四川盆地元坝地区茅口组高精度地震相分析

2021-01-07秦绪乾李雷涛

天然气技术与经济 2020年6期

秦绪乾张雷李雷涛

（中国石化勘探分公司勘探研究院，四川成都 610041）

0 引言

随着近年来油气勘探理论的不断创新和工程技术的突破，四川盆地天然气新增探明储量有了大幅度的提高［1-3］，川北地区作为主要的天然气增储阵地之一，正面临着勘探程度不断提高、勘探对象日益复杂、后备资源准备不足的困境。制约新层系或新领域勘探突破的关键因素是丰富的地震资料没有得到充分利用或缺乏进一步的油气勘探信息挖掘手段，而钻井的一孔之见和远离地腹的露头资料都无法准确预测地下沉积微相的变化。地震资料作为唯一能反映地下地质变化的信息来源，是油气勘探中最重要的基础资料。因此，掌握了挖掘其中有价值的油气勘探信息的方法技术就掌握了勘探突破的“金钥匙”。精细的地震相分析就是充分利用地震反射剖面上的反射结构及波组特征变化进行沉积相及沉积物物性的推断解释，进而指出有利的油气勘探区带和目标，是油气勘探持续发展的必要手段。发展地震相精细解释技术，既有深化地球物理与地质相结合的长远意义，又能解决川北地区油气勘探实际问题的现实需求。

1 地震相的概念及研究现状

地震相的解释或者划分实际上就是通过地震沉积学、地震地层学、层序地层学等学科原理，利用地震剖面进行沉积相的解释［4］。传统的地震相解释主要是依赖于人对地震剖面反射结构、波阻特征变化的认识和对地震沉积学等学科的理解，从而进行地震相与沉积相的联系解释，其存在解释主观性、信息提取不全等方面的缺陷。而以隐蔽性油气藏为主的勘探对象对地震相的解释和划分提出了更高的要求。朝着多元化、精细化、定量化的地震相刻画技术发展方向，国内外发展了基于剖面的精细等时格架建立基础上的波形分类、地震属性、地震数据切片等地震相刻画技术，是目前主流的地震相划分和解释手段［5-6］。

2 研究区地质背景

元坝地区位于四川省苍溪县及阆中市境内，构造上属于川北低缓构造带，与西北九龙山背斜倾末端相连。研究区内部西北略高，整体构造低缓，无明显断层发育。区内发育多套生储盖组合，具有良好的油气成藏及保存条件。前期主要发现了上二叠统长兴组礁滩相气藏和上三叠统须家河组致密砂岩气藏，以及多个层系和领域的有利勘探苗头［7-14］。近期YB7 井在中二叠统茅口组台缘丘滩叠合岩溶领域获得高产工业气流，预示元坝地区茅口组勘探潜力巨大。

不同于长兴组大型碳酸盐岩台地边缘生物礁勘探，元坝地区茅口组早中期（茅一段—茅二段沉积时期）主要以缓坡沉积为主，表现为水体由深变浅的过程，茅一段主要为泥质灰岩、含泥生屑灰岩，茅二段水体变浅、生屑灰岩含量增加，茅三段沉积期受峨眉地裂运动影响和拉张构造应力控制。川北开江—梁平一带快速下沉，为元坝地区茅口组台缘浅滩储层的发育奠定了基础。东吴运动对川北地区的影响具有多幕多期的特点，茅二段与茅三段沉积末期均存在东吴运动早幕形成的不整合界面，对茅三段台缘叠加岩溶改造，形成有利储层，但由于茅三段白云石化作用弱，岩溶储层横向非均质变化快等特点，造成进一步评价元坝地区茅口组油气勘探潜力存在着一定的困难［15］。针对茅口组沉积及储层发育的特点开展高精度地震相刻画与解释是预测茅口组有利储层的关键。

3 地震等时格架的建立

高精度地震等时格架的建立是以年代地层格架为指导，通过井震关系匹配，综合运用地震地层学、地震层序学原理在地震剖面上建立的等时格架。

3.1 地震资料要求

原始的地震同相轴代表的是现今地下岩层波阻抗差异造成的反射界面，并非严格意义上的地层等时界面。地震资料的一些同相轴不依赖于频率的变化而发生改变，而有的同相轴随着地震资料频率的变化会显示出不同的接触关系或强弱变化。建立高精度地震等时格架通常要求地震资料主频相对较高，以避免因频率原因造成穿时解释，且通常主频较高的地震资料也会展现出更多的地下地质信息［16-17］。

