趙小輝 梁 虹 賀川航 范曉曉 歐 昶 張巧依 樂錦波 何琛曉滔 司 璐

中國石油集團東方地球物理公司西南物探研究院

0 引言

四川盆地海相克拉通沉積盆地廣泛發(fā)育大量白云巖，從震旦系到三疊系的多套白云巖儲層均獲得了豐富的油氣發(fā)現(xiàn)[1-3]。近年來，四川盆地龍女寺—合川地區(qū)共50 余口井鉆遇中二疊統(tǒng)茅口組，其中22 口井測井、錄井顯示白云巖儲層發(fā)育，平均深度均在4 300 m 以上。2021 年至今，針對茅口組的探井中MX145、TS4、TS11 等井均獲重大突破，鉆遇大套白云巖儲層，獲得200×104m2/d 以上高產(chǎn)工業(yè)氣流，表明該區(qū)茅口組白云巖儲層勘探潛力巨大，為下一個萬億立方米級氣藏的發(fā)現(xiàn)奠定基礎。隨著茅口組氣藏勘探開發(fā)程度不斷提高，前期基于構造、屬性、波阻抗的反演技術無法有效支撐井位部署，逐步認識到提高薄儲層預測精度的必要性。

龍女寺—合川地區(qū)茅口組地層沿古隆起邊緣發(fā)育灘相白云巖儲層，地層受不同程度巖溶作用影響，其儲層單層薄、空間各向異性較強、物性差異較大，導致茅口組儲層預測難度大，主要表現(xiàn)在以下幾個方面[4-5]：①茅口組地層埋藏深，地震資料分辨率低，導致內部小層解釋難度大；②研究區(qū)茅口組受地殼抬升剝蝕后，地層厚度變化不大，常規(guī)殘厚法無法準確刻畫古地貌分布；③以低孔、低滲、空間各向異性較強的薄儲層為主，導致儲層巖石物理特征復雜，常規(guī)儲層預測技術難以區(qū)分圍巖與薄儲層。針對以上難點，建立了基于高精度構造解釋的灘相白云巖儲層預測技術，提高內部小層構造解釋、薄儲層預測精度。

綜合運用地震、測井資料，結合該區(qū)地震與縱波阻抗反演數(shù)據(jù)體，采用“人工+智能”的構造精細解釋技術，共同指導小層解釋方案，提高低幅度構造解釋精度。然后通過“定性為先，定量為準”的有利區(qū)綜合預測流程，以小層解釋結果為約束開展古地貌刻畫，形成多屬性優(yōu)選的白云巖有利灘相定性預測方法，最終基于相帶約束的白云巖反演技術提高了白云巖儲層預測精度。綜合刻畫古地貌、相帶、儲層厚度疊合區(qū)即為儲層發(fā)育有利區(qū)，為后期茅口組白云巖儲層勘探開發(fā)及井位部署提供可靠依據(jù)。

1 地質概況

四川盆地中部龍女寺—合川地區(qū)屬川中古隆平緩構造區(qū)龍女寺構造群[1]，現(xiàn)今構造呈北低南高斜坡構造背景。前期立足盆地構造巖相古地理研究，明確茅二段沉積期，基底斷裂初始活化，在南充—龍女寺—合川地區(qū)形成臺內隆起帶，控制高能灘相白云巖儲層規(guī)模展布[4-5]。區(qū)內有多口井在鉆遇茅口組時顯示工業(yè)氣流，氣侵、氣測異常、井漏頻繁，表明茅口組具有較大潛力。

