代瑞雪，冉 崎，關(guān) 旭，梁 瀚，賴 強(qiáng)

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041

引 言

碳酸鹽巖是重要的油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，其油氣儲(chǔ)量約占世界油氣儲(chǔ)量的60%[1-3]。全球大型碳酸鹽巖油氣田的儲(chǔ)層類型主要有生物礁、顆粒灘、白云巖、不整合與風(fēng)化殼[4-5]。其中，顆粒灘是一類重要的勘探對(duì)象，它是在波浪、潮汐流等作用下，主要由各種碳酸鹽顆粒（砂屑，礫屑，鮞粒，球粒，生屑，藻粒等）形成的一些大型沉積底形[6]。近年來，國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)多個(gè)顆粒灘型油氣田，如世界上最大油田——Arabian盆地侏羅系臺(tái)內(nèi)灘加瓦爾（Ghawar）油田，美國泥盆系-賓西法尼亞系臺(tái)內(nèi)灘等，國內(nèi)主要集中在塔里木盆地和四川盆地[7-9]。塔里木盆地包括沿塔中I號(hào)坡折帶分布的奧陶系良里塔格組顆粒灘[10-11]，塔河地區(qū)奧陶系鷹山組顆粒灘[12]；四川盆地包括沿開江—梁平海槽分布的川東北下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組鮞灘[13-14]、川中寒武系龍王廟組顆粒灘[15]。從以上顆粒灘類型來看，主要有臺(tái)內(nèi)灘和臺(tái)緣灘兩種類型，其中，對(duì)臺(tái)緣灘的研究較深入，主要沿臺(tái)緣帶分布，儲(chǔ)層較厚且分布較廣；而對(duì)臺(tái)內(nèi)灘的研究目前較薄弱，灘體規(guī)模較臺(tái)緣灘小，單層較薄且分布規(guī)律性差，這類儲(chǔ)層的地震識(shí)別難度更大。

前人研究表明，川中地區(qū)下寒武統(tǒng)龍王廟組發(fā)育非均質(zhì)性較強(qiáng)的臺(tái)內(nèi)灘[16-18]，儲(chǔ)層地震反射特征復(fù)雜多樣。本文以此為典型研究對(duì)象，試圖通過對(duì)非均質(zhì)灘相儲(chǔ)層的地震反射特征開展研究，建立一套針對(duì)性的儲(chǔ)層地震識(shí)別方法，為灘相儲(chǔ)層地震預(yù)測提供有效的思路與方法。

1 地質(zhì)概況

寒武系龍王廟組氣藏位于四川盆地的中部，構(gòu)造位置位于樂山—龍女寺古隆起的東端，龍王廟組顆粒灘主要位于局限臺(tái)地內(nèi)，具有良好的油氣成藏條件，儲(chǔ)層巖性主要為粒屑云巖、晶粒云巖，儲(chǔ)集層類型為裂縫-孔隙型，儲(chǔ)集性能較優(yōu)越。

四川盆地震旦系—寒武系勘探始于20世紀(jì)40年代，經(jīng)過1940—1964年威遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)階段、1965—2005年持續(xù)探索階段、2006—2012年風(fēng)險(xiǎn)勘探階段及2011年—現(xiàn)今整體勘探高效評(píng)價(jià)階段后，在“古隆起、古裂陷、古灘相、古圈閉”為一體的“四古”成藏理論體系指導(dǎo)下，2012年9月，M8井在龍王廟組獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，發(fā)現(xiàn)中國最大單體海相整裝碳酸鹽巖氣藏[19-21]。

目前，磨溪龍王廟組氣藏已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)階段，口口井高產(chǎn)。同時(shí)，基于對(duì)古隆起背景上龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，2013年以來，加快了對(duì)磨溪外圍區(qū)（包括高石梯、龍女寺及古隆起北斜坡）的整體部署勘探步伐。值得注意的是，早期認(rèn)為磨溪外圍區(qū)龍王廟組和磨溪主體儲(chǔ)層發(fā)育特征應(yīng)一致，然而，新鉆井結(jié)果卻顯示外圍區(qū)龍王廟儲(chǔ)層與主體存在明顯差異，非均質(zhì)性較強(qiáng)的灘相儲(chǔ)層造成了地震反射多樣化，主體區(qū)的“亮點(diǎn)”儲(chǔ)層識(shí)別模式在外圍區(qū)存在多解性，這一問題制約了對(duì)川中地區(qū)龍王廟組灘相儲(chǔ)層分布的整體認(rèn)識(shí)。

