徐 敏 巫芙蓉 王蘭英 雷開強 王 征 司陽濤 唐緒磊 朱亞東

1.中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司西南物探研究院 2.中國石油東方地球物理勘探有限責任公司西南物探分公司

0 引言

地下儲氣庫按其儲集類型不同，可劃分為枯竭油氣田型、含水層型、鹽穴型和廢煤礦型?？萁咝陀蜌獠貎鈳煺既澜鐑鈳炜倲?shù)的78%，具有建設周期短、儲氣量大、成本低的優(yōu)勢。國內(nèi)外幾十年的天然氣利用經(jīng)驗充分證明了地下儲氣庫是最有效、最可靠的調(diào)峰和儲備手段[1-3]，建設地下儲氣庫具有極其重要的能源戰(zhàn)略儲備意義。

隨著國家對地下儲氣庫建設需求的加大，儲氣庫建設對物探技術的需求也將日益增大。物探技術預測儲氣層埋深及厚度的精確性和可靠性是影響儲氣庫建設成敗的一個重要原因，急需開展儲氣庫建設的物探技術研究[4-9]。

在四川盆地東部XGS構造建設儲氣庫屬于枯竭型油氣藏儲氣庫，是西南地區(qū)首座大型地下儲氣庫。主要為川渝地區(qū)提供季節(jié)調(diào)峰、戰(zhàn)略應急供氣等服務，建成至今取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益[10-11]。2015年1月首次采出1.2 108m3天然氣實現(xiàn)了季節(jié)調(diào)峰，滿足了川渝地區(qū)3千萬居民1個月的用氣量需求。截至2018年12月，XGS儲氣庫已經(jīng)歷“六注五采”，現(xiàn)有“12+1”井網(wǎng)的注采能力已不能滿足方案設計指標，現(xiàn)有井網(wǎng)采氣調(diào)峰能力不能滿足應急調(diào)峰用氣需求，補充注采井十分迫切。

由于建庫區(qū)位于構造主體，需要精確落實氣藏規(guī)模及形態(tài)，對地震成果精度要求較高。存在的主要問題是：構造高陡、地層橫向變化快；儲氣層薄、非均質(zhì)性強；應力復雜、斷裂及裂縫發(fā)育；陡傾地層精準入靶難，鉆到蓋層、底托層都可能破壞儲氣庫的封閉性和完整性。在建庫前期已利用物探技術對上述難點開展了針對性的研究，并成功指導了儲氣庫工程建設。但在儲氣庫建設中仍有多口注采井鉆井海拔與地震解釋海拔存在一定誤差，尤其是二疊系上統(tǒng)底及二疊系下統(tǒng)底，實際鉆井海拔比地震海拔偏淺5～30 m；受構造主體西北翼資料品質(zhì)影響個別井附近鉆遇高點位置與構造成果存在誤差（60 m ）。

為確保儲氣庫的安全和平穩(wěn)運行，需要對XGS三維地震資料進行重新處理解釋，以儲氣層石炭系為主要目的層，開展精細地震研究，精細刻畫儲氣層石炭系的構造細節(jié)、高點位置、斷層縱橫向展布，為注采井的成功鉆探提供支撐。

1 研究區(qū)概況

XGS儲氣庫位于重慶市兩江新區(qū)境內(nèi)，距重慶市區(qū)60 km，距中貴線83 km，緊鄰四川盆地環(huán)形輸氣管網(wǎng)南干線東段，具有季節(jié)調(diào)峰和事故應急功能，在天然氣輸配系統(tǒng)中位置優(yōu)越。區(qū)域構造屬于川東南中隆高陡構造區(qū)華鎣山構造群南端的一個局部構造XGS構造，是華瑩山背斜帶中的一個分支，呈北北東向展布。構造西鄰悅來場向斜，東隔沙坪向斜與銅鑼峽背斜相望，北與四海山背斜正鞍相接，南端傾沒于重慶大渡口向斜中。構造狹長，頂部褶皺強烈，斷層發(fā)育，延伸范圍廣。構造東西翼各發(fā)育一條大型傾向構造軸部的逆斷層，XGS構造主體為斷壘式背斜（圖1）。

