趙邦六 張宇生 曾 忠 郗 誠* 章 雄 張光榮

(①中國石油勘探與生產(chǎn)分公司,北京 100011；②中國石油西南油氣田分公司,四川成都 610041；③東方地球物理公司西南物探研究院，四川成都 610000)

0 引言

近年來，四川盆地侏羅系沙溪廟組致密氣勘探屢獲重大突破，成為西南油氣田公司上產(chǎn)500億立方米的重要增長點(diǎn)，因此致密砂巖氣勘探將是未來天然氣勘探最重要的領(lǐng)域之一[1-4]。四川盆地是具有多套含油氣層系的大型含油氣疊合盆地[5-6]，其中侏羅系以河道砂沉積為主。目前的鉆探成果表明，川中地區(qū)侏羅系沙溪廟組沙二段縱向河道期次多、砂體累計(jì)厚度大、河道橫向分布廣，具有良好的勘探潛力。但河道砂體橫向變化快、縱向疊置關(guān)系復(fù)雜，單條河道寬度小、厚度不均，因此含氣砂體儲(chǔ)層預(yù)測困難；同時(shí),儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)，且低孔低滲，勢必增加甜點(diǎn)預(yù)測的難度。前期采用常規(guī)勘探三維地震資料，存在成像精度低、橫向保幅能力較差、分辨率低等問題，對(duì)河道砂體橫向邊界預(yù)測精度較低。道集中遠(yuǎn)炮檢距信息不足，造成高置信度的AVO屬性分析無法實(shí)施，制約了對(duì)含氣甜點(diǎn)砂體的識(shí)別。

針對(duì)以上難題，在川中地區(qū)開展了“兩寬一高”(寬頻帶、寬方位、高密度)及多波地震采集技術(shù)實(shí)踐，并開展處理、解釋攻關(guān)研究，通過高精度三維地震處理、解釋一體化技術(shù)的應(yīng)用，地震資料品質(zhì)得到了明顯提升[7-12]。砂體預(yù)測精度明顯提升，增加了河道砂體邊界識(shí)別的準(zhǔn)確性，含氣性預(yù)測精度達(dá)到90%，為川中地區(qū)沙溪廟組井位目標(biāo)優(yōu)選及儲(chǔ)量預(yù)測提供了有效支撐。

1 侏羅系沙溪廟組地質(zhì)背景

四川盆地侏羅紀(jì)時(shí)期為大型陸內(nèi)坳陷盆地，發(fā)育以碎屑巖為主、伴介殼灰?guī)r的三角洲—湖相沉積體系[13]，厚度一般為2000～3000m，地層埋深具有南淺北深、東淺西深的特征。侏羅系自下而上依次發(fā)育：下侏羅統(tǒng)自流井組、中侏羅統(tǒng)沙溪廟組、上侏羅統(tǒng)遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組。其中川中地區(qū)沙溪廟組主要發(fā)育三角洲平原—前緣沉積，具有明顯的辮狀河三角洲特點(diǎn)，縱向上發(fā)育多期河道砂，累計(jì)厚度大，且疊置連片分布；單河道砂體厚度為8～40m，單井砂巖累計(jì)厚度為60～150m，縱向發(fā)育多套厚度大于5m的河道砂體儲(chǔ)層，儲(chǔ)層累計(jì)厚度為15～90m，整體表現(xiàn)為中低孔、低滲的致密砂巖儲(chǔ)層特征。

沙溪廟組氣藏屬次生氣藏，圈閉類型主要以巖性圈閉為主，氣藏形成主要受烴源發(fā)育區(qū)、烴儲(chǔ)溝通斷裂及儲(chǔ)集體三要素控制。沙溪廟組烴源來自下伏侏羅系或上三疊統(tǒng)，儲(chǔ)集體主要為河道砂體，辮狀河三角洲河流相的典型“泥包砂”巖性組合特征，為儲(chǔ)集體提供了泥巖側(cè)向遮擋層、底板層及蓋層。沙溪廟組內(nèi)部發(fā)育小走滑斷層，斷至下伏烴源巖地層，油氣可通過此類斷層持續(xù)運(yùn)移至沙溪廟組河道砂體中聚集成藏(圖1)。