2 思路與方法

為了解川中地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層的分布規(guī)律，需要探討3方面的問題：一是儲(chǔ)層如何變化？二是地震反射特征怎樣變化？三是用哪種地震手段識(shí)別儲(chǔ)層？

筆者通過對(duì)地質(zhì)、鉆井及測井等相關(guān)資料的深入分析，明確了磨溪主體及外圍區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層的發(fā)育特征，總結(jié)了地震反射模式，同時(shí)，在理論及實(shí)際正演模擬研究基礎(chǔ)上，明晰了儲(chǔ)層反射特征多樣化的原因，確立了龍王廟組有利地震反射特征，最終，利用針對(duì)性的儲(chǔ)層地震識(shí)別技術(shù)摸清了川中龍王廟組灘相儲(chǔ)層的分布規(guī)律。

2.1 儲(chǔ)層地質(zhì)模式

通過梳理川中83口井龍王廟組儲(chǔ)層的發(fā)育特征，明確了磨溪主體和外圍區(qū)（龍女寺、高石梯、北斜坡）儲(chǔ)層特征的差異，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

（1）主體區(qū)儲(chǔ)層普遍優(yōu)于外圍區(qū)

磨溪主體儲(chǔ)層平均厚度32.8 m，北斜坡地區(qū)平均厚度31.2 m，高石梯地區(qū)平均厚度18.5 m，龍女寺地區(qū)平均厚度16.7 m；儲(chǔ)層孔隙度存在同樣變化規(guī)律：磨溪地區(qū)儲(chǔ)層平均孔隙度4.4%，北斜坡地區(qū)平均孔隙度4.0%，高石梯地區(qū)平均孔隙度3.3%，龍女寺地區(qū)平均孔隙度3.2%。

（2）儲(chǔ)層發(fā)育位置明顯不同

利用前人建立的測井-沉積相圖版，把龍王廟組分為上下兩個(gè)亞段[22-23]，主體區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層上下亞段均有發(fā)育，而外圍儲(chǔ)層主要發(fā)育在上亞段。

（3）內(nèi)部巖性不同

連井伽馬對(duì)比顯示，外圍區(qū)存在明顯的高伽馬段，且含高伽馬段的井點(diǎn)圍繞古隆起呈帶狀分布。

依據(jù)川中地區(qū)龍王廟組灘相儲(chǔ)層的變化規(guī)律，可以建立相應(yīng)的儲(chǔ)層地質(zhì)模式（圖1）。該模式描述了磨溪主體發(fā)育灘相厚儲(chǔ)層，外圍區(qū)高石梯龍女寺發(fā)育灘相薄儲(chǔ)層，儲(chǔ)層基本發(fā)育在上亞段，內(nèi)部存在高伽馬泥巖段，且儲(chǔ)層非均質(zhì)性更強(qiáng)。

圖1 川中地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層地質(zhì)模式Fig.1 Geological model of the reservoirs in Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.2 儲(chǔ)層地震反射模式

為進(jìn)一步明晰地震反射特征變化的成因，明確龍王廟組有利儲(chǔ)層地震反射特征，需要開展地震波場正問題的研究。針對(duì)川中地區(qū)龍王廟組構(gòu)造平緩、地層厚度變化不大的特點(diǎn)，選取基于射線追蹤的正演模擬，按照理論模型→實(shí)際井模型的思路開展正演模擬研究。

2.2.1 理論模型

首先考慮無儲(chǔ)層的情況，龍王廟頂界是高臺(tái)組底部的白云質(zhì)砂巖與下伏龍王廟組白云巖的界面，底界是龍王廟組白云巖和下伏滄浪鋪組頂部粉砂巖的界面。

