川中地區侏羅系沙溪廟組致密氣處理和解釋關鍵技術與應用

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500億立方米的重要增長點，因此致密砂巖氣勘探將是未來天然氣勘探最重要的領域之一[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，川中地區侏羅系沙溪廟組沙二段縱向河道期次多、砂體累計厚度大、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、縱向疊置關系復雜，單條河道寬度小、厚度不均，因此含氣砂體儲層預測困難；同時,儲層非均質性較強，且低孔低滲，勢必增加甜點預測的難度。前期采用常規勘探三維地震資料，存在成像精度低、橫向保幅能力較差、分辨率低等問題，對河道砂體橫向邊界預測精度較低。道集中遠炮檢距信息不足，造成高置信度的AVO屬性分析無法實施，制約了對含氣甜點砂體的識別。

針對以上難題，在川中地區開展了“兩寬一高”(寬頻帶、寬方位、高密度)及多波地震采集技術實踐，并開展處理、解釋攻關研究，通過高精度三維地震處理、解釋一體化技術的應用，地震資料品質得到了明顯提升[7-12]。砂體預測精度明顯提升，增加了河道砂體邊界識別的準確性，含氣性預測精度達到90%，為川中地區沙溪廟組井位目標優選及儲量預測提供了有效支撐。

1 侏羅系沙溪廟組地質背景

四川盆地侏羅紀時期為大型陸內坳陷盆地，發育以碎屑巖為主、伴介殼灰巖的三角洲—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育：下侏羅統自流井組、中侏羅統沙溪廟組、上侏羅統遂寧組和蓬萊鎮組。其中川中地區沙溪廟組主要發育三角洲平原—前緣沉積，具有明顯的辮狀河三角洲特點，縱向上發育多期河道砂，累計厚度大，且疊置連片分布；單河道砂體厚度為8～40m，單井砂巖累計厚度為60～150m，縱向發育多套厚度大于5m的河道砂體儲層，儲層累計厚度為15～90m，整體表現為中低孔、低滲的致密砂巖儲層特征。

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育區、烴儲溝通斷裂及儲集體三要素控制。沙溪廟組烴源來自下伏侏羅系或上三疊統，儲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，為儲集體提供了泥巖側向遮擋層、底板層及蓋層。沙溪廟組內部發育小走滑斷層，斷至下伏烴源巖地層，油氣可通過此類斷層持續運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，需要對河道砂體空間展布進行精細刻畫，對優質儲層和富氣“甜點區”開展精細描述，從而支撐水平井軌跡優化設計和儲層改造，實現提高單井產能。針對川中地區沙溪廟組河道型致密氣藏特點，開展了高精度目標三維地震勘探，形成針對性的高保真、高分辨率一體化地震勘探技術，推動了沙溪廟組致密氣勘探開發獲得新的突破。

2 高保真保幅處理技術

2.1 地震資料“雙高”處理思路

獲得“雙高”(高保真、高分辨)處理數據[14-20]是實現薄層砂巖砂體邊界識別和斷層精確成像的關鍵[21-23]。針對四川盆地致密氣地震地質特點，研究了面向AVO特征低頻保護的“六分法”高保真疊前去噪、近地表Q補償、OVT域疊前時間偏移等關鍵技術。在處理過程中嚴格執行“雙高”三維地震資料處理質控技術要求，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流程(圖2)。

圖2 川中地區沙溪廟組“雙高”處理流程

2.2 地震資料“雙高”處理關鍵技術

2.2.1 面向AVO特征低頻保護的“六分法”高保
真疊前去噪技術

淺層處理重點開展“三角區”(近炮檢距區)疊前多域保真去噪，在保護近道弱信號及低頻的基礎上，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，即采取先強后弱、先規則后隨機的順序，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“三角區”強能量、低頻、大振幅的規則干擾進行處理，采用非規則空間采樣及曲波變換技術組合壓制地滾波。②對連續噪聲道數較多的隨機噪聲，分選到CMP域、檢波點、共炮檢距域，采取分頻方法進一步予以壓制。③利用噪聲壓制前后單炮、疊加剖面、等時切片、信噪比對比圖以及低頻掃描質控等手段，實現針對性地逐次去除噪聲的目標。

