李潤(rùn)彤 張本健 溫中林 王旭麗 孫志昀 胡 婧雷 明 馬宇含 梅 杰

（1.中國(guó)石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621700；2.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041；3.中國(guó)石化江漢油田分公司清河采油廠，山東 壽光 262700）

0 引言

生物礁是由原地生長(zhǎng)的造礁生物所營(yíng)造的，能夠抗擊較強(qiáng)的風(fēng)浪，地形上常呈凸起狀的、獨(dú)立的碳酸鹽沉積體［1］。近年來(lái)四川盆地川西北劍閣地區(qū)生物礁氣藏勘探開(kāi)發(fā)不斷取得突破，LG062-C1井鉆遇上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁測(cè)試獲101.2×104m3／d的高產(chǎn)工業(yè)氣流，展現(xiàn)了劍閣區(qū)塊生物礁氣藏的勘探開(kāi)發(fā)潛力。

對(duì)于生物礁地震預(yù)測(cè)，前期認(rèn)為古地貌分析、振幅能量類、相干類及復(fù)數(shù)道分析類地震屬性在研究區(qū)能較好地反映長(zhǎng)興組臺(tái)緣生物礁的分布特征［2］。但劍閣地區(qū)由臺(tái)內(nèi)—臺(tái)緣—斜坡—陸棚沉積相變化大，尤其是臺(tái)內(nèi)及臺(tái)緣生物礁發(fā)育區(qū)存在各類沉積微相，導(dǎo)致地震波形和振幅能量變化復(fù)雜，相關(guān)地震屬性的時(shí)窗選取會(huì)將各類沉積微相復(fù)雜的地震動(dòng)力學(xué)特征包含在內(nèi)，難以有效區(qū)分和尋找規(guī)律。其次，劍閣區(qū)塊生物礁發(fā)育類型繁多，前期缺乏對(duì)各類生物礁開(kāi)展地震剖面的有效識(shí)別和歸類，從而無(wú)法指導(dǎo)下一步的精細(xì)解釋工作。因此，以上技術(shù)系列在一定程度上受到地震資料品質(zhì)、層位追蹤精度，地震屬性類型選取及時(shí)窗大小的影響［3］，僅對(duì)易識(shí)別的大型生物礁外部邊界進(jìn)行初步刻畫，無(wú)法滿足精細(xì)開(kāi)發(fā)的需求。本次研究基于“高分辨率、高信噪比”處理資料，在生物礁地質(zhì)發(fā)育模式和剖面特征歸納總結(jié)的指導(dǎo)下對(duì)長(zhǎng)興組頂界重新開(kāi)展1×1 精細(xì)解釋，并通過(guò)殘余厚度法沉積古地貌恢復(fù)技術(shù)和三維可視化技術(shù)進(jìn)行礁體刻畫。此外，為了進(jìn)一步消除層位解釋精度及振幅能量和波形變化的復(fù)雜性對(duì)生物礁內(nèi)部精細(xì)刻畫帶來(lái)的影響，筆者圍繞礁體“上隆凸起”及礁間水道“下凸透鏡”的幾何特征，在多窗口傾角掃描和構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波的基礎(chǔ)上采用幾何類曲率體屬性開(kāi)展生物礁刻畫。此方法可以對(duì)生物礁發(fā)育區(qū)邊界及內(nèi)部開(kāi)展更加精細(xì)的刻畫，其結(jié)果與實(shí)鉆井吻合程度高。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

劍閣地區(qū)位于四川盆地西北部，處于上揚(yáng)子陸塊北緣與秦嶺造山帶結(jié)合部的米倉(cāng)山臺(tái)緣隆起斷褶構(gòu)造帶前緣與川北低平褶皺帶。二疊紀(jì)初，地殼全面下沉，上揚(yáng)子古陸全被海水淹沒(méi)，從晚二疊世早期開(kāi)始，揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)發(fā)生的局部張裂運(yùn)動(dòng)形成廣元—旺蒼—開(kāi)江—梁平陸棚［4-5］。長(zhǎng)興期，劍閣地區(qū)位于開(kāi)江—梁平陸棚西側(cè)，主要發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、前緣斜坡及陸棚相［6］，臺(tái)緣斜坡帶整體具有“南緩北陡、東緩西陡”的特征［7-9］。生物礁發(fā)育區(qū)沿臺(tái)地邊緣大規(guī)模展布，長(zhǎng)興組地層厚度相較于臺(tái)內(nèi)及斜坡—陸棚有明顯的增厚現(xiàn)象，巖性主要為泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、礁灰?guī)r、生屑白云巖等。根據(jù)長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育區(qū)地質(zhì)、測(cè)井特征，自下而上可劃分出長(zhǎng)一段、長(zhǎng)二段、長(zhǎng)三段，其中長(zhǎng)興組頂界以下長(zhǎng)三段的生物礁最發(fā)育，厚度大、分布廣［10］。

