川東地區下寒武統龍王廟組儲層地震響應特征

郗 誠 和 源 呂 龑 李 益 白曉亮 吳仕虎 李 虹

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發研究院 2.中國石油昆侖燃氣四川分公司 3. 中國石油西南油氣田公司重慶氣礦

0 引言

近年來，針對四川盆地震旦系—寒武系持續開展了綜合地質研究[1-6]，積極實施油氣風險勘探。2012年，川中古隆起MX8井在下寒武統龍王廟組獲得日產百萬立方米高產工業氣流；2013年，安岳氣田龍王廟組氣藏提交天然氣探明儲量4 403.83h108m3，同時位于該古隆起斜坡區荷包場構造的HS1井在龍王廟組鉆遇優質儲層；2013年，在該古隆起斜坡帶廣安構造鉆探的GT2井在上寒武統洗象池組鉆遇厚層優質白云巖儲層。上述勘探成果證實了四川盆地下古生界在川中古隆起及其外圍具有良好的含氣性和巨大的天然氣勘探潛力[7-9]。

震旦紀前，受晉寧運動影響，四川盆地東部達州—開江地區古隆起已見雛形；早寒武世，受興凱運動早期穩定抬升影響，達州—開江古隆起繼承性演化。川中—川東地區的格架大剖面顯示，達州—開江古隆起與川中古隆起在隆起幅度上相當，具有形成連片灘體發育的地質條件。在上述地質認識的指導下，在川東地區部署了兩口探井——WT1井和LT1井，它們均鉆遇龍王廟組灘相細—粉晶顆粒云巖儲層，測井解釋儲層孔隙度較低，介于2%～4%，為低能灘沉積[10]，表明川東地區龍王廟組也具有一定的油氣勘探潛力。為了降低川東地區下古生界油氣勘探的風險，筆者基于前期地質研究的成果和新鉆井資料，以巖石物理實驗為基礎，開展了基于波動方程的正演模擬，總結了川東地區龍王廟組的地震反射特征，并與川中高石梯—磨溪地區典型井龍王廟組地震響應特征進行對比；在此基礎上，完成了川東地區9 700 km2三維區的地震相刻畫工作，進而評價了川東地區龍王廟組天然氣勘探的有利潛力區，以期為該區下一步的油氣勘探部署提供技術支撐。

1 地質背景

川東地區位于四川盆地東部（圖1），是我國最為典型的格擋式構造區，地表主要由北東—南西向條形背斜山和開闊的丘陵平壩相間組成，背斜軸部多出露二疊系、三疊系，開闊的向斜部位出露侏羅系砂泥巖地層。下構造層（中寒武統以下地層）變形相對較弱，構造形態相對簡單，斷層不發育。

2 基于巖石物理的地震響應特征

2.1 巖石物理特征

川東地區已完成WT1和LT1兩口深層探井（圖1）。WT1井龍王廟組儲層物性相對較差，儲層位于龍王廟組下段，發育細—粉晶云巖，儲集空間主要以晶間溶孔為主，測井解釋儲層厚度為12.0 m，平均孔隙度為3.5%，測井解釋為水層。LT1井龍王廟組灘相發育，為殘余生屑含灰質云巖及殘余粒屑云巖，但儲層厚度較薄，測井解釋儲層厚度為5.4 m，平均孔隙度為2.7%，測井解釋為差氣層。WT1井及LT1井均未鉆遇優質儲層。

筆者在充分利用WT1井及LT1井的鉆井資料的基礎上，補充了13個野外露頭樣品，開展了巖石物理實驗，通過實驗獲得了縱波速度、橫波速度、孔隙度、密度及滲透率等數據資料（表1），將測得的實驗數據作為龍王廟組地質模型建立的基礎。

實驗數據表明，川東地區龍王廟組巖石孔隙度普遍較低，滲透率也較低，僅6號及9號樣品滲透率高，巖樣觀察發現這兩塊樣品均發育不同程度的裂縫，滲透率得到了明顯改善。川東地區龍王廟組基質孔隙較低，裂縫及巖溶作用對儲層的改造較為重要[7,11-12]。

圖1 四川盆地區域地質圖

圖2為排除6號及9號樣品后得到的巖石物性交匯圖。圖2-a、b表明，密度與縱/橫波速度具有較好的正相關性，縱/橫波速度隨著密度的增大而增大；圖2-c表明，孔隙度與縱波速度呈負相關關系，隨著孔隙度的增大，縱波速度減小，兩者存在一定的線性關系，為后續不同孔隙度的地質模型的正演提供了數據支撐；圖2-d反映出孔隙度與密度呈負相關關系。

表1 川東地區龍王廟組野外柱塞樣巖石物理實驗數據表

圖2 川東地區龍王廟組巖石物理分析圖

2.2 地質模型與地震響應特征

地震波正演模擬是研究地球介質中地震波傳播的運動學和動力學特征的重要手段，也是地震資料偏移成像的基礎[13-15]。地震波正演模擬常常被用于評價地震處理的效果、檢驗地震解釋的結論，甚至直接被用于含油氣性檢測。筆者在傳統褶積模型的基礎上，采用了基于波動方程的正演模擬，使得結果更加符合地下真實的波場特征[16-17]。

