基于高精度构造解释的滩相白云岩储层预测<br/>——以四川盆地龙女寺—合川地区茅口组为例

基于高精度构造解释的滩相白云岩储层预测
——以四川盆地龙女寺—合川地区茅口组为例

2023-12-28赵小辉贺川航范晓晓张巧依乐锦波何琛晓滔

天然气勘探与开发 2023年4期

赵小辉梁虹贺川航范晓晓欧昶张巧依乐锦波何琛晓滔司璐

中国石油集团东方地球物理公司西南物探研究院

0 引言

四川盆地海相克拉通沉积盆地广泛发育大量白云岩，从震旦系到三叠系的多套白云岩储层均获得了丰富的油气发现[1-3]。近年来，四川盆地龙女寺—合川地区共50 余口井钻遇中二叠统茅口组，其中22 口井测井、录井显示白云岩储层发育，平均深度均在4 300 m 以上。2021 年至今，针对茅口组的探井中MX145、TS4、TS11 等井均获重大突破，钻遇大套白云岩储层，获得200×104m2/d 以上高产工业气流，表明该区茅口组白云岩储层勘探潜力巨大，为下一个万亿立方米级气藏的发现奠定基础。随着茅口组气藏勘探开发程度不断提高，前期基于构造、属性、波阻抗的反演技术无法有效支撑井位部署，逐步认识到提高薄储层预测精度的必要性。

龙女寺—合川地区茅口组地层沿古隆起边缘发育滩相白云岩储层，地层受不同程度岩溶作用影响，其储层单层薄、空间各向异性较强、物性差异较大，导致茅口组储层预测难度大，主要表现在以下几个方面[4-5]：①茅口组地层埋藏深，地震资料分辨率低，导致内部小层解释难度大；②研究区茅口组受地壳抬升剥蚀后，地层厚度变化不大，常规残厚法无法准确刻画古地貌分布；③以低孔、低渗、空间各向异性较强的薄储层为主，导致储层岩石物理特征复杂，常规储层预测技术难以区分围岩与薄储层。针对以上难点，建立了基于高精度构造解释的滩相白云岩储层预测技术，提高内部小层构造解释、薄储层预测精度。

综合运用地震、测井资料，结合该区地震与纵波阻抗反演数据体，采用“人工+智能”的构造精细解释技术，共同指导小层解释方案，提高低幅度构造解释精度。然后通过“定性为先，定量为准”的有利区综合预测流程，以小层解释结果为约束开展古地貌刻画，形成多属性优选的白云岩有利滩相定性预测方法，最终基于相带约束的白云岩反演技术提高了白云岩储层预测精度。综合刻画古地貌、相带、储层厚度叠合区即为储层发育有利区，为后期茅口组白云岩储层勘探开发及井位部署提供可靠依据。

1 地质概况

四川盆地中部龙女寺—合川地区属川中古隆平缓构造区龙女寺构造群[1]，现今构造呈北低南高斜坡构造背景。前期立足盆地构造岩相古地理研究，明确茅二段沉积期，基底断裂初始活化，在南充—龙女寺—合川地区形成台内隆起带，控制高能滩相白云岩储层规模展布[4-5]。区内有多口井在钻遇茅口组时显示工业气流，气侵、气测异常、井漏频繁，表明茅口组具有较大潜力。

合川—龙女寺地区二叠系中统茅口组以相对稳定的局限台地沉积为主，发育一套200 ～220 m 的碳酸盐岩，岩性致密性脆，容易形成缝洞，从下至上分为四段（图1）。其中茅一段主要以灰黑色泥质灰岩为主，发育烃源岩，具有高伽马、低声波、低密度等特征；茅二段以深灰色厚层块状石灰岩为主，局部地区发育白云岩储层，储层累厚3 ～25 m ；茅三段以亮晶生屑灰岩为主，底部发育硅质灰岩，具有低伽马、高声波、高密度等特征[5]。茅口组储层主要发育在茅二下亚段的白云岩区，颗粒滩奠定储层形成的物质基础，石灰岩云化作用是储层形成的关键，水侵岩溶形成的储集空间有利于气藏的保存，滩相白云岩储层厚度、物性与测试产能呈明显正相关关系，因此寻找滩相优质白云岩储层分布是油气勘探的重点与难点。

