四川盆地蜀南地区茅口组储层预测研究

蒋晓迪 朱仕军 张光荣 张晓莉 曹 盛

（1.西南石油大学 2.成都理工大学 3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

四川盆地蜀南地区茅口组储层预测研究

蒋晓迪1朱仕军1张光荣2，3张晓莉1曹 盛1

（1.西南石油大学 2.成都理工大学 3.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

四川盆地蜀南地区下二叠统茅口组为典型的碳酸盐岩缝洞型储层，具发育程度不完全受构造控制。该区储层具有低孔低渗、非均质性强的特点，单纯基于速度反演的预测难度较大。通过波动方程正演分析及多种储层预测参数在该区适应性的联合研究，获得了蜀南地区茅口组有效的储层预测方法，对其油气勘探与开发具有重要的指导意义。图11参1

茅口组 碳酸盐岩缝洞 波动方程正演 地震属性 岩溶储层预测

1 研究概况及思路

荷包场构造位于川东南中隆高陡构造区与川中古隆平缓构造区的过渡带，地表构造平缓，无断层。地腹构造与地面构造基本相似，其断层在二叠系最发育，但断层的纵向发育规模不大，向上和向下分别消失于飞仙关组和梁山组。

下二叠统茅口组基质为致密碳酸盐岩，储层的形成主要受后期的成岩改造和褶皱断裂作用的影响形成次生的溶蚀孔洞和裂缝，储集空间为次生的溶蚀孔洞和裂缝构成的“缝洞系统”，具有低孔低渗、非均质性强的特点，加之其埋深较大，导致储层和非储层之间波阻抗差异小，速度反演的灵敏度降低，并且在常规地震剖面上也表现为内幕反射能量较弱、分辨率低。所以，如何捕捉到非均质性岩溶型储层的特征，有效预测碳酸盐岩缝洞型储层并寻找出高效储层的有利目标区域是本研究的难点。

为此，本文提出了下述研究思路：首先，通过波动方程正演分析碳酸盐岩缝洞型储层地震属性的敏感性，从而在波动方程正演分析的基础上开展多属性融合分析，最终对多属性融合分析和有效的多种储层预测参数进行综合解释，由此获得缝洞型储层的综合预测。

2 正演分析

正演研究就是通过简单模型的演算及不断地修整来逐步逼近实际地下形态。设置初始模型（图1）为4000 m*4000 m的三层水平介质模型，厚度均为1500 m，定义速度分别为4000 m／s、6200 m／s、5900 m／s，使两个反射界面的阻抗差与实际地层相近；储层模型（图中红色小段，位于第二层介质）设置为2 m厚，100 m宽的岩溶发育含气碳酸盐岩储层；采用弹性波动方程做正演模拟计算；改变储层与第二层介质顶面的距离（模拟计算了与第二层介质顶面距离分别为0 m，25 m，50 m，100 m，200 m，300 m的波长特征），观察在单炮记录上岩溶型储层对其上下反射界面产生的影响。

初始正演模拟结果（图2）表明，当溶洞型储层模型逐渐靠近第二层介质顶面时，会与界面上的反射叠加形成强波谷，靠近到一定程度（约50 m）时绕射波峰与顶面反射波谷抵消使得顶面反射波能量减弱，继续靠近直至与顶面重合又会逐渐加强产生强反射。此外，当储层模型逐渐靠近第二层介质顶面时，会因界面附近强反射的干涉作用使绕射波两翼衰减，当与顶面重合或距离较远时两翼重新出现。同时，当存在岩溶型储层时，其下第二层介质底面的反射波振幅出现一定程度的衰减，储层越靠近第二层介质底面，其反射波衰减越严重，并且随着储层与第二层介质底面距离的减小，第二层介质底面上产生衰减的范围逐渐减小。

在初始模型的基础上将第二层介质埋深及厚度与实际资料匹配，并模拟地震剖面进行分析，其岩性设置为茅口组致密灰岩，速度沿用水平模型速度，既储层纵波速度5490 m／s（图3）。

由过井正演模拟结果（图4）可以看到，当第二层介质顶面下方存在岩溶型储层时，会在界面强反射下方形成强的波谷（位置2），储层靠近顶面时储层反射上波谷与顶界面反射下波谷叠加，能量增强（位置1）；储层远离顶面时在顶界面反射下方形成较明显的透镜状波峰条带，储层产生的波谷与上、下界面的波谷叠合形成“眼球状”构造（位置3）。

