何昌興悅 陳 康 李承澤 王 浩 龍 隆 李珂芮

1.中國(guó)石油西南油氣田勘探開(kāi)發(fā)研究院 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院西北分院

0 引言

四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組是一套以石灰?guī)r為主的地層，由于在地層沉積后被抬升，廣泛接受風(fēng)化剝蝕，茅口組發(fā)育巖溶型儲(chǔ)層[1-3]，早期勘探區(qū)域主要位于四川盆地的蜀南地區(qū)，儲(chǔ)層類(lèi)型以巖溶縫洞型儲(chǔ)層為主，采用“三占三沿”的勘探模式，為四川盆地天然氣勘探做出了重要貢獻(xiàn)[4]。近年來(lái)，四川盆地二疊系茅口組勘探獲得重大突破，JT1、TS4、MX145 等多口井鉆遇優(yōu)質(zhì)白云巖孔隙型儲(chǔ)層，測(cè)試均獲得高產(chǎn)[5-7]，由于勘探力度的不斷加大以及實(shí)鉆均證實(shí)川中至川東地區(qū)茅口組發(fā)育沉積型的臺(tái)緣帶，高能沉積環(huán)境控制著孔隙型白云巖儲(chǔ)層的發(fā)育[8-11]。20 世紀(jì)70 年代末，川東臥龍河地區(qū)沿用蜀南地區(qū)“尋找?guī)r溶縫洞型儲(chǔ)層”的勘探思路，W67、W83 與W93 等井均在茅口組鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，但由于前期認(rèn)識(shí)的局限性，以為是與斷層相關(guān)的巖溶型儲(chǔ)層，導(dǎo)致勘探規(guī)模有限。后來(lái)川中地區(qū)茅口組勘探獲得新的突破，才認(rèn)識(shí)到四川盆地茅口組孔隙型白云巖儲(chǔ)層的普遍發(fā)育，而川東地區(qū)針對(duì)白云巖孔隙型儲(chǔ)層的測(cè)井以及地震響應(yīng)研究對(duì)后續(xù)相帶的刻畫(huà)與鉆井的部署產(chǎn)生了至關(guān)重要的影響。

前人針對(duì)四川盆地茅口組儲(chǔ)層已進(jìn)行了細(xì)致的研究，江青春等[12]通過(guò)精細(xì)的井震標(biāo)定，認(rèn)為茅口組巖溶儲(chǔ)層主要具有弱振幅”“雜亂反射”“強(qiáng)振幅亮點(diǎn)響應(yīng)”3 種模式；劉珣等[13]認(rèn)為“錯(cuò)斷弱雜亂亮點(diǎn)響應(yīng)”可用來(lái)識(shí)別川東北茅口組巖溶儲(chǔ)層；戴曉峰等[14]利用相干體技術(shù)，識(shí)別出在地震剖面上茅口組頂部同相軸下拉，平面上呈環(huán)帶狀及點(diǎn)狀的特征為巖溶塌陷的響應(yīng)特征，并與層拉平技術(shù)提取茅頂弱振幅相結(jié)合，預(yù)測(cè)了川中巖溶儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)；張光榮等[15]通過(guò)正演模擬認(rèn)為蜀南地區(qū)茅口組巖溶儲(chǔ)層為“茅頂強(qiáng)波谷+茅頂之下波峰”的響應(yīng)特征，并通過(guò)地震屬性、地震反演及三維可視化雕刻相結(jié)合的方法對(duì)巖溶儲(chǔ)層進(jìn)行了精細(xì)刻畫(huà)，提高了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的精度；胡東風(fēng)等[16]利用巖心樣品及地球化學(xué)分析手段，分析了四川盆地茅口組白云巖的地質(zhì)特征，儲(chǔ)層特征，為后期白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式研究奠定了基礎(chǔ)；李讓彬等[17]對(duì)川東地區(qū)茅口組白云巖儲(chǔ)層的研究證實(shí)，高能淺灘能夠?qū)Π自茙r發(fā)育過(guò)程進(jìn)行控制，后期構(gòu)造活動(dòng)引起的熱液上涌會(huì)對(duì)儲(chǔ)層有建設(shè)性作用[18-22]。

