李 瓊,何建軍,李正文,陳 杰,何榮勝，李美琪

(成都理工大學(xué) a.“地球勘探與信息技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，b.地球物理學(xué)院，成都 610059)

ZC地區(qū)嘉四1—嘉三碳酸鹽巖儲(chǔ)層非線性預(yù)測(cè)

李 瓊a,b,何建軍a,李正文a,b,陳 杰b,何榮勝b，李美琪b

(成都理工大學(xué) a.“地球勘探與信息技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，b.地球物理學(xué)院，成都 610059)

基于碳酸鹽巖儲(chǔ)層裂縫系統(tǒng)巖石物理實(shí)驗(yàn)研究，裂縫系統(tǒng)具有明顯非線性特征，采用裂縫非線性預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)ZC構(gòu)造嘉四1-嘉三儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)。ZC構(gòu)造嘉陵江組嘉四1～嘉三儲(chǔ)層裂縫展布分為三個(gè)帶，兩個(gè)主要裂縫發(fā)育區(qū)塊，并分為五級(jí)，裂縫展布特征與構(gòu)造特征及斷層分布密切相關(guān)。應(yīng)用地震優(yōu)化非線性反演方法對(duì)嘉四1-三段儲(chǔ)層過(guò)井剖面進(jìn)行了速度反演，獲得了高分辨率速度反演剖面，清晰而詳細(xì)地反映了嘉四1-三段儲(chǔ)層的變化特征，有效地提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果，實(shí)際鉆探證明,研究區(qū)有效裂縫富集區(qū)與天然氣富集區(qū)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系；在利用構(gòu)造特征、地震反射特征、速度特征及非線性參數(shù)特征對(duì)嘉四1-嘉三儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究的基礎(chǔ)上，為研究區(qū)的勘探開(kāi)發(fā)提供科學(xué)基礎(chǔ)與依據(jù)，具有重大的實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義。

嘉陵江組； 碳酸鹽巖； 裂縫； 非線性預(yù)測(cè)； 有效裂縫富集區(qū)

0 引言

研究區(qū)內(nèi)鉆探第1口探井Z2井，于嘉三2層中途測(cè)試獲得工業(yè)氣流271 600 m3/d，相繼開(kāi)鉆Z1井、Z3井，在嘉陵江組地層內(nèi)均未獲得工業(yè)氣流。特別是Z3井，它與Z2井同井場(chǎng)鉆探，兩井相距不過(guò)數(shù)米，前者為干井，后者為工業(yè)氣井，反映出嘉陵江碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有極強(qiáng)的非均質(zhì)性，導(dǎo)致該區(qū)的油氣勘探陷入低谷。其后ZC構(gòu)造主體針對(duì)嘉陵江儲(chǔ)層鉆探ZQ6井，于嘉二3完鉆，對(duì)嘉四1—嘉三3進(jìn)行層酸化測(cè)試，獲得天然氣2 743 m3/d。此次鉆探的失敗，使ZC構(gòu)造的油氣勘探工作遭遇瓶頸。

針對(duì)研究區(qū)實(shí)際情況，在前人研究基礎(chǔ)上，對(duì)嘉四1—嘉三儲(chǔ)層開(kāi)展新一輪預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)研究，其主要目的是預(yù)測(cè)嘉四1—嘉三儲(chǔ)層的有效區(qū)塊和儲(chǔ)層裂縫空間展布。

李瓊等[1]通過(guò)巖石物理實(shí)驗(yàn)研究證明,裂縫型碳酸鹽巖儲(chǔ)層具有明顯的非線性特征?；谔妓猁}巖儲(chǔ)層裂縫系統(tǒng)具有非線性特征，提出了裂縫非線性預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)。因此，從地震記錄中提取多種非線性特征參數(shù)，有望為儲(chǔ)層裂縫系統(tǒng)的識(shí)別和裂縫的空間展布提供新的認(rèn)識(shí)。

