四川盆地高磨地区龙王庙组气藏地震勘探关键技术

张光荣　冉　崎　廖　奇　喻　颐　张　旋陈　康　曹　宏　曾　鸣　文　龙　赖　强

1.成都理工大学 2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 3.中国石油勘探开发研究院

四川盆地高磨地区龙王庙组气藏地震勘探关键技术

张光荣1,2冉崎2廖奇2喻颐2张旋2陈康2曹宏3曾鸣2文龙2赖强2

1.成都理工大学 2.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 3.中国石油勘探开发研究院

张光荣等.四川盆地高磨地区龙王庙组气藏地震勘探关键技术. 天然气工业，2016,36(5):31-37.

四川盆地高石梯—磨溪地区（简称高磨地区）下寒武统龙王庙组气藏的白云岩储层埋藏深（一般介于4 400～4 900 m）且存在着较强的非均质性，储层预测难度大。为此，开展了地震勘探关键技术攻关研究并形成了配套技术，主要包括：①通过对区内已有的地质、钻井资料以及早期的地震资料和成果进行深入地分析，从整体上掌握该区地面、地下的基本构造形态及地质情况；②在此基础上，确定采用“两宽一小”（宽方位、宽频、小面元）的数字地震采集技术，通过优化设计三维观测系统使目的层面元覆盖次数分布更加均匀，浅中深层覆盖次数均能满足设计需求，从而获得了高精度的三维地震资料；③利用井控地震处理技术提高了深层地震数据的信噪比；④建立了龙王庙组储层地震响应模式，采用叠前地质统计学反演来进行储层的定量预测，绘制了储层厚度地震预测平面图；⑤通过岩心试验和测井分析确定含气敏感弹性参数，进而利用该参数进行叠前烃类检测，降低了地震资料的多解性。结论认为，通过应用上述关键技术，助推了龙王庙组特大型海相碳酸盐岩整装气藏的发现。

四川盆地 高石梯—磨溪地区 早寒武世 龙王庙组气藏 三维地震 井控地震 含气敏感弹性参数 储集层预测

四川盆地是我国的天然气主产区，以石炭系、下三叠统飞仙关组、上二叠统长兴组、上三叠统须家河组为主力气藏，震旦系和下古生界是该盆地天然气勘探的重要接替领域[1]。高石梯—磨溪地区（也被简称为高磨地区）位于乐山—龙女寺古隆起核部，为长期继承性隆起，是下古生界—震旦系含气有利区。该区下寒武统龙王庙组颗粒滩相地层在古隆起上呈环带状大面积分布，有利于储层的形成[2]。2012年9月28日，磨溪8井于龙王庙组测试获气190×104m3/d，是四川盆地继高石1井震旦系获气之后天然气勘探的又一个重大突破，进一步证实了乐山—龙女寺古隆起震旦系和下古生界具有良好的含气性。但是随后钻探的M2井龙王庙组储层厚度仅有4.5 m，测试未获天然气工业产能，证明龙王庙组储层存在着非均质性。磨溪地区龙王庙组埋藏较深，一般介于4 400～4 900 m，储层预测难度大。为此，笔者通过对已有的地质、钻井及测井资料的深入分析和研究，进行了合理的地震资料解释，把握了主要的储层特征及分布规律，深化了地震储层预测技术，找到了有利的井位目标，获得了良好的勘探效果。

1　储层特征

1.1地质背景

龙王庙组建造于沧浪铺组碎屑岩陆棚或混积陆棚（缓坡）沉积的基础之上，受控于古地貌西高东低的格局，总体表现西薄东厚的特征，整体上为碳酸盐台地沉积。龙王庙组与其上、下地层呈整合接触关系，地层厚度介于70～110 m。岩性主要为晶粒云岩、砂屑云岩、鲕粒云岩，泥质云岩夹少量砂岩，电性特征为伽马低值，呈低幅箱形；电阻率为中高值，呈山峰状。

