劉 明，孟慶利，杜 園，李彥婧

（中國(guó)石化華東油氣分公司，江蘇南京 210019）

頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)最早始于美國(guó)，已經(jīng)發(fā)展了幾十年，目前美國(guó)和加拿大是實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣工業(yè)化最早的兩個(gè)國(guó)家，有著十分豐富的勘探開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。中國(guó)頁(yè)巖氣資源豐富，潛力巨大，勘探開發(fā)已取得一定進(jìn)展，首個(gè)大型頁(yè)巖氣田—涪陵頁(yè)巖氣田實(shí)現(xiàn)了商業(yè)開發(fā)。由于中國(guó)頁(yè)巖氣勘探工作起步較晚，相對(duì)于美國(guó)、加拿大等成熟開采的國(guó)家來(lái)說(shuō)，開采的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)都相對(duì)薄弱，存在一些不足。掌握的頁(yè)巖氣勘探開發(fā)技術(shù)還不夠成熟，適應(yīng)性較差，一些技術(shù)無(wú)法滿足需求，獨(dú)特的地質(zhì)條件也決定了頁(yè)巖氣地質(zhì)的特殊性，如頁(yè)巖氣埋深更大等，因此很多技術(shù)和理論知識(shí)不能直接照搬，需要根據(jù)頁(yè)巖氣區(qū)塊的地質(zhì)條件，進(jìn)一步探索符合中國(guó)勘探現(xiàn)狀的地震勘探技術(shù)。

目前中國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣基礎(chǔ)理論的研究較多，而應(yīng)用頁(yè)巖氣地球物理技術(shù)的研究尚在探索階段。劉振武等[1]通過(guò)頁(yè)巖氣地球物理技術(shù)的需求分析和對(duì)未來(lái)發(fā)展的展望，明確指出地球物理技術(shù)作為頁(yè)巖氣儲(chǔ)層評(píng)價(jià)和增產(chǎn)改造的關(guān)鍵技術(shù)，將在頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中發(fā)揮重要的作用；李志榮等[2]在對(duì)四川盆地南部頁(yè)巖層段地質(zhì)、地球物理響應(yīng)特征分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)地震資料采集、處理及解釋的技術(shù)攻關(guān)，形成了一套較為完整的頁(yè)巖氣地球物理勘探思路及技術(shù)流程，取得了頁(yè)巖氣地震勘探的新進(jìn)展；劉偉等[3]從頁(yè)巖氣資源評(píng)價(jià)參數(shù)出發(fā)，系統(tǒng)地闡述了地球物理方法在頁(yè)巖氣勘探和開發(fā)中能解決的一些問(wèn)題，并提出了針對(duì)頁(yè)巖氣的地球物理方法的發(fā)展建議；夏一軍等[4]介紹了國(guó)外利用封閉應(yīng)力指導(dǎo)水平井鉆探、綜合運(yùn)用楊氏模量和水平應(yīng)力差比進(jìn)行頁(yè)巖氣工程“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)、運(yùn)用得到的巖石力學(xué)屬性進(jìn)行相關(guān)分析指導(dǎo)壓裂的一些成功范例，同時(shí)針對(duì)各向異性、含氣豐度預(yù)測(cè)、工程“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)等難點(diǎn)，提出了發(fā)展適用于我國(guó)頁(yè)巖氣開發(fā)的特色地球物理技術(shù)的建議；陳祖慶等[5]針對(duì)四川盆地東南部涪陵焦石壩地區(qū)三維地震資料特點(diǎn)，提出以滿足頁(yè)巖氣勘探對(duì)構(gòu)造解釋、巖性解釋以及裂縫預(yù)測(cè)的需要的思路，對(duì)焦石壩大型頁(yè)巖氣田的發(fā)現(xiàn)起到了重要的促進(jìn)作用。

在前人研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)南川探區(qū)地表地下“雙復(fù)雜”的地質(zhì)特點(diǎn)，探索形成了針對(duì)性的地震勘探技術(shù)。資料采集根據(jù)地表巖性出露、溶洞及煤礦采空區(qū)分布情況優(yōu)選激發(fā)點(diǎn)位，提高了有效炮比例，針對(duì)斷裂發(fā)育區(qū)，設(shè)計(jì)了合理的炮點(diǎn)加密方案，提高斷層成像效果；資料處理緊抓靜校正、信噪比與偏移成像等關(guān)鍵處理環(huán)節(jié)，保證了處理成果能夠滿足精細(xì)構(gòu)造解釋、“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)和水平井導(dǎo)向的需求；資料解釋通過(guò)精細(xì)構(gòu)造解釋和“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)，不僅滿足了頁(yè)巖氣勘探有利目標(biāo)優(yōu)選、井位論證的需要，并且對(duì)頁(yè)巖氣開發(fā)過(guò)程中小層對(duì)比追蹤、水平井“靶窗”設(shè)計(jì)、水平井軌跡現(xiàn)場(chǎng)跟蹤起到了關(guān)鍵作用。地震勘探技術(shù)在南川地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中取得了成功的應(yīng)用效果。