1 研究區(qū)地質(zhì)地球物理特征

1.1 研究區(qū)構(gòu)造特征

圖1 ZC構(gòu)造嘉陵江組嘉四1-嘉三頂界構(gòu)造圖Fig.1 Structural map of T1j41 -T1j3 top reservoir of Jialingjiang Formation of ZC structure

圖1是研究區(qū)嘉陵江組嘉四1—嘉三頂界構(gòu)造圖。該構(gòu)造位于川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)，為陽(yáng)高寺構(gòu)造群南部的一個(gè)局部構(gòu)造，ZC構(gòu)造長(zhǎng)短軸之比4∶1，長(zhǎng)軸軸向近于南北向，兩端偏西而中部東突似如弓背。該構(gòu)造與東鄰的南廣構(gòu)造、觀斗山構(gòu)造相比，地勢(shì)較低，為一明顯的短軸背斜，該構(gòu)造由淺至深不僅存在，而形態(tài)基本相似，為寬緩的“穹窿狀”，兩翼近于對(duì)稱，構(gòu)造總體走向北北東，西與宜賓潛伏構(gòu)造以向斜相接。

1.2 斷層特征

ZC構(gòu)造具有一定規(guī)模的斷層共有12條，所有斷層均為逆斷層，它們控制著構(gòu)造的形態(tài)和走向以及對(duì)ZC構(gòu)造產(chǎn)生一定程度的改造作用。其中：

1)趙②號(hào)斷層位于ZC構(gòu)造的東南翼，傾向北西西。其上盤(pán)為ZC構(gòu)造主體，該斷層走向北北東，傾角50°，延伸長(zhǎng)度為10 km，向上斷至須家河組，向下消失于寒武系中，落差100 m～200 m。

2)趙③號(hào)斷層位于ZC構(gòu)造的西北翼，與趙②號(hào)斷層組成斷壘，為控制ZC構(gòu)造的主要斷層，該斷層走向?yàn)楸睎|，傾向?yàn)槟蠔|，延伸長(zhǎng)度為7.5 km，斷層向上至須家河組，向下至志留系消失，落差30 m～150 m。

由圖1可看出，趙②號(hào)斷層和趙③號(hào)斷層分別位于構(gòu)造的兩翼，為傾軸逆斷層，控制構(gòu)造的形態(tài)和走向。

1.3 地層巖性特征

三疊系下統(tǒng)嘉陵江組地層為海相碳酸鹽巖沉積，川西南地區(qū)三疊系嘉陵江組主要產(chǎn)層為嘉四1—嘉三，主要儲(chǔ)層為嘉四1底部細(xì)—粉晶孔隙白云巖，嘉三3為深灰—褐灰色泥晶云質(zhì)灰?guī)r，嘉三2為褐灰色泥—粉晶灰?guī)r。嘉四1-嘉三屬于裂縫—孔隙性儲(chǔ)層。裂縫對(duì)儲(chǔ)層起著強(qiáng)烈的改造作用。

1.4 嘉四1—嘉三儲(chǔ)層的地震特征

圖2是過(guò)Z2井90NGD04地震剖面。由圖2可看出，嘉四2底界反射為雙相位附近見(jiàn)小斷層，內(nèi)部見(jiàn)強(qiáng)波谷，斷層下盤(pán)反射呈空白狀。圖3是過(guò)ZQ6井和Z1井90NGD06地震剖面。在Z1井附近，嘉四2底界反射很弱，在ZQ6井處，嘉四2底界反射為雙較強(qiáng)相位，相位斷續(xù)變?nèi)?，有下凹現(xiàn)象。總之，嘉四1—嘉三2地震反射是一組弱反射，嘉四1儲(chǔ)層較薄，為裂縫-孔隙性儲(chǔ)層，含氣后密度和速度都降低，在地震剖面上表現(xiàn)為振幅、頻率和波形變化等。

圖2 過(guò)Z2井90NGD04地震剖面層位追蹤Fig.2 90NGD04 seismic section through well Z2

圖3 過(guò)ZQ6井和Z1井90NGD06地震剖面層位追蹤Fig.3 90NGD06 seismic section through well ZQ6 and well Z2