圖1 四川盆地沙溪廟組成藏模式圖

為滿足沙溪廟組河道型致密巖性氣藏的高效勘探開發(fā)，需要對(duì)河道砂體空間展布進(jìn)行精細(xì)刻畫，對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和富氣“甜點(diǎn)區(qū)”開展精細(xì)描述，從而支撐水平井軌跡優(yōu)化設(shè)計(jì)和儲(chǔ)層改造，實(shí)現(xiàn)提高單井產(chǎn)能。針對(duì)川中地區(qū)沙溪廟組河道型致密氣藏特點(diǎn)，開展了高精度目標(biāo)三維地震勘探，形成針對(duì)性的高保真、高分辨率一體化地震勘探技術(shù)，推動(dòng)了沙溪廟組致密氣勘探開發(fā)獲得新的突破。

2 高保真保幅處理技術(shù)

2.1 地震資料“雙高”處理思路

獲得“雙高”(高保真、高分辨)處理數(shù)據(jù)[14-20]是實(shí)現(xiàn)薄層砂巖砂體邊界識(shí)別和斷層精確成像的關(guān)鍵[21-23]。針對(duì)四川盆地致密氣地震地質(zhì)特點(diǎn)，研究了面向AVO特征低頻保護(hù)的“六分法”高保真疊前去噪、近地表Q補(bǔ)償、OVT域疊前時(shí)間偏移等關(guān)鍵技術(shù)。在處理過程中嚴(yán)格執(zhí)行“雙高”三維地震資料處理質(zhì)控技術(shù)要求，形成了一套行之有效的致密氣藏高保真保幅、高分辨率地震處理技術(shù)流程(圖2)。

圖2 川中地區(qū)沙溪廟組“雙高”處理流程

2.2 地震資料“雙高”處理關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 面向AVO特征低頻保護(hù)的“六分法”高保
真疊前去噪技術(shù)

淺層處理重點(diǎn)開展“三角區(qū)”(近炮檢距區(qū))疊前多域保真去噪，在保護(hù)近道弱信號(hào)及低頻的基礎(chǔ)上，逐步提高信噪比。處理過程中以保真為核心，以“六分法”去噪為主線，即采取先強(qiáng)后弱、先規(guī)則后隨機(jī)的順序，在多域采取多方法壓制各類噪聲。具體過程為：①在炮域及“十字排列域”采用相干噪聲壓制方法對(duì)“三角區(qū)”強(qiáng)能量、低頻、大振幅的規(guī)則干擾進(jìn)行處理，采用非規(guī)則空間采樣及曲波變換技術(shù)組合壓制地滾波。②對(duì)連續(xù)噪聲道數(shù)較多的隨機(jī)噪聲，分選到CMP域、檢波點(diǎn)、共炮檢距域，采取分頻方法進(jìn)一步予以壓制。③利用噪聲壓制前后單炮、疊加剖面、等時(shí)切片、信噪比對(duì)比圖以及低頻掃描質(zhì)控等手段，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性地逐次去除噪聲的目標(biāo)。

2.2.2 面向AVO特征的保幅處理技術(shù)

淺層信號(hào)受地表吸收影響較大，近地表Q補(bǔ)償能有效恢復(fù)由于近地表吸收造成的地震子波能量衰減。為減少地表一致性振幅補(bǔ)償對(duì)Q值計(jì)算的影響，首先進(jìn)行近地表補(bǔ)償，恢復(fù)被衰減的地震道頻率成分、高頻弱反射振幅和低速異常區(qū)的弱反射振幅；在此基礎(chǔ)上采用地表一致性振幅補(bǔ)償，消除因炮檢點(diǎn)采集因素不同而引起的振幅差異。近地表Q補(bǔ)償結(jié)合地表一致性振幅補(bǔ)償可有效恢復(fù)子波能量，減小頻帶損失，更好地保持反映儲(chǔ)層特征的道集AVO響應(yīng)特征。

