川中龙女寺地区茅口组储层地震预测方法

龙 隆 何青林 张艺华 张玺华 王 浩 何昌兴悦 陈友莲

1.中国石油西南油气公司勘探开发研究院 2. 中国石油工程建设有限公司西南分公司

0 引言

二叠系中统茅口组为一套石灰岩为主的地层，由于地层顶部出露剥蚀，整个四川盆地广泛发育岩溶缝洞型储层[1-3]，早期针对茅口组的研究主要集中在岩溶储层。随着勘探深入，川东及川中部分地区钻井先后发现白云岩储层[4-7]，关于白云岩成因的研究也相继展开，先后提出了构造热液成因[8]、热水白云岩[9-10]、多期流体控制云化[11]、埋藏热液白云化[12]等多种学说。近几年，TS4、MX145等井茅口组白云岩储层先后获得高产，展示了白云岩储层具有良好勘探前景的同时，针对白云岩的研究也不断深入，目前普遍认为川中茅口组白云岩受到沉积、热液、构造等多种因素控制，经多期演化形成[13]。

由于茅口组白云岩储层为灰岩沉积后前后经过多期改造，因而储层普遍灰岩云岩交杂，岩性物性都比较复杂，且储层厚度普遍较薄，地震响应不明显，地震预测多解性强，储层准确识别难度大。笔者从白云岩储层控制因素出发，采用道积分数据对茅口组内部小层进行准确追踪，刻画茅口组古地貌，识别白云岩发育有利区，根据典型井储层响应特征，综合分析道积分数据波形特征及振幅变化，实现了对研究区茅口组白云岩储层的预测，为茅口组白云岩储层进一步勘探提供了有效的储层预测方法。

1 研究区概况

四川盆地二叠系中统茅口组继承了栖霞组全面海侵的原貌，主要为开阔海碳酸盐岩台地相沉积，横向上沉积较为稳定，自下而上可分为茅一—茅四段（图1）。茅口组早期总体为开阔海沉积，较深水体环境形成茅一段黑色介屑泥石灰岩与含骨屑泥晶灰岩波状互层，间泥质石灰岩夹黑色页岩沉积。中晚期茅二—茅四段则主要为开阔台地沉积，颗粒滩广泛发育，岩性以生屑石灰岩、藻屑石灰岩为主。茅口组沉积后经历了东吴运动地壳抬升，经淋滤剥蚀，茅口组地层顶部存在不同程度的缺失，与龙潭组呈假整合接触。

图1 四川盆地中二叠统茅二段沉积相图

长期以来针对茅口组的研究主要围绕着表生岩溶形成的缝洞型石灰岩储层[14]，随着近几年川东、川中地区多口井钻遇茅口组白云岩储层获高产，茅口组的研究重点逐渐转向白云岩孔隙型储层[15]。茅口组白云岩储层主要发育在茅二段，川中北斜坡—川东地区受到台缘滩沉积控制，白云岩储层发育茅二段a亚段；而川中龙女寺—合川地区，则受到台内高能滩沉积的控制在茅二b亚段发育白云岩储层。

研究区位于川中平缓构造带上龙女寺地区，茅二b亚段发育白云岩储层，地质研究表明，龙女寺地区白云岩具有多期性特点，其优质储层主要以半自形—它形细晶白云石为主，见残余结构，呈镶嵌状，说明原岩为滩相沉积背景下的颗粒岩类，因而沉积相对于研究区白云岩储层形成起到了控制作用。不同于茅二a亚段白云岩储层表现出整体上阻抗低于围岩的低阻抗特征，且储层底部形成弱波峰地震反射的特征较明确，茅二b亚段储层白云岩、石灰岩混杂，储层局部阻抗高于围岩，高阻低阻交杂，无法形成明显的地震响应。针对这种难以识别的薄储层，地震预测常采用拓宽频率提高地震分辨率的方法，但这种方法并不适用于研究区，皆因川中龙女寺—合川地区茅口组残余厚度较薄， 当地震资料主频较高时，茅口组顶与茅口组底岩性界面由于旁瓣效应会在茅口组内部形成较强的反射，进而干扰储层判别。另外，由于高阻低阻储层混杂，石灰岩白云岩混杂，导致纵波横波都只能区分一部分储层，因此各种地震预测方法只能识别一部分储层。如何有效区分茅二b亚段白云岩储层与非储层是目前勘探面临的主要问题。因此笔者尝试采用对岩性敏感的道积分数据刻画古地貌，开展储层响应识别，进而预测研究区茅口组储层的展布情况。

2 储层识别方法

2.1 储层特征

龙女寺地区白云岩储层集中发育在茅二b亚段，储层厚度普遍在10 m左右，储层岩性复杂，主要包括白云岩、灰质白云岩、云质石灰岩、含云石灰岩4种，储集空间以粒间溶孔（洞）、晶间溶孔和裂缝为主。储层根据不同的电性特征可以大致分为两类，一类密度明显升高，速度降低不明显，因而与围岩阻抗差异较小的高阻储层，以MX39井为代表（图2b）；另一类密度升高但是速度降低明显，因而与围岩可以较明显区分的低阻储层，以TS4井为代表（图2d）。井震精细标定表明，在常规地震剖面上，低阻储层底界可以形成较明显的波峰反射，而高阻储层无法形成明显的地震响应。图3a中储层不发育的MX107、MX207、MX130井与储层发育的MX145、MX39、MX149井在地震响应上没有明显区别，通过常规地震难以识别茅口组储层。