茅口組孔隙型白云巖儲(chǔ)層的準(zhǔn)確識(shí)別涉及地震響應(yīng)的精細(xì)研究，川東地區(qū)白云巖孔隙型儲(chǔ)層的地球物理響應(yīng)模式尚不明確[23-24]，這就為有利儲(chǔ)層地震識(shí)別和勘探目標(biāo)優(yōu)選帶來(lái)了困難。筆者在綜合前人研究的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)臥龍河地區(qū)，充分運(yùn)用地震與鉆井資料，在儲(chǔ)層測(cè)井響應(yīng)特征和模式分析的基礎(chǔ)上，建立正演模型來(lái)分析研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層的地球物理響應(yīng)特征，建立區(qū)內(nèi)白云巖地震識(shí)別模式，基于地震屬性刻畫(huà)茅口組白云巖儲(chǔ)層分布與有利相帶，對(duì)后續(xù)勘探有利區(qū)的優(yōu)選具有一定意義。

1 研究區(qū)概況

臥龍河地區(qū)位于四川盆地東部，構(gòu)造上位于川東高陡構(gòu)造帶，構(gòu)造形態(tài)為受到深部斷裂控制的北東—南西向的低緩背斜。臥龍河構(gòu)造是黃泥堂構(gòu)造群的一部分，北段延伸至梁平向斜，南部與雙龍和新市構(gòu)造相連接，西面是明月峽背斜，東部與茍家場(chǎng)背斜和拔山寺向斜相連，目前已在研究區(qū)及其周邊地區(qū)發(fā)現(xiàn)板東、臥龍河、大天池等氣田。茅口組在四川盆地主要為開(kāi)闊的碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積（圖1），地層橫向上比較穩(wěn)定，在縱向上可劃分為茅口組一段至茅口組四段，其中茅二段又可細(xì)分為茅二a 亞段、茅二b 亞段和茅二c 亞段。在川東臥龍河地區(qū)，茅口組沉積后受到東吳運(yùn)動(dòng)的影響，使得地殼抬升，茅口組整體接受風(fēng)化剝蝕，導(dǎo)致缺失茅四段和茅三段的部分地層，并且與龍?zhí)督M為假整合接觸[25-26]。臥龍河地區(qū)茅口組整體厚度介于200 ～320 m，地層總體呈現(xiàn)南厚北薄的特征。茅一段是在比較深的水體環(huán)境中形成的一套含骨屑泥晶灰?guī)r與黑色石灰?guī)r的互層，中間還有泥質(zhì)石灰?guī)r與黑色頁(yè)巖的互層。茅二段至茅三段的沉積相主要為臺(tái)地邊緣及開(kāi)闊海沉積，高能顆粒灘較為發(fā)育，地層巖性主要為顆粒石灰?guī)r為主，以及一部分的生物碎屑石灰?guī)r，儲(chǔ)層主要發(fā)育在茅二段，以富含溶蝕孔洞的灘相白云巖為主。

圖1 四川盆地中二疊統(tǒng)茅二段沉積相圖

臥龍河地區(qū)早期的勘探主要是以石炭系為主，二、三疊系為兼探層。W67 井在茅口組鉆遇優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層并發(fā)生井噴，由此掀開(kāi)了該地區(qū)茅口組勘探的新局面。臥龍河地區(qū)茅口組在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間的研究重點(diǎn)放在表生巖溶作用形成的縫洞型石灰?guī)r儲(chǔ)層類(lèi)型研究，近幾年來(lái)鉆遇了白云巖孔隙型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性較好且具有連片發(fā)育的特征[27]，主要發(fā)育在茅二a 亞段，目前普遍認(rèn)為白云巖儲(chǔ)層受到川中—川東茅口組沉積型臺(tái)緣帶高能灘的控制。

