郭貴安 關(guān) 旭 肖富森 張本健 文 龍 楊廣廣 張曉麗 呂 龑 干大勇 夏小勇
1.中國石油西南油田公司 2.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院
四川盆地中部(以下簡稱川中地區(qū))中侏羅統(tǒng)沙溪廟組發(fā)育以三角洲—河流相沉積體系為主的致密砂巖氣藏,優(yōu)質(zhì)儲層集中發(fā)育在邊灘微相內(nèi)[1,2]。早期天然氣勘探開發(fā)主要集中在川西南部、川東北部等地區(qū),川中地區(qū)未作為重點領(lǐng)域進(jìn)行天然氣勘探開發(fā)[3]。2018年,在地質(zhì)有利條件分析及地震落實河道砂體基礎(chǔ)上,為了評價秋林區(qū)塊沙溪廟組二段(以下簡稱沙二段)砂體的含油氣性,對秋8井和秋林10井的沙二段8號砂組進(jìn)行老井試修,測試分別獲得日產(chǎn)量為 2.01×104m3和 1.41×104m3的天然氣流,發(fā)現(xiàn)了沙溪廟組氣藏。此后,川中地區(qū)沙溪廟組多口井獲工業(yè)氣流,平均測試日產(chǎn)氣量為8.5×104m3,揭示了沙溪廟組良好的勘探開發(fā)潛力。由于沙溪廟組砂體縱向疊置發(fā)育,橫向交錯分布,致密砂巖儲層非質(zhì)性強(qiáng),含氣性差異大,致密砂體刻畫、儲層及含氣性定量預(yù)測成為制約該區(qū)天然氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵地球物理問題。針對上述難題,筆者以保真、保幅、寬頻、高分辨率地震資料處理為基礎(chǔ),通過地震、地質(zhì)相結(jié)合,厘清致密砂巖地震響應(yīng)特征,應(yīng)用高頻地震層序技術(shù)實現(xiàn)縱向河道砂組期次統(tǒng)一劃分,河道砂體多屬性融合刻畫技術(shù)實現(xiàn)河道砂體識別刻畫及單河道精細(xì)剝離,應(yīng)用地震振幅屬性、疊前地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)反演等方法實現(xiàn)儲層定性、定量預(yù)測,并基于巖石物理分析的疊前含氣性定量預(yù)測技術(shù)實現(xiàn)河道致密砂巖儲層含氣性定量預(yù)測,初步形成了一套適用于川中地區(qū)沙溪廟組的“致密砂巖氣藏地震一體化描述”技術(shù),為井位部署提供了技術(shù)支撐,并在實際應(yīng)用中取得了良好的勘探開發(fā)效果。
川中地區(qū)侏羅系為一套巨厚的陸相地層,下侏羅統(tǒng)自流井組、涼高山組和中侏羅統(tǒng)沙溪廟組保存完整,上侏羅統(tǒng)遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組部分剝蝕(圖1)。其中,沙溪廟組為一套巨厚的陸相碎屑巖沉積,地層厚度介于1 000~1 500 m,巖性為雜色泥巖夾灰色、灰綠色細(xì)—中粒砂巖,具有典型“泥包砂”的特點(單砂體厚度介于10~30 m),以葉肢介頁巖為標(biāo)志層分為上下兩段。沙溪組下段(即沙一段)以三角洲相沉積為主,頂部葉肢介頁巖為一套最大湖泛期的產(chǎn)物,該標(biāo)志層在川中大部分地區(qū)可以進(jìn)行對比[4],沙溪廟組上段(即沙二段)以淺水三角洲相—河流相沉積為主。川中地區(qū)沙溪廟組底界構(gòu)造為北西—南東向的單斜,地層傾角介于2°~3°,構(gòu)造平緩,主要發(fā)育小規(guī)模的正斷層。物源方向同時受到北面的大巴山和西面的龍門山北段影響,但以北東向物源為主[5-6]。目前已發(fā)現(xiàn)的沙溪廟組氣藏主要分布在沙二段,砂巖儲層低孔—低滲,覆壓滲透率小于0.1 mD,屬于典型的受巖性控制的致密砂巖氣藏[7-8]。
