四川盆地高石梯地区震旦系灯影组气藏高产井地震模式新认识

肖富森 陈 康 冉 崎 张 旋 谢 冰 刘兴刚 徐 伟 罗文军

四川盆地川中地区下古生界—震旦系自2011年获得重大勘探突破[1-2]以后，安岳气田磨溪区块主体区下寒武统龙王庙组气藏迅速进入开发建产阶段，效果良好[3-4]，对震旦系灯影组的勘探成果也证实在高石梯—磨溪—龙女寺地区的7 500 km2范围内大面积含气，不同区块相继进入勘探开发的不同阶段。然而已取得的勘探开发成果表明灯影组具有地层岩性复杂、缝洞型储层纵横向非均质性强等地质特征[5-6]，依据台缘带灯影组四段上亚段储层“宽波谷”（灯影组顶界与灯四上亚段低界双程旅行时差大于30 ms）地震响应模式部署钻井，获气单井产能差异较大，且“宽波谷”有利带分布范围局限。其原因是“宽波谷”内具有不同的储层组合关系，储层物性也存在着明显的差异，储层地震识别存在着明显的多解性，难以全面满足台内拓展勘探及台缘开发井位部署的上述地震需求。为此，针对勘探开发需求及地震难题，充分利用地质、测井和地震资料，分析高产井储层类型及组合分类，利用高分辨率地震资料开展了不同储层组合的地震响应特征分析，结合缝洞预测成果建立了高产井地震响应模式，进而提出了钻井的井型设计方案。相关研究成果支撑了该区震旦系开发井位部署和井轨迹设计，同时也支撑了台内带深化勘探井位部署和轨迹调整。

1 研究背景

1.1 地质特征

1.1.1 构造及地层特征

高石梯地区位于乐山—龙女寺古隆起南翼的高石梯潜伏构造区，区内高点海拔为－4 618 m，最低圈闭线海拔为－4 710 m，圈闭面积为162.3 km2。该地区灯影组顶界埋深介于5 000～7 000 m，自下而上分为灯一段、灯二段、灯三段和灯四段，其中，灯四段地层厚度为200～300 m，受岩溶剥蚀作用[7]，灯四段顶部优质储层发育，为目前该区天然气勘探开发的主要目的层段。

1.1.2 储层特征

灯影组为一套受沉积和岩溶控制的深层碳酸盐岩缝洞型储层，岩性主要为藻凝块云岩、藻叠层云岩、藻砂屑云岩，沉积相为藻丘及颗粒滩亚相[8]。孔隙度介于2.00%～9.89%，平均值为3.22%，渗透率介于0.01～10.00 mD，为低孔隙度、低渗透率储层（图1）。

1.2 开发部署面临的主要问题

台缘带灯四上亚段整体表现为“宽波谷”的地震反射特征，勘探阶段高石梯主体区主要依据地震刻画的“宽波谷”中的杂乱反射结合构造、储层预测、缝洞预测、岩溶古地貌等成果开展井位论证[9]，但 “宽波谷”带中存在高产和中低产井，通过单一的“宽波谷”储层地震响应特征难以满足气田开发井部署的需求，如何从“宽波谷”带中寻找高产井地震模式并明确井型设计方案是生产中亟需解决的问题。

2 储层地震响应特征

2.1 地层精细划分

根据地层岩性组合特征，可以将灯四段划分为灯四上亚段和灯四下亚段，其中，灯四上亚段内部发育一套硅质沉积物，该硅质层分布稳定，在高石梯地区可连续追踪对比，以稳定硅质层底界为界将灯四上亚段进一步细分为“灯四上1”和“灯四上2” 两个小层（图2）。灯四上2小层储层横向厚度变化较大，储层物性整体上比灯四上1小层要更好；在地震剖面中，稳定硅质层底界对应着“宽波谷”内部较为连续的波峰反射底界，在地震剖面上可对比和追踪。

图1 灯影组储层物性分布频率图

图2 灯影组四段小层划分对比图

2.2 储层测井响应特征及组合类型

在岩心标定的基础上，利用测井成像资料开展了缝洞解释评价[10]及测井响应特征分析，结合测井曲线特征、施工曲线和试井曲线特征，总结出灯影组储层类型主要有裂缝—孔洞型和洞穴型两种（图3）。裂缝—孔洞型储层发育规模大，气井产量高；洞穴型储层远井区、近井区渗透率变化大，气井产量及储量规模与洞穴系统发育规模密切相关，测试产能差异大。通过分析单井测井相特征可知，高石梯地区灯四上2小层储层以裂缝—孔洞型储层为主，灯四上1小层储层包括洞穴型储层和裂缝—孔洞型储层。