1 工區(qū)概況

南川區(qū)塊位于齊岳山斷裂帶與遵義—平壩斷裂帶轉(zhuǎn)換部位的川東南褶皺帶內(nèi)，地表起伏劇烈，出露巖性以灰?guī)r為主，呈條帶狀分布，灰?guī)r地表占比約60%，局部存在灰?guī)r溶洞及煤鋁礦采空區(qū)，區(qū)內(nèi)構(gòu)造作用具有遞進(jìn)變形的特點(diǎn)，從盆內(nèi)到盆外，構(gòu)造變形強(qiáng)度逐漸變強(qiáng)，變形時(shí)間逐漸變?cè)鏪6]。受多期強(qiáng)構(gòu)造改造作用，構(gòu)造單元眾多、構(gòu)造復(fù)雜、地層高陡、斷裂發(fā)育，導(dǎo)致地震反射波場(chǎng)復(fù)雜，資料信噪比低、連續(xù)性差，成像困難。

頁(yè)巖氣勘探開發(fā)對(duì)地震資料成果的精度要求較高，尤其是對(duì)南川高陡復(fù)雜構(gòu)造帶準(zhǔn)確成像提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。分析主要存在以下難點(diǎn)：

1）南川地區(qū)地表出露巖性以灰?guī)r為主，激發(fā)接收條件差，灰?guī)r溶洞及煤礦采空區(qū)發(fā)育，干擾源、障礙物較多，導(dǎo)致資料信噪比低，目的層覆蓋次數(shù)不均勻。

2）地表起伏較大，高程變化劇烈，近地表速度橫向變化快，給靜校正量計(jì)算帶來(lái)了困難，進(jìn)而影響地震有效信號(hào)的同相疊加效果。

3）區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角陡，變化快，速度場(chǎng)橫向、縱向都存在劇烈變化，準(zhǔn)確成像難度較大。

4）頁(yè)巖氣勘探開發(fā)對(duì)鉆井誤差控制要求相比常規(guī)勘探精度更高，各向異性問(wèn)題引起一定的深度誤差。

2 地震勘探關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1 地震資料采集

為了保障灰?guī)r出露區(qū)地震資料品質(zhì)、降低溶洞及采空區(qū)對(duì)地震資料品質(zhì)的影響，提高對(duì)地下復(fù)雜構(gòu)造地震波場(chǎng)的采樣充分性，資料采集過(guò)程中根據(jù)地表及復(fù)雜地下情況實(shí)時(shí)優(yōu)化激發(fā)點(diǎn)位。

1）基于巖性調(diào)查的炮點(diǎn)位置優(yōu)化

三疊系地層中，嘉陵江組和雷口坡組為砂灰?guī)r過(guò)渡帶，激發(fā)效果較差；飛仙關(guān)組主要為灰?guī)r發(fā)育區(qū)，激發(fā)效果最差；須家河組為碎屑巖發(fā)育區(qū)，激發(fā)效果相對(duì)較好。在炮點(diǎn)放樣時(shí)，通過(guò)精細(xì)地表出露巖性調(diào)查，充分利用侏羅系、三疊系須家河組及志留系等有利激發(fā)區(qū)，在保證不出現(xiàn)缺口的前提下盡可能將灰?guī)r條帶的炮點(diǎn)偏移至上述有利區(qū)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，全區(qū)的砂巖區(qū)炮數(shù)比例提高了6.22%（表1）。

表1 全區(qū)炮點(diǎn)位置優(yōu)化統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistic of shot point location optimization in whole region

2）基于正演模型論證的溶洞及采空區(qū)變觀技術(shù)

南川三維探區(qū)內(nèi)存在大量溶洞及煤礦采空區(qū)，累計(jì)面積達(dá)到15.9 km2。針對(duì)采空區(qū)上方激發(fā)單炮品質(zhì)差的問(wèn)題，形成了基于正演模擬的采空區(qū)炮點(diǎn)優(yōu)化技術(shù)[7-8]。

