薄、物性較差的嘉陵江組。

如何將埋藏深的薄儲層準(zhǔn)確識別出來，是研究人員面臨的一大難題。儲層薄、物性差所導(dǎo)致的地震響應(yīng)特征不明顯，是形成該區(qū)研究困難的主要原因。以往的研究大都集中在縫洞型和溶洞型儲層的認(rèn)識上，而薄儲層研究則鮮有人為。普光氣田南部的SM區(qū)塊的薄儲層不僅埋藏較深，還具有緊鄰膏鹽層下的特殊結(jié)構(gòu)。正確認(rèn)識和預(yù)測評價膏鹽層下的薄儲層，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 SM區(qū)塊嘉陵江組儲層特征

SM區(qū)塊位于普光氣田南部，行政上隸屬于四川省達(dá)州市宣漢縣和達(dá)縣，面積約600 km2。該區(qū)以線狀背斜為主，主要發(fā)育有鐵山斷背斜構(gòu)造、雙廟背斜構(gòu)造和雷音鋪背斜構(gòu)造，處于一個多邊界的構(gòu)造交接部位，經(jīng)歷了加里東、海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動，這些構(gòu)造運(yùn)動形成了盆地周邊地殼表層的收縮褶皺，尤其是燕山晚期和喜馬拉雅期的強(qiáng)烈擠壓作用，形成了大量逆沖斷層及相關(guān)褶皺。因受不同方向、不同層次的擠壓和滑脫作用，構(gòu)造形變明顯。

1.1 SM區(qū)塊嘉陵江組結(jié)構(gòu)特征

嘉陵江組厚度一般為769～1050 m，主要形成于淺海臺地環(huán)境，巖性一般為灰色及黃灰色灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖與膏鹽巖互層。自上而下分為五段，其中嘉五段、嘉四段的膏巖極為發(fā)育，嘉三段、嘉二段、嘉一段碳酸鹽巖發(fā)育。

(1)嘉五—嘉四段(T1j5—T1j4)：以蒸發(fā)臺地相為主。巖性以白-灰色石膏巖及淺灰色膏鹽巖為主，夾薄層深灰色云巖、含灰質(zhì)云巖；底部以灰色泥晶白云巖、含灰質(zhì)白云巖為主，其間夾淺灰色硬石膏巖及砂屑云巖，發(fā)育有多套膏鹽巖層，總厚度約30 m。(2)嘉三段(T1j3)：為局限-開闊臺地。巖性以灰?guī)r為主，其間夾灰色含泥質(zhì)白云巖，厚度200 m左右。 (3)嘉二段(T1j2)：嘉二段以蒸發(fā)-局限臺地相為主，又分為三段，上部以灰白色石膏巖為主，厚度20 m，夾灰色-深灰色含膏白云巖；中部以深灰色白云巖為主，為儲層主要發(fā)育層段；下部以深灰色泥灰?guī)r、灰?guī)r為主；底部為石膏及膏質(zhì)白云巖。(4)嘉一段(T1j1)：沉積相以開闊臺地相為主。該段巖性以大套灰?guī)r段為主要特點(diǎn)，在近底部夾膏質(zhì)灰?guī)r、膏質(zhì)云巖及砂屑云巖。底部與下伏飛仙關(guān)組四段頂部的硬石膏巖或泥質(zhì)白云巖之間整合接觸[2]。由于嘉三段以上無有效儲層，本次研究以嘉二上部膏巖+嘉二中部白云巖儲層，嘉二底部膏巖+白云巖儲層，作為技術(shù)攻克重點(diǎn)目標(biāo)。嘉二段(T1j2)在沉積時，普光地區(qū)曾三度發(fā)生海退—海侵周期性變遷，總體表現(xiàn)為海平面下降。海退時表現(xiàn)為以膏巖、云膏巖、云巖、膏云巖等沉積為主的蒸發(fā)潮坪和蒸發(fā)瀉湖環(huán)境；海侵時則表現(xiàn)為以泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r、云巖、云灰?guī)r、含膏灰?guī)r為主的局限瀉湖和局限潮坪環(huán)境，海水具有自西南向北東逐漸變淺趨勢。

