地震振幅能量表征河道砂體及其儲層物性
——以川中地區中侏羅統沙溪廟組為例

中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院

0 引言

四川盆地中侏羅統沙溪廟組勘探始于20世紀70年代，主要勘探發現集中在川西地區、川東地區五寶場構造、蜀南地區大塔場構造以及川中—川西過渡帶石龍場構造[1-2]。2006年，川中地區八角場構造J62井沙溪廟組二段測試獲得天然氣產量6.2×104m3/d，發現了八角場構造沙二段氣藏。中江氣田在2013—2016年針對沙溪廟組致密砂巖層共實施開發井99口，建成產能8.0×108m3/a[3]。另外，統計川中地區36口鉆遇沙溪廟組的井，共見到137井次油氣顯示，以氣侵、氣測異常為主，展示了較好的天然氣勘探潛力。近年來對沙溪廟組開展的大量研究結果也表明，四川盆地沙溪廟組非常規油氣勘探潛力巨大。

為了加快川中地區沙溪廟組天然氣勘探開發步伐，2018年針對川中QL地區沙溪廟組致密砂巖儲層開展研究工作，筆者在河道砂體波動方程正演模擬的基礎上，利用多屬性融合識別河道砂體邊界，結合地震強振幅“亮點”刻畫出河道砂體，計算河道砂體振幅能量，并將其與河道砂體測井解釋的儲層參數進行相關分析，發現振幅能量與儲層物性相關系數超過80%。該認識可以為后續井位部署及非常規天然氣勘探開發提供參考。

1 地質背景

研究區處于四川盆地中部，區域構造位置屬于川中平緩帶，為川中平緩帶與川北低緩帶交界處（圖1）。川中地區陸相地層層序正常，自上而下依次發育下白堊統劍門關組，上侏羅統蓬萊鎮組、遂寧組，中侏羅統沙溪廟組，下侏羅統涼高山組、自流井組和上三疊統須家河組。川中—川西地區沙溪廟組以紫紅色泥巖夾淺灰色塊狀細—中砂巖為主，厚度介于800～2 200 m，主要發育河流—湖泊沉積體系[4-7]。川中地區沙溪廟組具有明顯的曲流河沉積特點，曲流河點壩砂體發育，平面上多條河道砂組交錯分布，厚度一般介于15～30 m，橫向上砂體連續分布，是儲層的主要發育區，為形成良好儲層提供了物質基礎，是致密砂巖氣藏勘探開發有利區。沙溪廟組以“葉肢介頁巖”為分層標志，進一步將沙溪廟組劃分為沙一段、沙二段，按照沉積旋回和層序地層劃分原則，沙二段又分為4個亞段。結合地震與測井綜合解釋沙溪廟組自下而上共發育23個砂組，其中第8號砂組位于沙溪廟組二段一亞段，以長石砂巖、巖屑長石砂巖為主，是主要產氣層段，也是筆者研究的對象（圖1）。

圖1 研究區位置及沙溪廟組柱狀簡圖

2 河道砂體刻畫

2.1 砂體測井與地震響應特征

根據巖心、測井曲線特征分析，沙溪廟組發育多套單層厚度較大的疊置河道砂組，底部為巖性突變界面，粒度下粗上細，河道中部層理不明顯，上部見波狀層理及泥質紋層，為曲流河點壩特征[8-9]。測井曲線上表現為“鐘形”或“箱型”，低自然伽馬（GR）、中—高聲波時差（AC）；相對于圍巖主要表現為低速度、低密度（DEN）的低阻抗砂巖，通過對已鉆井儲層進行精細井震標定（圖2），河道砂組頂界表現為強波谷地震反射特征，砂組底界表現為強波峰地震反射特征，河道形態表現為“亮點”特征。

圖2 Q5井合成記錄標定圖

2.2 砂體地震正演模擬

從鉆井、測井資料和地震剖面分析可知，砂體厚度的變化與地震振幅強弱具有明顯聯系，即地震振幅的異常變化可以凸顯地質體形態[10]。因此，可以通過地震正演分析來研究這一聯系。

圖3 河道砂體地震正演模擬圖

基于測井分層與速度曲線等開展巖石物理分析并建立砂體正演模型[11-13]，利用二維聲學波動方程疊后偏移（選用零相位、頻率30 Hz、長度100 ms、采樣率1 ms的雷克子波）進行地震響應模型正演分析，當砂體孔隙度大于6%，砂體地震響應特征為頂界波谷、底界波峰；當砂體厚度大于26 m，地震振幅響應不再隨著厚度增大而變強。正演模擬結果表明：①在調諧厚度之內（小于26 m），地震正演模擬模型砂體厚度變化介于4～20 m，砂體厚度大于8 m時正演偏移剖面開始出現明顯的波峰反射，砂體越厚，砂體底界波峰反射越強（圖3-a）；②河道厚度保持不變，砂體厚度為15 m，儲層厚度為12 m，地震正演模型孔隙度變化介于6%～14%，河道砂體孔隙度增加，砂體底界波峰反射增強，地震振幅能量不斷增強（圖3-b）。