1.2物性特征

根据岩心实测物性统计的结果，岩心储层段小柱塞样品分析孔隙度介于2.00%～18.48%，单井岩心储层段平均孔隙度介于3.35%～5.83%，总平均孔隙度为4.28%；岩心储层段全直径样品分析孔隙度介于2.01%～10.92%，单井岩心储层段平均孔隙度介于2.48%～6.05%，总平均孔隙度为4.81%。对比分析结果表明，储层段岩心全直径孔隙度（平均为4.81%）明显大于小样孔隙度（平均为4.28%）。由于储层溶蚀孔洞发育，岩心全直径样品的代表性更好，孔隙度更接近储层真实孔隙度。因此，采用全直径物性分析结果更能反映龙王庙组储层的物性特征。储层段全直径样品统计分析结果表明，孔隙度介于2.0%～4.0%的样品占总样品的37.8%，孔隙度介于4.0%～6.0%的样品占总样品的41.73%，孔隙度超过6.0%的样品占总样品的20.47%。由此说明，储层段的主要孔隙度范围介于4.0%～6.0%。

1.3储层测井响应特征

磨溪地区M11井在龙王庙组4 684～4 712 m井段测试获气108.04×104m3/d，在4 723～4 734 m井段测试获气109.49×104m3/d。该井在4 681.5～4 683.6 m井段及井深4 688.2 m处受黄铁矿条带的影响，电阻率值出现了尖刺状降低；于井段4 703 ～4 715 m处受裂缝发育的影响电阻率值出现明显降低，录井显示该段井漏。

通过对比分析区内多口工业气井的测井资料发现，龙王庙组储层的常规测井响应特征通常表现为“两低、两高、一变化”，即低伽马值、低密度值，高中子值、高声波时差值，电阻率值随物性及流体不同而变化，双侧向电阻率曲线在气层段一般表现为正差异特征。其中龙王庙组储层所表现出的低密度、高声波时差测井响应特征，必然会导致储层地震波反射能量和波组特征的明显变化。

2　深层低幅构造碳酸盐岩高精度地震成像技术

2.1地震资料采集

为了同时满足对寒武系和震旦系天然气勘探的需要且要便于后期三维地震连片处理和储层预测，对高石梯—磨溪地区的三维地震采集采取了整体部署、分批实施的方案，分批采集的5块三维地震资料所用的勘探仪器型号都为428XL，野外采集参数大致相似，为正交观测系统，主要针对寒武系目的层优化了野外施工参数，采用“两宽一小”（宽方位、宽频、小面元）数字地震采集技术[3]，方位角除磨溪东端三维外均为37.94°，均采用小面元、大偏移距、多道接收。5块三维地震均为纵横比大于0.67的宽方位采集，是目前中国陆上少有的大面积宽方位采集，为连片地震资料处理提供了优质的基础数据。

此次高精度三维地震采集获取的地震资料频带介于6～125 Hz，目的层优势频带介于10～70 Hz，地震反射波波形特征活跃、信噪比高。

2.2地震资料处理难点及技术对策

磨溪地区单炮资料受地表、地形条件等影响，叠前处理存在3大难点：①地表起伏存在一定的静校正问题；②目的层下古生界信噪比相对较低，噪音干扰主要表现为多次波、面波、工业干扰、废道、异常振幅等；③目的层主频相对较低、频带相对较窄。

针对以上难点，分别采用了以下技术思路和对策。

1）采用精确的层析静校正技术结合表层结构调查资料反演表层结构模型，消除由地表横向变化因素引起的静校正问题，精细刻画地腹构造，确保构造形态的真实性，提高资料成像效果[4]。

2）采用逐步、多域、多方法综合叠前去噪，利用振幅或频率差异压制异常干扰；根据干扰波速度、频率差异，进行相干噪音压制，减少有效信号能量的损失[5]；叠前对低频面波、异常能量进行衰减，叠后对随机噪声进行衰减，尽量提高资料信噪比。

3）通过井控地震资料处理技术利用VSP资料求取Q模型，对地层的吸收衰减进行补偿，有效地拓宽了地震资料频带。采用各项异性叠前时间偏移技术提高偏移成像细节，改善大偏移距数据质量，让更多信息参与叠加，确保寒武系地震资料的成像精度，正确反映储层细节变化。

