川东地区下寒武统龙王庙组储层地震响应特征

2020-10-15白晓亮吴仕虎

天然气工业 2020年9期

郗诚和源吕龑李益白晓亮吴仕虎李虹

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油昆仑燃气四川分公司 3. 中国石油西南油气田公司重庆气矿

0 引言

近年来，针对四川盆地震旦系—寒武系持续开展了综合地质研究[1-6]，积极实施油气风险勘探。2012年，川中古隆起MX8井在下寒武统龙王庙组获得日产百万立方米高产工业气流；2013年，安岳气田龙王庙组气藏提交天然气探明储量4 403.83h108m3，同时位于该古隆起斜坡区荷包场构造的HS1井在龙王庙组钻遇优质储层；2013年，在该古隆起斜坡带广安构造钻探的GT2井在上寒武统洗象池组钻遇厚层优质白云岩储层。上述勘探成果证实了四川盆地下古生界在川中古隆起及其外围具有良好的含气性和巨大的天然气勘探潜力[7-9]。

震旦纪前，受晋宁运动影响，四川盆地东部达州—开江地区古隆起已见雏形；早寒武世，受兴凯运动早期稳定抬升影响，达州—开江古隆起继承性演化。川中—川东地区的格架大剖面显示，达州—开江古隆起与川中古隆起在隆起幅度上相当，具有形成连片滩体发育的地质条件。在上述地质认识的指导下，在川东地区部署了两口探井——WT1井和LT1井，它们均钻遇龙王庙组滩相细—粉晶颗粒云岩储层，测井解释储层孔隙度较低，介于2%～4%，为低能滩沉积[10]，表明川东地区龙王庙组也具有一定的油气勘探潜力。为了降低川东地区下古生界油气勘探的风险，笔者基于前期地质研究的成果和新钻井资料，以岩石物理实验为基础，开展了基于波动方程的正演模拟，总结了川东地区龙王庙组的地震反射特征，并与川中高石梯—磨溪地区典型井龙王庙组地震响应特征进行对比；在此基础上，完成了川东地区9 700 km2三维区的地震相刻画工作，进而评价了川东地区龙王庙组天然气勘探的有利潜力区，以期为该区下一步的油气勘探部署提供技术支撑。

1 地质背景

川东地区位于四川盆地东部（图1），是我国最为典型的格挡式构造区，地表主要由北东—南西向条形背斜山和开阔的丘陵平坝相间组成，背斜轴部多出露二叠系、三叠系，开阔的向斜部位出露侏罗系砂泥岩地层。下构造层（中寒武统以下地层）变形相对较弱，构造形态相对简单，断层不发育。

2 基于岩石物理的地震响应特征

2.1 岩石物理特征

川东地区已完成WT1和LT1两口深层探井（图1）。WT1井龙王庙组储层物性相对较差，储层位于龙王庙组下段，发育细—粉晶云岩，储集空间主要以晶间溶孔为主，测井解释储层厚度为12.0 m，平均孔隙度为3.5%，测井解释为水层。LT1井龙王庙组滩相发育，为残余生屑含灰质云岩及残余粒屑云岩，但储层厚度较薄，测井解释储层厚度为5.4 m，平均孔隙度为2.7%，测井解释为差气层。WT1井及LT1井均未钻遇优质储层。

笔者在充分利用WT1井及LT1井的钻井资料的基础上，补充了13个野外露头样品，开展了岩石物理实验，通过实验获得了纵波速度、横波速度、孔隙度、密度及渗透率等数据资料（表1），将测得的实验数据作为龙王庙组地质模型建立的基础。

实验数据表明，川东地区龙王庙组岩石孔隙度普遍较低，渗透率也较低，仅6号及9号样品渗透率高，岩样观察发现这两块样品均发育不同程度的裂缝，渗透率得到了明显改善。川东地区龙王庙组基质孔隙较低，裂缝及岩溶作用对储层的改造较为重要[7,11-12]。