根據(jù)反射波理論，存在波阻抗差異即存在反射波[24]，高臺(tái)組—龍王廟組—滄浪鋪組為明顯的低速—高速—低速變化特征，龍王廟組頂界表現(xiàn)為強(qiáng)波峰，底界表現(xiàn)為強(qiáng)波谷。儲(chǔ)層發(fā)育時(shí)，龍王廟組儲(chǔ)層顯示了多種地震反射特征，為了解影響反射特征的原因，從儲(chǔ)層厚度、地震主頻、儲(chǔ)層發(fā)育位置、孔隙度及有無高伽馬段等5個(gè)方面設(shè)計(jì)不同約束條件的地質(zhì)模型（圖2）。

圖2 川中地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層理論正演Fig.2 Theoretical model of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

理論模型響應(yīng)表明，（1）儲(chǔ)層底界對(duì)應(yīng)波峰（內(nèi)部亮點(diǎn)），儲(chǔ)層越厚，亮點(diǎn)特征越明顯，儲(chǔ)層厚度小于14 m時(shí)幾乎不能識(shí)別；（2）儲(chǔ)層發(fā)育在頂部時(shí)，反射特征變化最多（圖2）；（3）地震資料主頻越低，識(shí)別儲(chǔ)層能力越弱；（4）儲(chǔ)層孔隙度降低，儲(chǔ)層亮點(diǎn)振幅變?nèi)酰唬?）單獨(dú)的高伽馬段無明顯反射，當(dāng)與儲(chǔ)層距離較近時(shí)會(huì)略微增強(qiáng)儲(chǔ)層亮點(diǎn)振幅。

從理論模型正演得出結(jié)論：儲(chǔ)層底界對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)波峰，儲(chǔ)層發(fā)育特征主要影響龍王廟組頂界反射特征，其中，儲(chǔ)層厚度和發(fā)育位置影響最大。

2.2.2 實(shí)際井模型

在理論模型的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)際單井模型開展研究，進(jìn)一步驗(yàn)證了理論模型儲(chǔ)層的變化規(guī)律，明確優(yōu)質(zhì)反射模式，總結(jié)龍王廟組地震反射模式有以下5種（圖3）。

模式1：龍王廟組呈內(nèi)部單軸特征，儲(chǔ)層較厚且靠近頂界，頂界為波谷，內(nèi)部強(qiáng)波峰大致對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層底界，隨著儲(chǔ)層厚度和孔隙度的增加，內(nèi)部強(qiáng)波峰能量加強(qiáng)（如M204井）。

模式2：龍王廟組呈雙軸地震反射特征，儲(chǔ)層厚度較大（10～60 m），頂界弱波峰，內(nèi)部強(qiáng)波峰大致對(duì)應(yīng)儲(chǔ)層底界（如M13井）。

模式3：龍王廟組呈雙軸地震反射特征，儲(chǔ)層中等厚度且靠近中部，頂界為強(qiáng)波峰，內(nèi)部弱峰反射（如G10井）。

模式4：龍王廟組呈單軸復(fù)波地震反射特征，儲(chǔ)層厚較薄且發(fā)育在頂部，頂界為復(fù)波反射特征（如M23井）。

模式5：龍王廟組呈單軸地震反射特征，無儲(chǔ)層發(fā)育，頂界為強(qiáng)波峰（如G2井）。

綜合儲(chǔ)層實(shí)鉆結(jié)果，認(rèn)為各模式的優(yōu)劣順序?yàn)椋耗Ｊ?/模式2→模式3/模式4→模式5。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，磨溪主體和北斜坡以模式1、模式2和模式4為主，而高石梯和龍女寺以模式3和模式5為主。

圖3 川中地區(qū)龍王廟組地震反射模式Fig.3 Reflection patterns of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.3 儲(chǔ)層地震識(shí)別研究