圖1 研究區(qū)位置及侏羅系地層柱狀圖
川中地區(qū)沙溪廟組沉積厚度大,河道砂體縱向多層,平面廣泛分布,且具有砂體厚度較薄、儲層非均質(zhì)性強(qiáng)、儲層含氣性差異大等特點,前期地震采集、處理、解釋工作主要面向深層碳酸鹽巖地層,未針對淺層沙溪廟組開展系統(tǒng)地震研究,勘探開發(fā)面臨以下幾大地震難點。
川中地區(qū)前期三維地震針對淺層沙溪廟組的有效覆蓋次數(shù)較低,采集腳印現(xiàn)象嚴(yán)重,靜校正問題較為突出,常規(guī)地震處理方法在低頻保護(hù)、分辨率提高、AVO特征的道集保護(hù)等方面針對性不強(qiáng),導(dǎo)致沙溪廟組地震資料信噪比低、砂體及斷層成像精度低、地震道集資料較差,AVO響應(yīng)特征分析受到影響較大,難以滿足河道砂體識別及地震精細(xì)刻畫、烴源斷裂地震精細(xì)刻畫、儲層及其含氣性定量預(yù)測需求。
研究區(qū)河道砂體縱向多期廣泛分布,但缺乏明顯的標(biāo)志層作為期次統(tǒng)一劃分標(biāo)準(zhǔn),單純依靠測井曲線、巖性、地震層位對比等方法難以進(jìn)行精細(xì)的地層劃分和小層對比,砂層組對比容易出現(xiàn)穿時現(xiàn)象,基于傳統(tǒng)地質(zhì)、地震手段難以厘定河道砂組縱向期次;同期河道砂體橫向個數(shù)眾多、流向廣,分支交錯現(xiàn)象普遍,地震資料同一相位內(nèi)也存在多套河道砂體。前期砂體識別及刻畫技術(shù)無法將同期次發(fā)育的多套河道砂體進(jìn)行剝離,難以滿足后期單河道砂體氣藏精細(xì)勘探開發(fā)需求。
研究區(qū)河道致密砂巖氣藏為巖性氣藏,其具有以單河道為儲集單元的特征,同層段內(nèi)的不同河道,甚至同河道不同位置砂體,受烴源斷層配置條件及圈閉條件、沉積微相、儲層特征等差異影響,均會導(dǎo)致砂體儲層物性及含氣性存在明顯差異。因此,尋找有效的儲層及含氣性地震預(yù)測方法,對儲層厚度、孔隙度、含氣性的定量預(yù)測,明確優(yōu)勢儲層及含氣甜點區(qū)縱橫向展布特征,指導(dǎo)后續(xù)勘探開發(fā)水平井位優(yōu)選及部署,實現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā),是地球物理面臨的直接難題。
川中地區(qū)淺層干擾嚴(yán)重,地震資料信噪比低、分辨率低、斷層與砂體的成像精度低,采用以下關(guān)鍵地震處理技術(shù)對策,可有效地提高目的層資料主頻和頻寬,河道砂體“亮點”特征更突出,斷層成像更清晰。
層析靜校正是一種非線性反演,主要利用地震初至波射線的走時和傳播路徑反演介質(zhì)的速度結(jié)構(gòu),能同時利用直達(dá)波、回折波、折射波等不同類型的初至?xí)r間,不受地表及近地表結(jié)構(gòu)變化的約束,具有廣泛的適用性。微測井分步約束層析靜校正[9]充分結(jié)合微測井、小折射等資料,首先利用微測井和近炮檢距初至信息反演低速層速度,再利用微測井和中、遠(yuǎn)炮檢距的初至信息,進(jìn)一步約束低速層、降速層反演精度,通過自適應(yīng)算法求取權(quán)系數(shù),減少迭代次數(shù)和提高反演精度,使反演得到的近地表速度模型更貼近真實地表地質(zhì)情況,靜校正效果最佳。
VSP井控Q補(bǔ)償技術(shù)[10]可以消除由地層地質(zhì)特性引起的地震波吸收衰減效應(yīng)對地震資料的不利影響。利用微測井、VSP信息建立精細(xì)Q體模型,結(jié)合地震反射層位進(jìn)行匹配分析,求取相對準(zhǔn)確的Q值,使井震符合率最高,恢復(fù)由于近地表吸收造成的地震子波能量衰減,在一定程度上改善地震資料的頻率特征,使目的層反射同相軸一致性變好,振幅特征更可靠。