2.2.3 OVT域疊前時(shí)間偏移

目前常規(guī)疊前時(shí)間偏移通常采用共炮檢距數(shù)據(jù)劃分，會(huì)造成偏移數(shù)據(jù)分布不均勻。近、遠(yuǎn)炮檢距因數(shù)據(jù)少，偏移后道集能量弱；中炮檢距數(shù)據(jù)多，偏移后道集能量強(qiáng)，不利于疊前AVO分析。道集經(jīng)過OVT域數(shù)據(jù)規(guī)則化后再進(jìn)行疊前偏移，可以使偏移前、后的每一個(gè)OVT塊數(shù)據(jù)分布、振幅能量相對(duì)均勻，能夠消除偏移方法帶來的道集振幅差異，突出地質(zhì)因素引起的振幅變化，并且疊前OVT域偏移后得到的螺旋道集上攜帶各向同性、各向異性信息，能夠更好地滿足致密氣儲(chǔ)層疊前反演和裂縫預(yù)測的數(shù)據(jù)要求。

2.3 “雙高”處理效果分析

“雙高”處理后地震資料信噪比和分辨率明顯提高，斷點(diǎn)歸位準(zhǔn)確，斷面成像更清晰(圖3)，沿層屬性切片上河道砂體特征更突出、邊界更清楚、內(nèi)幕變化刻畫更清晰細(xì)致(圖4)?！半p高”處理后的疊前道集與正演道集具有相似的AVO響應(yīng)特征(圖5)，即隨著炮檢距的增大，振幅能量增大。

圖3 “雙高”處理前(左)、后(右)的疊前時(shí)間偏移剖面效果對(duì)比

圖4 常規(guī)處理(左)與“雙高”處理(右)沿目的層均方根振幅屬性切片對(duì)比

圖5 QL18井目標(biāo)河道砂體AVO地震響應(yīng)特征

3 砂體空間展布及含氣性預(yù)測技術(shù)

3.1 河道砂體儲(chǔ)層地球物理響應(yīng)特征

川中地區(qū)沙溪廟組巖心分析結(jié)果表明，沙二段河道砂體儲(chǔ)層孔隙度為8.00%～15.00%，平均孔隙度為12.31%；儲(chǔ)層滲透率主要集中分布在0.01～1.00mD，平均為0.38mD，表現(xiàn)為低孔—特低滲特征。沙一段河道砂體儲(chǔ)層孔隙度一般為2.00%～6.00%，平均為3.72%；滲透率一般為0.01～1.00mD，平均為0.32mD，表現(xiàn)為特低孔—特低滲特征。大量的鉆井實(shí)測、巖心分析及測井評(píng)價(jià)結(jié)果表明，沙溪廟組河道砂體不含水，砂體含氣飽和度較高。

河道砂體儲(chǔ)層整體表現(xiàn)為低自然伽馬、低密度、高聲波時(shí)差、高中子和較高電阻率特征。通過對(duì)川中地區(qū)多口井的巖石物理分析和統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為縱橫波速度比可以較好區(qū)分砂巖與泥巖(圖6)，砂巖門檻值多表現(xiàn)為縱橫波速度比小于1.78(圖6c)，在剔除泥巖的情況下，砂巖孔隙度與縱波阻抗具有良好的線性相關(guān)關(guān)系(圖6d)。

圖6 川中地區(qū)沙溪廟組縱波阻抗巖石物性分析(a)縱波阻抗與縱橫波速度比交會(huì)圖；(b)橫波阻抗與縱橫波速度比交會(huì)圖；(c)砂、泥巖縱橫波速度比分布；(d)孔隙度與縱波阻抗交會(huì)圖

根據(jù)川中地區(qū)沙溪廟組實(shí)鉆連井砂體對(duì)比及地質(zhì)研究，將河道砂體分布特征簡化為2個(gè)高孔—低速河道和2個(gè)低孔—高速河道四種楔狀模型。采用主頻為40Hz的雷克子波進(jìn)行正演模擬，正演結(jié)果及振幅統(tǒng)計(jì)表明(圖7)：①高速河道頂界表現(xiàn)為強(qiáng)波峰反射，底界為強(qiáng)波谷反射；②低速河道頂界表現(xiàn)為強(qiáng)波谷反射，底界為強(qiáng)波峰反射；③相同儲(chǔ)層厚度情況下，低速河道底界反射能量越強(qiáng)，高速河道頂界反射能量越弱，儲(chǔ)層物性越好；④相同儲(chǔ)層物性情況下，低速河道底界及高速河道頂界振幅越強(qiáng)，儲(chǔ)層厚度越大。