图2 典型井常规地震数据与道积分数据标定图

2.2 储层控制因素

龙女寺地区茅二段储层虽历经多期改造形成，但形成储层的基础是台内高能颗粒滩沉积，滩体的发育范围控制着储层的发育范围，而古地貌控制着滩体的沉积，古地貌较高的区域为滩体沉积有利区，通过刻画茅二b亚段沉积前古地貌可以识别白云岩储层发育有利区。

由于茅口组底部至茅二c亚段沉积时期水体较深的环境，主要沉积泥质石灰岩，而后茅二b亚段时期沉积环境发生改变，地层泥质含量整体大幅下降，并在地貌较高的区域形成颗粒滩沉积。茅一段至茅二c亚段沉积期可以看作是一个填平补齐的过程，在古地貌相对较低的地区泥质沉积较厚，并且由于深水沉积时间有限，无法完全填平补齐地貌差异，其后沉积的茅二b亚段地层继承了原来的地貌，在古地貌较高地区发育滩体。实钻井也证实了这一点，研究区钻遇茅二b亚段储层的井茅口组底部泥质石灰岩地层的厚度均小于为钻遇储层的井。因而，茅口组底界至茅二b亚段底界厚度可以近似表示茅二b亚段沉积时期古地貌，其厚度越薄说明沉积古地貌越高，越有利于滩体沉积和储层发育。

刻画茅二b亚段沉积前古地貌，首先需要识别茅口组底界以及茅二b亚段底界，茅口组底界为中强波峰反射，研究区基本可以全区追踪，但地震剖面上茅二b亚段底界并不能形成连续可追踪的地震反射界面（图3a）。

为了识别茅二b亚段底界面，对常规地震进行了道积分运算。地震道积分技术是一种简便快速的相对波阻抗反演技术，通过对地震道进行积分得到相对波阻抗剖面，对于地层岩性解释非常有利[16-17]，可用于薄层识别[18-20]。茅二b亚段底界上下地层存在明显的阻抗差异，上部为低伽玛、高阻抗石灰岩地层，下方则为相对高伽玛、低阻抗泥质石灰岩地层。在道积分剖面（图3b）上，茅二b亚段以上地层为波峰反射，以下地层为波谷反射，茅二b亚段底界波峰反射下零点。道积分剖面上MX39、MX149 等钻遇白云岩储层的井，茅二b亚段底界距茅口组底界时差厚度较薄，代表古地貌较高；而储层欠发育的MX107井茅口组上部波峰反射为单轴反射，茅二b亚段底界距茅口组底界时差厚度明显增大，说明该区域处于古地貌较低的位置。

图3 常规数据与道积分数据连井剖面对比图

采用茅二b亚段底界到茅口组底界的时间厚度刻画研究区茅二b亚段沉积古地貌（图4），厚度越薄的区域，代表古地貌越高，越利于沉积高能滩体，后期经改造后越易于形成优质白云岩储层。图研究区整体呈现东高西低的特征，红色区域为古地貌高地，黄色区域为古地貌斜坡区域，泥质沉积厚度较薄，是滩体发育有利区，整体呈北西南东向条带展部；蓝色区域为古地貌洼地，不利于颗粒滩沉积，为储层欠发育区。

图4 龙女寺地区茅二b亚段沉积前古地貌图

2.3 储层响应模式

古地貌较高的区域为茅二b高能滩体发育区，也是储层发育的有利区，但由于茅口组储层为颗粒滩经过多期演化改造形成，横向非均质性很强，滩体发育区内储层发育程度也各不相同，仍需要解决储层识别的问题。常规地震无法识别高阻抗储层，但是道积分数据对于茅口组高阻、低阻储层均具有一定的识别能力。

MX145井茅口组内部发育厚度13.1 m的白云岩储层，储层平均速度6 200 m/s，为典型高阻抗储层；MX39井茅口组内部白云岩储层厚度17.4 m，储层平均速度6 250 m/s，为典型的高阻抗储层；MX151井茅口组内部发育白云岩储层厚度17.2 m，储层平均速度5 700 m/s，为典型的低阻储层；TS4井茅口组白云岩储层厚度21.7 m，平均速度5 800 m/s，为典型的低阻储层；MX29井储层发育程度较低，测井解释白云岩发育段3.6 m，其平均速度为6 250 m/s；MX107井茅口组内部不发育白云岩储层。