劍閣地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁斜坡坡度超過(guò)了23°，最大可達(dá)40°，在沉積背景上屬于陡坡型臺(tái)地邊緣礁灘相沉積，縱向多期次生物礁疊置生長(zhǎng)，以堤礁和島礁為主［11］，海平面及地貌變化控制了生物礁在旋回中的沉積位置和生物礁的橫向遷移，由此導(dǎo)致生物礁發(fā)育模式復(fù)雜多樣［12］，具有大小規(guī)模不一、縱向多期疊置、橫向多排生長(zhǎng)的特點(diǎn)。長(zhǎng)一段生物礁不發(fā)育，主要為開(kāi)闊臺(tái)地相內(nèi)堆積有地貌微隆起特征的風(fēng)暴成因泥晶生物（屑）灰?guī)r（礁基），為低能灘體沉積，且隨著沉積地貌逐漸隆升發(fā)育局部高能生屑灘。長(zhǎng)二段—長(zhǎng)三段陸棚區(qū)快速坳陷，沉積分異加劇，在臺(tái)盆分異及前期生屑灘堆積微隆起的雙重因素影響下發(fā)育臺(tái)緣沉積體系。沉積環(huán)境有利于生物礁的快速生長(zhǎng)發(fā)育，各種造礁生物大量繁殖，區(qū)內(nèi)生物礁體的生長(zhǎng)發(fā)育模式受到了海平面相對(duì)變化的控制，當(dāng)海平面快速上升時(shí)，造礁生物避免被“淹死”，后期礁在早期礁的基礎(chǔ)上向陸退積生長(zhǎng)。當(dāng)海平面快速下降時(shí)，造礁生物為了尋找有利的生長(zhǎng)環(huán)境避免“干死”，后期礁在早期礁的基礎(chǔ)上則會(huì)向海盆方向遷移，形成向海盆進(jìn)積生長(zhǎng)的礁體。當(dāng)海平面緩慢上升，可容空間與碳酸鹽巖沉積速率基本保持一致時(shí)，礁體以垂向加積為主，形成未發(fā)生遷移的縱向疊置多期次孤立式礁體。此外，還有橫向上連續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育的多個(gè)并列式礁體。

2 生物礁精細(xì)刻畫

為了將不同規(guī)模和類型的礁體及礁間水道（潟湖）微相識(shí)別刻畫出來(lái)，必須針對(duì)原始地震資料的不足開(kāi)展高分辨率、高信噪比處理，進(jìn)一步提高對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象細(xì)節(jié)的反映能力，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)展井震結(jié)合，單井—剖面—平面生物礁特征識(shí)別和敏感地震屬性刻畫，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的生物礁精細(xì)刻畫。

2.1 地震資料“高分辨率、高信噪比”處理技術(shù)

通過(guò)對(duì)原始地震數(shù)據(jù)的分析認(rèn)為，主要存在以下問(wèn)題制約了資料品質(zhì)：①單炮數(shù)據(jù)散射面波、線性干擾、異常振幅等噪聲較重；②單炮縱向有效信號(hào)衰減較快，橫向上不同炮和不同道之間都存在能量差異；③低降速層縱橫向變化引起靜校正問(wèn)題；④疊前時(shí)間偏移速度場(chǎng)精度影響成像質(zhì)量；⑤頻譜較窄，主頻較低難以滿足礁體精細(xì)刻畫及儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的地質(zhì)需求。針對(duì)上述不足，筆者在“高分辨率、高信噪比”常規(guī)處理流程的基礎(chǔ)上重點(diǎn)開(kāi)展了：①近地表變網(wǎng)格初至波層析反演靜校正參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，提高靜校正量的精度；②低頻掃描質(zhì)控下的疊前分頻分域高保真去噪，注重低頻端的保護(hù)；③縱橫向振幅補(bǔ)償和多方法反褶積子波處理，消除不同單炮能量及地震子波的橫向差異；④精細(xì)速度分析，加密速度控制點(diǎn)，進(jìn)行常速和變速掃描，以此建立高精度疊加速度場(chǎng)，確保偏移歸位準(zhǔn)確。處理結(jié)果拓寬了原始資料頻譜，主頻得到提高，低頻端有效信號(hào)得到較好地保護(hù)，處理成果頻寬由20～45 Hz拓寬到10～60 Hz，主頻由30 Hz提高到40 Hz（圖1）。為后續(xù)生物礁發(fā)育區(qū)各類沉積微相的識(shí)別及刻畫奠定了資料基礎(chǔ)。