圖7 川中地區(qū)沙溪廟組河道砂巖正演模擬(左)及振幅分析(右)

AVO模型正演結(jié)果(圖8)表明，高孔—低速河道砂表現(xiàn)為Ⅲ類AVO響應(yīng)，低孔—高速河道砂表現(xiàn)為Ⅰ類AVO響應(yīng)；低孔—高速砂的頂界及高孔—低速砂的底界在疊加剖面上表現(xiàn)為波峰強(qiáng)亮點(diǎn)；高孔—低速砂的底界表現(xiàn)為疊加剖面和AVO遠(yuǎn)近道振幅差剖面波峰“雙亮點(diǎn)”。

圖8 川中地區(qū)沙溪廟組河道砂巖AVO模型及正演結(jié)果

3.2 河道砂體與含氣性精細(xì)預(yù)測

3.2.1 河道砂體空間展布預(yù)測

根據(jù)川中地區(qū)沙溪廟組河道儲(chǔ)層的地質(zhì)特征，明確了“泥中找砂，砂中找儲(chǔ)，儲(chǔ)中找氣”的預(yù)測思路，結(jié)合河道砂體、儲(chǔ)層及含氣性地球物理特征，針對(duì)需要解決的地質(zhì)問題，制定了技術(shù)對(duì)策(表1)。

表1 沙溪廟組儲(chǔ)層預(yù)測技術(shù)對(duì)策

沙溪廟組河道砂體整體表現(xiàn)為“亮點(diǎn)”反射特征，即河道砂體的頂界或底界表現(xiàn)為強(qiáng)振幅波峰，但河道砂體的局部物性變化造成“亮點(diǎn)”特征無法準(zhǔn)確描述河道的邊界，利用高精度沿層切片剝離各期次河道，多屬性(分頻體振幅、邊界檢測體)切片分析與融合進(jìn)一步表征河道邊界形態(tài)，精細(xì)勾繪出各期河道邊界。在河道發(fā)育時(shí)窗和邊界約束下對(duì)“亮點(diǎn)”進(jìn)行三維追蹤雕刻，由下至上依次刻畫23期次河道砂體的形態(tài)及空間位置(圖9左)，并將重點(diǎn)河道與烴源斷裂進(jìn)行三維立體疊加，展現(xiàn)二者空間生儲(chǔ)關(guān)系(圖9右)。

圖9 川中地區(qū)沙溪廟組河道三維雕刻(左)和河道—烴源斷裂空間配置(右)

3.2.2 砂體含氣性“雙亮點(diǎn)”預(yù)測技術(shù)

在河道砂體形態(tài)和空間位置的約束下，開展疊前彈性參數(shù)反演獲得縱波阻抗、橫波阻抗及縱橫波速度比等彈性參數(shù)。根據(jù)地震響應(yīng)特征及巖石物理模板識(shí)別砂體，并定量預(yù)測河道砂體厚度，利用縱波阻抗擬合河道砂體孔隙度，進(jìn)而定量預(yù)測儲(chǔ)層厚度，再利用砂體的縱橫波速度比參數(shù)預(yù)測河道砂體含氣性。