2.2.2 面向AVO特征的保幅處理技術

淺層信號受地表吸收影響較大，近地表Q補償能有效恢復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償對Q值計算的影響，首先進行近地表補償，恢復被衰減的地震道頻率成分、高頻弱反射振幅和低速異常區的弱反射振幅；在此基礎上采用地表一致性振幅補償，消除因炮檢點采集因素不同而引起的振幅差異。近地表Q補償結合地表一致性振幅補償可有效恢復子波能量，減小頻帶損失，更好地保持反映儲層特征的道集AVO響應特征。

2.2.3 OVT域疊前時間偏移

目前常規疊前時間偏移通常采用共炮檢距數據劃分，會造成偏移數據分布不均勻。近、遠炮檢距因數據少，偏移后道集能量弱；中炮檢距數據多，偏移后道集能量強，不利于疊前AVO分析。道集經過OVT域數據規則化后再進行疊前偏移，可以使偏移前、后的每一個OVT塊數據分布、振幅能量相對均勻，能夠消除偏移方法帶來的道集振幅差異，突出地質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層疊前反演和裂縫預測的數據要求。

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，斷點歸位準確，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、內幕變化刻畫更清晰細致(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)的疊前時間偏移剖面效果對比

圖4 常規處理(左)與“雙高”處理(右)沿目的層均方根振幅屬性切片對比

圖5 QL18井目標河道砂體AVO地震響應特征

3 砂體空間展布及含氣性預測技術

3.1 河道砂體儲層地球物理響應特征

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

河道砂體儲層整體表現為低自然伽馬、低密度、高聲波時差、高中子和較高電阻率特征。通過對川中地區多口井的巖石物理分析和統計，認為縱橫波速度比可以較好區分砂巖與泥巖(圖6)，砂巖門檻值多表現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關系(圖6d)。

圖6 川中地區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圖；(b)橫波阻抗與縱橫波速度比交會圖；(c)砂、泥巖縱橫波速度比分布；(d)孔隙度與縱波阻抗交會圖

根據川中地區沙溪廟組實鉆連井砂體對比及地質研究，將河道砂體分布特征簡化為2個高孔—低速河道和2個低孔—高速河道四種楔狀模型。采用主頻為40Hz的雷克子波進行正演模擬，正演結果及振幅統計表明(圖7)：①高速河道頂界表現為強波峰反射，底界為強波谷反射；②低速河道頂界表現為強波谷反射，底界為強波峰反射；③相同儲層厚度情況下，低速河道底界反射能量越強，高速河道頂界反射能量越弱，儲層物性越好；④相同儲層物性情況下，低速河道底界及高速河道頂界振幅越強，儲層厚度越大。

圖7 川中地區沙溪廟組河道砂巖正演模擬(左)及振幅分析(右)

AVO模型正演結果(圖8)表明，高孔—低速河道砂表現為Ⅲ類AVO響應，低孔—高速河道砂表現為Ⅰ類AVO響應；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為波峰強亮點；高孔—低速砂的底界表現為疊加剖面和AVO遠近道振幅差剖面波峰“雙亮點”。

圖8 川中地區沙溪廟組河道砂巖AVO模型及正演結果

3.2 河道砂體與含氣性精細預測

3.2.1 河道砂體空間展布預測

根據川中地區沙溪廟組河道儲層的地質特征，明確了“泥中找砂，砂中找儲，儲中找氣”的預測思路，結合河道砂體、儲層及含氣性地球物理特征，針對需要解決的地質問題，制定了技術對策(表1)。

表1 沙溪廟組儲層預測技術對策

沙溪廟組河道砂體整體表現為“亮點”反射特征，即河道砂體的頂界或底界表現為強振幅波峰，但河道砂體的局部物性變化造成“亮點”特征無法準確描述河道的邊界，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)切片分析與融合進一步表征河道邊界形態，精細勾繪出各期河道邊界。在河道發育時窗和邊界約束下對“亮點”進行三維追蹤雕刻，由下至上依次刻畫23期次河道砂體的形態及空間位置(圖9左)，并將重點河道與烴源斷裂進行三維立體疊加，展現二者空間生儲關系(圖9右)。