正演模擬（圖1）揭示了采集盲區(qū)的影響因素主要決定于：溶洞及采空區(qū)面積大小和深度、目的層深度、地下構(gòu)造情況、炮點(diǎn)距離。根據(jù)溶洞及采空區(qū)大小、埋深及地下構(gòu)造情況，通過(guò)正演確定最佳炮點(diǎn)偏移距離，結(jié)合工區(qū)的實(shí)際情況，在炮點(diǎn)布設(shè)時(shí)，盡量將采空區(qū)炮點(diǎn)調(diào)到離采空區(qū)800～1 500 m，但考慮到資料缺口問(wèn)題，在采空區(qū)臨近區(qū)域仍需保留部分炮點(diǎn)。

圖1 正演模擬單炮Fig.1 Forward modeling of single shot

3）基于地質(zhì)模型照明分析的炮點(diǎn)加密

南川工區(qū)發(fā)育4 條大斷裂，為提高該區(qū)資料品質(zhì)，建立了工區(qū)內(nèi)二維速度模型，開展了模型正演和射線追蹤分析（圖2），重點(diǎn)研究不同炮點(diǎn)位置對(duì)斷層附近射線密度的影響，結(jié)果顯示斷裂上盤炮點(diǎn)對(duì)地下構(gòu)造照明效果更好。因此，選擇在斷裂上盤進(jìn)行炮點(diǎn)加密更有利于斷層成像。從圖2可以看出，加密炮點(diǎn)后剖面的信噪比更高，層位信息細(xì)節(jié)刻畫更清晰。

圖2 加密炮點(diǎn)前后疊加剖面Fig.2 Stack section before and after increasing shot density

2.2 地震資料處理

針對(duì)南川地區(qū)地表地下雙復(fù)雜的特點(diǎn)，資料處理需要重點(diǎn)解決復(fù)雜山地靜校正問(wèn)題、溶洞及采空區(qū)地震資料品質(zhì)問(wèn)題、采集變觀造成的面元屬性問(wèn)題、復(fù)雜構(gòu)造成像及各項(xiàng)異性問(wèn)題。采用的關(guān)鍵技術(shù)為復(fù)雜山地高精度靜校正技術(shù)、溶洞及采空區(qū)針對(duì)性處理技術(shù)及各向異性疊前偏移成像技術(shù)。

1）復(fù)雜山地高精度靜校正技術(shù)

針對(duì)南川地區(qū)復(fù)雜的近地表特征，提出了聯(lián)合應(yīng)用多種靜校正方法解決靜校正問(wèn)題的思路[9]。首先應(yīng)用微測(cè)井約束層析靜校正方法，通過(guò)初至信息迭代反演出低降速帶結(jié)構(gòu)，求取中、長(zhǎng)波長(zhǎng)靜校正量；然后應(yīng)用地表一致性剩余靜校正，利用反射信息，求取短波長(zhǎng)剩余靜校正；最后通過(guò)非地表一致性靜校正，校正時(shí)變時(shí)差，求取殘余的剩余靜校正量，進(jìn)一步增強(qiáng)有效反射信息。3 種靜校正方法的聯(lián)合使用，有效地解決了該地區(qū)突出的靜校正問(wèn)題，波組連續(xù)性得到大幅改善（圖3）。

圖3 應(yīng)用靜校正前后疊加剖面Fig.3 Stack section before and after static correction

2）溶洞及采空區(qū)針對(duì)性處理技術(shù)

南川工區(qū)內(nèi)灰?guī)r溶洞及煤礦采空區(qū)分布比較廣泛，這些溶洞及采空區(qū)在淺表層形成了一個(gè)范圍相當(dāng)大的“空腔效應(yīng)”，其激發(fā)和接收效果明顯變差，導(dǎo)致地震資料出現(xiàn)重低頻噪聲、有效信息能量極弱、信噪比極低等特征；同時(shí)野外采集階段為增加有效炮激發(fā)比率比例，會(huì)對(duì)溶洞及采空區(qū)位置進(jìn)行變觀采集，采集的變觀造成了地震資料覆蓋次數(shù)、方位角及偏移距等面元屬性存在空間差異，在資料處理階段容易產(chǎn)生假頻、降低成像質(zhì)量[10]。

針對(duì)原始單炮信噪比低，有效信號(hào)能量弱、連續(xù)性差的問(wèn)題，在資料處理中需要對(duì)弱小信號(hào)進(jìn)行提取與加強(qiáng)。分頻噪音壓制+奇異值分解（SVD）方法可以實(shí)現(xiàn)信噪分離并保護(hù)有效信號(hào)，具體的實(shí)施思路為：首先進(jìn)行噪音頻帶分析，根據(jù)分析結(jié)果將噪音優(yōu)勢(shì)頻帶信息分離出來(lái)，然后對(duì)低頻噪音進(jìn)行壓制，將該部分頻帶的有效信息提取出來(lái)與有效頻帶信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)。將低頻噪音壓制后，在CMP（共中心點(diǎn)）域應(yīng)用奇異值分解方法對(duì)有效信號(hào)進(jìn)行識(shí)別、提取。將弱信號(hào)識(shí)別提取后，再結(jié)合能量、頻率補(bǔ)償，最終可以提高弱信號(hào)的信噪比與連續(xù)性（圖4）。