四川盆地東部XGS構造發(fā)現(xiàn)于1942年, XGS構造鉆探始于1960年的相2井，1977年相18井石炭系獲得工業(yè)氣流并投入開發(fā)，拉開四川盆地石炭系勘探開發(fā)序幕。已獲長興組、茅口組、棲霞組、石炭系4個氣藏，主力氣藏為茅口組和石炭系氣藏，主產(chǎn)層為石炭系。

圖1 區(qū)域構造位置圖

2 井震結合的高陡復雜構造成像技術

為了精細刻畫XGS構造石炭系的構造細節(jié)、斷點位置、斷層縱橫向展布，落實儲層空間展布情況，采用利于細節(jié)、陡傾界面成像的高精度三維疊前時間偏移技術完成本次偏移處理。

求取準確偏移速度場的是地震處理的重心，也是提高偏移歸位效果的關鍵[12-15]。在XGS構造頂部復雜區(qū)，構造狹窄，傾角變化大，目的層石炭系厚度?。?0 m左右），斷層也比較發(fā)育。建庫需要對構造形態(tài)、規(guī)模、傾角特征等進行精細刻畫，對斷點位置精準預測，否則注采井會鉆不到目的層或者鉆入斷層陡帶，導致注采失敗。處理過程中對構造頂部的速度控制點進行加密，從500 500 m加密到250 250 m，更好地控制了構造形態(tài)。在拾取速度時參考相鄰相同構造部位速度點的速度，保證同一套地層層速度變化不大，同時在處理過程中加入鉆井和地質(zhì)分析，偏移成像結果反復與合成記錄特征對比，特別是對目的層石炭系薄層局部放大分析地震響應特征，根據(jù)對比結果再進行速度場優(yōu)化調(diào)整。

從圖2可以看出，速度譜跟拉平的道集能量強弱有很好的對應，表征速度選擇合理。

圖2 疊前時間偏移速度分析圖

3 精細構造解釋技術

3.1 精細地震反射層位標定

對研究區(qū)的已知井制作合成記錄進行從淺層到深層地震地質(zhì)層位標定。先進行單井標定，由于研究區(qū)的注采井基本都是大斜度井，充分利用三維數(shù)據(jù)體，沿著井斜軌跡抽取地震剖面，將合成記錄和地震反射同相軸進行一一對應，確定出地震追蹤對比解釋層位；然后，再進行連井標定，按照構造軸線抽取多個不同方向連井剖面，從不同鉆井的合成記錄和地震剖面上對應的同相軸研究不同井標定的地震層位的變化特征，從而進一步確定地震解釋層位；針對儲氣層石炭系地層較薄，橫向變化較大，地震反射特征變化明顯，各個井標定存在差異，根據(jù)其沉積相再結合地質(zhì)、鉆井、測井特征建立石炭系地震響應的識別模式，進而在全工區(qū)展開對比追蹤。在標定過程中，注意聲波合成記錄與過井剖面井旁地震道的波形特征、相位特征、波組關系、能量強弱關系及波組間時差，精確落實地震反射層的對比解釋正確可信[16]。

圖3是注采井XC15井的標定。儲氣層垂厚僅8～10 m，已知井的標定對于儲氣層頂?shù)椎木殞Ρ确浅ｊP鍵。主要目的層合成記錄（紅色）與井旁道地震反射特征標定較好，同相軸的強弱關系與地震剖面上一一對應，證實了本次處理效果的可靠性。目的層儲氣層頂界（石炭系頂界）為一較弱波峰特征，合成記錄為一弱同相軸。儲氣層頂界橫向連續(xù)性較好，易于對比追蹤，斷層斷點位置清晰可靠。

圖3 合成記錄標定剖面圖

3.2 鉆井地質(zhì)剖面恢復構造模式，準確落實儲氣庫及上覆地層地下真實形態(tài)