2.3井控地震资料处理技术

井控地震处理技术就是在地震资料处理过程中，最大程度地利用已有井的钻井、测井和垂直地震剖面（VSP）资料，将“井点数据”和地面地震数据进行一体化联合分析、处理，使处理参数的选取更加精细和有据可依[6-7]。利用VSP方法中获得的井数据为地震数据处理提供关键参数的约束条件，以此作为井—震三维处理流程中的标定基础。

磨溪地震工区中M11井、M1井、M6井都有VSP资料，因此本次处理非常适合采用井控地震处理技术[8-9]。井控处理结果显示：寒武系目的层低幅构造形态刻画准确、断层接触关系清晰、波组特征清楚[10-11]。这就为高精度构造解释及储层预测提供了高信噪比、高分辨率、高保真度的基础资料。

2.4各项异性叠前时间偏移技术

偏移前首先对数据进行规则化处理，使得偏移距分布和覆盖次数更加均匀；把炮点和检波点均校正到浮动面上，使得偏移处理在浮动面上进行；偏移完成后再叠加到最终基准面。叠前时间偏移关键参数为：偏移距分组100 m、偏移孔径9 000 m，倾角45°。各向异性叠前时间偏移在目的层、陡倾反射成像及断层刻画方面明显优于叠后时间偏移。连片处理后目的层有效带宽介于6～70 Hz，主频达到35～40 Hz，寒武系地层波组特征清晰，信噪比明显提高，而且各三维区块地震资料频率、相位、振幅等波形特征一致，达到三维地震资料连片处理的无缝拼接要求，为后续的构造解释及储层研究提供了可靠的、高质量的基础地震资料。

3　地震解释与储层地震响应

3.1地震精细解释

钻井的地震—地质层位标定结果表明，高石梯—磨溪地区龙王庙组底界反射主要表现为一个稳定的波谷反射。从地层岩性及速度结构的角度来分析，龙王庙组底部岩性为泥晶云岩，下伏地层沧浪铺组顶部岩性为粉砂岩，这一岩性差异导致龙王庙组底界上、下地层速度差异大，存在着一个从高速到低速的强负反射界面，地震反射在全区表现为相对连续稳定的强波谷反射特征，可以作为全区对比追踪的重要标志反射层。龙王庙组岩性为白云岩，其上覆地层中寒武统高台组底部为粉砂岩，但由于磨溪地区龙王庙组中上部储层发育，造成龙王庙组顶界上、下地层的速度差异不大，因而导致该界面地震反射系数小，其标定位置在弱波峰或波谷上变化。

利用全三维可视化地震解释技术，采用点—线—面—体相结合的全三维解释方式，开展高石梯—磨溪地区精细解释，并利用变速成图技术完成时深转换。后续24口验证井的龙王庙组顶界绝对误差范围为4.8～14.4 m，相对误差范围为0.06%～0.33%，远小于三维地震资料构造解释的行业标准。说明地震解释结果可靠、时深转换精度高。

3.2储层地震响应

通过合成地震记录对所有钻井的储层进行精细标定，结合井旁道地震反射特征及模型正演分析，认为储层的地震响应模式由3种类型组成：①双波峰地震反射特征——储层厚度较大（介于10～50 m），龙王庙组顶界弱波峰，内部强波峰对应储层底界，随着孔隙度的增加，内部波峰能量加强（M8井、M9井、M11井）；②内部呈单强波峰地震反射特征——上部储层发育，龙王庙组顶界为波谷，内部强峰大致对应储层底界（M10井）； ③龙王庙组顶界呈单强波峰地震反射特征——储层较薄（厚度小于10m），内部无强峰反射（M1井、M2井）。

模式①、模式②均为储层发育的地震反射特征，而模式③对应储层不发育（厚度小、孔隙度低）。磨溪地区龙王庙组以模式①、模式②为主，而高石梯地区以模式③为主。建立龙王庙组储层地震响应模式为优选地震属性提供了依据[12]，对于该区后续开展储层预测具有重要的指导意义。