2 嘉四1—嘉三儲(chǔ)層裂縫的非線性參數(shù)特征

圖4和圖5分別是90NGD04和90NGD06儲(chǔ)層非線性參數(shù)剖面。由圖4和圖5可看出，三種非線性參數(shù)沿剖面變化，并出現(xiàn)高值異常段，尤其在Z2井和ZQ6井附近地段異常表現(xiàn)明顯。Z2井處于高值異常的峰值部位，而ZQ6井處于高值異常的邊緣，Z1井處于低值異常。

在嘉四1—嘉三儲(chǔ)層段內(nèi)，在不同儲(chǔ)層部位出現(xiàn)非線性參數(shù)的異常，這反映了出現(xiàn)非線性參數(shù)異常的部位為嘉四1—嘉三儲(chǔ)層的裂縫發(fā)育段或裂縫相對(duì)發(fā)育段。

圖4 90NGD04非線性參數(shù)剖面及地震剖面Fig.4 90NGD04 non-linear parameters and seismic section(a)90NGD04非線性參數(shù)剖面;(b)地震剖面

圖5 90NGD06非線性參數(shù)剖面及地震剖面Fig.5 90NGD06 non-linear parameters and seismic section(a)90NGD06非線性參數(shù)剖面;(b)地震剖面

3 嘉四1—嘉三儲(chǔ)層裂縫預(yù)測(cè)

地質(zhì)和地球物理研究表明嘉四1-嘉三儲(chǔ)層在內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出復(fù)雜多變性和內(nèi)部不連續(xù)性的特征。

圖6為將3種非線性參數(shù)進(jìn)行非線性綜合判別后獲得的嘉四1—嘉三儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶分布圖。由圖中分析可知，裂縫發(fā)育程度分為5個(gè)級(jí)別：①裂縫最發(fā)育區(qū)：置信度(0.74～0.93)；②裂縫發(fā)育區(qū)：置信度(0.60～0.74)；③裂縫次發(fā)育區(qū)：置信度(0.45～0.60)；④裂縫欠發(fā)育區(qū)：置信度(0.25～0.45)；⑤裂縫不發(fā)育區(qū)：置信度(0.00～0.25)。

圖6 ZC構(gòu)造嘉四1-嘉三儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶分布圖Fig.6 Fracture development zone of T1j41 -T1j3 reservoir of Jialingjiang Formation of ZC structure

綜合分析可知，嘉四1-嘉三儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶分布具有下列特征：

1)裂縫展布分為三個(gè)帶：①沿趙2斷層帶；②沿構(gòu)造主體部位；③沿構(gòu)造西翼。

2)主要裂縫發(fā)育區(qū)塊有兩個(gè)區(qū)塊：①處于90NGD04至00YBZC20之間，NE-SW向；②處于00YBZC18至90NGD02之間。這兩區(qū)塊位于構(gòu)造的有利部位，并為鉆探結(jié)果證明。

3)位于構(gòu)造西翼的第三個(gè)裂縫發(fā)育帶，為零星分布著的小區(qū)塊。

4 儲(chǔ)層的速度特征

通過(guò)地震高分辨率非線性反演，獲得了高分辨率反演剖面，即速度剖面。該方法在實(shí)際反演中，首先由井點(diǎn)出發(fā)構(gòu)造測(cè)井資料與井旁地震道的非線性映射關(guān)系，并根據(jù)地下介質(zhì)在橫向上的變化特征來(lái)更新非線性映射關(guān)系，同時(shí)，考慮相鄰道的相似性，自動(dòng)完成整條剖面的反演，以實(shí)現(xiàn)地震高分辨率非線性反演。

4.1 90NGD04速度反演剖面

圖7 過(guò)Z2井(同場(chǎng)Z3井)的90NGD04速度反演剖面Fig.7 90NGD04 velocity non-linear inversion section through well Z2 and well Z3