圖4 弱信號(hào)識(shí)別及提取方法處理前后CMP道集Fig.4 CMP gather before and after weak signal recognition and extraction

對(duì)于采集變觀造成的不規(guī)則采樣問(wèn)題，采用了疊前五維匹配追蹤傅立葉插值（5D MPFI）技術(shù)[11]進(jìn)行解決。該技術(shù)是基于反假頻傅立葉變換，適用于任意不規(guī)則觀測(cè)系統(tǒng)，適應(yīng)假頻嚴(yán)重或構(gòu)造復(fù)雜陡傾角數(shù)據(jù)。通過(guò)線域、點(diǎn)域、時(shí)間域、炮檢距域、方位角域五維空間的插值和重構(gòu)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)則化。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：①對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅立葉變換；②選取振幅最大的傅立葉譜成分；③在“估算譜”上加入傅立葉譜成分；④對(duì)該傅立葉譜成分進(jìn)行反傅立葉變換，輸出迭代結(jié)果；⑤在原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上減去該次迭代結(jié)果，進(jìn)行下一輪迭代。最后，對(duì)最終“估算譜”通過(guò)反傅立葉變換輸出到期望位置。

圖5 為五維插值處理前后的疊前深度偏移剖面對(duì)比，可以看到，五維插值處理技術(shù)的應(yīng)用消除了由于面元屬性不均勻?qū)е碌钠飘嫽‖F(xiàn)象，改善了采空區(qū)下方目的層的成像效果。

圖5 5D MPFI插值處理前后疊前深度偏移剖面Fig.5 Prestack depth migration profile before and after 5D MPFI interpolation

3）各向異性疊前深度偏移處理技術(shù)

南川地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，地層傾角大，區(qū)內(nèi)存在比較嚴(yán)重的各向異性問(wèn)題，采用各向同性疊前深度偏移方法得到的偏移結(jié)果通常會(huì)產(chǎn)生以下兩個(gè)問(wèn)題：①偏移結(jié)果中的地震層位與測(cè)井信息存在較大的深度誤差，不滿足地質(zhì)精度要求；②偏移后共成像點(diǎn)道集的遠(yuǎn)偏移距存在沒(méi)有拉平的現(xiàn)象，影響成像效果。因此，需要引入paradigm 軟件的各向異性疊前深度偏移技術(shù)，各向異性疊前深度偏移[12]的關(guān)鍵是速度模型的建立。

各向異性速度建模首先要建立三維各向同性速度模型，進(jìn)行各向同性疊前深度偏移，并在偏移剖面上解釋出主要的地質(zhì)層位，在南川地區(qū)主要為龍?zhí)督M、梁山組、韓家店及五峰組，然后利用JY10、JY194-3等導(dǎo)眼井計(jì)算井點(diǎn)位置處主要地質(zhì)層位的井震閉合差，對(duì)其進(jìn)行插值，求取各個(gè)層位的井震閉合差，建立井震閉合差模型。利用該模型和三維各向同性速度及深度層位信息，建立網(wǎng)格層析方程進(jìn)行層析反演，輸出更新后的各向異性速度體、深度層位模型和各向異性參數(shù)δ、ε，計(jì)算各個(gè)層位新的井震閉合差，再進(jìn)行下一輪網(wǎng)格層析迭代，直至各個(gè)層位井震誤差趨于0。一般進(jìn)行2～3 輪迭代后，可使井震閉合差變小，滿足地質(zhì)精度要求。

利用迭代得到的最終各向異性速度、各向異性參數(shù)δ和ε，進(jìn)行各向異性疊前深度偏移，從而獲得理想的疊前深度偏移結(jié)果。

由圖6可以看出，各向同性偏移數(shù)據(jù)的波組產(chǎn)狀與實(shí)鉆水平井軌跡存在較大差異，而各向異性偏移數(shù)據(jù)與實(shí)鉆情況吻合，鉆井分層從龍?zhí)吨廖宸迮c地震剖面對(duì)應(yīng)良好，較好地解決了井震誤差問(wèn)題。

圖6 各向同性偏移和各向異性偏移井震對(duì)比剖面Fig.6 Well-seismic contrast of isotropy migration profile and anisotropy migration profile

2.3 頁(yè)巖氣“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)

