程金意

(長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 荊州434000)

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

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層分布

研究區(qū)震旦系地層從上到下依次分為上震旦統(tǒng)燈影組和下震旦統(tǒng)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(nèi)部存在剝蝕現(xiàn)象。

1.2 構(gòu)造特征

桐灣運(yùn)動對燈影組巖溶儲層的發(fā)育與展布起到主要的控制作用,加里東運(yùn)動形成的古隆起為高磨地區(qū)燈影組油氣藏的油氣運(yùn)聚奠定了良好的基礎(chǔ)。古隆起形成以來屬于繼承性持續(xù)隆起,形態(tài)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(qū)位于一個(gè)大型巖溶斜坡,是較為有利的巖溶儲層區(qū)域?？傮w巖溶格局受東西向展布的斷層控制,表現(xiàn)為明顯的南北分塊性,高石梯地區(qū)的古地貌明顯高于磨溪區(qū)塊。高石梯地區(qū)主要發(fā)育巖溶高地和巖溶斜坡,由西向東古構(gòu)造逐漸由巖溶斜坡過渡為巖溶高地；磨溪地區(qū)主要發(fā)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(shù)是根據(jù)實(shí)際地層上下接觸關(guān)系和平面展布的差異建立正確的地質(zhì)模型,然后再針對該模型進(jìn)行正演模擬得到合成地震記錄與實(shí)際地震資料比較檢驗(yàn),確定其地震響應(yīng)模式來研究地下的地質(zhì)條件。正演模擬一般采用數(shù)值模擬的方法,通過計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)各種參數(shù)來建立不同情形的虛化地質(zhì)模型來探究地質(zhì)因素與地震響應(yīng)特征之間的規(guī)律。

地震波數(shù)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(jù)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(jīng)過多次迭代以獲取最優(yōu)出射角[6]；然后利用子波和地質(zhì)界面出的反射系數(shù)進(jìn)行褶積運(yùn)算得到地震合成記錄,該方法簡單、精確,但面對比較復(fù)雜的地質(zhì)模型需要大量的計(jì)算時(shí)間。積分方程法[7]的原理是將波動方程中時(shí)間與空間的導(dǎo)數(shù)用相應(yīng)的差分替代,其對公式的推導(dǎo)演算過程極為復(fù)雜,效率過低不實(shí)用。而波動方程法可以在同時(shí)保留地震波運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特征基礎(chǔ)上更加精準(zhǔn)地模擬出復(fù)雜地質(zhì)模型的地震波場,因此該方法多用于復(fù)雜地質(zhì)模型的地震波正演模擬。所以,針對高磨地區(qū)燈影組復(fù)雜的地質(zhì)概況采取波動方程進(jìn)行正演模擬。

根據(jù)地下介質(zhì)的不同類型,波動方程法可分為聲學(xué)介質(zhì)波動方程、彈性介質(zhì)波動方程及粘彈性介質(zhì)波動方程。根據(jù)高石梯- 磨溪區(qū)塊的實(shí)際資料條件和地質(zhì)概況,研究采用聲學(xué)介質(zhì)波動方程法進(jìn)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(shí)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(yīng)特征

研究區(qū)臺緣帶燈四段上亞段整體上表現(xiàn)為“寬波谷”的地震響應(yīng)特征,但是依據(jù)此響應(yīng)模式部署井位,生產(chǎn)井單井產(chǎn)能差異較大,說明“寬波谷”的地震響應(yīng)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(nèi)存在不同的儲層組合關(guān)系,儲層物性差異也較大,因此儲層的地震響應(yīng)特征具有多解性。為此,利用燈四段儲層構(gòu)型和組合分類,基于地震資料進(jìn)行不同儲層組合的正演模擬分析建立高產(chǎn)井地震響應(yīng)模式,以支撐該區(qū)的井位部署。

圖1 為“縫洞型儲層+硅質(zhì)夾層+孔洞型儲層”組合類型的正演模擬結(jié)果,當(dāng)燈四3 小層儲層厚度大于25m、燈四2 小層發(fā)育孔洞型儲層時(shí),地震響應(yīng)特征表現(xiàn)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??；并且當(dāng)3 小層的厚度大于25m 時(shí),3小層內(nèi)部又寬波谷變?yōu)槿踹B續(xù)的單波峰反射。同樣進(jìn)行第二種組合類型的正演模擬發(fā)現(xiàn),燈四段3 小層和燈四段2 小層均發(fā)育縫洞型儲層時(shí),燈四上亞段地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為“寬波谷”的反射特征,并且當(dāng)燈四段3 小層變薄,燈四段上亞段波谷反射時(shí)差越小。當(dāng)儲層表現(xiàn)為第三種組合類型時(shí),燈四段3 小層縫洞儲層與燈四段2 小層致密云巖表現(xiàn)為“寬波谷+亮點(diǎn)”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(diǎn)的時(shí)差越小。

表1 地層彈性參數(shù)

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(yīng)特征

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

圖2 連井儲層地震響應(yīng)特征圖

從地質(zhì)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(yīng)性,與有利區(qū)分布于構(gòu)造高部位的地質(zhì)認(rèn)識一致,可以認(rèn)為巖溶斜坡帶和巖溶高地為有利沉積相帶。運(yùn)用40Hz 雷克子波進(jìn)行褶積地震正演模擬,分析不同儲層構(gòu)型及組合類型的地震響應(yīng)特征,發(fā)現(xiàn)巖溶斜坡和巖溶高地表現(xiàn)為3 種地震響應(yīng)模式：當(dāng)燈四上為“縫洞型儲層+硅質(zhì)夾層+致密層”時(shí),對應(yīng)于巖溶洼地的過渡帶巖溶斜坡,燈四段3 小層內(nèi)部表現(xiàn)為“弱振幅雙波峰+寬波谷”的反射特征；當(dāng)燈四上為“縫洞型儲層+硅質(zhì)夾層+縫洞型儲層”時(shí),對應(yīng)相帶為巖溶高地,此時(shí)燈四3 小層地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為“寬波谷”；當(dāng)燈四上為“縫洞型儲層+硅質(zhì)夾層+孔洞型儲層”組合時(shí),對應(yīng)巖溶斜坡地帶,正演道集上表現(xiàn)為“寬波谷+弱振幅波峰”的地震響應(yīng)特征。與實(shí)際地質(zhì)資料相結(jié)合,連井地質(zhì)模型正演模擬道集地震響應(yīng)特征與地質(zhì)認(rèn)識吻合度較高。

4 結(jié)論

本文通過對研究區(qū)震旦系燈影組四段巖溶儲層的地質(zhì)、地震綜合研究,在對儲層響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上,利用波動方程正演模擬的方法進(jìn)一步分析高產(chǎn)儲層地震響應(yīng)特征,得到以下結(jié)論：

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