嘉二時期的臺內(nèi)灘形成于臺地內(nèi)的相對高地形處，是局限臺地相帶中受潮汐或波浪作用控制形成的較高能沉積區(qū)。研究區(qū)鐵山-雙廟-雷音鋪灘體為普光地區(qū)一個較大的灘體，縱向上呈現(xiàn)出蒸發(fā)臺地和局限臺地交互沉積的特征，平面上呈北東—南西向朵狀展布，沉積相對穩(wěn)定，僅因微地貌的差異沉積微相略有變化。

1.2 儲層基本特征

針對嘉陵江組儲層主要發(fā)育在嘉二段，通過巖芯觀察及鑄體薄片、FMI成像測井等資料，分析儲集空間類型為孔隙和裂縫兩種類型，主要以孔隙為主。

孔隙儲層以次生孔隙為主,主要表現(xiàn)為：一種與溶蝕有關(guān)，如溶孔(洞)、溶縫等；另一種則是與溶蝕無關(guān)的孔隙，如晶間孔。溶蝕孔中又以晶間溶孔和晶間溶蝕擴(kuò)大孔為主。

裂縫儲層主要表現(xiàn)為水平縫、斜裂縫和垂直縫三種類型的構(gòu)造縫或溶縫，但裂縫大都被方解石、膏質(zhì)或泥質(zhì)半充填—全充填[3]。

儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為以微孔隙為主，喉道類型以微喉道為主。

儲層的物性特征表現(xiàn)為以低孔-低滲儲層為主，研究區(qū)嘉二段的平均孔隙度為4.3%，平均滲透率為0.26 mD。物性整體上較差, 以三類儲層為主。

2 儲層地球物理特征

儲層的厚薄實(shí)際上是一個相對概念。地震勘探技術(shù)上的薄儲層是以當(dāng)代技術(shù)最小可識別為宜，因此，不同深度、不同地震速度、不同地層結(jié)構(gòu)的地區(qū)，薄儲層的最小可識別厚度不同。

從Rayleigh的分辨率準(zhǔn)則出發(fā)，應(yīng)把薄層定義為其厚度小于λ/4(λ為地震子波的主波長)的地層。Widess(1973)利用正弦波對楔形體作理論合成記錄，發(fā)現(xiàn)當(dāng)厚度小于λ/8時，復(fù)合反射波變?yōu)槿肷渥硬ǖ奈⒎中问降姆€(wěn)定狀態(tài)，即此時復(fù)合反射波從波形上看不可識別[4]。所以薄層的區(qū)分，與所用的觀點(diǎn)、方法有很大的關(guān)系,沒有一個統(tǒng)一的劃分界限。但目前,多數(shù)人仍以λ/4為界來劃分[5]。

而本文研究的薄儲層建立在對石膏層下碳酸鹽巖綜合地震響應(yīng)特征上，以預(yù)測和尋找薄儲層有利發(fā)育帶為勘探提供依據(jù)。

2.1 測井響應(yīng)特征

對研究區(qū)的測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析，本區(qū)嘉二段共發(fā)育三種主要巖性(石膏巖、白云巖、灰?guī)r)。其中，石膏的自然伽馬為10～22 API，聲波時差為164～175 μs/m，密度為2.7～2.9 g/cm3；石灰?guī)r的自然伽馬為10～90 API，聲波時差為145～155 μs/m，密度為2.7～2.8 g/cm3；白云巖的自然伽馬為15～25 API，聲波時差為140～150 μs/m，密度為2.75～2.85 g/cm3。顯而易見，本區(qū)嘉陵江組二段的三種主要巖類(石灰?guī)r、白云巖、石膏)存在以下規(guī)律：自然伽馬值，石膏<白云巖<石灰?guī)r；聲波時差值，白云巖<石灰?guī)r<石膏；密度值，石灰?guī)r<白云巖<石膏。

2.2 正演地震響應(yīng)特征

根據(jù)鉆井資料，嘉二段的薄儲層表現(xiàn)為，埋深在3500 m左右，厚度為10～22 m，以這一深度地震波長為150 m計(jì)，則最小可識別厚度的1/4波長約為38 m，所以本區(qū)嘉二段儲層應(yīng)屬于地震不可識別薄儲層范疇。此外，在嘉二段儲層上方還發(fā)育有一套厚度為20 m的石膏層，使這一類儲層的識別情況更為復(fù)雜。