南川地區(qū)構(gòu)造變形起始時(shí)間早且變形期次多，頁(yè)巖氣保存條件差，地層壓力系數(shù)0.9～1.3，屬于典型常壓頁(yè)巖氣，具有含氣量偏低（2～5 m3/t）、吸附氣占比高（40%～60%）、地層地應(yīng)力差異系數(shù)大、水平井單井產(chǎn)量及EUR 低的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)常壓頁(yè)巖氣的效益開發(fā)，需要在構(gòu)造特征分析的基礎(chǔ)上，對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層甜點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，優(yōu)選有利勘探目標(biāo)區(qū)。主要從頁(yè)巖氣的富集性、儲(chǔ)層的可改造性以及儲(chǔ)層的驅(qū)動(dòng)性3個(gè)維度開展研究工作[13-14]。

2.3.1 頁(yè)巖氣“地質(zhì)甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)技術(shù)

地質(zhì)“甜點(diǎn)”是頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，涵蓋了優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度、儲(chǔ)層地球化學(xué)指標(biāo)（總有機(jī)碳含量TOC和RO）和儲(chǔ)層儲(chǔ)集指標(biāo)（如孔隙度、含氣性）。在南川工區(qū)勘探實(shí)踐中，形成了以巖石物理分析為基礎(chǔ)，疊前同時(shí)反演為核心的地質(zhì)“甜點(diǎn)”地震綜合評(píng)價(jià)技術(shù)，并結(jié)合多屬性分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣富集評(píng)價(jià)參數(shù)的預(yù)測(cè)[15-22]。

1）頁(yè)巖厚度預(yù)測(cè)技術(shù)

由于優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段有機(jī)成因的硅質(zhì)礦物含量增加，會(huì)造成速度反轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，單一的縱波阻抗或橫波阻抗都不足以篩選出優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖。通過(guò)巖石物理分析發(fā)現(xiàn)，南川地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段縱橫波速度比低于1.65，因此，利用疊前同時(shí)反演獲得縱橫波速度比屬性體能夠預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度。主要技術(shù)思路及關(guān)鍵點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)：①對(duì)疊前道集進(jìn)行超道集、拉平、振幅平衡等針對(duì)性處理，獲得高信噪比地震資料；②將不同入射角數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)子波矩陣褶積后構(gòu)建疊前反演目標(biāo)函數(shù)；③將不同形式的先驗(yàn)信息作為約束項(xiàng)引入目標(biāo)函數(shù)中，以增強(qiáng)反演函數(shù)的穩(wěn)定性；最后在測(cè)井、層位等地質(zhì)資料約束下，采用數(shù)學(xué)優(yōu)化算法反演彈性參數(shù)。

利用縱橫波速度比屬性預(yù)測(cè)南川地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度介于30～47 m，呈現(xiàn)由北西向南東變厚趨勢(shì)，其中在平橋背斜北部JY194-3 井區(qū)厚度較大，介于38～42 m。平橋南斜坡和東勝南斜坡優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度介于40～46 m，見(jiàn)圖7a。

2）孔隙度預(yù)測(cè)技術(shù)

孔隙度的求取方法包括實(shí)驗(yàn)測(cè)定、測(cè)井解釋，以及井震聯(lián)合計(jì)算。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的精度最高，但是受限于巖心樣點(diǎn)數(shù)，只能針對(duì)有巖心的部分分析。測(cè)井解釋縱向精度高，能針對(duì)全井段，同樣無(wú)法獲得平面連續(xù)的孔隙度特征。基于疊后和疊前屬性的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立樣本與目標(biāo)之間的映射關(guān)系，并將映射關(guān)系應(yīng)用到全區(qū)，能有效預(yù)測(cè)全區(qū)孔隙度分布。

JY10 井—JY194-3 井孔隙度連井剖面圖（圖8a）紫色為孔隙度高值區(qū)域，黃色為孔隙度低值區(qū)域。縱向上優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段孔隙度較高，往上孔隙度減小。橫向上對(duì)比發(fā)現(xiàn)，孔隙度變化明顯，JY10井以南孔隙度降低，分布不連續(xù)。JY10井預(yù)測(cè)孔隙度3.35%（實(shí)測(cè)3.28 %），JY194-3 井預(yù)測(cè)孔隙度4.1 %（實(shí)測(cè)3.9 %），相對(duì)誤差小于6 %，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬性預(yù)測(cè)孔隙度準(zhǔn)確率高。

南川地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段孔隙度整體大于2.9%，表現(xiàn)為南高北低的趨勢(shì)，JY194-3井以北存在局部高值區(qū)。西北部地層埋深較大，壓實(shí)作用增強(qiáng)，孔隙度變低，接近2.6 %；中部沿SY9-1 井、SY2 井、SY1 井、JY194-3井連井條帶范圍內(nèi)高于兩側(cè)；東部呈降低趨勢(shì)；南部由于地層抬升埋藏淺，上覆巖層壓力小，孔隙度變大。平橋南斜坡和東勝南斜坡物性較好，優(yōu)于東勝背斜（圖7b）。