研究發(fā)現(xiàn)，地震剖面中的波峰反射“強(qiáng)亮點(diǎn)”及遠(yuǎn)近道差值剖面上的波峰反射“強(qiáng)亮點(diǎn)”指示高孔含氣砂體的發(fā)育情況，并對(duì)比了“雙亮點(diǎn)”屬性預(yù)測河道含氣砂體分布和縱橫波速度比預(yù)測的河道含氣性?？梢园l(fā)現(xiàn)，在疊前偏移剖面中(圖10a)產(chǎn)氣井與其它部位差異不大，難以區(qū)分，而在遠(yuǎn)—近炮檢距差值剖面(圖10b)和縱橫波速度比反演剖面(圖10c)中，產(chǎn)氣井都落在“亮點(diǎn)”區(qū)，實(shí)際應(yīng)用效果顯示，兩者表征的含氣砂體分布的整體趨勢一致，在細(xì)節(jié)上稍有差異。因此本文提出的“雙亮點(diǎn)”屬性可作為一種快速檢測河道含氣富集區(qū)的屬性分析類技術(shù)，尤其對(duì)于無井或少井區(qū)的河道含氣區(qū)預(yù)測具有很好的實(shí)用性。

圖10 川中地區(qū)沙溪廟組河道砂體雙“亮點(diǎn)”剖面效果對(duì)比(a)連井疊前時(shí)間偏移剖面;(b)連井遠(yuǎn)—近炮檢距振幅差值剖面;(c)連井縱橫波速度比反演剖面

3.2.3 砂體含氣性多波多分量預(yù)測技術(shù)

多波多分量地震數(shù)據(jù)中包含了更為豐富的縱波和橫波地震波場信息。當(dāng)縱波經(jīng)過含氣儲(chǔ)層后，其速度會(huì)明顯降低，而流體對(duì)橫波的傳播速度幾乎不產(chǎn)生影響。因此利用多波多分量地震數(shù)據(jù)是解決復(fù)雜巖性和氣水勘探的新途徑[24-26]。針對(duì)川中QL地區(qū)沙溪廟組沙二段8號(hào)河道砂組含氣性復(fù)雜、富集規(guī)律不清的難題，探索利用多波地震資料提高河道砂組含氣性綜合預(yù)測精度。

以“六分法”為基礎(chǔ)，形成了淺層沙溪廟組工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)效的轉(zhuǎn)換波處理流程。采用分區(qū)、分域、分步保真保幅噪聲衰減技術(shù)，有效地提高了轉(zhuǎn)換波資料信噪比。首次建立并應(yīng)用了轉(zhuǎn)換波OVT域處理技術(shù)，成像效果明顯優(yōu)于以往的共炮檢距域成像。圖11顯示，獲得的轉(zhuǎn)換波剖面與縱波剖面目的層波組關(guān)系和波形特征具有較好的相似性，但轉(zhuǎn)換波剖面信噪比與同向軸連續(xù)性明顯優(yōu)于縱波，為河道精細(xì)預(yù)測提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖11 縱波(上)和轉(zhuǎn)換波(下)疊前時(shí)間偏移結(jié)果比較

常規(guī)疊前反演利用縱波地震資料，通過求解佐普利茲方程組，近似得到橫波速度信息，進(jìn)而得到橫波阻抗、剪切模量等基礎(chǔ)彈性參數(shù)。該方法獲得的橫波信息受縱波趨勢制約。而多波地震勘探提供真實(shí)橫波信息，能獲得更穩(wěn)定可靠的縱橫波速度比，有效地降低單一縱波含氣預(yù)測的多解性。

圖12右為利用多波聯(lián)合反演獲得的縱橫波速度比預(yù)測的河道平面展布圖。相比于單一縱波速度比預(yù)測結(jié)果(圖12左)，利用多波聯(lián)合反演的結(jié)果識(shí)別出了3條新的河道(黑色箭頭)。共利用5口井參與多波聯(lián)合反演，9口井進(jìn)行含氣性驗(yàn)證，多波聯(lián)合反演含氣性預(yù)測結(jié)果與鉆井產(chǎn)量測試結(jié)果吻合，含氣預(yù)測符合率達(dá)到90%。

