秦緒乾 張 雷 李雷濤

（中國石化勘探分公司勘探研究院，四川 成都 610041）

0 引言

隨著近年來油氣勘探理論的不斷創(chuàng)新和工程技術的突破，四川盆地天然氣新增探明儲量有了大幅度的提高［1-3］，川北地區(qū)作為主要的天然氣增儲陣地之一，正面臨著勘探程度不斷提高、勘探對象日益復雜、后備資源準備不足的困境。制約新層系或新領域勘探突破的關鍵因素是豐富的地震資料沒有得到充分利用或缺乏進一步的油氣勘探信息挖掘手段，而鉆井的一孔之見和遠離地腹的露頭資料都無法準確預測地下沉積微相的變化。地震資料作為唯一能反映地下地質(zhì)變化的信息來源，是油氣勘探中最重要的基礎資料。因此，掌握了挖掘其中有價值的油氣勘探信息的方法技術就掌握了勘探突破的“金鑰匙”。精細的地震相分析就是充分利用地震反射剖面上的反射結(jié)構(gòu)及波組特征變化進行沉積相及沉積物物性的推斷解釋，進而指出有利的油氣勘探區(qū)帶和目標，是油氣勘探持續(xù)發(fā)展的必要手段。發(fā)展地震相精細解釋技術，既有深化地球物理與地質(zhì)相結(jié)合的長遠意義，又能解決川北地區(qū)油氣勘探實際問題的現(xiàn)實需求。

1 地震相的概念及研究現(xiàn)狀

地震相的解釋或者劃分實際上就是通過地震沉積學、地震地層學、層序地層學等學科原理，利用地震剖面進行沉積相的解釋［4］。傳統(tǒng)的地震相解釋主要是依賴于人對地震剖面反射結(jié)構(gòu)、波阻特征變化的認識和對地震沉積學等學科的理解，從而進行地震相與沉積相的聯(lián)系解釋，其存在解釋主觀性、信息提取不全等方面的缺陷。而以隱蔽性油氣藏為主的勘探對象對地震相的解釋和劃分提出了更高的要求。朝著多元化、精細化、定量化的地震相刻畫技術發(fā)展方向，國內(nèi)外發(fā)展了基于剖面的精細等時格架建立基礎上的波形分類、地震屬性、地震數(shù)據(jù)切片等地震相刻畫技術，是目前主流的地震相劃分和解釋手段［5-6］。

2 研究區(qū)地質(zhì)背景

元壩地區(qū)位于四川省蒼溪縣及閬中市境內(nèi)，構(gòu)造上屬于川北低緩構(gòu)造帶，與西北九龍山背斜傾末端相連。研究區(qū)內(nèi)部西北略高，整體構(gòu)造低緩，無明顯斷層發(fā)育。區(qū)內(nèi)發(fā)育多套生儲蓋組合，具有良好的油氣成藏及保存條件。前期主要發(fā)現(xiàn)了上二疊統(tǒng)長興組礁灘相氣藏和上三疊統(tǒng)須家河組致密砂巖氣藏，以及多個層系和領域的有利勘探苗頭［7-14］。近期YB7 井在中二疊統(tǒng)茅口組臺緣丘灘疊合巖溶領域獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，預示元壩地區(qū)茅口組勘探潛力巨大。

不同于長興組大型碳酸鹽巖臺地邊緣生物礁勘探，元壩地區(qū)茅口組早中期（茅一段—茅二段沉積時期）主要以緩坡沉積為主，表現(xiàn)為水體由深變淺的過程，茅一段主要為泥質(zhì)灰?guī)r、含泥生屑灰?guī)r，茅二段水體變淺、生屑灰?guī)r含量增加，茅三段沉積期受峨眉地裂運動影響和拉張構(gòu)造應力控制。川北開江—梁平一帶快速下沉，為元壩地區(qū)茅口組臺緣淺灘儲層的發(fā)育奠定了基礎。東吳運動對川北地區(qū)的影響具有多幕多期的特點，茅二段與茅三段沉積末期均存在東吳運動早幕形成的不整合界面，對茅三段臺緣疊加巖溶改造，形成有利儲層，但由于茅三段白云石化作用弱，巖溶儲層橫向非均質(zhì)變化快等特點，造成進一步評價元壩地區(qū)茅口組油氣勘探潛力存在著一定的困難［15］。針對茅口組沉積及儲層發(fā)育的特點開展高精度地震相刻畫與解釋是預測茅口組有利儲層的關鍵。