速度場的精度影響疊前偏移成像質(zhì)量。由于沙溪廟組埋藏淺、覆蓋次數(shù)低、地震資料信噪比低,淺層速度精細(xì)拾取難度大,常規(guī)速度建模的偏移成像效果差。采用基于井控速度建模技術(shù)[11]可以提高速度場精度,改善成像質(zhì)量。利用VSP資料約束初始速度模型的建立,確定區(qū)域速度變化規(guī)律,利用層控速度建模構(gòu)建速度模型的低頻分量,利用層控網(wǎng)格層析構(gòu)建速度場的高頻分量,也可以結(jié)合鉆井資料,進(jìn)行各向異性校正,降低誤差,進(jìn)一步提高成像精度。
常規(guī)窄方位角地震資料分方位處理時為了滿足一定的覆蓋次數(shù)和各方位之間的均勻,將方位角劃分得較大,導(dǎo)致方位角信息模糊和采樣稀疏,不利于準(zhǔn)確反映方位各向異性,影響成像精度。OVT域疊前處理技術(shù)[12-13]是一種高密度寬方位地震處理技術(shù),通過OVT域數(shù)據(jù)規(guī)則化處理,補(bǔ)全缺失的地震道,消除空間采樣不規(guī)則對成像效果影響。將OVT道集偏移后抽取共成像點道集(螺旋道集),可以劃分更精細(xì)的方位角,方位各向異性特征反映更明顯。在疊加成像前,消除方位各向異性的影響,能夠有效地提高疊加成像的質(zhì)量。
通過上述多種處理技術(shù)的綜合應(yīng)用,極大地改善了沙溪廟組三維地震成像質(zhì)量,淺層地震資料信噪比明顯提高,砂體“亮點”特征更突出,邊界更清晰、連續(xù)性更好,斷層成像更清晰可靠。目的層沙溪廟組地震優(yōu)勢頻帶介于8~75 Hz,主頻介于35~40 Hz,低頻信號有效增強(qiáng),為構(gòu)造精細(xì)解釋、河道砂體精細(xì)刻畫、疊前(疊后)儲層預(yù)測及烴類檢測研究奠定良好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)(圖2)。
圖2 沙溪廟組三維地震資料針對性處理前后效果對比圖
研究區(qū)沙溪廟組河道砂體縱向上多期頻繁疊置,甚至自同一地震相位內(nèi)發(fā)育多套河道砂體,不同期次的河道砂體難以有效區(qū)分。在明確河道砂體地震響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上,利用基于高密度層序地層切片技術(shù)、匹配追蹤分頻、RGB像素融合成像、多屬性融合、疊置河道識別等技術(shù),對研究區(qū)沙溪廟組疊置河道進(jìn)行了河道期次劃分和河道外形精細(xì)雕刻,并實現(xiàn)了同一地震相位內(nèi)不同期次河道的剝離,奠定了河道內(nèi)幕井位精細(xì)部署的基礎(chǔ)。鉆井證實該技術(shù)方法砂體巖性預(yù)測吻合率100%。
基于實際巖心及測井曲線分析,研究區(qū)沙溪廟組縱向發(fā)育多期疊置砂體,沙一段自下而上泥質(zhì)含量逐漸減少,砂巖自然伽馬低、聲波時差小、孔隙度較低,總體物性中等。沙二段砂泥巖分異明顯,砂巖自然伽馬低、聲波時差大、孔隙度高,總體物性較好,優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育。