根據(jù)工區(qū)測井?dāng)?shù)據(jù)顯示的速度和密度情況，建立了嘉二段楔形體儲層的速度和密度模型(圖1)。楔形體起點(diǎn)為最左端的0 m點(diǎn)，最大厚度為50 m。利用主頻為40 Hz的雷克子波得到了模型正演剖面圖(圖2)。

圖1 嘉二段楔形體儲層正演模型 圖2 嘉二段楔形體儲層地震正演剖面

在正演剖面中可以看出從上到下共有三條較強(qiáng)的反射同相軸，其中第一條強(qiáng)反射軸為嘉三段底界的反射，第三條強(qiáng)反射同相軸為嘉二段底界的反射，而第二條較強(qiáng)反射同相軸則是嘉二段的膏巖底界的反射，這一套反射分布較穩(wěn)定。對比圖1與圖2可見，在楔形體發(fā)育部位，受儲層物性影響，石膏層與儲層的分界處的反射同相軸與楔形體外同相軸明顯不同。從左到右，楔形體厚度的變化，導(dǎo)致同相軸出現(xiàn)明顯差異的點(diǎn)為圖中的極性反轉(zhuǎn)點(diǎn)，表明在此反射點(diǎn)，楔形體的儲層物性特征得以彰顯，而小于此點(diǎn)厚度的楔形體無法顯示，將此極性反轉(zhuǎn)點(diǎn)的厚度，定義為最小可識別厚度。

圖3 inline152線疊前時間偏移剖面

圖2中的極性反轉(zhuǎn)點(diǎn)出現(xiàn)在第12道，同相軸發(fā)生了明顯變化，膏巖底界的反射同相軸皆表現(xiàn)為極負(fù)性現(xiàn)象，此時對應(yīng)的楔形體厚度為14 m，所以可以認(rèn)為在川東北地區(qū)埋深3500 m左右的嘉二段石膏巖下的儲層厚度等于或大于14 m時，地震剖面可以顯示出石膏層下所含有的儲層。由此，從圖中可以看到一個現(xiàn)象：與嘉二段石膏層配套的儲層，當(dāng)厚度小于14 m時，地震同相軸不改變屬性；當(dāng)大于14 m時，地震同相軸表現(xiàn)為石膏層的底部出現(xiàn)了負(fù)極性同相軸；并且，儲層厚度越大，負(fù)極性振幅越大，之下儲層的正極性振幅配套出現(xiàn)。這一現(xiàn)象，被歸結(jié)為尋找嘉二段下儲層的波組特征現(xiàn)象。

根據(jù)這一認(rèn)識，首先追蹤出了整個工區(qū)的石膏層的底界反射(圖3，測網(wǎng)密度8×8)，從圖3中可以看到石膏底界的反射在地震剖面上出現(xiàn)了負(fù)極性的反射同相軸，在其下方有“亮點(diǎn)”反射特征的地震相，根據(jù)前文的模型正演研究，這種地震相特征為嘉二段儲層有利發(fā)育區(qū)。當(dāng)“亮點(diǎn)”表現(xiàn)為弱振幅、斷續(xù)特征時，儲層厚度較薄，當(dāng)同相軸振幅較強(qiáng)，連續(xù)性表現(xiàn)較好時，表明該段儲層較厚。

3 儲層預(yù)測研究

利用地震資料進(jìn)行儲層預(yù)測的方法有很多，目前比較實(shí)用且能有效組合的技術(shù)包括地震屬性分析技術(shù)和反演技術(shù)。

3.1 地震屬性分析

地震屬性是指那些由疊前或疊后地震數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換而導(dǎo)出的有關(guān)地震波幾何學(xué)、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的特征。由于地震屬性與所預(yù)測對象之間的關(guān)系復(fù)雜，不同研究區(qū)不同儲層的敏感屬性也不完全相同，即使在同一研究區(qū)的同一儲層，不同預(yù)測對象所對應(yīng)的敏感屬性也有差異[6，7]。針對不同的類型儲層的研究應(yīng)選擇相應(yīng)的地震屬性進(jìn)行研究。在本區(qū)中，石膏層反射的振幅特征能夠反映嘉二段的儲層性質(zhì)的優(yōu)劣，因此優(yōu)選了平均波峰振幅和平均振幅的屬性組合，可以較好地反映該儲層的分布(圖4a，4b)。從圖4中可以看出，在工區(qū)中部的區(qū)域?yàn)槭鄮r振幅較強(qiáng)區(qū)，即為嘉二儲層有利分布區(qū)。由于兩張圖都是振幅類屬性，所以二者基本類似，只是其分布區(qū)有細(xì)微的差別。