3 地震等時格架的建立

高精度地震等時格架的建立是以年代地層格架為指導，通過井震關系匹配，綜合運用地震地層學、地震層序?qū)W原理在地震剖面上建立的等時格架。

3.1 地震資料要求

原始的地震同相軸代表的是現(xiàn)今地下巖層波阻抗差異造成的反射界面，并非嚴格意義上的地層等時界面。地震資料的一些同相軸不依賴于頻率的變化而發(fā)生改變，而有的同相軸隨著地震資料頻率的變化會顯示出不同的接觸關系或強弱變化。建立高精度地震等時格架通常要求地震資料主頻相對較高，以避免因頻率原因造成穿時解釋，且通常主頻較高的地震資料也會展現(xiàn)出更多的地下地質(zhì)信息［16-17］。

元壩地區(qū)茅口組埋深較大，地震高頻能量衰減嚴重，有效波頻率介于5～70 Hz，且50～70 Hz有效波能量極弱。原始地震資料主頻僅為24～26 Hz，通過疊前提高分辨率處理，將地震資料主頻提高到32～35 Hz，有效地補償了高頻損失信息。通過提高分辨率地震資料剖面與原始地震剖面對比可以看出（圖1），高分辨率地震剖面在茅口組底界及茅三段底界反映出更多的反射結(jié)構(gòu)特征，波阻特征變化更豐富，為高精度地震等時格架建立提供了良好的資料基礎。

3.2 高精度地震等時格架的建立

圖1 常規(guī)地震資料與高分辨率地震資料剖面對比圖

圖2 元壩地區(qū)高精度地震層序地層格架剖面圖

元壩地區(qū)三維地震資料范圍內(nèi)鉆穿茅口組的井僅4口。選取不同相帶的3口井，利用高分辨率地震資料完成精細標定，并利用垂直相帶變化的連井地震剖面，結(jié)合鉆井資料建立過YB222 井、YB7 井及YB6井近南北向的地震層序地層格架剖面（圖2）。中二疊統(tǒng)棲霞組至茅口組發(fā)育3個Ⅲ級層序，其中，層序（SQ2）由茅口組一段及茅口組二段組成，層序（SQ3）由茅口組三段組成。SQ2底部層序界面為茅口組與棲霞組的分界面，為巖性巖相轉(zhuǎn)換Ⅱ類層序界面（SB2），在地震剖面上表現(xiàn)為強波峰特征。海侵體系域（TST）由茅一段中部及下部構(gòu)成，元壩地區(qū)茅一段早中期屬于外緩坡沉積，水體相對較深，泥質(zhì)含量較重，巖性以薄層灰色、深灰色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、含泥灰?guī)r為主，局部夾碳質(zhì)泥巖條帶。高位體系域（HST）由茅一段上部及茅二段組成，其早期水體深度變化不大，局部地貌高地區(qū)沉積生屑灘。元壩地區(qū)茅二段時期相對海平面降低，水體沉積能量增強，元壩地區(qū)演變?yōu)橹芯徠鲁练e，其中YB222-YB7井區(qū)發(fā)育中緩坡生屑灘沉積，巖性主要為灰色生屑灰?guī)r、含生屑灰?guī)r。茅二段末期，元壩地區(qū)局部抬升，遭受短期暴露剝蝕。SQ3底部層序界面為茅三段與茅二段的分界面，為巖性巖相轉(zhuǎn)換界面和短暫的局部暴露不整合面，為Ⅱ類層序界面（SB2）。在地震剖面上表現(xiàn)為強—弱波峰特征。TST 由茅三段下部組成，元壩地區(qū)為緩坡沉積，巖性主要為灰色、深灰色泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r及泥頁巖互層，局部見硅質(zhì)結(jié)核，在YB6 井區(qū)為灰質(zhì)泥巖、碳質(zhì)泥巖沉積，TST 灘相儲層不發(fā)育。HST 由茅三段上部組成，YB7井位于臺地邊緣相區(qū)，發(fā)育厚層生屑灘沉積，巖性主要為灰色生屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r夾薄層白云巖，臺緣相區(qū)地層厚度明顯增大，地震剖面上表現(xiàn)為丘狀反射結(jié)構(gòu)。YB6井區(qū)受峨眉地裂運動影響，在拉張裂陷環(huán)境下下沉，沿北西—南東方向地層厚度減薄，發(fā)育斜坡相沉積，巖性主要為碳質(zhì)泥巖、灰質(zhì)泥巖夾薄層泥質(zhì)灰?guī)r、石灰?guī)r。茅三段末期伴隨東吳運動整體抬升剝蝕，元壩地區(qū)發(fā)育區(qū)域不整合界面。地震剖面上不整合面表現(xiàn)為區(qū)域低頻連續(xù)強反射標志反射界面。