根據(jù)砂巖儲層物性差異,基于實鉆井測井巖石物理分析結(jié)果,采用等效介質(zhì)正演模型,應(yīng)用與區(qū)內(nèi)三維地震主頻一致的35 Hz雷克子波,開展地震正演模擬分析,總結(jié)沙溪廟組致密砂巖儲層為2種儲層地震響應(yīng)特征(圖3)。①儲層地震響應(yīng)特征1:典型沙二段高孔砂巖,砂體聲波速度及密度明顯低于上下泥巖地層,地震波阻抗表現(xiàn)明顯的低波阻抗特征,砂體頂界對應(yīng)強(qiáng)波谷反射,砂體底界在波阻抗界面對應(yīng)強(qiáng)波峰反射,砂體在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的短軸狀頂谷—底峰“亮點”特征。②儲層地震響應(yīng)特征2:沙一段中低孔砂巖,砂體聲波速度高于或接近周圍泥巖地層,密度低于或接近泥巖地層,砂體地震波阻抗高于圍巖地層,砂體頂界表現(xiàn)為中—強(qiáng)波峰反射,底界表現(xiàn)為中—強(qiáng)波谷反射,砂體在地震剖面橫向上反映較為明顯的頂峰—底谷“亮點”特征。
圖3 沙溪廟組高孔砂體及中低孔砂體地震正演模擬結(jié)果圖
分析兩種砂體儲層地震響應(yīng)特征異同,砂體相較于圍巖均表現(xiàn)為“亮點”反射特征,但第一種砂體儲層響應(yīng)特征,主要位置在沙二段,儲層孔隙度多大于10%,整體物性條件更好,是目前天然氣勘探開發(fā)的主要砂體。第二種砂體儲層地震響應(yīng)特征,主要位于沙一段,儲層孔隙度大多介于6%~10%,儲層物性條件中等,但仍具有較好天然氣勘探開發(fā)潛力,是下一步致密砂巖效益開發(fā)的重要目標(biāo)層段。
前期,肖富森等[14]基于陸相層序地層理論將沙溪廟組劃分為3個三級與5個四級基準(zhǔn)面旋回,并將沙二段細(xì)分為沙二1、沙二2、沙二3、沙二4共4個亞段。但沙溪廟組厚度大,河道砂組縱向分布期次多,單一地層層序劃分難以滿足精細(xì)勘探開發(fā)需求,制約后續(xù)不同砂體井位部署、儲量計算、開發(fā)單元描述等工作的開展。針對該問題,以地震沉積學(xué)原理為基礎(chǔ),應(yīng)用全局自動等時建模技術(shù)實現(xiàn)研究區(qū)等時可靠的河道砂組期次劃分[15-16]。該方法以“最小成本函數(shù)”為核心,結(jié)合地質(zhì)沉積“泥包砂”、地震反射“強(qiáng)亮點”等特征及河道縱橫向出現(xiàn)順序,開展全局人工智能等時建模,確定單期河道砂組頂?shù)椎葧r界面。依次刻畫出各期河道橫向展布和縱向疊置關(guān)系。再以單期砂層組為框架,以處理后的高分辨率地震數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),依次刻畫出各期河道砂組橫向展布和縱向疊置關(guān)系。通過該方法的有效應(yīng)用,將川中地區(qū)沙溪廟組統(tǒng)一劃分出23期河道砂組,主要砂體具有“寬度窄,延伸遠(yuǎn)”的特征。
4.3.1 分頻RGB像素融合技術(shù)
地震資料受分辨率的限制,在砂體識別方面縱向上主要依據(jù)地震反射能量的變化對單一砂體進(jìn)行分析,橫向上由于砂體邊界受巖性、物性影響導(dǎo)致地震反射特征變化較大,單一砂體邊界的地震識別存在多解性[17]。將頻譜分解技術(shù)結(jié)合RGB像素融合技術(shù)引入沙溪廟組河道砂體地震屬性分析中,可將不同頻段振幅能量互不重疊的地震體進(jìn)行RGB模式的混合顯示,形成具有通頻信息的RGB混頻數(shù)據(jù)體,可在一定程度上增強(qiáng)或細(xì)化河道砂體在平面上的屬性響應(yīng)。若三維地震數(shù)據(jù)中河道砂體能量較弱,單一頻率能量屬性體是很難分辨其分布特征,但采用多個分頻能量屬性RGB模式混合后,河道砂巖與圍巖會呈現(xiàn)明顯的差異;若均表現(xiàn)為較強(qiáng)能量特征,在RGB混頻后河道砂體就會以近白色特征很清晰地呈現(xiàn)出來。此方法可以突出共性、弱化差異,對于突出各分頻屬性中能量近似區(qū)域有很好的效果,對河道邊界的確定有較好的應(yīng)用效果。筆者選取 15 Hz、35 Hz、55 Hz的單頻體進(jìn)行了RGB融合,其中15 Hz數(shù)據(jù)更加突出厚層河道砂體的分布特征,而55 Hz的高頻數(shù)據(jù)體在早期河道砂體細(xì)節(jié)的刻畫上則更加具有優(yōu)勢(圖4)。