元坝地区茅口组埋深较大，地震高频能量衰减严重，有效波频率介于5～70 Hz，且50～70 Hz有效波能量极弱。原始地震资料主频仅为24～26 Hz，通过叠前提高分辨率处理，将地震资料主频提高到32～35 Hz，有效地补偿了高频损失信息。通过提高分辨率地震资料剖面与原始地震剖面对比可以看出（图1），高分辨率地震剖面在茅口组底界及茅三段底界反映出更多的反射结构特征，波阻特征变化更丰富，为高精度地震等时格架建立提供了良好的资料基础。

3.2 高精度地震等时格架的建立

图1 常规地震资料与高分辨率地震资料剖面对比图

图2 元坝地区高精度地震层序地层格架剖面图

元坝地区三维地震资料范围内钻穿茅口组的井仅4口。选取不同相带的3口井，利用高分辨率地震资料完成精细标定，并利用垂直相带变化的连井地震剖面，结合钻井资料建立过YB222 井、YB7 井及YB6井近南北向的地震层序地层格架剖面（图2）。中二叠统栖霞组至茅口组发育3个Ⅲ级层序，其中，层序（SQ2）由茅口组一段及茅口组二段组成，层序（SQ3）由茅口组三段组成。SQ2底部层序界面为茅口组与栖霞组的分界面，为岩性岩相转换Ⅱ类层序界面（SB2），在地震剖面上表现为强波峰特征。海侵体系域（TST）由茅一段中部及下部构成，元坝地区茅一段早中期属于外缓坡沉积，水体相对较深，泥质含量较重，岩性以薄层灰色、深灰色泥晶灰岩、泥质灰岩、含泥灰岩为主，局部夹碳质泥岩条带。高位体系域（HST）由茅一段上部及茅二段组成，其早期水体深度变化不大，局部地貌高地区沉积生屑滩。元坝地区茅二段时期相对海平面降低，水体沉积能量增强，元坝地区演变为中缓坡沉积，其中YB222-YB7井区发育中缓坡生屑滩沉积，岩性主要为灰色生屑灰岩、含生屑灰岩。茅二段末期，元坝地区局部抬升，遭受短期暴露剥蚀。SQ3底部层序界面为茅三段与茅二段的分界面，为岩性岩相转换界面和短暂的局部暴露不整合面，为Ⅱ类层序界面（SB2）。在地震剖面上表现为强—弱波峰特征。TST 由茅三段下部组成，元坝地区为缓坡沉积，岩性主要为灰色、深灰色泥晶灰岩、泥质灰岩及泥页岩互层，局部见硅质结核，在YB6 井区为灰质泥岩、碳质泥岩沉积，TST 滩相储层不发育。HST 由茅三段上部组成，YB7井位于台地边缘相区，发育厚层生屑滩沉积，岩性主要为灰色生屑灰岩、砂屑灰岩夹薄层白云岩，台缘相区地层厚度明显增大，地震剖面上表现为丘状反射结构。YB6井区受峨眉地裂运动影响，在拉张裂陷环境下下沉，沿北西—南东方向地层厚度减薄，发育斜坡相沉积，岩性主要为碳质泥岩、灰质泥岩夹薄层泥质灰岩、石灰岩。茅三段末期伴随东吴运动整体抬升剥蚀，元坝地区发育区域不整合界面。地震剖面上不整合面表现为区域低频连续强反射标志反射界面。

4 地震相刻画与解释

通过高精度地震等时格架的建立，在元坝地区茅口组采用波形分类、地震属性以及切片等手段开展地震相刻画，其结果与实际沉积相研究吻合良好，是研究沉积相展布和沉积演化的有效手段。

4.1 波形分类

波形分类是以研究地震波形结构为基础的地震相刻画手段，在地震等时格架内，其地震波振幅、频率、相位在横向上发生的任何变化都可以看作是由沉积相变化导致的沉积岩物性变化，通常其最小的研究单元为地层三级层序的一个旋回。通过神经网络算法统计地震等时格架单元内的地震道波形，划分出单元内差异相对较大的几种波形作为模型道，通常划分为7～11类，便于后期与沉积相进行对比，最后将单元内的整个数据体与模型道进行比较，将整个数据体地震道进行分类，利用波形分类图展示其平面变化，结合钻井和相序的认识开展沉积相研究［18-20］。

地震等时格架表明元坝地区茅口组三段地层厚度差异较大，沉积分异明显。地震等时格架单元内其地震相变化丰富，以茅三段地震等时格架顶底为时窗，通过统计发现其相干性较差的波形可以分为7类，在平面上的展布具有明显规律（图3）。从图3可知，平面上，茅口组三段波形主要分为4 类，从北东—南西分别用绿色、蓝色、红色、紫色代表。而黄色、浅蓝色区域代表过渡相，零星分布在上述4类波形区域的周围。