4 地震相刻畫與解釋

通過高精度地震等時格架的建立，在元壩地區(qū)茅口組采用波形分類、地震屬性以及切片等手段開展地震相刻畫，其結(jié)果與實際沉積相研究吻合良好，是研究沉積相展布和沉積演化的有效手段。

4.1 波形分類

波形分類是以研究地震波形結(jié)構(gòu)為基礎的地震相刻畫手段，在地震等時格架內(nèi)，其地震波振幅、頻率、相位在橫向上發(fā)生的任何變化都可以看作是由沉積相變化導致的沉積巖物性變化，通常其最小的研究單元為地層三級層序的一個旋回。通過神經(jīng)網(wǎng)絡算法統(tǒng)計地震等時格架單元內(nèi)的地震道波形，劃分出單元內(nèi)差異相對較大的幾種波形作為模型道，通常劃分為7～11類，便于后期與沉積相進行對比，最后將單元內(nèi)的整個數(shù)據(jù)體與模型道進行比較，將整個數(shù)據(jù)體地震道進行分類，利用波形分類圖展示其平面變化，結(jié)合鉆井和相序的認識開展沉積相研究［18-20］。

地震等時格架表明元壩地區(qū)茅口組三段地層厚度差異較大，沉積分異明顯。地震等時格架單元內(nèi)其地震相變化豐富，以茅三段地震等時格架頂?shù)诪闀r窗，通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)其相干性較差的波形可以分為7類，在平面上的展布具有明顯規(guī)律（圖3）。從圖3可知，平面上，茅口組三段波形主要分為4 類，從北東—南西分別用綠色、藍色、紅色、紫色代表。而黃色、淺藍色區(qū)域代表過渡相，零星分布在上述4類波形區(qū)域的周圍。

圖3 元壩地區(qū)茅口組三段波形分類圖

結(jié)合鉆井和沉積環(huán)境開展地震相解釋，綠色代表陸棚相，主要以泥巖及硅質(zhì)巖沉積為主，以YB3井為代表；藍色代表斜坡相，主要以泥灰?guī)r、灰泥巖沉積為主，以YB6 井為代表；紅色代表臺地邊緣淺灘沉積，整體可以劃分為兩個亞帶，東側(cè)連片的紅色代表臺地邊緣淺灘帶，以YB7 井為代表，后面疊合黃色、藍色的復雜過渡帶推測為巖溶改造帶，目前暫無井鉆遇，也是勘探的有利帶；紫色、淺藍色代表開闊臺地相，以灰?guī)r和含泥灰?guī)r沉積為主，以YB22井為代表（表1）。

4.2 地震屬性

不同類型的地震屬性可以反映不同的地下地質(zhì)情況，如振幅類屬性在反映物性差異方面效果較好，頻率類屬性在反映流體性質(zhì)方面效果較好，相干類屬性在反映斷裂及裂縫方面效果較好。同時不同地區(qū)和儲層類型都需要不斷地總結(jié)合適的地震屬性來反映地下地質(zhì)情況及油氣藏信息。

區(qū)域研究表明，元壩地區(qū)茅口組主要為碳酸鹽巖高能淺灘巖性氣藏，氣藏邊界主要是由儲層與圍巖之間的物性差異造成的。以茅三段地震等時格架頂?shù)诪闀r窗計算時窗內(nèi)的均方根振幅屬性及瞬時頻率屬性（圖4），可以很好地反映油氣藏的邊界及內(nèi)部變化。圖4a和圖4b均用紅黃色顯示出元壩地區(qū)中的明顯屬性異常，與兩側(cè)對比明顯，且內(nèi)部細節(jié)豐富，結(jié)合區(qū)內(nèi)實鉆井，精細地顯示了勘探有利區(qū)范圍。從圖4a 可以看出，元壩地區(qū)茅三段均方根振幅主要分為兩大類，紅黃色區(qū)域為均方根振幅值較高的一類，代表臺地邊緣相，其中紅色區(qū)域的均方根振幅值比黃色區(qū)域更高，目前YB7 井已經(jīng)實鉆突破，獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。綠色區(qū)域代表均方根振幅值低，從西往東分別為開闊臺地及斜坡陸棚相沉積，以YB22井、YB3井為代表。圖4b顯示頻率類屬性與振幅屬性異常范圍高度吻合。