2 儲(chǔ)層識(shí)別方法

2.1 測(cè)井響應(yīng)特征分析

通過(guò)已知鉆井資料結(jié)合前人研究成果分析表明，研究區(qū)茅口組沉積環(huán)境為碳酸鹽巖臺(tái)地，沉積巖性以石灰?guī)r、泥質(zhì)石灰?guī)r和白云巖為主，各類(lèi)巖性的測(cè)井響應(yīng)特征差異明顯。石灰?guī)r的測(cè)井響應(yīng)表現(xiàn)為“一低兩高”的測(cè)井特征，分別是低自然伽馬、高縱波速度和高電阻率，測(cè)井曲線(xiàn)相對(duì)平直穩(wěn)定。泥質(zhì)石灰?guī)r在測(cè)井響應(yīng)特征上表現(xiàn)出“一高兩低”的特征，分別是相對(duì)高自然伽馬、低縱波速度和低電阻率。白云巖儲(chǔ)層主要發(fā)育在茅二a 亞段，儲(chǔ)層厚度介于10 ～20 m，儲(chǔ)層巖性以白云巖為主，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔、晶間溶孔和裂縫為主，白云巖儲(chǔ)層在測(cè)井上響應(yīng)明顯，區(qū)別與石灰?guī)r和泥質(zhì)石灰?guī)r，主要表現(xiàn)為“三低”的特征，即低自然伽馬、低縱波速度和低電阻率（圖2）。對(duì)研究區(qū)典型井開(kāi)展測(cè)井交會(huì)分析，通過(guò)制作自然伽馬—縱波速度交會(huì)圖（圖3），其中紅色數(shù)據(jù)點(diǎn)為代表白云巖，灰色數(shù)據(jù)點(diǎn)代表石灰?guī)r，藍(lán)色數(shù)據(jù)點(diǎn)代表泥質(zhì)石灰?guī)r，白云巖儲(chǔ)層與其他兩類(lèi)巖性在縱波速度上區(qū)分明顯，具有更低的縱波速度和自然伽馬響應(yīng)。

圖2 W115 井震標(biāo)定圖

圖3 縱波速度與自然伽馬交會(huì)圖

2.2 儲(chǔ)層響應(yīng)模式

茅二a 亞段根據(jù)巖性的不同組合關(guān)系可以劃分為4 種地震響應(yīng)模式（圖4）：①巖性為石灰?guī)r和泥質(zhì)石灰?guī)r組合時(shí)，白云巖不發(fā)育，石灰?guī)r在測(cè)井上整體表現(xiàn)出“兩低一高”的特征，分別是低縱波時(shí)差（高縱波速度）、低自然伽馬、高電阻率，變化穩(wěn)定；在底部存在泥巖夾層，表現(xiàn)出“兩高一低”的特征，分別是高縱波時(shí)差（低縱波速度）、高自然伽馬、低電阻率；此時(shí)的地震響應(yīng)模式為茅二a 亞段底界連續(xù)強(qiáng)波峰反射；②整體發(fā)育大套石灰?guī)r，底界無(wú)泥巖夾層，此種類(lèi)型的石灰?guī)r地層在測(cè)井上表現(xiàn)出“兩低一高”的特征，分別是低縱波時(shí)差（高縱波速度）、低自然伽馬、高電阻率，此時(shí)的地震響應(yīng)模式為茅二a 亞段底界寬波谷反射；③上下部分發(fā)育石灰?guī)r，中部發(fā)育厚層白云巖，其中白云巖測(cè)井上表現(xiàn)出“兩低一高”的特征，分別是高縱波時(shí)差（低縱波速度）、低自然伽馬、低電阻率；灰?guī)r在測(cè)井上表現(xiàn)出“兩低一高”的特征，分別是低縱波時(shí)差（高縱波速度）、低自然伽馬、高電阻率，此時(shí)的地震響應(yīng)模式為茅二a 亞段底界斷續(xù)中弱波峰反射。④ 上部為石灰?guī)r，中下部分為厚層白云巖，白云巖在測(cè)井上表現(xiàn)為高縱波時(shí)差（低縱波速度）、低自然伽馬、低電阻率的特征，上部的灰?guī)r測(cè)井上表現(xiàn)出低縱波時(shí)差（高縱波速度）、低自然伽馬、高電阻率的特征，此時(shí)的地震響應(yīng)模式為茅二a 亞段底界斷續(xù)中弱波峰反射。