合川—龍女寺地區(qū)二疊系中統(tǒng)茅口組以相對穩(wěn)定的局限臺地沉積為主，發(fā)育一套200 ～220 m 的碳酸鹽巖，巖性致密性脆，容易形成縫洞，從下至上分為四段（圖1）。其中茅一段主要以灰黑色泥質灰?guī)r為主，發(fā)育烴源巖，具有高伽馬、低聲波、低密度等特征；茅二段以深灰色厚層塊狀石灰?guī)r為主，局部地區(qū)發(fā)育白云巖儲層，儲層累厚3 ～25 m ；茅三段以亮晶生屑灰?guī)r為主，底部發(fā)育硅質灰?guī)r，具有低伽馬、高聲波、高密度等特征[5]。茅口組儲層主要發(fā)育在茅二下亞段的白云巖區(qū)，顆粒灘奠定儲層形成的物質基礎，石灰?guī)r云化作用是儲層形成的關鍵，水侵巖溶形成的儲集空間有利于氣藏的保存，灘相白云巖儲層厚度、物性與測試產(chǎn)能呈明顯正相關關系，因此尋找灘相優(yōu)質白云巖儲層分布是油氣勘探的重點與難點。

圖1 四川盆地中二疊統(tǒng)層序地層綜合柱狀圖

2 儲層預測關鍵技術

針對四川盆地川中龍女寺地區(qū)茅口組內部小層難以精細解釋、儲層地震響應特征不清、儲層預測難度大等特點[6-7]。通過構造精細解釋、古地貌刻畫、灘體預測、相控白云巖反演技術提高了儲層有利區(qū)預測精度。

2.1 “人工+智能”的內部小層構造精細解釋

隨著油氣勘探逐漸向大數(shù)據(jù)、復雜構造、復雜巖性等區(qū)域轉變時，存在工作量大、解釋精度低、效率低等問題，極大增加了常規(guī)人工拾取+計算機輔助的地震層位解釋難度。綜合人工+智能技術與地震解釋方法融合，成為如今油氣勘探發(fā)展的必經(jīng)之路[8-9]。

基于茅口組儲層分布以及巖性組合的變化，茅二段細分為茅二上、下亞段（圖1），小層分界處地震反射特征多樣，常規(guī)地震資料人工解釋難度大，無法精細刻畫界面特征。交會圖分析發(fā)現(xiàn)（圖2）：茅二上亞段波阻抗偏高，頂部儲層發(fā)育區(qū)（薄層白云巖）波阻抗明顯降低，茅二下亞段波阻抗偏低，茅一段波阻抗最低?？傊┒?、下亞段之間差異較小，茅二下亞段與茅一段分界面是高波阻抗到低波阻抗的界限。因此基于地震波阻抗反演理論，采用全局尋優(yōu)的快速反演算法進行了波阻抗反演，通過交會圖提取單井小層縱向相對波阻抗差異，建立人工拾取小層分界的200 m×200 m 解釋骨架。最后基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的半監(jiān)督智能深度學習算法訓練建模進行監(jiān)督學習，有監(jiān)督樣本的結構采用三維空間采樣更好地保持地震道之間的空間連續(xù)，應用于地震層位自動拾取工作中，實現(xiàn)地震層位高效、自動追蹤，針對茅二下亞段底界的識別準確率達到90%以上、茅二上亞段底界的識別準確率達到75%以上，不僅降低了地震解釋人員的工作量，還提高了小層解釋的效率與準確性。

圖2 單井柱狀與波阻抗反演剖面

2.2 古地貌刻畫技術

茅口組沉積、成巖作用后受東吳運動影響，地層抬升，地下水滲流導致茅二段石灰?guī)r云化形成白云巖儲層。因此水動力較強的斜坡區(qū)是云化作用最嚴重區(qū)域，易形成大片白云巖富集區(qū)。大量鉆井、測井、地質資料分析表明，四川盆地中部地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組地層為填平補齊沉積，即茅一段厚度與茅二段巖溶期古地貌間呈“鏡像”關系[10-11]。茅二段與茅一段之間存在較大的速度與波阻抗差異。研究表明茅一段、茅二段在全區(qū)穩(wěn)定沉積，人工拾取+計算機輔助的地震層位解釋技術能夠精細刻畫茅二下亞段層位。在此基礎上，優(yōu)選“印?！狈ǎY合地震層位拉平技術，可有效恢復巖溶古地貌，清晰地再現(xiàn)了茅二段巖溶期的古潛高、古斜坡以及侵蝕溝槽形態(tài)（圖3）。其中古斜坡區(qū)古水動力條件最強，受后期改造作用影響，儲層縫洞發(fā)育，是形成白云巖儲層最有利區(qū)[12]。

