非均质滩相储层地震反射特征及识别

2019-06-12代瑞雪

西南石油大学学报(自然科学版) 2019年3期

代瑞雪，冉崎，关旭，梁瀚，赖强

中国石油西南油气田公司勘探开发研究院，四川成都 610041

引言

碳酸盐岩是重要的油气勘探开发领域，其油气储量约占世界油气储量的60%[1-3]。全球大型碳酸盐岩油气田的储层类型主要有生物礁、颗粒滩、白云岩、不整合与风化壳[4-5]。其中，颗粒滩是一类重要的勘探对象，它是在波浪、潮汐流等作用下，主要由各种碳酸盐颗粒（砂屑，砾屑，鲕粒，球粒，生屑，藻粒等）形成的一些大型沉积底形[6]。近年来，国内外已发现多个颗粒滩型油气田，如世界上最大油田——Arabian盆地侏罗系台内滩加瓦尔（Ghawar）油田，美国泥盆系-宾西法尼亚系台内滩等，国内主要集中在塔里木盆地和四川盆地[7-9]。塔里木盆地包括沿塔中I号坡折带分布的奥陶系良里塔格组颗粒滩[10-11]，塔河地区奥陶系鹰山组颗粒滩[12]；四川盆地包括沿开江—梁平海槽分布的川东北下三叠统飞仙关组鲕滩[13-14]、川中寒武系龙王庙组颗粒滩[15]。从以上颗粒滩类型来看，主要有台内滩和台缘滩两种类型，其中，对台缘滩的研究较深入，主要沿台缘带分布，储层较厚且分布较广；而对台内滩的研究目前较薄弱，滩体规模较台缘滩小，单层较薄且分布规律性差，这类储层的地震识别难度更大。

前人研究表明，川中地区下寒武统龙王庙组发育非均质性较强的台内滩[16-18]，储层地震反射特征复杂多样。本文以此为典型研究对象，试图通过对非均质滩相储层的地震反射特征开展研究，建立一套针对性的储层地震识别方法，为滩相储层地震预测提供有效的思路与方法。

1 地质概况

寒武系龙王庙组气藏位于四川盆地的中部，构造位置位于乐山—龙女寺古隆起的东端，龙王庙组颗粒滩主要位于局限台地内，具有良好的油气成藏条件，储层岩性主要为粒屑云岩、晶粒云岩，储集层类型为裂缝-孔隙型，储集性能较优越。

四川盆地震旦系—寒武系勘探始于20世纪40年代，经过1940—1964年威远发现阶段、1965—2005年持续探索阶段、2006—2012年风险勘探阶段及2011年—现今整体勘探高效评价阶段后，在“古隆起、古裂陷、古滩相、古圈闭”为一体的“四古”成藏理论体系指导下，2012年9月，M8井在龙王庙组获高产工业气流，发现中国最大单体海相整装碳酸盐岩气藏[19-21]。

目前，磨溪龙王庙组气藏已经进入开发阶段，口口井高产。同时，基于对古隆起背景上龙王庙组储层发育的地质认识，2013年以来，加快了对磨溪外围区（包括高石梯、龙女寺及古隆起北斜坡）的整体部署勘探步伐。值得注意的是，早期认为磨溪外围区龙王庙组和磨溪主体储层发育特征应一致，然而，新钻井结果却显示外围区龙王庙储层与主体存在明显差异，非均质性较强的滩相储层造成了地震反射多样化，主体区的“亮点”储层识别模式在外围区存在多解性，这一问题制约了对川中地区龙王庙组滩相储层分布的整体认识。

2 思路与方法

为了解川中地区龙王庙组储层的分布规律，需要探讨3方面的问题：一是储层如何变化？二是地震反射特征怎样变化？三是用哪种地震手段识别储层？

笔者通过对地质、钻井及测井等相关资料的深入分析，明确了磨溪主体及外围区龙王庙组储层的发育特征，总结了地震反射模式，同时，在理论及实际正演模拟研究基础上，明晰了储层反射特征多样化的原因，确立了龙王庙组有利地震反射特征，最终，利用针对性的储层地震识别技术摸清了川中龙王庙组滩相储层的分布规律。