圖1 地震資料“高分辨率、高信噪比”處理成果對(duì)比剖面圖

2.2 生物礁的單井—剖面識(shí)別

生物礁的識(shí)別與精細(xì)刻畫是基于生物礁地質(zhì)認(rèn)識(shí)及單井地震響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在利用“高分辨率、高信噪比”處理資料開(kāi)展精細(xì)合成記錄標(biāo)定的基礎(chǔ)上選取劍閣地區(qū)不同沉積相的典型鉆遇井開(kāi)展生物礁—灘地震剖面特征對(duì)比分析。LG62井為生物礁鉆遇井，測(cè)試產(chǎn)量高，錄井薄片可見(jiàn)串管海綿、衛(wèi)根珊瑚等造礁生物，并發(fā)育明顯的藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)，自然伽馬（GR）曲線呈大段平直特征（圖2），過(guò)井剖面可見(jiàn)長(zhǎng)興組地層地震反射時(shí)差明顯增大，飛一段底界同相軸呈“上隆頂凸”丘狀，儲(chǔ)層發(fā)育且含氣性較好時(shí)，長(zhǎng)興組底部會(huì)出現(xiàn)同相軸“下拉底凹”的反射特征且下拉程度與礁體厚度及測(cè)試產(chǎn)量成正比［13］，頂部具有“亮點(diǎn)”反射特征（圖3a）。LG69 井為礁后生屑灘鉆遇井，巖性以代表強(qiáng)水動(dòng)力機(jī)械作用形成的內(nèi)碎屑顆?；?guī)r、亮晶生屑灰?guī)r為主，缺乏堅(jiān)固的礁骨架灰?guī)r和造礁生物，電性曲線整體成鋸齒狀，無(wú)大段平直低GR曲線特征（圖4），剖面上表現(xiàn)為低頻、中—弱反射，同相軸隆起幅度較小，無(wú)明顯的斷續(xù)“亮點(diǎn)”反射特征（圖3b）。臺(tái)內(nèi)潟湖常發(fā)育于臺(tái)緣礁后，與廣海連通性較差，屬于低海平面之下的半封閉淺水沉積盆地，地震剖面上呈現(xiàn)中間厚度大，向兩端減薄至尖滅的透鏡狀反射特征，臺(tái)內(nèi)礁與臺(tái)內(nèi)潟湖常伴生發(fā)育，潟湖上超一端發(fā)育局部微隆起、中—弱振幅、雜亂反射特征的臺(tái)內(nèi)點(diǎn)礁。礁間水道發(fā)育于礁體與礁體明顯隆起之間，為下凸透鏡狀強(qiáng)振幅反射特征（圖3c）。

圖2 LG62井生物礁鉆遇井柱狀圖

圖3 劍閣區(qū)塊生物礁發(fā)育區(qū)沉積相地震剖面對(duì)比圖

圖4 LG69井生屑灘鉆遇井柱狀圖

在上述生物礁發(fā)育地質(zhì)認(rèn)識(shí)及單井地震響應(yīng)特征的指導(dǎo)下，對(duì)劍閣地區(qū)生物礁發(fā)育類型開(kāi)展了剖面識(shí)別和總結(jié)。研究認(rèn)為，劍閣地區(qū)臺(tái)緣生物礁主要發(fā)育橫向并列式、縱向退積式、孤立式、縱向進(jìn)積式4種類型的生物礁［14］（表1），此外，臺(tái)內(nèi)潟湖周邊發(fā)育局部分布的小規(guī)模點(diǎn)礁。