圖3 茅口組巖溶古地貌立體顯示圖

2.3 有利灘體預測方法

基于單井測井、巖性資料分析，灘相白云巖是茅口組儲層形成的基礎，采用單井約束的地震屬性優(yōu)選方法能夠有效刻畫有利灘體分布。設計了3 種低阻儲層模型：在茅口組內部分別設計30 ～0 m 逐漸減薄，縱波阻抗從1.63×1010g/(m2·s)、1.52×1010g/(m2·s)下降到1.38×1010g/(m2·s)橫向不連續(xù)的白云巖儲層，用于分析不同厚度、不同縱波速度的地震響應特征（圖4）。將地質模型和35Hz 雷克子波褶積，得到對應的地震剖面，用以對比不同類型儲層地震響應特征。表明儲層縱波速度越低，對應波峰能量越強；隨著儲層厚度增加地震反射逐漸由弱振幅波峰變?yōu)檩^強振幅波峰，兩者相關性較好，茅口組內部的儲層具有波峰反射特征[6-7]。

圖4 茅口組低阻儲層正演模型圖

基于單井正演模型，明確了儲層與內部亮點振幅（無量綱）呈正相關關系，結合測試、測井解釋結果，統(tǒng)計了多口井茅口組白云巖儲層厚度，并與地震振幅屬性進行相關性分析，測井解釋儲集層厚度和地震振幅屬性具有較好的正相關性，與正演結果一致，表明地震屬性能夠有效地指示儲集層厚度。測井解釋儲層厚度大于5 m 的井均位于振幅高值區(qū)，儲層厚度小于5 m 的井位于低值區(qū)（圖5）。

圖5 茅口組儲層厚度與內部屬性交會圖

依據(jù)白云巖灘體地震相雜亂、弱反射、不連續(xù)等特征，開展紋理、高亮體、單頻等屬性提取[13]，與實鉆井對比，優(yōu)選高亮體屬性（是峰值頻率與平均振幅之差，主要表征振幅變化的梯度，該屬性的有效性能夠在一定程度上排除假異常的干擾，結構張量屬性屬于紋理屬性的一種，主要表征地層結構的連續(xù)﹑不連續(xù)性或雜亂程度，無量綱）進一步表征灘體發(fā)育空間特征（圖5）。高亮體屬性采用振幅比值更突出特殊地質體空間變化特征，加強地震響應強弱變化，對灘體弱反射特征反映更清晰，與實鉆井吻合更好，更能體現(xiàn)灘體分布。在優(yōu)選出高亮體屬性表征灘體發(fā)育特征基礎上，應用上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M底—茅口組底提取層間高亮體屬性低值，刻畫灘體空間展布。

2.4 相控白云巖儲層預測技術

茅二段發(fā)育巖溶+云化作用影響的縫洞型白云巖儲層，儲層空間非均質性較強，且厚度分布不均勻，常規(guī)反演建立的中低頻層狀模型無法有效控制儲層橫向展布。因此，在茅口組的勘探實踐中，提出在中低頻層狀約束模型的基礎上增加橫向相控屬性體約束下的反演模型，開展基于相控的白云巖儲層的地震反演。