圖4 沙溪廟組8號砂組RGB融合顯示圖
4.3.2 多屬性融合技術(shù)判別河道輪廓
地震屬性能反映地下地質(zhì)體及其地球物理性質(zhì)的變化,但是每一種地震屬性只對某種地質(zhì)特征敏感[18]。地震屬性的多屬性融合砂體雕刻技術(shù)方法,可同時使用多種對砂體敏感的屬性和反演結(jié)果表征河道砂體,從不同角度剔除圍巖影響,降低砂體判別多解性;比單一地震屬性、單一門檻值更能精確判別河道輪廓。在精細(xì)地層層序模型約束下,通過多屬性融合技術(shù),可以精細(xì)雕刻河道砂體。
研究區(qū)沙溪廟組巖性組合特征以“泥包砂”為主,尤其是沙二段砂巖以低波阻抗砂體為主,與圍巖的地球物理性質(zhì)具有較大的差異性,所以地震屬性對河道砂體邊界有較為明顯的響應(yīng)。在砂體精細(xì)標(biāo)定、地層對比追蹤基礎(chǔ)上,進(jìn)行三維沿層屬性參數(shù)提取。在相干屬性中,河道外形更加明顯;在波阻抗屬性中,砂體內(nèi)幕更加清晰。兩者融合的效果則充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢,揭示了河道砂體外形—內(nèi)幕的變化特征。
4.3.3 河道砂體空間精細(xì)雕刻技術(shù)
多種地震方法明確河道輪廓基礎(chǔ)上,基于三維體空間雕刻技術(shù)刻畫河道砂體空間展布。該方法結(jié)合河道砂體精細(xì)識別邊界成果及地震振幅“亮點”特征,選取砂體邊界約束的動態(tài)門檻下限值為“種子點”,進(jìn)行三維地震空間內(nèi)人機(jī)交互式的快速河道砂體追蹤,可實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確雕刻河道砂體空間形態(tài)及分布特征。為沙溪廟組縱向多層河道砂體立體勘探開發(fā)、目標(biāo)靶體優(yōu)化設(shè)計提供更為直觀的數(shù)據(jù)信息。目前已全面應(yīng)用于川中地區(qū)連片地震三維河道砂體刻畫中。
由于物源、形態(tài)、后期改造壓實作用以及成藏等因素不同,在同一期次的砂組內(nèi),形成時期緊鄰的河道砂體也會呈現(xiàn)出不同的物性和含氣性,即“多期河道,差異成藏”[19-20]。因此,對同一期次砂組內(nèi)不同河道進(jìn)行拆分和分選,分析出有利砂組中的優(yōu)勢砂組,對后續(xù)開發(fā)具有重要的意義。
面對砂體疊置發(fā)育區(qū),針對8號砂組單條河道分選,主要通過兩項研究技術(shù)來開展:①剖面與平面動靜態(tài)結(jié)合分析技術(shù),基于地震資料識別同期河道砂體“亮點”反射之間的疊置關(guān)系,在平面屬性圖上分析剖面上各個河道砂體“亮點”在平面上的展布特征;②基于高密度層序地層模型的動態(tài)切片分析技術(shù),在單期砂體內(nèi)形成高密度等時切片,實現(xiàn)動態(tài)模式下由砂體底到砂體頂?shù)膶傩郧衅シ?,進(jìn)而分析每條河道從出現(xiàn)到消失的先后順序,全局分析河道同期范圍內(nèi)不同砂體的地質(zhì)關(guān)系。通過該方法,對重點河道砂體開展單河道的地震精細(xì)剝離,實現(xiàn)同期河道復(fù)合相位內(nèi)多條單河道識別與精細(xì)刻畫,明確各單河道縱向演化特征,實現(xiàn)單河道精細(xì)評價(圖5),為河道砂體“一河一藏”的精細(xì)氣藏描述、“一河一策”的精準(zhǔn)開發(fā)施策提供良好基礎(chǔ)。在其他期次砂體,以及在整個川中地區(qū)都具有廣泛的適用性。