圖9 川中地區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”預測技術

在河道砂體形態和空間位置的約束下，開展疊前彈性參數反演獲得縱波阻抗、橫波阻抗及縱橫波速度比等彈性參數。根據地震響應特征及巖石物理模板識別砂體，并定量預測河道砂體厚度，利用縱波阻抗擬合河道砂體孔隙度，進而定量預測儲層厚度，再利用砂體的縱橫波速度比參數預測河道砂體含氣性。

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

圖10 川中地區沙溪廟組河道砂體雙“亮點”剖面效果對比(a)連井疊前時間偏移剖面;(b)連井遠—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測技術

多波多分量地震數據中包含了更為豐富的縱波和橫波地震波場信息。當縱波經過含氣儲層后，其速度會明顯降低，而流體對橫波的傳播速度幾乎不產生影響。因此利用多波多分量地震數據是解決復雜巖性和氣水勘探的新途徑[24-26]。針對川中QL地區沙溪廟組沙二段8號河道砂組含氣性復雜、富集規律不清的難題，探索利用多波地震資料提高河道砂組含氣性綜合預測精度。

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

圖11 縱波(上)和轉換波(下)疊前時間偏移結果比較

常規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，進而得到橫波阻抗、剪切模量等基礎彈性參數。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橫波信息，能獲得更穩定可靠的縱橫波速度比，有效地降低單一縱波含氣預測的多解性。

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

圖12 單一縱波(左)與多波聯合(右)反演縱橫波速度比河道砂含氣性預測圖對比

4 應用成效

通過以上技術系列的研究與實施，完成了對沙溪廟組多個目標河道砂體的精細刻畫、儲層精細預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。四川盆地川中—川西北部地區目前針對淺層沙溪廟組實施的三維地震采集面積超過6000km2，通過上述處理、解釋一體化的技術應用，結合地質綜合評價，落實了沙溪廟組重點勘探開發的主要河道的展布特征及富氣甜點目標。儲層預測符合率達92%，縱波地震數據含氣性預測符合率達85%，多波多分量縱、橫波聯合含氣性預測符合率達到90%。這一成果有力地支撐了重點勘探開發的3期次河道砂組的井位部署，實施了探井及開發井位28口，目前已完鉆測試的井位23口，獲得工業氣井19口，其中7口井測試產量超30×104m3/d，鉆井成功率達83%，勘探效果顯著，推動了四川盆地致密氣勘探開發進入快速發展階段。

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

圖13 過JQBH導眼井含氣性預測剖面(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)疊前時間偏移剖面；(e)遠近道差值剖面

5 結論與認識

通過高精度三維地震一體化技術系列研究與應用，實現了對四川盆地川中地區侏羅系沙溪廟組河道砂體三維精細雕刻及儲層含氣性預測，取得以下認識。

(1)采用面向AVO特征低頻保護的“六分法”高保真疊前去噪技術、近地表Q補償技術和OVT域疊前時間偏移等關鍵技術獲得了“雙高”處理數據，為后期反演預測工作提供了高品質數據支撐。

(2)利用本文提出的“雙亮點”含氣性預測模式能快速定性鎖定含氣有利目標，綜合疊前反演含氣性預測技術，對儲層含氣預測更為準確有效。

(3)目前預測的重點和主要目標集中在沙溪廟組Ⅲ類AVO異常含氣砂體。今后，應對沙溪廟組Ⅰ類AVO異常含氣砂以及其他層內存在的Ⅱ類AVO異常含氣砂展開詳細研究。同時對作為氣源通道的斷層、裂縫系統、應力場等繼續深入研究，挖掘地震綜合技術研究和應用的潛力。進一步提升河道三維雕刻、儲層預測及含氣性預測精度。

“雙高”地震處理和縱橫波聯合反演為核心的高精度三維地震處理解釋技術系列，是實現沙溪廟組致密油氣高效勘探開發的重要技術，值得大力推廣應用。