首先在建立地質模型的基礎上，利用鉆井波阻抗資料建立的中低頻約束波阻抗模型來補充疊后反演結果中缺失的6 ～10 Hz 以下低頻信息，利用不同內插外推方法，將井點處的縱波阻抗資料插值到整個空間。然后利用區(qū)內實鉆井測井解釋結論對多種地震屬性進行優(yōu)選，明確高亮體屬性能夠有效反映灘體分布。然后將高亮體屬性值域范圍轉換到波阻抗模型的值域范圍，將二者融合后的模型既有反映層位縱向約束的體積模型，又有橫向控制的相帶約束模型[14]。通過反射系數(shù)與子波的褶積可以生成地震波形數(shù)據(jù)，得到具有相控背景的波阻抗數(shù)據(jù)體。鉆后測井解釋顯示MX145、151 井儲層發(fā)育、MX150 井儲層不發(fā)育，3 口井在茅口組內部均有斷續(xù)波峰反射（圖6a 常規(guī)地震剖面）。圖6b 常規(guī)波阻抗反演剖面無法區(qū)分單井橫向差異，均預測3 口井儲層發(fā)育；圖6c 相控反演剖面預測顯示明顯的橫向差異，儲層發(fā)育井與不發(fā)育井差異明顯，預測精度更高。

圖6 茅口組反演流程及反演效果剖面圖

需要強調的是，在對反演成果進行解釋時，由于不同相帶、同一反演（阻抗）數(shù)值具有不同的地質含義，因此需要對不同相帶分別進行解釋，才能更好地定量識別儲層。

3 白云巖儲層有利區(qū)帶預測

依據(jù)“定性為先，定量為準”的有利區(qū)綜合預測流程，在高精度的層位解釋基礎上，實現(xiàn)研究區(qū)古地貌、沉積相帶、儲層反演等評價參數(shù)精確計算，最終落實古地貌斜坡區(qū)、有利灘體、儲層厚值區(qū)等三者有利疊合區(qū)即為白云巖儲層發(fā)育區(qū)（圖7）。根據(jù)茅口組白云巖氣藏成藏條件，預測川中地區(qū)中部為最有利的勘探區(qū)帶。評價依據(jù)有以下2 點。

圖7 研究區(qū)有利儲層區(qū)帶預測圖

1）位于巖溶有利區(qū)，內部灘體發(fā)育，白云巖儲層較厚。以地震相控反演預測儲層厚度6 m 為下限，儲層發(fā)育有利區(qū)面積為265 km2。

2）地震剖面上白云巖儲層的反射特征明顯。預測的有利區(qū)上茅口組內部均出現(xiàn)明顯的“斷續(xù)弱波峰”反射特征，有利區(qū)內部對應近雜亂的地震反射，且碳酸鹽巖含量高、顆粒粗，更有利于形成溶蝕孔洞。

利用多參數(shù)疊合的評價方法，綜合構造、古地貌、儲層預測方法的優(yōu)勢，預測精度高于常規(guī)單一屬性對有利區(qū)的預測，在區(qū)內東南部新增有利區(qū)86 km2，根據(jù)最新試氣結論，該區(qū)域部署的新井MX-39H1 井獲得100×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，實現(xiàn)了該區(qū)域首次突破100×104m3的工業(yè)氣井，為下一步開發(fā)井位部署奠定基礎。

4 結論

1）將人工智能技術與石油勘探方法相融合成為現(xiàn)代石油勘探技術發(fā)展的必然選擇，其與現(xiàn)代地震勘探技術結合極大提高了地震解釋精度和效率，實現(xiàn)了茅口組內部3 套小層低幅度構造精細解釋，為古地貌刻畫、儲層定性、定量預測奠定基礎。

2）現(xiàn)階段此成果已經(jīng)成功應用于安岳氣田二疊系中統(tǒng)茅口組臺內灘相白云巖儲層的精細刻畫，形成了沉積期地貌—地震屬性結合的臺內灘體定性預測方法，基于相控的白云巖薄儲層預測技術能夠更好地反映儲層空間分布，新開發(fā)井鉆遇灘相白云巖儲層與測試產(chǎn)量吻合，證實了該技術的可靠性。