圖5 沙溪廟組8號砂組單河道拆分展示圖
在實現(xiàn)砂體空間精細(xì)刻畫、明確展布特征的基礎(chǔ)上,針對勘探開發(fā)重點砂體,運用地震屬性分析方法與砂體儲層測井評價參數(shù)結(jié)合,發(fā)現(xiàn)地震振幅能量與井上儲層物性具有明顯正相關(guān)關(guān)系,振幅能量可較好地識別同期河道砂組內(nèi)優(yōu)質(zhì)砂巖儲層;運用基于有井約束的隨機(jī)反演技術(shù)可實現(xiàn)儲層參數(shù)定量預(yù)測,且預(yù)測精度較高。通過測井巖石物理分析明確縱橫波速度比為彈性敏感參數(shù),并在此基礎(chǔ)上,開展地震振幅隨偏移距變化特征(AVO特征)分析,結(jié)合OVT處理后的優(yōu)化道集分析,明確高孔含氣砂巖為Ⅲ類AVO響應(yīng)特征。綜合分析認(rèn)為,優(yōu)選疊前彈性參數(shù)反演可定量預(yù)測砂體含氣性。最終實現(xiàn)了由定性到定量,由儲層到含氣性,由相帶找甜點的河道致密砂巖儲層及含氣性預(yù)測。
5.1.1 河道砂巖儲層定性預(yù)測技術(shù)
地震屬性在油氣田勘探開發(fā)中應(yīng)用于地震構(gòu)造解釋、地質(zhì)相、油氣藏特征描述等各個領(lǐng)域。其中,地震振幅類屬性能夠反映地層巖性變化、沉積相變化、巖性尖滅、不整合等地質(zhì)學(xué)特征,亦可以反映儲層厚度、AVO等儲層參數(shù)特征,地震振幅屬性廣泛應(yīng)用于儲層的油氣預(yù)測[21-23]。筆者嘗試建立地震振幅屬性與重點河道砂巖儲層物性之間的關(guān)系。研究區(qū)重點勘探開發(fā)的8號砂組實鉆井砂巖厚度介于10~30 m,儲層厚度介于8~22 m,孔隙度介于6%~15%,基于實鉆井巖性、物性參數(shù)建立儲層地震正演模型,并開展正演模擬分析,正演結(jié)果表明:①受地震調(diào)諧厚度理論影響,在現(xiàn)有地震主頻條件下(35 Hz),砂巖儲層厚度介于6~25 m時,地震振幅能量隨儲層厚度變大而變大,儲層厚度小于6 m時地震難以有效區(qū)分,儲層厚度大于25 m時,振幅能量無明顯增強(qiáng);②儲層厚度不變,儲層孔隙度由6%逐漸增大至15%,振幅能量逐漸增強(qiáng)。進(jìn)一步研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),地震振幅能量與儲層厚度、儲層孔隙度有較好的正相關(guān)關(guān)系,尤其在重點開發(fā)區(qū)內(nèi),振幅能量與儲層厚度、孔隙度相關(guān)性超過0.8。總體而言,通過振幅能量屬性可以定性預(yù)測優(yōu)質(zhì)河道砂體的展布規(guī)律及儲層分布位置,為井位部署提供依據(jù)。
5.1.2 河道砂巖儲層定量預(yù)測技術(shù)