图1 四川盆地中二叠统层序地层综合柱状图

2 储层预测关键技术

针对四川盆地川中龙女寺地区茅口组内部小层难以精细解释、储层地震响应特征不清、储层预测难度大等特点[6-7]。通过构造精细解释、古地貌刻画、滩体预测、相控白云岩反演技术提高了储层有利区预测精度。

2.1 “人工+智能”的内部小层构造精细解释

随着油气勘探逐渐向大数据、复杂构造、复杂岩性等区域转变时，存在工作量大、解释精度低、效率低等问题，极大增加了常规人工拾取+计算机辅助的地震层位解释难度。综合人工+智能技术与地震解释方法融合，成为如今油气勘探发展的必经之路[8-9]。

基于茅口组储层分布以及岩性组合的变化，茅二段细分为茅二上、下亚段（图1），小层分界处地震反射特征多样，常规地震资料人工解释难度大，无法精细刻画界面特征。交会图分析发现（图2）：茅二上亚段波阻抗偏高，顶部储层发育区（薄层白云岩）波阻抗明显降低，茅二下亚段波阻抗偏低，茅一段波阻抗最低。总之，茅二上、下亚段之间差异较小，茅二下亚段与茅一段分界面是高波阻抗到低波阻抗的界限。因此基于地震波阻抗反演理论，采用全局寻优的快速反演算法进行了波阻抗反演，通过交会图提取单井小层纵向相对波阻抗差异，建立人工拾取小层分界的200 m×200 m 解释骨架。最后基于卷积神经网络的半监督智能深度学习算法训练建模进行监督学习，有监督样本的结构采用三维空间采样更好地保持地震道之间的空间连续，应用于地震层位自动拾取工作中，实现地震层位高效、自动追踪，针对茅二下亚段底界的识别准确率达到90%以上、茅二上亚段底界的识别准确率达到75%以上，不仅降低了地震解释人员的工作量，还提高了小层解释的效率与准确性。

图2 单井柱状与波阻抗反演剖面

2.2 古地貌刻画技术

茅口组沉积、成岩作用后受东吴运动影响，地层抬升，地下水渗流导致茅二段石灰岩云化形成白云岩储层。因此水动力较强的斜坡区是云化作用最严重区域，易形成大片白云岩富集区。大量钻井、测井、地质资料分析表明，四川盆地中部地区中二叠统茅口组地层为填平补齐沉积，即茅一段厚度与茅二段岩溶期古地貌间呈“镜像”关系[10-11]。茅二段与茅一段之间存在较大的速度与波阻抗差异。研究表明茅一段、茅二段在全区稳定沉积，人工拾取+计算机辅助的地震层位解释技术能够精细刻画茅二下亚段层位。在此基础上，优选“印模”法，结合地震层位拉平技术，可有效恢复岩溶古地貌，清晰地再现了茅二段岩溶期的古潜高、古斜坡以及侵蚀沟槽形态（图3）。其中古斜坡区古水动力条件最强，受后期改造作用影响，储层缝洞发育，是形成白云岩储层最有利区[12]。

图3 茅口组岩溶古地貌立体显示图

2.3 有利滩体预测方法

基于单井测井、岩性资料分析，滩相白云岩是茅口组储层形成的基础，采用单井约束的地震属性优选方法能够有效刻画有利滩体分布。设计了3 种低阻储层模型：在茅口组内部分别设计30 ～0 m 逐渐减薄，纵波阻抗从1.63×1010g/(m2·s)、1.52×1010g/(m2·s)下降到1.38×1010g/(m2·s)横向不连续的白云岩储层，用于分析不同厚度、不同纵波速度的地震响应特征（图4）。将地质模型和35Hz 雷克子波褶积，得到对应的地震剖面，用以对比不同类型储层地震响应特征。表明储层纵波速度越低，对应波峰能量越强；随着储层厚度增加地震反射逐渐由弱振幅波峰变为较强振幅波峰，两者相关性较好，茅口组内部的储层具有波峰反射特征[6-7]。