表1 川西北劍閣區(qū)塊生物礁發(fā)育模式表

2.3 利用殘余厚度法沉積古地貌恢復(fù)技術(shù)和三維可視化技術(shù)精細(xì)刻畫生物礁隆起

基于上述研究成果對(duì)全區(qū)長(zhǎng)興組頂界重新開(kāi)展1×1網(wǎng)格化精細(xì)解釋，并利用地層時(shí)間厚度的變化來(lái)間接指示生物礁的發(fā)育。在得到長(zhǎng)興組頂界的精細(xì)解釋成果后，選擇茅口組底界作為穩(wěn)定輔助層拉平后開(kāi)展殘余厚度法沉積古地貌恢復(fù)并利用三維可視化技術(shù)更加直觀地表示出多個(gè)地質(zhì)體的相對(duì)空間關(guān)系，最大限度地明確生物礁的空間展布形態(tài)［15］。劍閣地區(qū)茅口組底—長(zhǎng)興組頂?shù)臅r(shí)間厚度在三維空間中的展示（圖5a）反映了生物礁帶沿臺(tái)緣呈厚層隆起狀展布，局部放大可以清晰地看到LG63井區(qū)發(fā)育有連接成環(huán)狀的、中心部分凹下成潟湖的大型環(huán)礁（圖5b），LG62井區(qū)靠近斜坡發(fā)育兩處小型環(huán)礁，向臺(tái)內(nèi)發(fā)育一排礁體（圖5c），JM1井區(qū)發(fā)育平行于海岸線的兩排礁體，整體隆起程度較低，臺(tái)內(nèi)發(fā)育一處斜列式點(diǎn)礁堆積帶（圖5d），礁體與礁體、礁體與礁間水道（潟湖）的接觸關(guān)系清晰可辨，與實(shí)鉆井對(duì)比分析，吻合程度較好。

圖5 生物礁精細(xì)三維立體刻畫圖

2.4 基于多窗口傾角掃描開(kāi)展幾何類曲率體生物礁內(nèi)部刻畫

為了進(jìn)一步消除層位解釋精度及振幅能量和波形變化的復(fù)雜性對(duì)生物礁內(nèi)部精細(xì)刻畫帶來(lái)的影響，還緊緊圍繞礁體“上隆凸起”及礁間水道“下凸透鏡”的幾何特征，在多窗口傾角掃描和構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波的基礎(chǔ)上開(kāi)展大型環(huán)礁及堤礁內(nèi)部多方法幾何類曲率體屬性刻畫試驗(yàn)，結(jié)論認(rèn)為，最大負(fù)曲率能較好地反映生物礁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這種方法受地震資料品質(zhì)的影響較小，且更加客觀真實(shí)。

隨著地球物理算法的開(kāi)發(fā)，多窗口傾角掃描技術(shù)可以在不用拾取層位的情況下計(jì)算地震反射界面的傾角和方位角，以減少對(duì)層位解釋精度的依賴性。通常，利用垂直窗口進(jìn)行傾角和方位角的估算比在拾取的層位上進(jìn)行估算能提供更穩(wěn)定的估算結(jié)果，生成的傾角體和方位角體是曲率體及構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波的基礎(chǔ)。劍閣區(qū)塊陡坡型生物礁在地震剖面上表現(xiàn)出“上隆頂凸”的丘狀幾何特征，長(zhǎng)興組頂界反射層傾角發(fā)生顯著的變化，因此在包含長(zhǎng)興組頂時(shí)窗范圍內(nèi)的傾角最陡處和最緩處，利用相鄰地震道時(shí)差及該層地震波速度計(jì)算傾角的最大及最小值，在此值范圍內(nèi)對(duì)整個(gè)工區(qū)該時(shí)窗內(nèi)進(jìn)行多窗口的傾角和方位角的掃描估算，單窗口掃描不能反映地層整體的真實(shí)傾角值，而多窗口掃描通過(guò)求取一定數(shù)量窗口內(nèi)傾角相似程度最大的窗口對(duì)應(yīng)的值作為當(dāng)前分析點(diǎn)的傾角、方位角，提高了傾角體和方位角體的計(jì)算精度。

構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波利用了地層傾角和方位角沿地層進(jìn)行定向性濾波，目的是為了提高地震數(shù)據(jù)的品質(zhì)，使地震數(shù)據(jù)同相軸連續(xù)，同時(shí)巖性邊界等特征更清楚。在此基礎(chǔ)上提取的曲率體屬性比從原始地震數(shù)據(jù)中直接提取的效果會(huì)更好，異常體邊界刻畫得更加清楚。生物礁表現(xiàn)為正曲率異常，呈透鏡狀的礁間水道和潟湖為負(fù)曲率異常，其絕對(duì)值大小可以反映生物礁和礁間水道凸起和下凹的彎曲程度，曲率絕對(duì)值越大，彎曲程度越高。