图1 四川盆地区域地质图

图2为排除6号及9号样品后得到的岩石物性交汇图。图2-a、b表明，密度与纵/横波速度具有较好的正相关性，纵/横波速度随着密度的增大而增大；图2-c表明，孔隙度与纵波速度呈负相关关系，随着孔隙度的增大，纵波速度减小，两者存在一定的线性关系，为后续不同孔隙度的地质模型的正演提供了数据支撑；图2-d反映出孔隙度与密度呈负相关关系。

表1 川东地区龙王庙组野外柱塞样岩石物理实验数据表

图2 川东地区龙王庙组岩石物理分析图

2.2 地质模型与地震响应特征

地震波正演模拟是研究地球介质中地震波传播的运动学和动力学特征的重要手段，也是地震资料偏移成像的基础[13-15]。地震波正演模拟常常被用于评价地震处理的效果、检验地震解释的结论，甚至直接被用于含油气性检测。笔者在传统褶积模型的基础上，采用了基于波动方程的正演模拟，使得结果更加符合地下真实的波场特征[16-17]。

在获取岩石物理实验数据的基础上，建立了地层格架模型，速度背景主要由WT1井的实钻曲线得到（图3）。WT1井高台组以膏质云岩及云质膏盐岩为主，纯盐岩不发育，以低速层发育为主，平均速度为5 747 m/s；龙王庙组主要发育白云岩，平均速度为6 850 m/s；沧浪铺组地层较为复杂，为了真实还原地下地层特征，将沧浪铺组划分为四段，平均速度由上至下分别为5 263 m/s、6 290 m/s、5 128 m/s、6 490 m/s；筇竹寺组作为龙王庙组的烃源岩，主要以低速为主，平均速度为5 320 m/s。

图3 川东地区WT1井龙王庙组地层格架模型图

图4 孔隙度为2%的储层在不同发育位置的速度模型及正演模拟结果图

根据WT1井测井曲线建立的正演地质模型（图4-a），分别在龙王庙组的顶部、中部及底部建立孔隙度为2%的储层（楔状储层厚度介于0～20 m），正演采用的地震主频为25 Hz，与川东地区深层实际地震的主频保持一致，真实还原波场的反射。根据岩石物理实验交汇得到的图板，储层孔隙度为2%对应的纵波速度及密度分别为5 500 m/s、2.81 g/cm3，以此为储层的填充速度及密度，正演模拟结果（图4-b）表明当储层发育龙王庙组顶部时，龙王庙组顶界波峰出现一定的下拉；储层发育在龙王庙组中部时，龙王庙组顶界减弱，呈复波反射特征，且储层底部为波峰反射；当储层发育在龙王庙组中下部时，地震反射无明显响应。

同时，为了论证物性变化对反射特征的影响，设计了不同孔隙度的地质模型，储层均发育在龙王庙组顶部，储层孔隙度分别为1%、2%、3%，由岩石物理实验图板统计对应的纵波速度分别为6 200 m/s、5 600 m/s及5 000 m/s（图5-a），密度分别为2.84 g/cm3、2.81 g/cm3、2.78 g/cm3，将上述纵波速度及密度作为储层的约束参数，通过波动方程正演得到相应的波场记录（图5-b）。正演模拟结果表明，随着孔隙度的变化，地震反射也出现相应的差异。储层孔隙度为1%时，地震反射没有明显的变化；储层孔隙度为2%时，龙王庙组顶界出现下拉；储层孔隙度为3%时，龙王庙组顶界出现明显减弱，储层下部发育强亮点。

通过两个地质模型的正演模拟，得到了两个认识：①当储层发育在龙王庙组顶部及中部时，利用主频为25 Hz的地震可以进行识别，而当储层发育在底部时，储层没有明显响应。WT1井的储层发育在中下部，实际地震剖面没有出现明显响应，证实了正演结果的可靠性；②随着孔隙度的增加（储层物性变好），储层引起的亮点反射逐渐增强。