通过储层位置地震响应的统计频谱分析（图5），可以看到有岩溶型储层存在时，由于储层中流体的吸收衰减作用，穿过储层的地震波高频能量明显衰减，主频向低频部分偏移。

图1 初始正演模型

图2 初始正演模拟单炮记录（储层距第二层介质顶面200 m）

图3 过井剖面模型，储层位于第二层介质（紫色），距顶面150 m范围内

图4 过井正演模拟剖面

图5 模拟过井位置1的频谱图

统计子波的形态变化也反映了相同的现象，有储层存在时地震子波波形变胖，指示频率降低。

由此认为：

（1）当地层存在岩溶型储层时，视储层与地层顶界面的距离，将使顶面反射产生衰减（25 m以内），或在顶面下方产生强的波谷（25 m至150 m），呈透镜体或条带状分布，有时伴随眼球状现象。

（2）当地层存在岩溶型储层时，会对其下地层底界面反射波振幅造成衰减，衰减范围及程度随储层与底面之间距离变化而变化。

（3）当地层存在岩溶型储层时，穿过储层的地震波高频成分会很快衰减，地震波主频向低频方向移动，频带宽度变窄。

因此，当地层中存在缝洞型碳酸盐岩储层（岩溶）时，会在地震剖面上引起地震信息的变化，但随着储层位置及缝洞规模的不同，其在剖面上的响应也不尽一致，单一的属性预测无法提供完美的解释，所以进行多属性联合分析（融合）的方法对于完善我们对地下缝洞型储层的空间展布认识是十分有益的。

3 岩溶储层预测的地震属性分析

本研究对振幅、频率、特征值方面的多种属性进行了分析，下面主要展示适合该区储层预测的属性分析。

（1）最大波谷振幅

从实际的地震剖面以及模型正演的结果知道，当碳酸盐岩储层中出现岩溶、裂缝时，具有较强波谷的反射特征。根据这一特点计算了以茅口组顶界面向下40 ms的最大波谷振幅属性。图6是茅口组储层段的最大波谷振幅属性平面图，Ⅰ区为波谷能量强的区域，Ⅱ区为波谷能量由强到弱的过渡区域。从图中显示出荷包场地区的两条大断裂及其在大断裂附近岩溶发育带。图中包42井、包33井等高产井均处于图中Ⅰ类区域，而包30井、包38井等干井均处于图中的岩溶不发育区。该属性的预测结果与实钻情况吻合率达80%。

图6 茅口组储层段最大波谷振幅

（2）瞬时频散谱

Dvorkin和Nur于1993年将BIOT流动机制和喷射流动机制组合起来建立了比奥—喷射模型（BISQ）［5］，揭示了弹性波的频散和衰减与储层参数、流体、弹性参数和频率参数之间的关系，流体的存在和运动是弹性波频散和衰减的主要原因，也是来自油、气体直接的、独特的信息。岩石物理研究表明，当地震波在含流体的地层中传播时，地震波的速度随着频率增高而增大，即出现频散现象。

图7是沿茅口组顶部向下40 ms的瞬时频散谱。图中Ⅰ区代表频散高值，Ⅱ区代表较高频散值，其余为低频散值。在图中可以清楚的看到荷包场地区的两条呈Y字形的大断层，断层边界清晰。高产井包15井、包33井、包42井等井均处于图中的Ⅰ类、Ⅱ类范围内；而包16井、包19井等井均为干井落在图中的低频散区域中，与钻井情况吻合率达到86%。

图7 茅口组储层段瞬时频散谱

（3）从波峰到最大频率的斜率

由模型正演可知，当碳酸盐岩储层中出现裂缝和溶洞时，由于其中有流体填充，地震波的高频成分会快速衰减。茅口组碳酸盐岩储层缝洞发育，被油、气、水或岩性差异的物质充填后，地震波在传播过程中形成“能量快速衰减”现象，高频成分通过缝洞系统时能量很快衰减，甚至消失，即“高频吸收”现象。由此可以通过波峰到最大频率的斜率来衡量缝洞含有流体后对地震波的吸收衰减作用，斜率大表示高频成分很快被吸收，斜率小表示没有吸收。图8是茅口组储层段的波峰到最大频率的斜率属性。图中Ⅰ区为斜率高值，表示该区域的高频成分被很快的吸收；Ⅱ区为斜率高值到低值的过渡区。从波峰图中可以清楚地看到荷包场内的两条呈Y字形的大断层，且断层边界清楚。图中包15井、包33井、包42井等几口高产井均落在图中的Ⅰ区；而包3井、包30井等均为干井，落在图中相对的斜率低值区域。该属性预测结果与时钻情况吻合率达到86%。

图8 茅口组储层段波峰到最大频率的斜率

（4）纹理属性

Dengliang Gao把地震纹理定义为地震数据体的反射振幅样式，用来描述每个采样点在数据体的大小及其与周围点的变化关系［6－7］。一系列相邻的地震纹理基元构成地震纹理基元体。通过数学归一化计算把地震数据变换成L个灰度等级，每个纹理基元的灰度值用g（x，y，z）表示。