在上述生成的多窗口傾角掃描+構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波體的基礎(chǔ)上開(kāi)展長(zhǎng)興組頂界多種曲率體屬性參數(shù)試驗(yàn)，其中最大負(fù)曲率能夠很好地反映出礁體“上隆凸起”及礁間水道“下凸透鏡”的幾何特征，將二者區(qū)分開(kāi)來(lái)。由最大負(fù)曲率屬性圖（圖6）可以看出，橙紅色區(qū)域?yàn)樨?fù)曲率，代表礁體邊界或者可能含水層的礁間水道，LG63 正眼井鉆遇橙紅色區(qū)域解釋為純水層。藍(lán)色區(qū)域?yàn)檎始础傲鰻睢斌w代表生物礁發(fā)育區(qū)的上隆凸起形態(tài)，LG63 側(cè)眼井鉆遇藍(lán)色區(qū)域測(cè)井解釋108 m 氣層。LG63 井區(qū)為一大型環(huán)礁，其內(nèi)部垂直臺(tái)緣帶方向可以進(jìn)一步刻畫出多個(gè)并列式及向海進(jìn)積式礁體，礁體之間發(fā)育礁間水道（圖6a～圖6b）。JM1井區(qū)堤礁內(nèi)部可以進(jìn)一步刻畫兩排與海岸線平行的礁體，礁體之間隔以潟湖（圖6e）。LG62井區(qū)內(nèi)部發(fā)育多個(gè)礁體，其中靠近斜坡礁體發(fā)育規(guī)模大，靠近臺(tái)內(nèi)第二排礁規(guī)模較小，LG062-H2井鉆遇后排礁測(cè)試產(chǎn)量為66.26×104m3／d，與屬性圖吻合較好（圖6c～圖6d）。JM1 井鉆遇礁后，未鉆遇生物礁主體發(fā)育部位測(cè)試產(chǎn)量?jī)H4.7×104m3／d，與屬性圖刻畫結(jié)果吻合度較高（圖6e～圖6f）。整體上曲率屬性平面圖生物礁發(fā)育區(qū)與地震剖面吻合度較高，可指導(dǎo)下一步該區(qū)域開(kāi)發(fā)井的高效部署。

圖6 劍閣區(qū)塊生物礁最大負(fù)曲率屬性刻畫圖

2.5 應(yīng)用與展望

川西北劍閣地區(qū)生物礁氣藏整體開(kāi)發(fā)程度較低，目前區(qū)內(nèi)僅有一口穩(wěn)定生產(chǎn)井。前期資源評(píng)價(jià)認(rèn)為該區(qū)域潛在的天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量前景廣闊，具備規(guī)?？碧介_(kāi)發(fā)的資源潛力。此輪針對(duì)生物礁的剖面識(shí)別分類及礁帶內(nèi)部的精細(xì)刻畫，實(shí)現(xiàn)了不同規(guī)模和類型礁體的半定量—定量表征，可有效指導(dǎo)下一步生物礁氣藏工藝井的部署工作，降低井位部署風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

1）在“高分辨率、高信噪比”地震資料和區(qū)內(nèi)生物礁發(fā)育地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，井震結(jié)合對(duì)不同類型和規(guī)模的生物礁開(kāi)展剖面識(shí)別、分類、刻畫，再到全區(qū)的精細(xì)解釋，認(rèn)為劍閣區(qū)塊共發(fā)育5種類型的生物礁。利用殘余厚度法古地貌恢復(fù)技術(shù)和三維可視化技術(shù)精細(xì)刻畫生物礁隆起細(xì)節(jié)，可以進(jìn)一步明確劍閣區(qū)塊臺(tái)內(nèi)— 臺(tái)緣生物礁空間展布特征。

2）利用礁體“上隆凸起”及礁間水道“下凸透鏡”的幾何特征，開(kāi)展基于多窗口傾角掃描+構(gòu)造導(dǎo)向?yàn)V波+最大負(fù)曲率技術(shù)來(lái)精細(xì)刻畫大型環(huán)礁和堤礁的內(nèi)部特征，可以將礁體與水道的幾何特征差異較好地區(qū)分開(kāi)來(lái)，能有效彌補(bǔ)波形、振幅類屬性對(duì)生物礁內(nèi)部細(xì)節(jié)刻畫得不足，基于本次刻畫結(jié)果，認(rèn)為全區(qū)大型礁帶內(nèi)部發(fā)育多個(gè)“瘤狀”礁體，具備規(guī)模開(kāi)發(fā)潛力。