超致密碎屑岩气藏“甜点”预测<br/>——以新场-合兴场地区须二气藏为例

超致密碎屑岩气藏“甜点”预测
——以新场-合兴场地区须二气藏为例

2021-10-21李亚晶陈天胜邓美洲

科学技术与工程 2021年28期

李亚晶，陈天胜，邓美洲

(1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，成都 610041； 2.中国石化西南油气分公司地质中心实验室，成都 610051； 3.中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

四川盆地新场-合兴场地区须家河组二段气藏(以下简称须二气藏)资源丰富，勘探开发前景广阔，但气藏资源开采占比极低，剩余天然气资源量极其丰富，需要有针对性的开展地质、地球物理与开发综合评价研究。前期的研究成果表明，优质储层发育是气井稳产的基础，裂缝发育程度是气井高产的决定因素[1]。因此，针对新场-合兴场须二气藏，提出优质储层和裂缝叠合预测“甜点”的新方法，对井位部署、产能建设等具有重要意义。

近年来针对超致密碎屑岩气藏的甜点预测，尝试和采用过多种技术手段，包括叠后、叠前反演储层预测技术，像素成像、曲率等属性分析裂缝预测技术，地质统计学反演、振幅随偏移距的变化(amplitude variation with offset, AVO)响应特征的甜点预测、基于层次分析法甜点评价技术等[2-5]。然而，由于川西坳陷须家河组二段储层具有致密-超致密特征，包括裂缝-孔隙型、孔隙型、裂缝型等多种类型，储层与围岩阻抗差异小。加之气藏埋藏深度大，地震波频带窄、主频低、能量弱，储层分辨率不足，导致叠后阻抗反演、地震属性分析、常规裂缝检测等方法难以提高储层预测和裂缝检测精度，以致于前期的甜点预测地震模式和方法还存在诸多预测陷阱。针对气藏这些特征，首先应用叠前弹性参数反演得到的纵横波速度比刻画优质储层，解决储层识别能力不足的问题。其次，在相干属性刻画大尺度、显性裂缝基础上，首次利用基于梯度结构张量分析技术的断层因子、熵属性刻画小尺度的隐性裂缝，从而提高裂缝检测的精度。在优质储层和裂缝两个关键要素预测基础上，综合分类评价“甜点”，为下一步勘探开发选区提供依据。

1 气藏地质概况

20世纪80年代开始，针对川西坳陷须家河组气藏的勘探开发，开展了大量地质、地震、测井、钻井、录井等综合研究，不仅探明了新场-合兴场北东东向构造带油气资源极为丰富，而且基本明确了新场-合兴场地区须家河组二段气藏的基本地质特征，为现今的“甜点”预测与开发评价等奠定了扎实的理论、方法和数据资料研究基础。

新场-合兴场地区位于四川盆地川西坳陷中段孝泉-丰谷北东东向构造带上，西邻孝泉构造，东接丰谷构造，北邻梓潼凹陷，南靠成都凹陷及东部斜坡(图1)。整体上，构造呈现为一北东东向长轴复式背斜，南陡北缓，主要发育8个北东、北北东向局部构造。区内断裂发育，四级断裂主要为近SN向控藏断裂，与5、6级断裂搭配利于形成有效断缝体。须二段平均地层厚约700 m，砂厚约360 m，主要以三角洲平原-前缘的分流河道叠置沉积为主。

图1 川西探区构造位置(以须二顶面为例)Fig.1 Structural location of western Sichuan exploration area(take the top surface of the 2nd member of Xujiahe Formation as an example)

须二段的储层物性差，超低孔、渗，裂缝-孔隙型储层发育。纵向上，多层叠置，单层厚度薄，累积厚度大，非均质性强；横向上，空间展布面积大，河道砂体发育广泛。在新场-合兴场地区，须二气藏的裂缝以低角度缝及平缝为主，其中对产能贡献较大的裂缝主要为斜缝+高角度缝。

概括起来，新场-合兴场地区须二气藏类型主要为受岩性-构造控制的裂缝-孔隙型、高温高压、裂缝控产的低渗透超致密碎屑岩气藏。

2 超致密碎屑岩储层预测

2.1 超致密储层地震响应特征分析

新场-合兴场地区须二气藏储层地震响应特征复杂，表现出反射结构丰富、反射强度非均匀、反射波同相轴非连续、阻抗强弱不均且与围岩差异欠清晰等类型多样的特征，为气藏认识与储层预测增加了难度。