图3 元坝地区茅口组三段波形分类图

结合钻井和沉积环境开展地震相解释，绿色代表陆棚相，主要以泥岩及硅质岩沉积为主，以YB3井为代表；蓝色代表斜坡相，主要以泥灰岩、灰泥岩沉积为主，以YB6 井为代表；红色代表台地边缘浅滩沉积，整体可以划分为两个亚带，东侧连片的红色代表台地边缘浅滩带，以YB7 井为代表，后面叠合黄色、蓝色的复杂过渡带推测为岩溶改造带，目前暂无井钻遇，也是勘探的有利带；紫色、浅蓝色代表开阔台地相，以灰岩和含泥灰岩沉积为主，以YB22井为代表（表1）。

4.2 地震属性

不同类型的地震属性可以反映不同的地下地质情况，如振幅类属性在反映物性差异方面效果较好，频率类属性在反映流体性质方面效果较好，相干类属性在反映断裂及裂缝方面效果较好。同时不同地区和储层类型都需要不断地总结合适的地震属性来反映地下地质情况及油气藏信息。

区域研究表明，元坝地区茅口组主要为碳酸盐岩高能浅滩岩性气藏，气藏边界主要是由储层与围岩之间的物性差异造成的。以茅三段地震等时格架顶底为时窗计算时窗内的均方根振幅属性及瞬时频率属性（图4），可以很好地反映油气藏的边界及内部变化。图4a和图4b均用红黄色显示出元坝地区中的明显属性异常，与两侧对比明显，且内部细节丰富，结合区内实钻井，精细地显示了勘探有利区范围。从图4a 可以看出，元坝地区茅三段均方根振幅主要分为两大类，红黄色区域为均方根振幅值较高的一类，代表台地边缘相，其中红色区域的均方根振幅值比黄色区域更高，目前YB7 井已经实钻突破，获得高产工业气流。绿色区域代表均方根振幅值低，从西往东分别为开阔台地及斜坡陆棚相沉积，以YB22井、YB3井为代表。图4b显示频率类属性与振幅属性异常范围高度吻合。

表1 元坝地区茅三段波形分类特征表

4.3 等分切片

等分切片的原理是假设同一相带或沉积微相单元内，其沉积厚度与时间成正比，因此在高精度地震等时格架单元内，任何一个等分格架面都可以认为是等时的，可以插入无限个等时格架面（图5），通过与地震数据体相切，产生的等时切片既可以反映地下地质信息的平面变化，又可以展现其随时间的整个演化过程，其精度和速度都远远高于人工在地震剖面上的层位拾取精度，是近年来发展及应用非常广泛的地震相刻画手段。

图5 地震等分切片示意剖面图

图6 瞬时相位等分切片图

将茅口组一段—茅口组二段、茅口组三段及吴家坪组一段划分为3个地震等时格架单元，如图6所示，在每个单元内插入3个等分格架面，与振幅、相位、频率等数据体相切，可以得出一系列反映各自对应年代地层的属性切片。笔者以图6中的3个地震等时格架顶底面的相位切片加以说明，图6a 为茅口组早期相位切片，显示当时整个台地沉积较为均一化，其中黑色与绿色、黄色区域交汇地区为中缓坡沉积，沉积物具有一定的横向非均质性，绿色区域为外缓坡沉积，水体略深，沉积物物性较为均一。图6b 为茅口组三段早期相位切片，表明整体台地进一步分异，其西南角以红色为主色的区域代表内缓坡沉积，以紫色、黑色为主色区域的中部地区代表中缓坡沉积，东北角绿色区域代表外缓坡沉积。除了明显的相带差异外，也刻画了内缓坡及中缓坡沉积物横向的细微变化，外缓坡沉积物较为均一。图6c 为茅三段沉积晚期相位切片，台盆分异进一步加剧，发育了以黑色为主色的区域代表开阔台地，中部以红色为主色的区域代表台地边缘，绿色区域代表斜坡—陆棚相。开阔台地及斜坡—陆棚相沉积物物性横向差异较小，颜色单一。台地边缘区域相位变化丰富，整体可以划分为两个带，外侧为红黄绿交汇带，YB7井实钻证实为台地边缘丘滩沉积，内侧为红色与紫色交汇带，非均质变化非常强烈，推测为台地边缘浅滩沉积叠合岩溶发育带，均为油气勘探有利区带。图6d 为吴家坪组早期相位切片，显示整体为绿色，表明吴家坪组早期海侵，元坝地区整体为一个斜坡—陆棚相沉积，沉积物物性均一化。