4　储层预测

4.1储层定性预测

反射强度坡度是一种地震属性，即将每道的振幅值转换为反射强度，然后在一个给定的时窗内用最小二乘法拟合反射强度值与反射时间的曲线关系，该曲线的斜率即为反射强度坡度。如果反射强度大致为一个常数，则坡度值接近于0；如果反射强度由分析层段顶至底增大，则坡度值为正；反之，则斜率为负值。提取反射强度坡度属性时，滑动窗口不宜太大或太小，根据目的层段的厚度，一般选取20～50 ms。如果窗口太大，斜率易趋于0，则只能反映资料中总体振幅的趋势（如残余振幅的衰减）；如果窗口太小，则不能识别振幅异常的纵向变化。因此，选取滑动时窗时，至少要将振幅异常体和上下非异常部分包含在内。根据龙王庙组目的层的实际情况，笔者选取滑动时窗为25 ms。高石梯—磨溪地区反射强度坡度地震属性较好地刻画了龙王庙组颗粒滩储层横向发育特征：整体上来讲，磨溪地区龙王庙组以黄色—红色暖色调为主，表明储层发育；而高石梯地区以蓝色—绿色冷色调为主，表明储层相对变差（图1）。

图1　高石梯—磨溪地区龙王庙组反射强度坡度地震属性平面图

4.2叠前储层定量预测技术

地震反演是利用地震观测资料，以已知地质规律和钻井、测井资料为约束，对地下岩层物理结构和物理性质进行成像（求解）的过程。与模式识别、神经网络、振幅频率估算等统计性方法相比，波阻抗反演具有明确的物理意义，是储层岩性及物性预测、油气藏特征描述的确定性方法[13]。随着地震反演技术的发展，新的计算方法和新的反演思路不断涌现。

地震反演技术通常分为两种类型：确定性反演和地质统计学反演。确定性反演的垂向分辨率受到地震频带的限制，理论上能分辨1/8波长厚度的地层。叠前地质统计学反演是一种将随机模拟理论与地震反演相结合的方法，采用基于贝叶斯推论的马尔科夫链—蒙特卡洛算法，产生多个具有同等概率的地下岩层的弹性和岩性数据体实现——该方法兼顾了地震数据的横向分辨率与测井数据的纵向分辨率，将高分辨率的测井信息以及低分辨率的三维地震信息整合起来，既保留了确定性反演横向分辨率的优势，又保留了更多的地质细节（图2）。将地质统计学与地震反演技术结合起来，并综合运用多个数据源（地震、地质、测井）的信息，从而获得具有很强预测性的高分辨率反演剖面，为不确定性分析和风险性评估提供了分析的依据。

4.3储层预测效果分析

图3为过M202—M16井的叠前地质统计学反演波阻抗与地震波形叠合剖面。绿色—红色—黄色—白色的暖色调表示相对低阻抗的储层，浅蓝色—蓝色—黑色的冷色调表示相对高阻抗的非储层。M202井和M16井龙王庙组储层主要发育在中上部，储层发育的位置往往都对应地震波形变化的地方，储层顶界对应波谷，储层底界对应波峰，即地震剖面上形成的亮点对应于反演剖面上储层的底界，这与前面建立的储层地震响应模式是一致的。整体上磨溪地区储层大面积连片分布、厚度大，与无井约束的储层地震定性预测成果一致，储层厚度普遍介于20～60 m，较厚区域主要位于M9—M10井区、M8—M204井区、M11—M16井区，往西南到高石梯地区储层相对变薄，高石梯地区储层厚度介于10～20 m（图4）。通过24口验证井分析，地震反演预测储层厚度绝对误差范围为4.5～8.6 m，高石梯地区预测吻合率为85%，磨溪地区预测吻合率达90%，表明地震反演结果可靠、储层预测精度高。

图2　确定性反演和叠前地质统计学反演剖面对比图

图3　龙王庙组叠前地质统计学反演过井波阻抗剖面

图4　高石梯—磨溪地区龙王庙组储层厚度地震预测平面图

5　叠前烃类检测

叠前反演技术可利用叠前CRP道集数据、速度数据和井数据（横波、纵波、密度及其他弹性参数资料），通过使用不同的近似式反演求解得到与岩性、含油气性相关的多种弹性参数，并进一步用来预测储层含油气性，以降低地震资料的多解性。笔者利用本区内已完钻的钻井、测井、测试成果资料，开展了翔实的岩石物理分析，获得了含气性敏感参数，采用叠前反演技术进行烃类检测，实现了颗粒滩薄储层的含气性预测。