圖12 單一縱波(左)與多波聯(lián)合(右)反演縱橫波速度比河道砂含氣性預(yù)測圖對(duì)比

4 應(yīng)用成效

通過以上技術(shù)系列的研究與實(shí)施，完成了對(duì)沙溪廟組多個(gè)目標(biāo)河道砂體的精細(xì)刻畫、儲(chǔ)層精細(xì)預(yù)測及高精度含氣性檢測，支撐了沙溪廟組新一輪的勘探開發(fā)。四川盆地川中—川西北部地區(qū)目前針對(duì)淺層沙溪廟組實(shí)施的三維地震采集面積超過6000km2，通過上述處理、解釋一體化的技術(shù)應(yīng)用，結(jié)合地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)，落實(shí)了沙溪廟組重點(diǎn)勘探開發(fā)的主要河道的展布特征及富氣甜點(diǎn)目標(biāo)。儲(chǔ)層預(yù)測符合率達(dá)92%，縱波地震數(shù)據(jù)含氣性預(yù)測符合率達(dá)85%，多波多分量縱、橫波聯(lián)合含氣性預(yù)測符合率達(dá)到90%。這一成果有力地支撐了重點(diǎn)勘探開發(fā)的3期次河道砂組的井位部署，實(shí)施了探井及開發(fā)井位28口，目前已完鉆測試的井位23口，獲得工業(yè)氣井19口，其中7口井測試產(chǎn)量超30×104m3/d，鉆井成功率達(dá)83%，勘探效果顯著，推動(dòng)了四川盆地致密氣勘探開發(fā)進(jìn)入快速發(fā)展階段。

以JQBH導(dǎo)眼井為例，過井波阻抗和孔隙度反演預(yù)測結(jié)果與測井曲線吻合較好(圖13a～圖13c)，儲(chǔ)層厚度預(yù)測精度較高。過導(dǎo)眼井疊前時(shí)間偏移剖面及遠(yuǎn)近道差值剖面上展示出明顯的強(qiáng)振幅及遠(yuǎn)近道差值中強(qiáng)振幅(圖13d和圖13e)，符合本文提出的“雙亮點(diǎn)”模式。該井水平段鉆進(jìn)1040m，最終測試產(chǎn)量超過60×104m3。

圖13 過JQBH導(dǎo)眼井含氣性預(yù)測剖面(a)縱橫波阻抗反演剖面;(b)孔隙度反演剖面；(c)縱橫波速度比反演剖面；(d)疊前時(shí)間偏移剖面；(e)遠(yuǎn)近道差值剖面

5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

通過高精度三維地震一體化技術(shù)系列研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)四川盆地川中地區(qū)侏羅系沙溪廟組河道砂體三維精細(xì)雕刻及儲(chǔ)層含氣性預(yù)測，取得以下認(rèn)識(shí)。

(1)采用面向AVO特征低頻保護(hù)的“六分法”高保真疊前去噪技術(shù)、近地表Q補(bǔ)償技術(shù)和OVT域疊前時(shí)間偏移等關(guān)鍵技術(shù)獲得了“雙高”處理數(shù)據(jù)，為后期反演預(yù)測工作提供了高品質(zhì)數(shù)據(jù)支撐。

(2)利用本文提出的“雙亮點(diǎn)”含氣性預(yù)測模式能快速定性鎖定含氣有利目標(biāo)，綜合疊前反演含氣性預(yù)測技術(shù)，對(duì)儲(chǔ)層含氣預(yù)測更為準(zhǔn)確有效。

(3)目前預(yù)測的重點(diǎn)和主要目標(biāo)集中在沙溪廟組Ⅲ類AVO異常含氣砂體。今后，應(yīng)對(duì)沙溪廟組Ⅰ類AVO異常含氣砂以及其他層內(nèi)存在的Ⅱ類AVO異常含氣砂展開詳細(xì)研究。同時(shí)對(duì)作為氣源通道的斷層、裂縫系統(tǒng)、應(yīng)力場等繼續(xù)深入研究，挖掘地震綜合技術(shù)研究和應(yīng)用的潛力。進(jìn)一步提升河道三維雕刻、儲(chǔ)層預(yù)測及含氣性預(yù)測精度。

“雙高”地震處理和縱橫波聯(lián)合反演為核心的高精度三維地震處理解釋技術(shù)系列，是實(shí)現(xiàn)沙溪廟組致密油氣高效勘探開發(fā)的重要技術(shù)，值得大力推廣應(yīng)用。