前期研究表明，龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育情況決定其地震反射模式，即儲(chǔ)層的底界對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)波峰，儲(chǔ)層發(fā)育情況影響了龍王廟組頂界反射特征，則基于灘體正演模擬優(yōu)選出的儲(chǔ)層地震識(shí)別技術(shù)更具有針對(duì)性。依據(jù)“儲(chǔ)層底界對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)波峰”，選擇三維地質(zhì)體空間雕刻技術(shù)和龍王廟組內(nèi)部最大波峰振幅屬性來刻畫內(nèi)部亮點(diǎn)儲(chǔ)層；依據(jù)“儲(chǔ)層發(fā)育影響龍王廟組頂界反射特征”，選取龍王廟組頂部弱振幅來輔助刻畫儲(chǔ)層展布。

2.3.1 三維地質(zhì)體空間雕刻

三維地質(zhì)體空間雕刻是利用三維地震數(shù)據(jù)的顯示、描述來分析地下諸多地質(zhì)現(xiàn)象和沉積特征，完成對(duì)目標(biāo)體的追蹤與雕刻[25-26]。前人在川東北二疊系長興組根據(jù)“丘狀體頂部弱振幅+相位變化劇烈”識(shí)別生物礁，“礁體內(nèi)部弱振幅”取得了較好的儲(chǔ)層識(shí)別效果。

本次研究借鑒其思路，由于儲(chǔ)層基本發(fā)育在上亞段，龍王廟底界沉積較穩(wěn)定，為全區(qū)可追蹤的波谷，那么考慮拉平穩(wěn)定沉積的龍王廟組底界，向上提取合適時(shí)窗，利用儲(chǔ)層內(nèi)部亮點(diǎn)反射刻畫儲(chǔ)層展布。如圖4，儲(chǔ)層亮點(diǎn)切片顯示磨溪主體內(nèi)部“亮點(diǎn)”反射連片分布，外圍區(qū)龍女寺和高石梯有零星“亮點(diǎn)”分布，與地震剖面吻合。

圖4 川中地區(qū)龍王廟組灘相儲(chǔ)層空間雕刻圖Fig.4 Internal bright spot delineation diagram of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.3.2 地震振幅屬性提取

對(duì)龍王廟組的儲(chǔ)層識(shí)別也考慮了屬性技術(shù)。地震波場是地層巖性、物性及含流體特性的綜合反映，表征地震波場運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特征變化最常用的方法就是地震屬性，地震屬性從20世紀(jì)60年代至今，已發(fā)展到基本成熟階段[27-28]。本文在以運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的地震屬性分類中，根據(jù)儲(chǔ)層越厚、亮點(diǎn)越明顯的特征，針對(duì)性地優(yōu)選出龍王廟組內(nèi)部最大波峰屬性來表征儲(chǔ)層。屬性平面圖顯示，磨溪主體龍王廟組內(nèi)部強(qiáng)振幅連片分布，外圍區(qū)龍王廟組內(nèi)部強(qiáng)振幅呈條帶狀分布，且內(nèi)部呈不連續(xù)特征。

內(nèi)部亮點(diǎn)刻畫及最大波峰振幅屬性對(duì)于識(shí)別發(fā)育在龍王廟組中部的儲(chǔ)層有較好的效果，但對(duì)于儲(chǔ)層較薄且發(fā)育在頂部（如M23井龍王廟組頂界呈復(fù)波反射特征）時(shí)效果較差，需采用輔助方式識(shí)別此類儲(chǔ)層。前期正演模擬認(rèn)為，龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育情況直接影響龍王廟組頂界的地震反射特征，且井上統(tǒng)計(jì)表明，龍王廟組儲(chǔ)垂厚越大，頂界振幅越弱，按照這個(gè)思路提取頂界的沿層屬性，即可間接反映儲(chǔ)層的發(fā)育情況。從龍王廟組頂界弱振幅的提取結(jié)果來看，儲(chǔ)層較厚的井點(diǎn)均落在振幅較弱的區(qū)域（圖 5）。

2.4 龍王廟組儲(chǔ)層分布規(guī)律

2.4.1 龍王廟組儲(chǔ)層地震識(shí)別吻合度

3種儲(chǔ)層地震識(shí)別方法表征了同樣的地球物理反射特征規(guī)律，利用龍王廟組實(shí)鉆結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，認(rèn)為大于10 m為儲(chǔ)層發(fā)育，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，亮點(diǎn)空間雕刻與實(shí)鉆井符合率為85.1%，內(nèi)部強(qiáng)振幅與實(shí)鉆井符合率為88.8%，頂部弱振幅與實(shí)鉆井符合率為90.1%。