然而，地震响应特征分析是储层预测的重要基础，只有在清楚的认识地震响应特征的基础上，才能实现地层的精细解释和储层的高精度预测。以TX24砂组为例，选取工区内典型井进行精细标定，进而分析须二气藏的地震反射特征，主要划分为两种储层类型。

2.1.1 高波阻抗、强波峰型储层

图2 某1井须二段储层精细标定图Fig.2 Fine calibration diagram of the 2nd member of Xujiahe Formation reservoir of well 1

2.1.2 中-高波阻抗、中-弱波峰型储层

图3 某3井须二段储层精细标定图Fig.3 Fine calibration diagram of the 2nd member of Xujiahe Formation reservoir of well 3

2.2 基于叠前敏感弹性参数的储层预测

新场-合兴场地区须二段储层的划分标准为：I类储层孔隙度大于5%，渗透率大于1 mD；II类储层孔隙度大于4%，渗透率大于0.1 mD；III类储层孔隙度大于3%，渗透率大于0.03 mD。其中，有效储层为“I类+II类+III类”储层，优质储层为I类+II类储层[6]。

针对不同类型的储层，利用叠前地震反演的纵波速度、横波速度、密度、纵波阻抗、横波阻抗，以及泊松比、纵横波速度比(vp/vs)、剪切模量、体积模量、杨氏模量、拉梅系数等弹性参数，开展了不同类型储层敏感弹性参数正演模拟、交会分析与优选等研究。通过试验分析发现，在岩石含油、气等流体的情况下，纵波速度会降低，横波速度不变。因此，可以利用纵横波速度比来预测储层的发育情况，同时，与实钻井对比分析证实，纵横波速度比对储层的识别能力优于波阻抗，对优质储层更加敏感。

图4 新场-合兴场地区须二段砂组优质储层厚度图Fig.4 Thickness map of high-quality reservoir of sand-group in Xinchang-Hexingchang area

表砂组优质储层预测误差Table 1 Error of high-quality reservoir prediction in

3 超致密碎屑岩储层裂缝检测

裂缝对储层的渗透率具有明显的改善作用，是新场-合兴场地区须家河组气藏获得高产的关键因素。目前，针对须二气藏的裂缝检测方法众多，包括纵波各向异性、横波各向异性、横波分裂、相对时差法等叠前裂缝检测方法，以及基于叠后相干、曲率、倾角、蚂蚁追踪、最大似然等地震属性和构造应力数值模拟等裂缝检测方法。通过方法优选发现，基于叠后地震属性的裂缝检测法对数据资料的要求相对较低，解释分析更简单易行，也可以识别断层及裂缝发育带[7]。因此，针对新场-合兴场地区须二气藏的裂缝检测，依据大尺度、中等尺度、小尺度等不同规模的显性和隐性裂缝检测需求，主要使用了三维相干体、断层因子、熵属性等地震属性裂缝检测方法。

3.1 裂缝检测方法分析

三维相干技术是目前较为常用的裂缝检测技术，是通过地震道的相似性分析，将三维振幅数据体经计算转化为相关系数数据体，突出不相关异常的分析技术。相干对刻画断层及预测大尺度裂缝效果明显，在勘探初期的井位部署中发挥了很大的作用，但是由于大断层的相干系数更低，在相干平面图上表现的更明显，因此会压制小尺度裂缝。

在利用相干技术预测出断层及大尺度裂缝的展布基础上，进一步利用断层因子、熵属性对小尺度裂缝及隐形断层进行预测。断层因子、熵属性裂缝检测是基于梯度结构张量分析技术，估算地震数据的不连续性，主要步骤包括：①对叠后地震数据计算局部振幅梯度向量，通过中心差分算法计算出振幅梯度，进而构建局部振幅梯度结构张量；②为了减小噪音对结构张量的影响，对其进行平滑；③由于梯度结构张量描述了振幅梯度在三维坐标系下的分布情况，为了确定其最大的振幅梯度方向将平滑的梯度结构张量进行特征值分解，得到其特征值和特征向量；④通过特征值和其对应的几何形态特征，构建平面置信度属性、线性置信度属性；⑤联合两种置信度属性，构建断层因子和熵属性，刻画图像的不连续边界。从而达到识别断层、裂缝、溶洞、河道等目标地质体的目的，对数据结构中的不连续性更加敏感，对小型溶洞、隐形断层的刻画更加清楚，能够克服相干属性对小尺度裂缝与隐含断层预测能力的不足[8]。