表1 元壩地區(qū)茅三段波形分類特征表

4.3 等分切片

等分切片的原理是假設同一相帶或沉積微相單元內(nèi)，其沉積厚度與時間成正比，因此在高精度地震等時格架單元內(nèi)，任何一個等分格架面都可以認為是等時的，可以插入無限個等時格架面（圖5），通過與地震數(shù)據(jù)體相切，產(chǎn)生的等時切片既可以反映地下地質(zhì)信息的平面變化，又可以展現(xiàn)其隨時間的整個演化過程，其精度和速度都遠遠高于人工在地震剖面上的層位拾取精度，是近年來發(fā)展及應用非常廣泛的地震相刻畫手段。

圖5 地震等分切片示意剖面圖

圖6 瞬時相位等分切片圖

將茅口組一段—茅口組二段、茅口組三段及吳家坪組一段劃分為3個地震等時格架單元，如圖6所示，在每個單元內(nèi)插入3個等分格架面，與振幅、相位、頻率等數(shù)據(jù)體相切，可以得出一系列反映各自對應年代地層的屬性切片。筆者以圖6中的3個地震等時格架頂?shù)酌娴南辔磺衅右哉f明，圖6a 為茅口組早期相位切片，顯示當時整個臺地沉積較為均一化，其中黑色與綠色、黃色區(qū)域交匯地區(qū)為中緩坡沉積，沉積物具有一定的橫向非均質(zhì)性，綠色區(qū)域為外緩坡沉積，水體略深，沉積物物性較為均一。圖6b 為茅口組三段早期相位切片，表明整體臺地進一步分異，其西南角以紅色為主色的區(qū)域代表內(nèi)緩坡沉積，以紫色、黑色為主色區(qū)域的中部地區(qū)代表中緩坡沉積，東北角綠色區(qū)域代表外緩坡沉積。除了明顯的相帶差異外，也刻畫了內(nèi)緩坡及中緩坡沉積物橫向的細微變化，外緩坡沉積物較為均一。圖6c 為茅三段沉積晚期相位切片，臺盆分異進一步加劇，發(fā)育了以黑色為主色的區(qū)域代表開闊臺地，中部以紅色為主色的區(qū)域代表臺地邊緣，綠色區(qū)域代表斜坡—陸棚相。開闊臺地及斜坡—陸棚相沉積物物性橫向差異較小，顏色單一。臺地邊緣區(qū)域相位變化豐富，整體可以劃分為兩個帶，外側(cè)為紅黃綠交匯帶，YB7井實鉆證實為臺地邊緣丘灘沉積，內(nèi)側(cè)為紅色與紫色交匯帶，非均質(zhì)變化非常強烈，推測為臺地邊緣淺灘沉積疊合巖溶發(fā)育帶，均為油氣勘探有利區(qū)帶。圖6d 為吳家坪組早期相位切片，顯示整體為綠色，表明吳家坪組早期海侵，元壩地區(qū)整體為一個斜坡—陸棚相沉積，沉積物物性均一化。

5 結(jié)論

1）等時格架內(nèi)的波形分類是研究地層整體變化的有效手段，針對整個茅口組的波形分類結(jié)果準確地識別出了茅三段臺緣范圍，與實鉆結(jié)果吻合良好。

2）在相帶明確的基礎上，統(tǒng)計類屬性能對元壩地區(qū)茅三段臺緣淺灘疊合巖溶儲層的橫向變化進行精細刻畫，較好地反映了儲層物性的非均質(zhì)性變化。

3）元壩地區(qū)茅口組三段發(fā)育臺地邊緣高能灘沉積，呈北西向展布，高能灘可以劃分為前后兩個亞帶，前亞帶為臺地邊緣丘灘帶，地震剖面上呈丘狀反射外形，厚度穩(wěn)定，分布連續(xù)；后亞帶為臺地邊緣淺灘沉積疊合巖溶發(fā)育帶，地震剖面呈低頻、斷續(xù)、中強變振幅反射，兩者均為油氣勘探有利區(qū)。

4）以高精度地震等時格架為約束，通過等分切片開展精細地震相描述，建立沉積相時空演化模式，精細刻畫儲層橫向變化，是隱蔽性油氣藏勘探的重要技術手段，應在勘探未突破的地區(qū)開展大規(guī)模的應用，為勘探突破提供支撐。