圖4 研究區(qū)薄層平均波峰振幅和石薄層平均振幅切片

3.2 模型反演技術(shù)分析

圖5 過雷北1井inline 195 線阻抗反演剖面

利用地震屬性分析技術(shù)能夠定性地預(yù)測儲層有利分布區(qū)，然而若要定量地預(yù)測儲層的分布則需要借助于地震反演技術(shù)。目前地震反演技術(shù)包括很多種如道積分、遞推反演、模型反演和隨機(jī)反演等，每種反演方法適用于不同的地質(zhì)條件。嘉二儲層由于其沉積相分布較為穩(wěn)定，儲層較薄，適用基于模型的反演方法來進(jìn)行嘉陵江組儲層預(yù)測。

圖5為工區(qū)過雷北1井的波阻抗反演剖面，從反演剖面中可以看到反演剖面整體阻抗結(jié)構(gòu)合理，能反映嘉陵江組的總體阻抗結(jié)構(gòu)，其嘉二底界以上和嘉三底界以下的區(qū)域?yàn)榧味佑欣植紖^(qū)，其儲層阻抗分布范圍為17500～18500 mc/ggs。

根據(jù)本次的阻抗反演結(jié)果，以所追蹤的石膏巖底界層位反射做了平均阻抗切片，切片的結(jié)果見圖6。

圖6 研究區(qū)薄儲層阻抗切片 圖7 研究區(qū)薄儲層厚度等值線

阻抗切片能較明確地反映儲層的有利分布區(qū)，但是無法準(zhǔn)確描述儲層的厚度分布。因此在波阻抗反演剖面算出每一地震道的速度，把反演剖面上的時間厚度轉(zhuǎn)換成深度厚度，然后再網(wǎng)格化得到研究區(qū)的儲層厚度平面圖(圖7)。從圖7中可以看出研究區(qū)的儲層厚度小于25 m，大部分在15 m以下，在雙廟場主體構(gòu)造附近有兩塊較厚的區(qū)域。

3.3 孔隙度預(yù)測

儲層預(yù)測中尤其是油氣勘探開發(fā)中，孔隙度是一個非常重要的物性參數(shù)，而從地震資料中反演得到孔隙度對于勘探開發(fā)具有很重要的意義?？紫抖确囱菖c阻抗反演的原理不太一樣，目前大部分的孔隙度反演是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的，它的基本原理是在已知鉆井處尋找已知的孔隙度和井旁處地震屬性的關(guān)系(線性的或非線性的)，然后把尋找到的數(shù)學(xué)關(guān)系運(yùn)用到未鉆井區(qū)域，把未知區(qū)域的地震數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成孔隙度數(shù)據(jù)。和其他方法相比，通過使用地震資料反演孔隙度，精度相對較高。

圖8 嘉二段薄儲層孔隙度等值線

在孔隙度反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過嘉三底界和嘉二底界兩套層位，提取嘉陵江組二段儲層平均孔隙度(圖8)。從圖8中可以看出嘉二儲層孔隙度多小于6%，大部分在2%～4%之間，在平面上孔隙度呈團(tuán)塊狀分布。根據(jù)孔隙度反演顯示的有利儲集區(qū)域與其他方法的結(jié)果基本一致，和鉆井、地質(zhì)資料吻合，認(rèn)為根據(jù)孔隙度這一屬性得到的結(jié)果真實(shí)可靠。

4 結(jié)論

(1)在對SM地區(qū)嘉陵江組儲層特征分析的基礎(chǔ)上，通過正演模擬技術(shù)對薄儲層進(jìn)行識別，分析結(jié)果認(rèn)為，該區(qū)碳酸鹽巖儲層的最小可識別厚度為14 m。

(2)隨著埋深增加，本研究區(qū)嘉陵江組儲層厚度薄，儲層物性差，地震響應(yīng)不明顯等問題更加突出，無法用常規(guī)方法進(jìn)行儲層預(yù)測。本文通過研究石膏層的地震響應(yīng)特性來尋找儲層有利發(fā)育帶，預(yù)測結(jié)果和后來鉆的兩口井高度吻合，結(jié)果表明，上述技術(shù)對本區(qū)碳酸鹽巖儲層預(yù)測是有效的。