5.1岩石物理分析

通过岩心超声波测量获取干燥和水饱和条件下龙王庙组致密碳酸盐岩的基本弹性参数，并拟合求解骨架性质；以干燥状态岩石物理参数为基础，通过致密介质流体替换模型，分析地震频段弹性参数随含气饱和度变化规律。在实验的同时结合测井资料，评估不同弹性参数的气层敏感性。实验测量岩石的基本形态参数和重量，由此计算得到岩石的体积、密度；测量了岩石的基本物性参数，开展了变围压条件下岩石的纵波速度和横波速度测量。通过体积、密度、纵波速度和横波速度，分别计算其他弹性参数，如泊松比、体积模量、剪切模量、波阻抗等。气层检测的基本原理是储层含气后会使得岩石可压缩性增强，相应的变化包括纵波速度、纵波阻抗、体积模量、拉梅常数等的降低。气层敏感参数分析的基本思路是，根据干燥岩石的体积模量，通过流体替换的方法计算弹性参数随含气饱和度变化的结果，并比较气层与水层之间的相对差异[14]。由于龙王庙组属于低孔隙度、低渗透率气层，在选择模型时使用适合描述非均匀斑块状饱和（即孔隙内气水非均匀分布）的改进的White模型。该模型也是目前使用最多的适合描述地震频段部分饱和状态下波速变化特征的理论模型。通过分析孔隙度分别为2%、5%、8%三种情况下气层敏感参数的变化情况，结果表明：拉梅常数与密度的乘积（λρ）对气层最敏感。这与含气导致岩石密度和拉梅常数同时降低的基本物理原理是一致的。尽管体积模量和泊松比也有不错的气层识别能力，但与λρ相比仍存在着较大差距。因此通过实验样品岩石物理分析，结果认为λρ参数是气层检测的较敏感参数。

5.2烃类检测效果分析

高石梯—磨溪地区三维地震野外施工最大炮检距约5 741.15 m，龙王庙组顶界平均埋深为4 500 m，而一般叠前烃类检测技术要求最大炮检距接近目的层埋深的1.0～1.5倍。因此该区的地震资料完全满足叠前反演的要求[15]。计算结果表明，龙王庙组顶界入射角一般在30˚左右，考虑到叠前反演的要求，将该区角道集以6度区划分为5个部分的叠加数据。图5为过井叠前烃类检测剖面，其中M009-X1井和M101井没有参与约束。由图5可见，M009-X1井、M101井龙王庙组以黄色—红色的异常条带为主，预测这两口井含气性较好。后续测试结果表明，M009-X1井在4 748.5～4 998.5 m井段测试产气263.47×104m3/d，M101井在4 596.0～4 645.0 m井段测试产气85.90×104m3/d。通过对24口验证井的分析，总烃类检测吻合度达到82%。检测剖面和平面预测结果与实钻情况吻合较好，能够较好地反映储层纵、横向含气性变化特征。

图5　龙王庙组过井叠前烃类检测剖面

6　结论

1）宽方位的三维地震采集是龙王庙组勘探获得成功的关键。磨溪地区通过三维观测系统优化设计技术使得目的层面元覆盖次数分布更均匀，浅、中、深层覆盖次数均能满足设计要求，采用高精度近地表结构调查技术获取近地表精细速度结构。因此在深层地震勘探中要针对目的层优化采集参数，以提高资料分辨率和成像精度为重点，采用较宽方位、较长排列和较宽频率的三维地震采集方式，为叠前处理解释等技术应用提供高品质地震资料，以满足油气勘探开发的需求。

2）基于VSP测井资料，采用井控高分辨率技术提高地震资料高频段信噪比及拓展有效频宽处理方法可以较大幅度地提高地震信号的频带宽度和主频，是高分辨率处理的一种有效方法。

3）VSP与合成地震记录层位标定、变速成图、基于地质模型正演确定储层地震响应特征以及地震属性与反演相结合的综合解释技术，是适用于龙王庙组颗粒滩相储层预测的有效方法。