圖4 茅二a 亞段典型地層垂向組合模式圖

茅二a 亞段中下部由于發(fā)育白云巖儲(chǔ)層和泥質(zhì)石灰?guī)r，這兩類(lèi)巖性在縱波速度上具有相同的特征，均為低縱波速度。但是泥質(zhì)石灰?guī)r一般都為深水相的沉積，平面上分布較為穩(wěn)定，在區(qū)域上可以表現(xiàn)為連續(xù)的強(qiáng)波峰反射，而白云巖儲(chǔ)層具有比較強(qiáng)的非均質(zhì)性以及平面上發(fā)生云化的差異，實(shí)際上白云巖儲(chǔ)層在區(qū)域上分布并不連續(xù)，整體可表現(xiàn)為斷續(xù)中弱的波峰反射特征，與深水泥質(zhì)石灰?guī)r反射具有比較明顯的差異。通過(guò)過(guò)井的剖面（圖5）也可支撐此結(jié)論，W98、W93、W95、W85、W118和S19 均鉆遇白云巖儲(chǔ)層，但是鉆遇厚度具有一定變化，在井點(diǎn)處茅二a 亞段底界均為寬波谷背景下的中弱波峰反射，橫向剖面上變現(xiàn)為斷續(xù)中弱波峰反射，是明顯的儲(chǔ)層發(fā)育有利帶，明顯區(qū)別與W98 井西北區(qū)域的較深水低能沉積連續(xù)強(qiáng)波峰反射，所以根據(jù)茅二a 亞段底界斷續(xù)中弱波峰反射與連續(xù)強(qiáng)波峰反射的地震反射差異可以比較好地識(shí)別出茅二a 亞段的白云巖儲(chǔ)層。

圖5 臥龍河地區(qū)茅口組過(guò)井剖面圖

2.3 儲(chǔ)層有利區(qū)預(yù)測(cè)

2.3.1 正演模擬分析

臥龍河地區(qū)茅口組白云巖儲(chǔ)層實(shí)鉆厚度在0 ～30 m，各井厚度差異比較大，表明白云巖儲(chǔ)層在橫向的分布具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，但白云巖儲(chǔ)層與圍巖在測(cè)井上具有較大的差異，地震波在經(jīng)過(guò)灰?guī)r以及白云巖儲(chǔ)層時(shí)反射振幅強(qiáng)度會(huì)發(fā)生改變，可以通過(guò)正演模型的建立來(lái)進(jìn)一步分析和確立白云巖儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征，建立茅二a 亞段的白云巖儲(chǔ)層的地震識(shí)別模式，從而為后續(xù)的儲(chǔ)層屬性預(yù)測(cè)奠定識(shí)別基礎(chǔ)。為了獲得更普遍性的地震響應(yīng)認(rèn)識(shí)，參考已有鉆井的茅口組內(nèi)幕地層的測(cè)井響應(yīng)，根據(jù)實(shí)際情況開(kāi)展正演模擬，從下至上設(shè)置茅二b 亞段、茅二a 亞段、茅三段和龍?zhí)督M等，綜合考慮茅口組內(nèi)部白云巖儲(chǔ)層、泥質(zhì)石灰?guī)r和圍巖等巖性的平均彈性參數(shù)設(shè)計(jì)模型。正演模擬共設(shè)計(jì)2 類(lèi)模型：①理論簡(jiǎn)化模型（圖6），其中龍?zhí)督M泥頁(yè)巖上覆地層的速度為4 800 m/s（圖中藍(lán)色），茅三段、茅二段和茅一段的石灰?guī)r速度為6 100 m/s（圖中灰色），茅二段和茅一段泥質(zhì)灰?guī)r速度為5 300 m/s（圖中淺藍(lán)色），較低速的白云巖儲(chǔ)層速度為5 400 m/s（橙色表示），較高速的白云巖儲(chǔ)層速度為5 800 m/s（圖中金黃色），白云巖儲(chǔ)層發(fā)育模式分為2 類(lèi)，即單套厚度為 5 m 的儲(chǔ)層互層和儲(chǔ)層厚度介于0 ～20 m的楔狀體；②實(shí)際簡(jiǎn)化模型（圖7），各種巖性的速度與理論簡(jiǎn)化模型一致，白云巖儲(chǔ)層厚度橫向上快速變化，模擬儲(chǔ)層的非均質(zhì)性。