图4 茅口组低阻储层正演模型图

基于单井正演模型，明确了储层与内部亮点振幅（无量纲）呈正相关关系，结合测试、测井解释结果，统计了多口井茅口组白云岩储层厚度，并与地震振幅属性进行相关性分析，测井解释储集层厚度和地震振幅属性具有较好的正相关性，与正演结果一致，表明地震属性能够有效地指示储集层厚度。测井解释储层厚度大于5 m 的井均位于振幅高值区，储层厚度小于5 m 的井位于低值区（图5）。

图5 茅口组储层厚度与内部属性交会图

依据白云岩滩体地震相杂乱、弱反射、不连续等特征，开展纹理、高亮体、单频等属性提取[13]，与实钻井对比，优选高亮体属性（是峰值频率与平均振幅之差，主要表征振幅变化的梯度，该属性的有效性能够在一定程度上排除假异常的干扰，结构张量属性属于纹理属性的一种，主要表征地层结构的连续﹑不连续性或杂乱程度，无量纲）进一步表征滩体发育空间特征（图5）。高亮体属性采用振幅比值更突出特殊地质体空间变化特征，加强地震响应强弱变化，对滩体弱反射特征反映更清晰，与实钻井吻合更好，更能体现滩体分布。在优选出高亮体属性表征滩体发育特征基础上，应用上二叠统龙潭组底—茅口组底提取层间高亮体属性低值，刻画滩体空间展布。

2.4 相控白云岩储层预测技术

茅二段发育岩溶+云化作用影响的缝洞型白云岩储层，储层空间非均质性较强，且厚度分布不均匀，常规反演建立的中低频层状模型无法有效控制储层横向展布。因此，在茅口组的勘探实践中，提出在中低频层状约束模型的基础上增加横向相控属性体约束下的反演模型，开展基于相控的白云岩储层的地震反演。

首先在建立地质模型的基础上，利用钻井波阻抗资料建立的中低频约束波阻抗模型来补充叠后反演结果中缺失的6 ～10 Hz 以下低频信息，利用不同内插外推方法，将井点处的纵波阻抗资料插值到整个空间。然后利用区内实钻井测井解释结论对多种地震属性进行优选，明确高亮体属性能够有效反映滩体分布。然后将高亮体属性值域范围转换到波阻抗模型的值域范围，将二者融合后的模型既有反映层位纵向约束的体积模型，又有横向控制的相带约束模型[14]。通过反射系数与子波的褶积可以生成地震波形数据，得到具有相控背景的波阻抗数据体。钻后测井解释显示MX145、151 井储层发育、MX150 井储层不发育，3 口井在茅口组内部均有断续波峰反射（图6a 常规地震剖面）。图6b 常规波阻抗反演剖面无法区分单井横向差异，均预测3 口井储层发育；图6c 相控反演剖面预测显示明显的横向差异，储层发育井与不发育井差异明显，预测精度更高。

图6 茅口组反演流程及反演效果剖面图

需要强调的是，在对反演成果进行解释时，由于不同相带、同一反演（阻抗）数值具有不同的地质含义，因此需要对不同相带分别进行解释，才能更好地定量识别储层。

3 白云岩储层有利区带预测

依据“定性为先，定量为准”的有利区综合预测流程，在高精度的层位解释基础上，实现研究区古地貌、沉积相带、储层反演等评价参数精确计算，最终落实古地貌斜坡区、有利滩体、储层厚值区等三者有利叠合区即为白云岩储层发育区（图7）。根据茅口组白云岩气藏成藏条件，预测川中地区中部为最有利的勘探区带。评价依据有以下2 点。

图7 研究区有利储层区带预测图

1）位于岩溶有利区，内部滩体发育，白云岩储层较厚。以地震相控反演预测储层厚度6 m 为下限，储层发育有利区面积为265 km2。

2）地震剖面上白云岩储层的反射特征明显。预测的有利区上茅口组内部均出现明显的“断续弱波峰”反射特征，有利区内部对应近杂乱的地震反射，且碳酸盐岩含量高、颗粒粗，更有利于形成溶蚀孔洞。

利用多参数叠合的评价方法，综合构造、古地貌、储层预测方法的优势，预测精度高于常规单一属性对有利区的预测，在区内东南部新增有利区86 km2，根据最新试气结论，该区域部署的新井MX-39H1 井获得100×104m3高产工业气流，实现了该区域首次突破100×104m3的工业气井，为下一步开发井位部署奠定基础。