儲層預(yù)測技術(shù)是巖性油氣藏勘探開發(fā)的重要技術(shù)手段,且方法眾多[24-26]。研究區(qū)沙溪廟組重點河道砂巖縱波阻抗與孔隙度具有很高的線性相關(guān)性,在剔除泥巖影響后,砂巖儲層孔隙度越高,縱波阻抗越低,針對研究區(qū)沙溪廟組砂巖儲層預(yù)測,可以用縱波阻抗定量表征儲層孔隙度。筆者應(yīng)用基于有井約束的隨機(jī)反演進(jìn)行波阻抗預(yù)測。根據(jù)對地震反射層的對比追蹤來確定反演結(jié)果的中頻段,以測井資料的高頻信息和低頻成分補(bǔ)充地震數(shù)據(jù)有限帶寬的不足,進(jìn)而獲得高分辨率的波阻抗資料,便于更準(zhǔn)確、精細(xì)地預(yù)測沙二段重點河道砂巖儲層孔隙度、厚度等參數(shù)。預(yù)測的儲層厚度、孔隙度結(jié)果與實鉆驗證井吻合好,預(yù)測誤差小于10%,實現(xiàn)了河道砂巖儲層的定量預(yù)測。
5.2.1 沙溪廟組巖石物理及AVO特征
地震巖石物理學(xué)是油氣勘探的基礎(chǔ),利用巖石物理技術(shù)研究的成果,尋找儲層識別及含油氣性分析的敏感巖石物理參數(shù),可有效地指導(dǎo)儲層預(yù)測及烴類檢測[27-29]。筆者針對沙溪廟組重點含氣河道砂巖,利用地質(zhì)研究、測井資料及完鉆測試成果,開展基于陣列聲波測井的巖石物理分析,尋找砂巖儲層含氣性敏感參數(shù)。研究結(jié)果表明,縱橫波速度比可較好地分選含氣層。如圖6所示,不同井氣層與干層的縱橫波速度比門檻值為1.72,可通過該門檻值來區(qū)分含氣層與圍巖,對氣層的識別能力突出,能較好地指示重點含氣砂巖。通過縱橫波速度比作為含氣敏感參數(shù)的地震預(yù)測來表征含氣層具備可行性。
圖6 河道砂巖測井解釋含氣性與縱橫波速度比關(guān)系圖(1 ft=0.304 8m)
通過已鉆井產(chǎn)氣層AVO正演模擬與基于道集保護(hù)處理后的實際道集資料對比分析氣層AVO特征,發(fā)現(xiàn)高孔含氣砂層隨偏移距的增大振幅能量逐漸增強(qiáng),即典型的Ⅲ類AVO特征?;趩尉疁y井曲線正演道集的AVO變化特征與實際淺層處理地震資料的實際道集特征基本一致,表明基于地震近遠(yuǎn)道集差異的AVO屬性及疊前彈性參數(shù)定量預(yù)測儲層含氣性具備實際地震地質(zhì)基礎(chǔ)。
5.2.2 致密砂巖儲層含氣性定量預(yù)測技術(shù)
基于疊前彈性參數(shù)反演獲得的縱橫波速度比,其垂向分辨率較高,儲層含氣性預(yù)測多解性低,預(yù)測結(jié)果表明,研究區(qū)8號砂組總體含氣性較好,西南部多個砂體縱橫波速度比預(yù)測結(jié)果均小于1.72(黃色、紅色),多條河道砂體含氣性好,后續(xù)實鉆井證實定量含氣性預(yù)測結(jié)果吻合度高,該方法可用于含氣層的預(yù)測(圖7)。因此,疊前彈性參數(shù)反演所得的縱橫波速度比是沙溪廟組儲層含氣性評價的重要參考指標(biāo)。
圖7 沙溪廟組8號砂組儲層含氣性定量預(yù)測圖
2018年以來,以勘探開發(fā)一體化部署為原則,針對四川盆地中西部沙溪廟組致密砂巖氣藏,通過三維地震一體化技術(shù)開展關(guān)于砂體刻畫、儲層及含氣性預(yù)測,并結(jié)合河道砂巖氣井高產(chǎn)3大主控因素(優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育程度、儲層富氣程度以及壓裂改造),明確高產(chǎn)井地震模式:①在河道精細(xì)刻畫基礎(chǔ)上,基于砂體振幅能量定性預(yù)測儲層發(fā)育程度,振幅能量越強(qiáng),儲層發(fā)育程度越高;②結(jié)合儲層孔隙度大于10%對產(chǎn)能的高貢獻(xiàn)率[30],優(yōu)選砂巖儲層定量預(yù)測孔隙度大于10%部署井位;③基于巖石物理實驗分析縱橫波速度比小于1.72,儲層含氣性定量預(yù)測結(jié)果優(yōu)選低縱橫波速度比甜點區(qū)部署井位。