圖6 臥龍河地區(qū)茅口組白云巖儲(chǔ)層理論簡(jiǎn)化模型正演模擬示意圖

圖7 臥龍河地區(qū)茅口組白云巖儲(chǔ)層實(shí)際簡(jiǎn)化模型正演模擬示意圖

兩類(lèi)模型均使用30 Hz 雷克子波進(jìn)行正演模擬，從正演模擬可以看出，單套互層和塊狀的白云巖儲(chǔ)層底界均可表現(xiàn)為波峰反射，儲(chǔ)層底界波峰反射位置位于茅二a 亞段底界面附近，茅二a 亞段石灰?guī)r由于速度差異小，所以無(wú)明顯反射，橫向變化也較為穩(wěn)定。橫向上白云巖厚度的差異可以造成儲(chǔ)層底界的波峰反射的變化，白云巖厚度越大，儲(chǔ)層底界波峰響應(yīng)越強(qiáng)，同時(shí)由于白云巖儲(chǔ)層與圍巖的差異，縱波速度越低，儲(chǔ)層底界波峰反射越強(qiáng)。若白云巖儲(chǔ)層在橫向上具有非均質(zhì)性，厚度快速變化時(shí)，儲(chǔ)層底界可表現(xiàn)為斷續(xù)波峰反射響應(yīng)模式，此為白云巖儲(chǔ)層和高能灘發(fā)育有利相帶的直接指示標(biāo)志。茅二a 亞段泥質(zhì)灰?guī)r速度上與白云巖儲(chǔ)層差異小，但是沉積環(huán)境卻不同，泥質(zhì)灰?guī)r由于是在相對(duì)低能的環(huán)境中沉積，橫向分布比較穩(wěn)定，所以表現(xiàn)為明顯的連續(xù)中強(qiáng)波峰反射，此類(lèi)響應(yīng)模式是指示斜坡深水沉積，與白云巖儲(chǔ)層的響應(yīng)區(qū)別明顯。

綜上所述，通過(guò)正演模擬，就可以建立茅二a 亞段儲(chǔ)層發(fā)育與有利相帶的識(shí)別模式，茅二a 亞段白云巖儲(chǔ)層地震響應(yīng)為儲(chǔ)層底界（茅二a 亞段底界）的中弱波峰反射，厚度越大儲(chǔ)層波峰響應(yīng)越強(qiáng)，橫向上斷續(xù)的波峰反射是儲(chǔ)層與高能灘發(fā)育有利相帶的直接指示標(biāo)志。

2.3.2 綜合預(yù)測(cè)儲(chǔ)層展布

研究區(qū)有利相帶與儲(chǔ)層識(shí)別需要依靠敏感的地震屬性來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，在不整合面下50 ～150 m 內(nèi)，茅二a 亞段白云巖儲(chǔ)層主要表現(xiàn)為中弱波峰反射的地震響應(yīng)特征，結(jié)合正演模擬所建立的茅口組白云巖儲(chǔ)層識(shí)別模式，筆者選用最大波峰振幅屬性來(lái)定性刻畫(huà)該類(lèi)儲(chǔ)層平面展布特征，通過(guò)平面上斷續(xù)波峰反射與連續(xù)波峰反射的差異就可以確定地震有利相帶。