2.1 储层地质模式

通过梳理川中83口井龙王庙组储层的发育特征，明确了磨溪主体和外围区（龙女寺、高石梯、北斜坡）储层特征的差异，主要体现在以下3个方面。

（1）主体区储层普遍优于外围区

磨溪主体储层平均厚度32.8 m，北斜坡地区平均厚度31.2 m，高石梯地区平均厚度18.5 m，龙女寺地区平均厚度16.7 m；储层孔隙度存在同样变化规律：磨溪地区储层平均孔隙度4.4%，北斜坡地区平均孔隙度4.0%，高石梯地区平均孔隙度3.3%，龙女寺地区平均孔隙度3.2%。

（2）储层发育位置明显不同

利用前人建立的测井-沉积相图版，把龙王庙组分为上下两个亚段[22-23]，主体区龙王庙组储层上下亚段均有发育，而外围储层主要发育在上亚段。

（3）内部岩性不同

连井伽马对比显示，外围区存在明显的高伽马段，且含高伽马段的井点围绕古隆起呈带状分布。

依据川中地区龙王庙组滩相储层的变化规律，可以建立相应的储层地质模式（图1）。该模式描述了磨溪主体发育滩相厚储层，外围区高石梯龙女寺发育滩相薄储层，储层基本发育在上亚段，内部存在高伽马泥岩段，且储层非均质性更强。

图1 川中地区龙王庙组储层地质模式Fig.1 Geological model of the reservoirs in Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.2 储层地震反射模式

为进一步明晰地震反射特征变化的成因，明确龙王庙组有利储层地震反射特征，需要开展地震波场正问题的研究。针对川中地区龙王庙组构造平缓、地层厚度变化不大的特点，选取基于射线追踪的正演模拟，按照理论模型→实际井模型的思路开展正演模拟研究。

2.2.1 理论模型

首先考虑无储层的情况，龙王庙顶界是高台组底部的白云质砂岩与下伏龙王庙组白云岩的界面，底界是龙王庙组白云岩和下伏沧浪铺组顶部粉砂岩的界面。

根据反射波理论，存在波阻抗差异即存在反射波[24]，高台组—龙王庙组—沧浪铺组为明显的低速—高速—低速变化特征，龙王庙组顶界表现为强波峰，底界表现为强波谷。储层发育时，龙王庙组储层显示了多种地震反射特征，为了解影响反射特征的原因，从储层厚度、地震主频、储层发育位置、孔隙度及有无高伽马段等5个方面设计不同约束条件的地质模型（图2）。

图2 川中地区龙王庙组储层理论正演Fig.2 Theoretical model of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

理论模型响应表明，（1）储层底界对应波峰（内部亮点），储层越厚，亮点特征越明显，储层厚度小于14 m时几乎不能识别；（2）储层发育在顶部时，反射特征变化最多（图2）；（3）地震资料主频越低，识别储层能力越弱；（4）储层孔隙度降低，储层亮点振幅变弱；（5）单独的高伽马段无明显反射，当与储层距离较近时会略微增强储层亮点振幅。

从理论模型正演得出结论：储层底界对应亮点波峰，储层发育特征主要影响龙王庙组顶界反射特征，其中，储层厚度和发育位置影响最大。

2.2.2 实际井模型

在理论模型的基础上，对实际单井模型开展研究，进一步验证了理论模型储层的变化规律，明确优质反射模式，总结龙王庙组地震反射模式有以下5种（图3）。

模式1：龙王庙组呈内部单轴特征，储层较厚且靠近顶界，顶界为波谷，内部强波峰大致对应储层底界，随着储层厚度和孔隙度的增加，内部强波峰能量加强（如M204井）。

模式2：龙王庙组呈双轴地震反射特征，储层厚度较大（10～60 m），顶界弱波峰，内部强波峰大致对应储层底界（如M13井）。

模式3：龙王庙组呈双轴地震反射特征，储层中等厚度且靠近中部，顶界为强波峰，内部弱峰反射（如G10井）。

模式4：龙王庙组呈单轴复波地震反射特征，储层厚较薄且发育在顶部，顶界为复波反射特征（如M23井）。

模式5：龙王庙组呈单轴地震反射特征，无储层发育，顶界为强波峰（如G2井）。

综合储层实钻结果，认为各模式的优劣顺序为：模式1/模式2→模式3/模式4→模式5。从统计结果来看，磨溪主体和北斜坡以模式1、模式2和模式4为主，而高石梯和龙女寺以模式3和模式5为主。