常规地震数据上，低阻储层发育则储层底界形成波峰反射（图2c、d），发育高阻储层及储层欠发育时，茅口组内部无明显响应（图2a、b）。

道积分数据上（图2），储层不发育时，茅口组顶界为单强轴响应（MX107井）；茅口组发育低阻抗储层时表现为双强轴反射，且TS4井茅顶下方同相轴振幅强度高于MX151井，说明储层越厚茅顶下方波峰反射越强；茅口组发育高阻抗储层时表现为宽波峰—复波反射，MX39井复波振幅强度大于MX145井，而MX29井发育非常薄的储层其复波特征也非常微弱，表明储层越厚，复波反射振越强。可见，在道积分数据上高阻抗储层也能形成易于识别的响应，茅口组白云岩储层对茅口组白云岩储层的识别能力，道积分数据比常规地震数据更好。

根据研究区茅口组白云岩储层发育情况的不同，可以总结为4种地震响应模式：①茅口组白云岩不发育时，常规地震剖面茅口组内部无明显地震响应，道积分剖面茅口组顶部表现表现为单强轴反射；②茅口组内部发育薄白云岩时，常规地震剖面茅口组内部无明显地震响应，道积分剖面表现表现为茅顶同相轴下方发育非常弱的复波反射；③茅口组内部发育较厚低阻抗白云岩储层时，常规地震剖面茅口组内部形成亮点响应，储层越厚，物性越好，亮点越强；道积分剖面茅顶表现表现为双轴反射，储层越厚，物性越好，双轴中下方波峰振幅越强；④茅口组内部发育较厚高阻抗白云岩储层时，常规地震剖面茅口组内部无明显地震响应，道积分剖面表现为茅口组顶部同相轴出现复波反射，且复波反射振幅较强。

2.4 储层发育有利区预测

茅口组储层发育时，茅口组内部道积分数据波形及振幅强度均会发生变化，为储层预测提供了条件。

2.4.1 波形分类

对道积分数据茅口组顶界面向下60 ms范围内进行波形分类，时窗范围包含了道积分数据茅顶至茅二b亚段底界的地震响应，通过波形变化识别茅口组储层发育与否。图5中，红色代表波形具有上强下弱的双轴反射特征，与第3类地震响应一致，为茅口组低阻抗白云岩储层发育区；黄色代表的波形为具有较强复波的反射，对应第4类地震响应，是高阻抗白云岩储层发育的特征；绿色区域为波峰反射下方拖长出现非常微弱的复波特征的波形，为第2类地震响应模式，说明该区域具有一定的云化但是储层发育程度较低；而浅蓝色区域茅口组顶部为单轴反射，对应第1类地震响应，该区域不发育白云岩；深蓝色区域为侵蚀沟谷发育区，侵蚀沟谷内普遍充填玄武岩，且玄武岩对下伏地层侵染和充填会破坏储层，为储层破坏区域，由于沟谷内部充填15～20 m高速玄武岩，因而在道积分剖面上表现出上弱下强双轴波形特征。波形分类图中红色黄色区域为较厚白云岩储层发育区，集中在研究区中东部古地貌高带上，中部主要为红色低阻储层发育区，而东部则主要为黄色高阻储层发育区。

图5 龙女寺地区道积分数据茅口组波形分类图

2.4.2 最大波峰振幅属性

道积分数据上，茅顶下方复波振幅越强，双轴下方轴振幅越强均代表储层发育程度越高，而储层较差区域，茅口组顶下方复波较弱，或者茅口组顶单轴反射其下为波谷反射。因此提取茅口组顶向下30～40 ms最大波峰振幅，振幅越强说明复波或者双轴反射越强，储层发育程度越高；震幅弱甚至为负数，则代表储层较差甚至不发育。图6中红色区域为白云岩储层发育程度最高的区域，主要集中在研究区中东部，发育范围与古地貌高带一致；绿色区域为白云岩发育程度较低的区域；蓝色的区域为储层不发育区。这种方法可以预测储层发育的程度，但因为玄武岩发育区道积分数据表现为上弱下强双轴反射，下方为强反射，无法区分茅口组顶部充填了火成岩的沟谷区域。

图6 龙女寺地区道积分数据茅顶向下30～40 ms最大波峰振幅属性图

2.4.3 综合预测储层展布

波形分类方法能够识别储层的有无，但无法区分储层好坏；而最大波峰振幅属性能够表示储层发育程度，但是无法避免充填沟谷的影响；古地貌识别了储层发育区，能够排除局部异常对储层预测的影响。因此综合二种储层预测方法以及茅二b亚段沉积前古地貌刻画的储层发育有利区范围，预测研究区茅二b亚段储层展布（图7）。图中白色区域为储层欠发育区；彩色区域为储层发育区，红色区域振幅强度最强，代表储层发育程度最高，黄色次之，绿色再次之。储层呈现北西南东向条带状展布，排除溶蚀沟谷玄武岩对储层的破坏，研究区东部整体储层发育程度相对较高。

图7 龙女寺地区茅口组白云岩储层预测平面图

3 结论

1）道积分数据对于岩性变化敏感，其剖面上地层内部小层岩性界面清晰，用于古地貌刻画效果显著。

2）道积分数据对茅口组高阻低阻交杂的薄储层均有一定的识别能力，可实现川中茅口组白云岩储层地震预测。

3） 研究区茅口组白云岩储层主要集中发育在呈北西南东向展布的古地貌高带上，西侧以低阻抗储层为主，而东侧主要发育高阻抗储层。