以白云巖鉆井、地震響應(yīng)特征分析和正演模擬為基礎(chǔ)，開(kāi)展地震屬性分析，在臥龍河三維工區(qū)優(yōu)選茅二a 亞段底界最大波峰振幅屬性預(yù)測(cè)白云巖儲(chǔ)層分布。從臥龍河地區(qū)茅二a 亞段底界最大波峰振幅屬性（圖8）可以看出，以W98 井與W127 井之間為分界，研究區(qū)東北部為明顯的連續(xù)波峰反射（圖8 中藍(lán)色虛線(xiàn)東北部），為茅二a 亞段斜坡相低能沉積環(huán)境中泥質(zhì)灰?guī)r的典型響應(yīng)特征，W127 井與W80 井也在茅二a 亞段實(shí)鉆泥質(zhì)灰?guī)r，證明此條帶儲(chǔ)層不發(fā)育，是儲(chǔ)層勘探的不利相帶。以W98 井為界，在研究區(qū)的中部以及西南部，為斷續(xù)的波峰反射，是高能灘有利帶的典型響應(yīng)（圖8 中藍(lán)色虛線(xiàn)西南部），黃色的波峰反射區(qū)域代表白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的區(qū)域。通過(guò)實(shí)鉆井儲(chǔ)層厚度與地震響應(yīng)特征的關(guān)系建立誤差分析表（表1），其中W67 井鉆遇厚層白云巖儲(chǔ)層為弱波峰響應(yīng)，W51 井未鉆遇白云巖儲(chǔ)層為弱波峰響應(yīng)以外，其余井均與白云巖儲(chǔ)層的識(shí)別模式相吻合，吻合率達(dá)88.2%，白云巖儲(chǔ)層與高能灘有利帶的識(shí)別相對(duì)可靠。

表1 臥龍河三維茅二a 亞段白云巖儲(chǔ)層地震響應(yīng)模式與實(shí)鉆結(jié)果對(duì)比表

圖8 臥龍河地區(qū)茅二a 亞段底界最大波峰振幅屬性平面圖

3 結(jié)論

1）臥龍河地區(qū)茅二a 亞段發(fā)育白云巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層發(fā)育較薄，主要發(fā)育在茅二a 亞段的中下部，白云巖儲(chǔ)層在測(cè)井上表現(xiàn)為“三低”的特征，即低縱波速度、低自然伽馬和低電阻率的特征。

2）臥龍河地區(qū)茅二a 亞段發(fā)育4 類(lèi)巖性組合和地震響應(yīng)模式，分別為泥質(zhì)石灰?guī)r與石灰?guī)r、大套石灰?guī)r、白云巖與石灰?guī)r的不同組合模式。泥質(zhì)石灰?guī)r與石灰?guī)r組合模式的地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為茅二a 亞段底界強(qiáng)波峰反射；大套灰?guī)r模式的反射較弱，地震響應(yīng)表現(xiàn)為茅二a 亞段底界寬波谷反射；白云巖儲(chǔ)層與石灰?guī)r的不同組合模式在地震上響應(yīng)上均表現(xiàn)為茅二a 亞段底界中弱波峰反射，白云巖厚度越大，波峰反射相對(duì)變強(qiáng)。

3）茅二a 亞段由于白云巖非均質(zhì)性，與石灰?guī)r形成兩類(lèi)巖性的斷續(xù)分布，茅二a 亞段斷續(xù)中弱波峰反射是高能灘白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶的直接識(shí)別標(biāo)志，連續(xù)的強(qiáng)波峰反射是斜坡相泥質(zhì)石灰?guī)r發(fā)育的標(biāo)志。

4）最大波峰振幅屬性是刻畫(huà)研究區(qū)茅口組白云巖儲(chǔ)層的優(yōu)勢(shì)屬性，高能灘有利相帶與白云巖儲(chǔ)層優(yōu)勢(shì)發(fā)育區(qū)均在研究區(qū)的中部和西南部地區(qū)，不利斜坡相發(fā)育在研究區(qū)的西北部地區(qū)。