在保證“振幅能量值高、儲層預(yù)測孔隙度高、含氣性預(yù)測縱橫波速度比低”的“兩高一低”的高產(chǎn)井地震模式基礎(chǔ)上,盡量保證水平井軌跡與地層最大主應(yīng)力方向保持垂直,儲層改造及測試效果更優(yōu)。例如QL210-8-H1井(圖8),水平井設(shè)計優(yōu)選均方根振幅能量大于5 500,預(yù)測孔隙度介于11%~13%,含氣性預(yù)測縱橫波速度比介于1.68~1.55。實鉆井結(jié)果表明,儲層實際孔隙度介于10%~13%,測井解釋含氣飽和度介于67%~80%,實鉆井結(jié)果與地震儲層及含氣性預(yù)測結(jié)果一致,該井測試無阻流量為92.63×104m3/d,測試日產(chǎn)氣量為42.1×104m3,證實了按照高產(chǎn)井地震模式部署的有效性。
圖8 QL210-8-H1井8號砂組水平井軌跡設(shè)計圖
2018年以來,以沙溪廟組致密砂巖氣藏勘探開發(fā)一體化部署為原則,通過大面積三維淺層目標(biāo)處理、河道砂體精細(xì)刻畫、儲層及含氣性預(yù)測,有效地支撐了井位目標(biāo)論證及水平井優(yōu)化,勘探開發(fā)效果明顯。水平井儲層鉆遇率由早期的72%提高至目前的85%以上;重點開發(fā)區(qū)塊8號砂組水平井成功率達(dá)100%;結(jié)合水平井工藝改造,單井測試日產(chǎn)氣量由早期的 8.5×104m3提高到目前的 53.8×104m3。致密砂巖氣藏地震一體化描述技術(shù)為四川盆地致密氣整體效益開發(fā)提供有力的技術(shù)保障。
川中地區(qū)通過對沙溪廟組河道砂體三維地震處理解釋,形成準(zhǔn)確的儲層厚度、儲層孔隙度等預(yù)測成果,為儲量申報提供可靠的儲層參數(shù),支撐了沙溪廟組致密氣砂藏的三級儲量申報工作;同時,支撐了多個區(qū)塊開發(fā)先導(dǎo)試驗方案的井位部署,為沙溪廟組致密氣藏增儲上產(chǎn)、效益開發(fā)提供有效幫助。
1)針對川中地區(qū)沙溪廟組目的層的保真、保幅、寬頻、高分辨率地震處理,可以有效地提高河道砂體地震資料縱橫向分辨率及地震成像,砂體特征更加突出,道集質(zhì)量明顯提高,有助于后續(xù)砂體刻畫、疏導(dǎo)斷裂解釋,并為疊前地震儲層及含氣性檢測提供可靠數(shù)據(jù)。
2)在明確河道砂巖“亮點”地震反射特征的前提下,通過有效的地震技術(shù)手段對區(qū)內(nèi)砂組開展期次統(tǒng)一劃分、砂體空間精細(xì)刻畫,落實了沙溪廟組河道砂組空間期次、各期次砂組及單河道橫向展布,為后續(xù)地質(zhì)研究、資源規(guī)模評估、整體勘探開發(fā)部署等工作奠定堅實基礎(chǔ)。
3)通過建立河道砂巖儲層物性與振幅能量、儲層孔隙度與地震波組抗、縱橫波速度比與含氣性之間的緊密相關(guān)性,形成了針對河道致密砂巖儲層及含氣性預(yù)測的有效技術(shù)手段及高產(chǎn)井部署地震響應(yīng)模式,其成果在鉆井實踐中已獲充分驗證,是四川盆地致密砂巖氣藏高效開發(fā)的重要技術(shù)手段之一,有力地支撐了致密砂巖氣藏勘探開發(fā)的進(jìn)步。
4)隨著川中地區(qū)沙溪廟組致密氣領(lǐng)域勘探開發(fā)不斷深入,針對薄層疊置河道砂體識別、疏導(dǎo)斷裂刻畫、不同類型砂巖儲層及含氣性分級、分類評價等方面提出了更高的技術(shù)需求,地震資料提高分辨率處理、提高成像質(zhì)量、高速砂巖儲層及含氣性預(yù)測方法等方面是下一步地球物理勘探開發(fā)技術(shù)持續(xù)攻關(guān)的重點方向。
致謝:在本次技術(shù)研究期間,中國石油西南油氣田公司楊雨總地質(zhì)師、勘探開發(fā)研究院冉崎副院長、川西北氣礦唐大海副礦長給予的指導(dǎo)和幫助,在此一并表示感謝!