图3 灯影组高产井测井响应模式图

图4 灯四上亚段3种储层组合类型组合关系图

依据实钻单井灯四段上亚段储层特征差异，可将灯四上亚段储层简化为3种储层组合类型，如图4所示。第1种组合类型为“裂缝—孔洞型储层（上储层）＋硅质夹层＋洞穴型储层（下储层）或者致密层”，其中上储层灯四上2小层为裂缝—孔洞型储层，储层厚度大（30～50 m）、物性好，单井测试产量高，该组合层段单井平均测试天然气产量高达87.34h104m3/d；第2种组合类型为“裂缝—孔洞型储层（上储层）＋硅质夹层＋裂缝—孔洞型储层（下储层）”，其中上储层灯四上2小层裂缝—孔洞型储层厚度介于0～27 m，下储层灯四上1小层裂缝—孔洞型储层厚度介于30～60 m，该组合层段单井平均测试产量较高，平均测试天然气产量为61.44h104m3/d；第3种组合类型为“裂缝—孔洞型储层（上储层）＋硅质夹层＋致密层”，其中上储层灯四上2小层裂缝—孔洞型储层厚度介于10～25 m，灯四上1小层为致密层，厚度30～60 m，该组合层段单井平均测试产量较低（30.65h104m3/d）。

2.3 储层地震响应特征

2.3.1 地震资料处理

早期地震处理成果“宽波谷”特征清楚，但内部细节不丰富，分辨率较低，频宽较窄，不能区别上述3种储层组合的地震响应。为了满足开发阶段的准确定位缝洞储层需求，在高分辨率地震处理方法[11]流程基础上，利用微测井、VSP资料和常规测井资料，通过在静校正、球面扩散补偿、反Q滤波、反褶积和速度场建立过程中均进行井控处理，在保真保幅基础上提高了目的层的分辨率。高分辨率处理后目的层主频由35 Hz提高到40 Hz，频宽由8～65 Hz拓宽到5～75 Hz，灯影组内部细节丰富，储层识别精度明显提高（图5）。

2.3.2 储层地震响应特征

2.3.2.1 单井储层地震响应特征

采用等效介质模型，运用40 Hz雷克子波，开展褶积地震正演模拟，与实际高分辨率地震资料对比分析，总结出不同储层组合类型对应的3种储层地震响应特征。

1）储层地震响应特征1。对应第1种储层组合类型。当灯四上2小层储层垂直厚度大于27 m、灯四上1小层为致密层或者洞穴型储层时，地震响应特征表现为 “宽波谷＋双亮点”或者“宽波谷＋复波”反射特征，如图6所示。灯四上1小层“洞穴型”储层由于单层厚度薄，二维地震剖面特征与致密层特征差异较小，通过地震响应特征识别灯四上1小层“洞穴型”储层难度较大。

图5 过GS001-X1井叠前时间偏移剖面图

图6 第1种储层组合类型正演模拟图

2）储层地震响应特征2。对应第2种储层组合类型。灯四上2小层储层与灯四上1小层储层均发育时，地震表现为“宽波谷”反射特征，如图7所示。灯四上2小层储层越薄，灯四上亚段波谷时差越小。

图7 第2种储层组合类型正演模拟图

3）储层地震响应特征3。对应第3种储层组合类型。灯四上2小层储层与灯四上1小层致密层表现为“宽波谷＋亮点”地震反射，如图8所示。灯四上2小层储层越薄，“亮点”地震反射与灯影组顶界时差越小。

2.3.2.2 连井储层地震响应特征

图8 第3种储层组合类型正演模拟图

高石梯地区寒武系沉积前古地貌呈现东南高西北低的特征[12]，依据岩溶古地貌分布及实钻井储层发育规律，建立连井储层地质模型。从地质模型可见，在有利沉积相带与岩溶斜坡带的叠合区域（GS3井、GS8井）井区是裂缝—孔洞型储层和洞穴型储层均较发育的区域。运用40 Hz雷克子波，开展地震正演模拟，分析不同储层发育规律对应的地震响应特征，如图9所示。由图9可知 ：第3种储层组合类型对应岩溶高地，灯四上亚段表现为“宽波谷＋亮点”地震反射特征；第2类储层组合类型对应岩溶Ⅰ级斜坡带，灯四上亚段表现为“宽波谷”地震反射特征；第1类储层组合类型对应岩溶Ⅱ级斜坡带，灯四上亚段表现为“宽波谷＋双亮点”或者“宽波谷＋复波”反射特征。连井模型中地震响应特征与地质规律吻合较好。