图3 川中地区龙王庙组地震反射模式Fig.3 Reflection patterns of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.3 储层地震识别研究

前期研究表明，龙王庙组储层发育情况决定其地震反射模式，即储层的底界对应亮点波峰，储层发育情况影响了龙王庙组顶界反射特征，则基于滩体正演模拟优选出的储层地震识别技术更具有针对性。依据“储层底界对应亮点波峰”，选择三维地质体空间雕刻技术和龙王庙组内部最大波峰振幅属性来刻画内部亮点储层；依据“储层发育影响龙王庙组顶界反射特征”，选取龙王庙组顶部弱振幅来辅助刻画储层展布。

2.3.1 三维地质体空间雕刻

三维地质体空间雕刻是利用三维地震数据的显示、描述来分析地下诸多地质现象和沉积特征，完成对目标体的追踪与雕刻[25-26]。前人在川东北二叠系长兴组根据“丘状体顶部弱振幅+相位变化剧烈”识别生物礁，“礁体内部弱振幅”取得了较好的储层识别效果。

本次研究借鉴其思路，由于储层基本发育在上亚段，龙王庙底界沉积较稳定，为全区可追踪的波谷，那么考虑拉平稳定沉积的龙王庙组底界，向上提取合适时窗，利用储层内部亮点反射刻画储层展布。如图4，储层亮点切片显示磨溪主体内部“亮点”反射连片分布，外围区龙女寺和高石梯有零星“亮点”分布，与地震剖面吻合。

图4 川中地区龙王庙组滩相储层空间雕刻图Fig.4 Internal bright spot delineation diagram of Longwangmiao Formation in Central Sichuan

2.3.2 地震振幅属性提取

对龙王庙组的储层识别也考虑了属性技术。地震波场是地层岩性、物性及含流体特性的综合反映，表征地震波场运动学及动力学特征变化最常用的方法就是地震属性，地震属性从20世纪60年代至今，已发展到基本成熟阶段[27-28]。本文在以运动学、动力学为基础的地震属性分类中，根据储层越厚、亮点越明显的特征，针对性地优选出龙王庙组内部最大波峰属性来表征储层。属性平面图显示，磨溪主体龙王庙组内部强振幅连片分布，外围区龙王庙组内部强振幅呈条带状分布，且内部呈不连续特征。

内部亮点刻画及最大波峰振幅属性对于识别发育在龙王庙组中部的储层有较好的效果，但对于储层较薄且发育在顶部（如M23井龙王庙组顶界呈复波反射特征）时效果较差，需采用辅助方式识别此类储层。前期正演模拟认为，龙王庙组储层发育情况直接影响龙王庙组顶界的地震反射特征，且井上统计表明，龙王庙组储垂厚越大，顶界振幅越弱，按照这个思路提取顶界的沿层属性，即可间接反映储层的发育情况。从龙王庙组顶界弱振幅的提取结果来看，储层较厚的井点均落在振幅较弱的区域（图 5）。

2.4 龙王庙组储层分布规律

2.4.1 龙王庙组储层地震识别吻合度

3种储层地震识别方法表征了同样的地球物理反射特征规律，利用龙王庙组实钻结果进行验证，认为大于10 m为储层发育，经统计，亮点空间雕刻与实钻井符合率为85.1%，内部强振幅与实钻井符合率为88.8%，顶部弱振幅与实钻井符合率为90.1%。

2.4.2 龙王庙组储层分布规律

在川中地区龙王庙组储层发育特征研究基础上，把龙王庙组滩体分为滩主体、滩缘、滩间海及点滩4个微沉积单元，其中，滩核代表水动力较强，为海侵海退期微地貌高地沉积水体足够动荡模式的最有利储集微相带[29]，按照地震相-沉积相对应关系，以模式1（顶界波谷，内部强峰）和模式2（顶界弱峰，内部强峰）为主；滩缘和点滩代表总体水动力不强，能量较低，属于低能沉积，以模式3（顶界强峰，内部弱峰）和模式4（顶界复波）为主；滩间海代表正常浪基面以下的台地内较低洼地区[30-31]，以模式 5（顶界强峰）为主（图6）。