3）含氣量預(yù)測(cè)技術(shù)

含氣量受地層壓力、儲(chǔ)層溫度、保存條件的影響較大，利用地震資料很難將吸附氣和游離氣分開，只能對(duì)其綜合地球物理響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。由于單屬性分析的局限性，南川地區(qū)頁(yè)巖氣含氣量預(yù)測(cè)采用多屬性聯(lián)合分析技術(shù)。在做好井震標(biāo)定后，提取井旁道震屬性，采用逐步回歸分析方法，以含氣量為目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建地震屬性與含氣量的函數(shù)表達(dá)式，基于預(yù)測(cè)誤差最小確定最優(yōu)的屬性集。按照逼近原則，優(yōu)選的地震屬性依次是密度、脆性指數(shù)、平均頻率、縱波阻抗。

從JY10 井—JY194-3 井含氣量連井剖面圖看（圖8b），紅色為含氣量高值區(qū)域，黃色為含氣量低值區(qū)域。縱向上優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段含氣量整體大于4 m3/t，往上逐漸降低；橫向上JY194-3 井北部含氣量高于南部。JY10 井預(yù)測(cè)含氣量4.0 m3/t（實(shí)測(cè)4.09 m3/t），JY194-3 井預(yù)測(cè)含氣量5.1 m3/t（實(shí)測(cè)5.0 m3/t），相對(duì)誤差小于3%，預(yù)測(cè)結(jié)果可靠。

圖8 南川地區(qū)JY10井—JY194-3井連井剖面Fig.8 Cross well profile from Well-JY-10 to Well-JY-194-3 in Nanchuan area

南川地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖含氣量整體呈現(xiàn)南北兩側(cè)高，中間低的特點(diǎn)，總含氣量介于4.4～4.8 m3/t，平橋南斜坡、東勝南斜坡等區(qū)域頁(yè)巖平均總含氣量高達(dá)4.6 m3/t以上，剝蝕區(qū)附近含氣量逐漸變低（圖7c）。

2.3.2 頁(yè)巖氣“工程甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)技術(shù)

1）多尺度裂縫預(yù)測(cè)

在頁(yè)巖氣勘探開發(fā)中，不同尺度裂縫都能對(duì)壓裂提供支撐作用[23]。裂縫地震檢測(cè)包括橫波勘探、多波多分量勘探和三維縱波裂縫檢測(cè)。橫波受地表影響嚴(yán)重，信噪比和頻率都比較低。多波多分量地震勘探的激發(fā)和接收成本巨大，地震資料品質(zhì)通常較差，數(shù)據(jù)處理過(guò)程中還存在一些問(wèn)題。目前裂縫儲(chǔ)層預(yù)測(cè)大多綜合利用不同屬性數(shù)據(jù)來(lái)提高預(yù)測(cè)精度。

①大尺度裂縫預(yù)測(cè)

大尺度裂縫主要應(yīng)用曲率預(yù)測(cè)技術(shù)，體曲率是把三維地震反射層位看作空間坐標(biāo)函數(shù)u（x，y），梯度grad(u)反映反射面沿著不同方向的變化率，其結(jié)果為該反射點(diǎn)的視傾角向量，能有效刻畫斷裂特征，曲率值較高，預(yù)測(cè)的構(gòu)造裂縫也較發(fā)育。通過(guò)南川地區(qū)勘探實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，曲率屬性不僅能刻畫構(gòu)造特征（圖7d），還能夠預(yù)測(cè)水平井壓裂過(guò)程中的相對(duì)停泵壓力，曲率值越大，停泵壓力越?。磺手翟叫?，停泵壓力越大。而水平井壓裂停泵壓力相對(duì)較低，指示的壓裂效果往往較好。

②微裂縫預(yù)測(cè)

微裂縫能改善油氣藏的滲流條件，利于儲(chǔ)層改造，提高單井產(chǎn)量。南川地區(qū)微裂縫的預(yù)測(cè)，是利用疊前CMP道集優(yōu)化處理的結(jié)果進(jìn)行各向異性分析求取的，能夠有效反映裂縫發(fā)育強(qiáng)度和方位。首先對(duì)CMP 道集進(jìn)行一系列的優(yōu)化處理，然后進(jìn)行偏移、疊加，最后計(jì)算并優(yōu)選瞬時(shí)主頻屬性來(lái)求取目標(biāo)段各向異性裂縫密度和裂縫方位。根據(jù)該方法預(yù)測(cè)出南川地區(qū)裂縫發(fā)育方向以近東西與北東方向?yàn)橹鳎谖⒘芽p發(fā)育中低值的平橋南區(qū)及東勝背斜，鉆井普遍獲得高產(chǎn)（圖7e）。