该属性能清楚地指示出荷包场地区的两条大断层（图9）。高产井包15井、包18井、包21井、包33井、包42井，中产井包11井、包22井、包45井均落在图中的Ⅰ区和Ⅱ区范围内，指示出Ⅰ区和Ⅱ区是目的层中含油气的有利区块。而干井包19井和包30井均落在岩溶不发育的Ⅰ、Ⅱ区以外。该属性与钻井情况的吻合率达74%。

图9 振幅包络的纹理属性

（5）相干

相干技术是运用相关原理突出相邻道之间地震信号的非相似性，进而达到检测断层和反映地质异常特征展布的一项地震技术。地震道之间信号相干值的大小是判别断层或裂缝存在的一个重要标志。

研究结果（图10）表明：凡是裂缝岩溶发育的如包21井、包24井、包33井、包42井等均在相干剖面上表现为不相干，而裂缝不发育的包3井在相干剖面上表现为相干。

图10 包33井相干剖面

4 预测方法及效果分析

研究表明，对于碳酸盐岩岩溶型储层预测可采用下述多参数综合分析方法：首先借助岩石物理实验分析结果及波动方程模型正演技术，获得目标区块碳酸盐岩缝洞型储层敏感地震属性集合，以此指导地震属性提取及分析；然后通过过井剖面总结出岩溶型储层的地震反射特征，并进行拾取；最终，对多属性融合分析、地震反射特征拾取及速度反演结果作综和判别，获得其缝洞发育区的综合预测。图11即为该方法在荷包场地区应用的结果，图中Ⅰ、Ⅱ类分别指示了储层发育的有利区和较有利区。从该综合预测图上分析可以看出：研究区域内的两条大断层边界清楚，断层走势与解释断层趋势一致。而高产井包10井、包15井、包42井、包18井、包21井、包24井、包33井（包46井），中产井包11井、包22井、包45井大多位于图中彩色所指示的岩溶发育范围内；干井包16井、包19井、包30井都位于岩溶不发育的地区。

图11 荷包场茅口组缝洞发育区预测图（地震多参数融合分析）

综合预测结果表明荷包场区内主要有4个相对连续的储层发育区带：Ⅰ沿包④号断层上盘；Ⅱ东部靠近包③号断层下盘一侧（包16—包33井附近）；Ⅲ东部包③号断层上盘分布了两个有利区域：包16—包45井以东、包33—包30井以东；Ⅳ中部包④号断下盘有多个有利区块，特别是在包15井—包3井以西的断层下盘及研究区的西边和南边的绿色所示区块都可能是一个较有利的勘探目标。

5 结论

（1）通过物理模型分析、模型正演数值模拟及地震属性分析发现：茅口组储层发育时，在地震反射特征上会明显出现强波谷异常、频率异常、地震反射能量吸收衰减及频散现象。

（2）茅口组岩溶型储层发育时，在常规地震剖面上茅顶以下40 ms范围内常出现横向振幅突变、极性反转、同相轴分叉合并、“眼球状”反射、局部低幅度隆起、时差增大等地震响应特征。

（3）多参数融合分析方法，不仅适用碳酸盐岩岩溶型储层，也值得其它非均质性强的岩性作储层预测时借鉴。

（4）综合预测表明：荷包场地区除了包③号、包④号断层附近，仍然存在多处储层相对发育的区块，具有良好的油气勘探前景。

1 孙建库，朱仕军，沈国昭.碳酸盐岩地震储层横向预测［M］.北京：石油工业出版社，2005.

2 张公社，朱仕军，马国光，等.利用全三维纵波资料进行裂缝检测［J］.石油地球物理勘探，2004，39（1）：41－44.

3 刘向君，杨超，陈乔，等.孔洞型碳酸盐岩地层超声波实验研究［J］.天然气工业，2011，31（8）：56－59.

4 李胜军，刘伟方，高建虎.正演模拟技术在碳酸盐岩溶洞响应特征研究中的应用［J］.岩性油气藏，2011，23（4）：106－109.

5 李煜伟，李砚，吕宗刚，等.双相介质BISQ地震油气预测技术［J］.天然气工业，2009，29（12）：29－31.

6 DENGLIANG GAO.Structure－oriented texture model regression Application to seismic visualization and interpretation［J］.SEG Expanded Abstracts，2006，25：1083.

7 DENGLIANG GAO.Application of seismic texture model regression to seismic facies characterization and interpretation［J］.The Leading Edge，2008，27：394.

（修改回稿日期 2013－09－16 编辑 陈玲）

蒋晓迪，女，1983年出生，现为西南石油大学资源与环境学院在读硕士研究生，主要从事地震与地质的综合研究。地址：（610500）四川省成都市新都区西南石油大学。电话：15928121729。E－mail：xiaodijiang＠sohu.com