3 高产井地震模式及井轨迹设计

储层地震响应特征1和特征3的差异主要是灯四上2小层储层厚度及物性的差异引起的。这两类特征仅通过地震响应无法准确识别灯四上1小层是致密层或者洞穴型储层，此现象在图9中也可以看出。因此，需要结合三维地震缝洞预测进行识别。本文参考文献[13-17]表明，大尺度（大于5 m）溶洞可以通过溶洞地震识别、地震属性等方式即可以明确溶洞储层的特征及分布，而对于小尺度洞穴体（小于5 m）和缝洞储集体目前预测方法较少，本研究利用扩散方程开展地震资料导向滤波处理，经测井成像标定，提取反应小尺度缝洞储集体的几何体属性，包括倾角体、方位角体、曲率体、各向异性体属性，再通过等权重融合方式实现缝洞储集体预测。

图9 连井储层地震响应特征图

在储层地震识别的基础上，结合缝洞预测成果，建立了基于地震相、缝洞预测及靶体设计一体化的高产井地震模式，如图10所示。所建立的3类地震模式及对应的井轨迹设计分述于下。

1）Ⅰ类地震模式：灯四上亚段为“宽波谷＋双亮点”或“宽波谷＋复波”地震响应特征，灯四上2小层缝洞预测发育。当灯四上1小层缝洞预测发育时可采用大斜度井钻至灯四上亚段底；当灯四上1小层缝洞预测欠发育时可采用大斜度或者水平井井钻至灯四上2小层底。

图10 高产井地震响应模式及井轨迹设计示意图

2）Ⅱ类地震模式：灯四上亚段为“宽波谷”地震响应特征，灯四上2小层和灯四上1小层缝洞预测均较发育；可采用大斜度井钻至灯四上亚段底。

3）Ⅲ类地震模式：灯四上亚段为“宽波谷＋亮点”地震响应特征，灯四上2小层缝洞预测欠发育，灯四上1小层缝洞预测不发育；可采用水平井钻至灯四上2小层底。

4 应用效果

4.1 勘探井轨迹调整

台内拓展勘探需要在低渗区内寻找高产井地震模式，GS110井为低渗区重点探井，从地震特征可见GS110井为低渗区典型的Ⅰ类地震模式，即灯四上亚段“宽波谷＋复波”地震响应特征（图11），但缝洞预测显示灯四上1小层缝洞预测欠发育。在钻井过程中及时调整井轨迹，在灯四上2小层地震波谷内实施水平井（即Ⅰ类地震模式中的b轨迹），钻井及测井解释表明该井气侵和漏失现象明显，缝洞发育，储层钻遇率超过60%，该井测试天然气产量高达65.77h104m3/d。

图11 GS110井地震响应特征图

4.2 开发井位部署

依据高产井地震模式及对应的井轨迹设计方案，在高石梯地区部署了多批开发井，其中已完钻8口先导试验井中6口井均为Ⅰ、Ⅱ类地震模式，GS001-X3井、GS001-X8井为Ⅲ类地震模式，测试产能稍差，但可通过实施水平井工艺提高单井产能，如GS001-X8井通过实施水平井工艺，单井测试天然气产量为69.02h104m3/d。8口开发井单井平均测试天然气产量为75.34h104m3/d，且生产效果好。

5 结论

1）高石梯地区灯影组高产井储层类型主要为裂缝—孔洞型和洞穴型两种。裂缝—孔洞型储层发育规模大，气井产量高；洞穴型储层远井区、近井区渗透率变化大，气井产能与洞穴系统发育规模密切相关，产能差异大。

2）灯影组四段可划分为3种储层组合类型，其对应的3类地震模式为：Ⅰ类地震模式为“宽波谷＋双亮点”或“宽波谷＋复波”地震响应特征，缝洞发育，为高产井模式；Ⅱ类地震模式为“宽波谷”地震响应特征，缝洞较发育，为中产井模式；Ⅲ类地震模式为“宽波谷＋亮点”地震响应特征，缝洞欠发育，为较低产能井模式。

3）Ⅰ类地震模式为开发阶段首选的高产井地震模式，可实施大斜度井或水平井工艺；Ⅱ类地震模式可实施大斜度井工艺；Ⅲ类地震模式为台内带拓展勘探地震模式，可实施水平井工艺。

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