圖7 南川地區(qū)五峰組—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段“甜點(diǎn)”參數(shù)預(yù)測(cè)平面圖Fig.7 Prediction maps of attributes（“sweet spot”）of high quality shale reservoir of upper Ordovician-lower Silurian in Nanchuan area

2）地層壓力系數(shù)預(yù)測(cè)

地層壓力系數(shù)是反映儲(chǔ)層保存條件好壞的直接參數(shù)。目前己有多種公式描述孔隙壓力，比較典型有等效深度法、Eaton 法、Bowers 法、Fillippone 法及其改進(jìn)等。以地震資料為主Fillippone 法（式1）能提供不同深度范圍的壓力空間分布，其精度取決于速度體的準(zhǔn)確度。

式中：pp為地層壓力，MPa；vmin為最小層速度，m/s；vmax為最大層速度，m/s；vi為第i層的層速度，m/s；h為深度，m；k為壓力系數(shù)；ρA為地層平均密度，通常用Gardner公式計(jì)算。

具體做法是：在疊前反演之前，利用井速度校正處理速度，提高CRP（共反射點(diǎn)）道集轉(zhuǎn)換角道集的精度，進(jìn)而提高反演精度。在獲得高質(zhì)量反演結(jié)果的基礎(chǔ)上，提取高精度速度體[24-26]，解決了直接用處理速度預(yù)測(cè)地層壓力系數(shù)精度低的問(wèn)題。

預(yù)測(cè)南川地區(qū)地層壓力系數(shù)介于0.8～1.6，工區(qū)西部、北部異常壓力較大，往南部出露區(qū)地層壓力系數(shù)降低、趨于正常壓力。平橋構(gòu)造帶、東勝構(gòu)造帶地層壓力系數(shù)介于1.0～1.3，屬于常壓范圍（圖7f）。

2.4 水平井地震導(dǎo)向

在南川頁(yè)巖氣開發(fā)過(guò)程中，為了有效為水平井鉆探提供支撐，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開發(fā)實(shí)踐，形成了一套以動(dòng)態(tài)靶點(diǎn)埋深預(yù)測(cè)技術(shù)和水平井地層傾角預(yù)測(cè)技術(shù)為主的現(xiàn)場(chǎng)地震預(yù)測(cè)技術(shù)。

2.4.1 動(dòng)態(tài)靶點(diǎn)埋深預(yù)測(cè)技術(shù)

在頁(yè)巖氣水平井鉆探過(guò)程中，由于頁(yè)巖非均質(zhì)性較強(qiáng)，前期預(yù)測(cè)靶點(diǎn)可能存在誤差，所以需要對(duì)靶點(diǎn)埋深進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，以保證水平井能順利入靶。在調(diào)整靶點(diǎn)過(guò)程中，主要使用了構(gòu)造圖鄰井深度誤差校正法、地震標(biāo)志層時(shí)差推算法和基于地質(zhì)資料的厚度推算法。通過(guò)多方法動(dòng)態(tài)靶點(diǎn)預(yù)測(cè)，在南川地區(qū)取得了較好的效果。

1）構(gòu)造圖鄰井深度誤差校正法

常用于開鉆前、一開或二開階段。及時(shí)收集完鉆井實(shí)鉆標(biāo)志點(diǎn)的垂深數(shù)據(jù)，以老速度場(chǎng)作為質(zhì)量控制前提，對(duì)全區(qū)時(shí)深轉(zhuǎn)換速度場(chǎng)進(jìn)行更新，獲得真實(shí)合理的變速速度場(chǎng)編制構(gòu)造圖；直接讀取靶點(diǎn)對(duì)應(yīng)的等值線數(shù)值，即可得到靶點(diǎn)垂深。

2）地震標(biāo)志層時(shí)差推算法

以目的層五峰組作為標(biāo)志層，讀取已知井與正鉆井靶點(diǎn)五峰組反射時(shí)差，根據(jù)鉆井聲波時(shí)差曲線反算出的平均速度，推算正鉆井靶點(diǎn)深度。如利用JY194-3 井五峰組深度預(yù)測(cè)JY197-2 井A 靶點(diǎn)深度（圖9），兩點(diǎn)時(shí)差為12 ms。利用JY194-3 井海拔下垂深度減去兩點(diǎn)相差的地層厚度可獲得JY197-2 井靶點(diǎn)深度。