2.4.2 龍王廟組儲(chǔ)層分布規(guī)律

在川中地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層發(fā)育特征研究基礎(chǔ)上，把龍王廟組灘體分為灘主體、灘緣、灘間海及點(diǎn)灘4個(gè)微沉積單元，其中，灘核代表水動(dòng)力較強(qiáng)，為海侵海退期微地貌高地沉積水體足夠動(dòng)蕩模式的最有利儲(chǔ)集微相帶[29]，按照地震相-沉積相對(duì)應(yīng)關(guān)系，以模式1（頂界波谷，內(nèi)部強(qiáng)峰）和模式2（頂界弱峰，內(nèi)部強(qiáng)峰）為主；灘緣和點(diǎn)灘代表總體水動(dòng)力不強(qiáng)，能量較低，屬于低能沉積，以模式3（頂界強(qiáng)峰，內(nèi)部弱峰）和模式4（頂界復(fù)波）為主；灘間海代表正常浪基面以下的臺(tái)地內(nèi)較低洼地區(qū)[30-31]，以模式 5（頂界強(qiáng)峰）為主（圖6）。

圖5 川中地區(qū)龍王廟組頂部弱振幅屬性圖Fig.5 Weak amplitude property map of the top boundary of Longwangmiao Formation in central Sichuan

圖6 川中地區(qū)龍王廟組灘相模式圖Fig.6 Intraplatform shoal facies mode chart of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

在地震相-沉積相對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)上，刻畫出三維區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層展布如圖7所示，圖中紅色代表內(nèi)部強(qiáng)振幅區(qū)，黃色代表頂部弱振幅區(qū)，其中，紅黃色相重疊區(qū)域代表儲(chǔ)層最發(fā)育區(qū)。從儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律來看：（1）磨溪主體灘體連片疊置；（2）外圍區(qū)發(fā)育環(huán)主體北東向條帶狀點(diǎn)灘。

圖7 川中地區(qū)龍王廟組灘相儲(chǔ)層分布圖Fig.7 Shoal distribution of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

目前，川中龍王廟組的儲(chǔ)層分布規(guī)律已得到后續(xù)鉆井的證實(shí)，高石梯A井，B井均鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層且測試獲得高產(chǎn)，北斜坡兩口井鉆遇厚度超過30 m的儲(chǔ)層，證實(shí)了外圍區(qū)依舊有優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布，雖然構(gòu)造位置較低，但是與斷層組合可發(fā)育巖性-構(gòu)造圈閉，為下一步有利勘探區(qū)（圖8）。

圖8 灘相儲(chǔ)層分布圖Fig.8 Plane and profile map of shoal distribution

3 結(jié) 論

（1）建立了一套適用于川中地區(qū)的非均質(zhì)灘相儲(chǔ)層地震識(shí)別方法，為灘相儲(chǔ)層預(yù)測提供了有效的思路與方法。

（2）建立了川中地區(qū)龍王廟組5種地震反射模式，其中，模式1（頂界波谷或者零界點(diǎn)，內(nèi)部強(qiáng)波峰）和模式2（頂界弱波峰，內(nèi)部強(qiáng)峰反射）為最優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層地震反射模式。

（3）按照“儲(chǔ)層底界對(duì)應(yīng)亮點(diǎn)波峰，儲(chǔ)層發(fā)育程度影響龍王廟頂界地震反射”的思路優(yōu)選了敏感性儲(chǔ)層識(shí)別技術(shù)，認(rèn)為三維地質(zhì)體空間雕刻及地震多屬性復(fù)合技術(shù)能有效識(shí)別儲(chǔ)層。

（4）川中地區(qū)龍王廟組磨溪主體為灘體連片發(fā)育區(qū)，外圍區(qū)發(fā)育北東向條帶狀展布點(diǎn)灘。其中，古隆起斜坡有形成的巖性圈閉油氣藏的條件，是下一步勘探的重要領(lǐng)域。