圖7是過(guò)Z2井(同場(chǎng)Z3井)的90NGD04速度反演和氣層標(biāo)定圖。由圖7可看出，嘉四1—嘉三儲(chǔ)層的速度具有下列特征：①在嘉四1頂出現(xiàn)速度為5 700 m/s～6 100 m/s的薄層，其分布范圍為CDP1820-1920；②在嘉三高速背景(6 200 m/s～6 700 m/s)出現(xiàn)三個(gè)速度降低條帶(5 700 m/s ～6 100 m/s)，其分布范圍為CDP1715-1780、CDP1785-1815和CDP1855-1935；③Z2井獲氣27.16×104m3/d，這與第二速度降低帶有關(guān)，而Z3井雖與Z2井同井場(chǎng)，可能偏向了無(wú)速度降低的大CDP方向，因此，未獲氣流。

4.2 90NGD06速度反演剖面

圖8 90NGD06速度反演剖面Fig.8 90NGD06 velocity non-linear inversion section

由圖8看出，嘉四1-嘉三儲(chǔ)層在該剖面上具有下列特征：①嘉四1為速度大于6 500 m/s以上的高速層；②在嘉四1-嘉三之間出現(xiàn)斷續(xù)的速度為5 800 m/s ～6 500 m/s的速度降低的薄層；③ZQ6井獲氣0.743×104m3/d，這與高速背景下速度降低帶有關(guān)，其速度帶低但不相連，且范圍有限。Z1井為干井，它處于高速背景之中，裂縫不發(fā)育所致。

由90NGD04和90NGD06速度反演剖面可看出，ZC嘉四1-嘉三儲(chǔ)層從北到南速度變化規(guī)律有所不同，良好儲(chǔ)層處于高速背景下的速度降低(層)帶，并與速度降低(層)帶的延伸范圍和延續(xù)性有關(guān)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在利用構(gòu)造特征、地震反射特征、速度特征及非線性參數(shù)特征對(duì)嘉四1—嘉三儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究的基礎(chǔ)上，基于儲(chǔ)層裂縫系統(tǒng)具有非線性特征，采用裂縫非線性預(yù)測(cè)技術(shù)對(duì)ZC構(gòu)造嘉四1—嘉三儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà)，所采用的裂縫非線性預(yù)測(cè)技術(shù)是由相空間的重建、裂縫的關(guān)聯(lián)維分析、混沌及突變理論預(yù)測(cè)技術(shù)所組成。通過(guò)對(duì)研究區(qū)儲(chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)的非線性研究和預(yù)測(cè)，對(duì)裂縫系統(tǒng)開(kāi)展詳細(xì)的認(rèn)識(shí)，揭示裂縫的空間展布和變化規(guī)律，并較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了嘉四1—三段儲(chǔ)層裂縫發(fā)育帶及空間展布；鉆探證明研究區(qū)有效裂縫富集區(qū)與天然氣富集區(qū)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系；應(yīng)用地震優(yōu)化非線性反演方法對(duì)嘉四1—三段儲(chǔ)層過(guò)井剖面進(jìn)行了速度反演，獲得了高分辨率速度反演剖面，清晰而詳細(xì)地反映了嘉四1—三段儲(chǔ)層的變化特征，有效地提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)效果。

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LI Qionga,b,HE Jian-junb,LI Zheng-wena,b,CHEN Jieb,HE Rong-shengb，LI Mei-qib

(Chengdu University of Technology a.Key Laboratory of Earth Exploration and Information Technology of Ministry of Education,b.College of Geophysics,Chengdu 610059,China)

Jialingjiang Formation; carbonate； fracture; non-linear prediction; effective fracture abundance zone

2016-10-30 改回日期：2016-11-02

國(guó)家自然科學(xué)基金(41274129)

李瓊(1968-),女，博士，教授，主要研究方向?yàn)閺?fù)雜油氣儲(chǔ)層地球物理方法及綜合預(yù)測(cè)研究、地震巖石物理等，E-mail：liqiong@cdut.edu.cn。

1001-1749(2016)06-0746-05

P 631.4