圖9 南川地區(qū)JY194-3—JY197-2井A靶點(diǎn)連井剖面Fig.9 Cross well profile from Well-JY-194-3 to target A in Well-JY-197-2 of Nanchuan area

3）基于地質(zhì)資料的厚度推算法

通常應(yīng)用于三開階段，目的層上方的小河壩組、濁積砂巖等可作為標(biāo)志層，來(lái)分析判斷目的層實(shí)際垂深。通過(guò)已鉆井地層厚度，加上正鉆井標(biāo)志層深度，從而預(yù)測(cè)正鉆井靶點(diǎn)深度。例如，預(yù)測(cè)JY201-2HF 井A 靶點(diǎn)時(shí)，可用該井已鉆韓家店組底面深度，加上工區(qū)統(tǒng)計(jì)出的未鉆地層厚度，重點(diǎn)參考鄰井JY201-1井地層厚度，從而推算出201-2HF井A靶點(diǎn)埋深。

2.4.2 水平段地層傾角預(yù)測(cè)技術(shù)

在南川工區(qū)水平井鉆探實(shí)踐中，針對(duì)水平井傾角預(yù)測(cè)的難題，創(chuàng)新性形成了“多道統(tǒng)計(jì)、落實(shí)拐點(diǎn)、分段平均、求取傾角”的工作方法。通過(guò)等間隔進(jìn)行地層傾角計(jì)算，對(duì)水平井不同地層傾角段進(jìn)行分段描述，引導(dǎo)定向施工。在構(gòu)造突變處如有傾角或傾向變化、斷層發(fā)育，提前提示風(fēng)險(xiǎn)，建議做好軌跡調(diào)整，及時(shí)有效地指導(dǎo)了水平井的鉆探。

3 頁(yè)巖氣勘探開發(fā)效果

通過(guò)上述地震勘探技術(shù)的應(yīng)用，在南川地區(qū)獲取了較高精度的三維地震成果，有效指導(dǎo)了頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)。根據(jù)研究相繼部署的JY194-3 井、SY1井、SY2 井等15 口探評(píng)井，測(cè)試日產(chǎn)氣在（7.1～34.3）×104m3，實(shí)現(xiàn)了頁(yè)巖氣勘探的重大突破，落實(shí)了平橋、東勝、陽(yáng)春溝3個(gè)千億立方米增儲(chǔ)區(qū)帶，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)首個(gè)大型常壓頁(yè)巖氣田。至此南川地區(qū)累計(jì)探明含氣面積約200 km2，新增探明儲(chǔ)量約2 000×108m3。

4 結(jié)論

1）采用基于巖性調(diào)查的炮點(diǎn)位置優(yōu)化，基于正演模型論證的溶洞及采空區(qū)變觀技術(shù)和基于地質(zhì)模型照明分析的炮點(diǎn)加密，實(shí)時(shí)優(yōu)化激發(fā)點(diǎn)位，可以提高對(duì)地下復(fù)雜構(gòu)造地震波場(chǎng)的采樣充分性，保障灰?guī)r出露區(qū)地震資料品質(zhì)、降低溶洞及采空區(qū)對(duì)地震資料品質(zhì)的影響。

2）在頁(yè)巖氣處理過(guò)程中，針對(duì)復(fù)雜山地靜校正、不同采集觀測(cè)系統(tǒng)、復(fù)雜構(gòu)造成像及各項(xiàng)異性等問(wèn)題，形成了針對(duì)南川頁(yè)巖氣勘探的地震資料處理特色技術(shù)，進(jìn)一步提高了成像效果，降低了井震誤差。

3）開展頁(yè)巖氣“地質(zhì)甜點(diǎn)”地震綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究，預(yù)測(cè)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度、孔隙度和含氣量；開展頁(yè)巖氣“工程甜點(diǎn)”綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究，預(yù)測(cè)不同尺度裂縫和地層壓力系數(shù)。

4）在南川工區(qū)水平井鉆探實(shí)踐中，通過(guò)多方法動(dòng)態(tài)靶點(diǎn)預(yù)測(cè)和水平段地層傾角預(yù)測(cè)，及時(shí)有效地指導(dǎo)了水平井的鉆探，降低風(fēng)險(xiǎn)。

5）針對(duì)南川典型“雙復(fù)雜”探區(qū)頁(yè)巖氣勘探開發(fā)，通過(guò)實(shí)踐探索形成了針對(duì)性的地震勘探技術(shù)，取得了成功的應(yīng)用效果，不僅支撐了該區(qū)頁(yè)巖氣儲(chǔ)量的發(fā)現(xiàn)，并且有效指導(dǎo)了頁(yè)巖氣產(chǎn)建過(guò)程中水平井的部署及鉆探工作，可以在類似探區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用。