XGS構造儲氣庫注采井主要鉆在構造頂部，但構造頂部斷層發(fā)育，小斷層多，同相軸連續(xù)性較差。地下儲氣庫是否能注得進、裝得住，采得出是最重要的，主要取決于2大因素：①儲氣層本身的儲氣能力（縫洞發(fā)育，物性好）；②主控斷層的封堵性，以及上腹地層（茅口組、棲霞組）的斷層對于注采井的影響?；诖耍黧w構造的大小斷層的斷點位置、斷層向上、向下的消失部位和小斷層的精細刻畫是解釋的關鍵。因此，構造解釋方案的確定和儲氣層石炭系的地震響應特征的變化分析是三維地震解釋的重點。通過充分解析已鉆井成果，結合地面地質(zhì)資料、鉆井資料、測井資料恢復地質(zhì)剖面，建立合理的構造模式，既要注重構造格局的變化，又要合理解釋構造之間的接觸關系，才能精細刻畫地下構造的真實地質(zhì)形態(tài)[17]。

XC1井在鉆井過程中從構造西翼穿過構造軸部鉆至構造東翼目的層，構造狹窄，傾角大，頂部地震反射品質(zhì)較差。結合成像測井資料和傾角測井綜合確定解釋方案。成像測井資料表征目的層下二疊統(tǒng)鉆遇裂縫，傾向由西北轉(zhuǎn)向東南，傾角為在鉆達目的層之前地層強項為西北方向，傾角為8 ～15 ，鉆至石炭系之后傾向轉(zhuǎn)向為西南方向，傾角增大到70 ～85 ，穿過石炭系之后，傾向轉(zhuǎn)為偏北東向，地層傾角變小5 ～8 。根據(jù)實鉆軌跡，恢復出地質(zhì)剖面，再根據(jù)地質(zhì)剖面，在地震剖面上尋找到相應的反射同相軸，結合地震反射特征，進行目的層精細對比，恢復出地下構造形態(tài)（圖4）。

3.3 變速成圖時深轉(zhuǎn)換技術

圖4 鉆井地質(zhì)地震恢復流程圖

以往時深轉(zhuǎn)換主要是利用區(qū)內(nèi)鉆、測井資料計算得到各個地層層速度，再結合地震資料處理的偏移速度來建立時深轉(zhuǎn)換速度場。由于偏移速度場較粗略，沒有精細的地質(zhì)模型加以約束，導致時深轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)體在高陡復雜區(qū)域構造形態(tài)畸變，且與實鉆井誤差較大。

為了確保速度在同一構造層橫向上以一種逐漸平滑過渡方式實現(xiàn)速度梯度變化，避免因相鄰測線層速度的突變而造成的地下構造形態(tài)的畸變，使構造間的起伏和接觸關系盡可能反映地下真實的構造形態(tài)，準確反映構造圈閉規(guī)模和埋藏深度，采用了變速成圖技術，建立合適的時深轉(zhuǎn)換速度場，得到與實際地腹構造更加吻合的深度域地震資料[18-20]。精準的時深轉(zhuǎn)換能準確還原地下儲氣庫的真實形態(tài)，為后期新的注采井部署和跟蹤提供可靠的關鍵層位的埋深、地層傾角等資料。進而能滿足儲氣庫對于地震成果低于1%的井震誤差率的特殊要求。

時深轉(zhuǎn)換速度場是采用區(qū)內(nèi)及鄰區(qū)的鉆井深度、測井聲波時差數(shù)據(jù)及地震反射時間綜合確定。首先，采用速度層實際鉆井深度差與地震反射時間差T0進行井點處的速度計算；然后進行變速模型制作，根據(jù)研究區(qū)沉積特征選取了5套速度層（基準面—須家河組底界，須家河組—飛四段底，飛四段底—上二疊統(tǒng)底，上二疊統(tǒng)底—下二疊統(tǒng)底，下二疊統(tǒng)底—奧陶系底），其中須家河組及以上地層為碎屑巖沉積，層速度變化符合地層的壓實規(guī)律，速度介于3 800～4 200 m/s，非井點處的層速度值可根據(jù)已鉆井計算的速度擬合出非線性曲線獲得；須家河組以下為碳酸鹽巖沉積，厚度穩(wěn)定，整體橫向速度變化不大，向斜區(qū)構造平緩，地層速度差介于50～100 m/s，在XGS主體東南翼斷下盤陡帶及相東和左家坪潛伏構造區(qū)，由于地層起伏大，速度差異較大（0～200 m/s），非井點處的層速度值同樣根據(jù)已鉆井計算的速度擬合出的非線性曲線來獲得，在此基礎上，利用精細的構造解釋層位和層速度來建立二維速度模型（圖5）；最后，將三維區(qū)塊內(nèi)每條測線所取的二維速度模型加載到解釋軟件中，通過軟件內(nèi)插形成三維空間的速度模型，從點—線—體逐步建立精細的符合地質(zhì)規(guī)律的時深轉(zhuǎn)換速度數(shù)據(jù)體。利用該速度體將時間域數(shù)據(jù)體及層位、斷層進行統(tǒng)一時深轉(zhuǎn)換，得到深度域數(shù)據(jù)，并與實鉆井深度對比分析，檢查速度模型和構造模型的合理性。