4）岩石物理研究是开展深层碳酸盐岩烃类检测的基础。基于岩心试验和测井分析结果确定含气敏感弹性参数，可以降低地震资料的多解性，提高钻探成功率。

5）深层实钻资料表明，裂缝发育程度对龙王庙组气藏是否高产会产生一定的影响。裂缝可以沟通碳酸盐岩孔洞，提高储层的渗透性，建议开展地震裂缝预测技术研究。

上述研究成果有效助推了大气田的发现，全面支撑了整个乐山—龙女寺古隆起地区龙王庙组专层井、评价井及水平井目标论证和优选，在磨溪区块新增天然气探明储量有效面积确定和储量计算中发挥了重要作用，为储量申报含气面积的圈定提供了参考。龙王庙组气藏是目前我国发现的单体规模最大的特大型海相碳酸盐岩整装气藏，在我国天然气需求量迅猛增长、急需国内优质整装大气藏发现的背景下，该气藏的发现对推进我国天然气工业快速发展、保障国家能源战略安全具有重要的意义。

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(修改回稿日期 2016-03-10编 辑 陈玲)

Key seismic exploration technology for the Longwangmiao Fm gas reservoir in Gaoshiti–Moxi area, Sichuan Basin

Zhang Guangrong1,2, Ran Qi2, Liao Qi2, Yu Yi2, Zhang Xuan2, Chen Kang2, Cao Hong3, Zeng Ming2, Wen Long2, Lai Qiang2
(1. Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 2. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Southwest Oil & Gas Field Company, Chengdu, Sichuan 610051, China; 3. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Beijing 100083, China)

NATUR. GAS IND. VOLUME 36, ISSUE 5, pp.31-37,5/25/2016. (ISSN 1000-0976; In Chinese)

The dolomite reservoirs of the Lower Cambrian Longwangmiao Fm in the Gaoshiti–Moxi area, Sichuan Basin, are deeply buried (generally 4 400–4 900 m), with high heterogeneity, making reservoir prediction difficult. In this regard, key seismic exploration technologies were developed through researches. Firstly, through in-depth analysis on the existing geologic, drilling, seismic data and available research findings, basic surface and subsurface structures and geologic conditions within the study area were clarified. Secondly, digital seismic data acquisition technologies with wide azimuth, wide frequency band and minor bins were adopted to ensure even distribution of coverage of target formations through optimization of the 3D seismic geometry. In this way, high-accuracy 3D seismic data can be acquired through shallow, middle and deep formations. Thirdly, well-control seismic data processing technologies were applied to enhance the signal-to-noise ratio (SNR) of seismic data for deep formations. Fourthly, a seismic response model was established specifically for the Longwangmiao Fm reservoir. Quantitative prediction of the reservoir was performed through pre-stack geo-statistics. In this way, plan distribution of reservoir thicknesses was mapped. Fifthly, core tests and logging data analysis were conducted to determine gas-sensitive elastic parameters, which were then used in pre-stack hydrocarbon detection to eliminate the multiple solutions in seismic data interpretation. It is concluded that application of the above-mentioned key technologies effectively promote the discovery of largescale marine carbonate gas reservoirs of the Longwangmiao Fm.

Sichuan Basin; Gaoshiti–Moxi area; Early Cambrian; Longwangmiao Fm gas reservoir; 3D seismic; Well-control seismic exploration; Gas-bearing sensitivity parameter; Reservoir prediction

10.3787/j.issn.1000-0976.2016.05.004

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”（编号：2011ZX05004-005、2016ZX05004-005）、中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“四川盆地深层海相碳酸盐岩勘探开发技术现场实验”（编号：2014E-3208）、中国石油科研项目“安岳气田震旦系碳酸盐岩气藏开发评价与研究”。

张光荣，1976年生，高级工程师，博士；长期从事地震勘探综合解释研究工作。地址：（610051）四川省成都市府青路一段5号中国石油西南油气田公司勘探处。电话：（028）86011736。ORCID:0000-0001-6524-4047。E-mail:635447923@qq.com