2.3 河道砂體刻畫

QL地區三維地震覆蓋面積為139.46 km2，覆蓋次數為64次，面元為30 m×30 m；主頻為35 Hz，頻寬介于11～77 Hz，地震資料構造細節、構造形態及主要斷層分布落實清楚，信噪比較高，為開展河道砂體刻畫、構造精細解釋奠定基礎。

利用三維構造模型約束高頻層序地層地震解釋技術，建立沙溪廟組等時地層格架明確河道砂反射頂、底等時面，保證刻畫的河道在同一等時面。將Inline和Trace方向、傾向、方位走向等地震相干屬性進行合成分析，加強河道形態檢測，與均方根振幅屬性、甜點屬性等多屬性融合顯示[14-16]，并結合高密度等時切片精細準確刻畫河道邊界（圖4）。

三維振幅透視可以在縱向上清晰刻畫多套河道砂體的振幅能量變化，比沿層屬性更能反映地質規律。在等時地層劃分的基礎上明確河道砂組頂底等時界面，根據河道砂體強振幅地震響應模式，利用三維可視化振幅檢測技術，快速識別河道砂體，準確刻畫河道砂體空間形態。以河道砂體振幅亮點三維透視為基礎，結合多屬性確定河道邊界，人機交互精細刻畫出該區沙溪廟組8號砂組，河道寬度介于600～1 400 m，面積為67.22 km2。

圖4 8號砂組多屬性融合刻畫圖

3 河道砂體地震振幅能量與儲層物性關系

地震振幅統計類屬性主要反映地層巖性變化、儲層孔隙度的變化、河流三角洲砂體、河道砂體、某種類型的礁體、不整合面、地層調諧效應、地層層序及含流體成分的變化等。振幅能量可以識別地震振幅異常、地層層序特征、巖性相變或含氣砂巖的變化振幅異常、亮點和暗點特征，是層序內或沿指定反射進行振幅異常成圖的最佳屬性之一，該屬性通常用于儲層的油氣預測。

每一道總能量的求取方法是對分析時窗內的振幅值平方相加求得，即

式中TE表示時窗范圍內的總能量；N表示振幅采樣點數；αi表示第i個采樣點的地震記錄波形振幅值。

根據三維空間雕刻的河道形態和地震振幅總能量計算公式，依次求取河道砂體的頂、底界面，以頂、底界面為時窗范圍計算得到河道砂體的振幅能量（圖5）。

圖5 8號砂組地震振幅能量平面圖

QL地區鉆遇8號砂組的井有7口，巖心實測物性與測井解釋物性分析表明（表1），砂組厚度介于13.6～32.0 m，泥質含量介于10%～25%，孔隙度介于2.10%～15.00%，平均孔隙度為11.40%，孔隙度中值為11.20%；儲層厚度介于8.8～22.0 m，孔隙度介于8.00%～15.00%。

表1 QL地區8號砂組測井解釋成果統計表

將每口井對應的振幅能量與砂體厚度、儲層厚度、泥質含量、孔隙度、滲透率進行交匯分析（圖6）。結果表明，振幅能量與砂體厚度、儲層厚度、泥質含量的相關性差（圖6-a、b）；振幅能量與孔隙度、滲透率等物性參數呈正相關關系（判定系數分別為0.784 8、0.894 8），相關性較好（圖 6-c、d）。通過QL地區鉆遇8號砂組的測井解釋數據與地震振幅能量相關性分析可以得出：在8號砂組中儲層物性越好，地震振幅能量越強，砂體的地震“亮點”特征越明顯；儲層物性越差，地震振幅能量越弱，砂體的地震響應特征不明顯。

圖6 8號砂組振幅能量與儲層物性交匯圖

通過以上分析認為，地震振幅能量越強，河道砂體的儲層物性越好；能量較弱，河道砂體的儲層物性較差。因此河道砂體地震振幅能量可以指導井位部署、優化工藝井靶體選取。該區新鉆的開發水平井印證了河道砂體地震振幅能量與儲層物性的正相關性。圖7為Q8水平井地震時間偏移剖面，其中綠色曲線為測井解釋孔隙度（6%～15%），紫色曲線為水平井軌跡。從圖7中可以看出，孔隙度與振幅關系的吻合度較高，振幅弱的井段孔隙度較差，振幅強且平穩分布的井段孔隙度較好。

圖7 過Q8井地震時間偏移剖面圖

4 結論

1）研究區沙溪廟組8號砂組地震剖面上表現為砂體頂界對應波谷、底界對應波峰的“亮點”反射特征，并且沿河道走向砂體連續、穩定分布。

2）研究區沙溪廟組8號砂組地震振幅能量與砂體物性具有正相關關系，呈線性遞增。

3）河道砂體振幅能量平面圖與實鉆井吻合度高，可以定性預測優質河道砂體的展布規律，有效區分優質砂體的分布位置，指導下一步井位部署工作。