圖5 時深轉(zhuǎn)換速度模型圖

該技術首先利用實際鉆井資料反算了井點處的層速度，保證了井點處深度的準確性；其次結合了地質(zhì)特征對須家河組及以上碎屑巖地層進行了非線性擬合速度曲線求取全區(qū)速度值，然后由于深層碳酸鹽地層的層速度變化不大，考慮了擬合速度曲線、構造形態(tài)、相鄰測線及目的層埋深綜合因素確定了每個點的層速度值，保證了速度模型的合理性。通過該技術的應用，新成果的構造形態(tài)、目的層埋藏深度更接近地下真實情況。

4 效果分析

采用井震結合的加密速度控制點處理技術，通過對偏移速度場進行精細速度分析和建模，所獲剖面品質(zhì)改善明顯，目的層波組特征清楚，主體成像提高、縱向上各目的層資料品質(zhì)要優(yōu)于老資料；斷層可靠性高，深、淺層斷點清晰，地層接觸關系更為清楚；優(yōu)化了時深轉(zhuǎn)換速度模型，構造形態(tài)更可靠，反映的構造頂部及潛伏構造形態(tài)更加準確，構造細節(jié)更加清楚、合理（圖6）。

同以往平面成果相比（圖7），在局部構造細節(jié)存在一定的差異，兩輪成果所反映的XGS主體構造的形態(tài)基本一致，構造的軸線均為北東向。兩輪成果XGS構造均只有1個高點。主要差異體現(xiàn)在高點軸線有些變化：在構造中部往北新成果較老成果向東南偏移，XC1至XC7井向東偏移較大（約60～90 m），其余軸線延伸長度基本相當。后期鉆遇的XC15、16等井均驗證了成果的可靠性，新地震勘探成果與鉆井深度吻合較好，絕對誤差值介于0～8 m，誤差率小于1%。

圖6 新老成果深度剖面對比圖

圖7 地震反射構造圖

本輪成果較為精細落實了XGS地下儲氣庫的構造形態(tài)及圈閉規(guī)模，與已知井符合率高，相對老成果精度提高了5%。XC8、16、15井10 m左右的薄儲氣層內(nèi)水平鉆進均超過200 m，顯著提高了鉆井速度與效益，有效避免了工程事故，成果可以有效地指導儲氣庫注采井的論證實施。目前根據(jù)該輪成果又提出了8口注采井目標建議。

5 結論

1）根據(jù)鉆井位置及構造形態(tài)加密速度控制點指導偏移歸位，建立合適的偏移速度場，其偏移歸位效果較理想，斷點位置清晰，構造形態(tài)合理。

2）對儲氣井進行精細層位標定，采用鉆井地質(zhì)恢復技術對大斜度井進行復雜構造陡傾角區(qū)地質(zhì)構造恢復，可建立準確的構造模式。

3）通過充分分析已鉆井的地層速度，結合地下地質(zhì)規(guī)律，采用變速成圖技術優(yōu)化時深轉(zhuǎn)換速度模型，可使構造軸線更加接近地下真實位置，地震預測深度與實鉆深度的絕對誤差僅0～8 m。

4） 三維地震資料處理解釋技術, 可以全方位地對地下構造形態(tài)進行精細刻畫，為建庫區(qū)井位部署、造腔施工以及后期的氣庫管理提供科學依據(jù)。