图5 不同孔隙度储层地质模型及正演模拟结果图

图6 五百梯构造西line605线地震剖面图

3 川东地区龙王庙组地震反射特征

根据波动方程正演模拟取得的认识，对川东地区9 700 Km2三维地震开展龙王庙组地震反射识别，定性解释了龙王庙组顶界复波、层间亮点（顶界弱反射或顶界空白反射）、顶界强反射—龙王庙组内部空白反射等3种地震相。并与高石梯—磨溪地区典型井的地震反射进行了对比，认为川东地区龙王庙组与高石梯—磨溪地区龙王庙组储层具有相似的反射特征，可以有效地对川东地区龙王庙组有利储层进行定性预测，寻找川东地区龙王庙组下一步的油气勘探潜力区。

图6为川东地区五百梯西三维工区line605线地震剖面图，图中红色虚线为解释的亮点，龙王庙组顶界呈弱波峰反射，正演模拟结果表明此类地震反射特征储层较为发育。图7为川东地区铁山—龙门连片三维trace2400线地震剖面图，该剖面上解释有复波反射、亮点反射（龙王庙组顶界反射减弱），正演模拟结果表明该线在龙王庙组中上部储层应较发育。

表2为川东地区与川中地区龙王庙组地震反射特征对比表，归纳解释了4类反射特征。其中Ⅳ类反射特征主要以龙王庙组顶界强峰、层间空白反射为主，WT1井即为此种反射，该井测井解释储层较薄，测井解释为水层，Ⅳ类反射特征类似于高石梯—磨溪地区的GS2井，GS2井储层仅有4.5 m，储层欠发育，该类地震反射特征主要集中分布在川东地区檀木场区块及龙岗区块；Ⅲ类反射特征主要以龙王庙组顶界复波反射为主，该类反射特征与MX23井类似，MX23井测井解释储层厚度为20.0 m，测试日产气量为110.8h104m3，该类反射特征主要集中分布在川东地区五宝场区块及铁山—龙门地区；Ⅱ类反射特征为龙王庙组顶界弱波峰反射、层间发育亮点，类似于川中地区的MX13井，MX13井储层厚度为41.7 m，测试日产气量为128.84h104m3，该类反射特征主要集中分布在正坝南及大猫坪西区块；Ⅰ类反射特征以龙王庙组顶界空白反射，层间亮点发育为主，类似于川中地区MX204井，MX204井储层厚度为54.0 m，测试日产气量为115.62h104m3，该类反射特征主要分布在五百梯西地区。

图7 铁山ü龙门连片三维trace2400线地震剖面图

表2 川东地区与川中地区龙王庙组地震反射特征对比表

4 川东地区龙王庙组勘探领域

图8为川东地区龙王庙组地震相刻画平面图。图8中蓝色对应Ⅳ类反射特征，主要以顶界强波峰，内部空白反射；黄色对应Ⅲ类反射特征，主要以复波发育为主；橙色对应Ⅱ类及Ⅰ类反射特征，以亮点发育为主。需要说明的是，图8中的黑色区域，由于川东地区整体呈北东—南西向的高陡格挡式构造格局，高陡区构造成像较差，在深层下古生界基本没有成像，地震反射较为杂乱，未作地震相刻画。

从图8可以看出，川东地区龙王庙组地震反射特征主要以Ⅳ类反射为主，储层不发育（或储层纵向厚度较小）。Ⅲ类反射特征主要发育在在巫山坎、正坝南、大猫坪西地区。Ⅰ类及Ⅱ类反射特征主要发育在五百梯西及五宝场地区。通过本次地震相的刻画，认为下一步川东龙王庙组的勘探潜力区应首先优选五百梯西—巫山坎—正坝南地区及五宝场区块东部，以期在川东地区下古生界龙王庙组获得一定的突破。