在獲取巖石物理實驗數據的基礎上，建立了地層格架模型，速度背景主要由WT1井的實鉆曲線得到（圖3）。WT1井高臺組以膏質云巖及云質膏鹽巖為主，純鹽巖不發育，以低速層發育為主，平均速度為5 747 m/s；龍王廟組主要發育白云巖，平均速度為6 850 m/s；滄浪鋪組地層較為復雜，為了真實還原地下地層特征，將滄浪鋪組劃分為四段，平均速度由上至下分別為5 263 m/s、6 290 m/s、5 128 m/s、6 490 m/s；筇竹寺組作為龍王廟組的烴源巖，主要以低速為主，平均速度為5 320 m/s。

圖3 川東地區WT1井龍王廟組地層格架模型圖

圖4 孔隙度為2%的儲層在不同發育位置的速度模型及正演模擬結果圖

根據WT1井測井曲線建立的正演地質模型（圖4-a），分別在龍王廟組的頂部、中部及底部建立孔隙度為2%的儲層（楔狀儲層厚度介于0～20 m），正演采用的地震主頻為25 Hz，與川東地區深層實際地震的主頻保持一致，真實還原波場的反射。根據巖石物理實驗交匯得到的圖板，儲層孔隙度為2%對應的縱波速度及密度分別為5 500 m/s、2.81 g/cm3，以此為儲層的填充速度及密度，正演模擬結果（圖4-b）表明當儲層發育龍王廟組頂部時，龍王廟組頂界波峰出現一定的下拉；儲層發育在龍王廟組中部時，龍王廟組頂界減弱，呈復波反射特征，且儲層底部為波峰反射；當儲層發育在龍王廟組中下部時，地震反射無明顯響應。

同時，為了論證物性變化對反射特征的影響，設計了不同孔隙度的地質模型，儲層均發育在龍王廟組頂部，儲層孔隙度分別為1%、2%、3%，由巖石物理實驗圖板統計對應的縱波速度分別為6 200 m/s、5 600 m/s及5 000 m/s（圖5-a），密度分別為2.84 g/cm3、2.81 g/cm3、2.78 g/cm3，將上述縱波速度及密度作為儲層的約束參數，通過波動方程正演得到相應的波場記錄（圖5-b）。正演模擬結果表明，隨著孔隙度的變化，地震反射也出現相應的差異。儲層孔隙度為1%時，地震反射沒有明顯的變化；儲層孔隙度為2%時，龍王廟組頂界出現下拉；儲層孔隙度為3%時，龍王廟組頂界出現明顯減弱，儲層下部發育強亮點。

通過兩個地質模型的正演模擬，得到了兩個認識：①當儲層發育在龍王廟組頂部及中部時，利用主頻為25 Hz的地震可以進行識別，而當儲層發育在底部時，儲層沒有明顯響應。WT1井的儲層發育在中下部，實際地震剖面沒有出現明顯響應，證實了正演結果的可靠性；②隨著孔隙度的增加（儲層物性變好），儲層引起的亮點反射逐漸增強。

圖5 不同孔隙度儲層地質模型及正演模擬結果圖

圖6 五百梯構造西line605線地震剖面圖

3 川東地區龍王廟組地震反射特征

根據波動方程正演模擬取得的認識，對川東地區9 700 Km2三維地震開展龍王廟組地震反射識別，定性解釋了龍王廟組頂界復波、層間亮點（頂界弱反射或頂界空白反射）、頂界強反射—龍王廟組內部空白反射等3種地震相。并與高石梯—磨溪地區典型井的地震反射進行了對比，認為川東地區龍王廟組與高石梯—磨溪地區龍王廟組儲層具有相似的反射特征，可以有效地對川東地區龍王廟組有利儲層進行定性預測，尋找川東地區龍王廟組下一步的油氣勘探潛力區。

圖6為川東地區五百梯西三維工區line605線地震剖面圖，圖中紅色虛線為解釋的亮點，龍王廟組頂界呈弱波峰反射，正演模擬結果表明此類地震反射特征儲層較為發育。圖7為川東地區鐵山—龍門連片三維trace2400線地震剖面圖，該剖面上解釋有復波反射、亮點反射（龍王廟組頂界反射減弱），正演模擬結果表明該線在龍王廟組中上部儲層應較發育。

表2為川東地區與川中地區龍王廟組地震反射特征對比表，歸納解釋了4類反射特征。其中Ⅳ類反射特征主要以龍王廟組頂界強峰、層間空白反射為主，WT1井即為此種反射，該井測井解釋儲層較薄，測井解釋為水層，Ⅳ類反射特征類似于高石梯—磨溪地區的GS2井，GS2井儲層僅有4.5 m，儲層欠發育，該類地震反射特征主要集中分布在川東地區檀木場區塊及龍崗區塊；Ⅲ類反射特征主要以龍王廟組頂界復波反射為主，該類反射特征與MX23井類似，MX23井測井解釋儲層厚度為20.0 m，測試日產氣量為110.8h104m3，該類反射特征主要集中分布在川東地區五寶場區塊及鐵山—龍門地區；Ⅱ類反射特征為龍王廟組頂界弱波峰反射、層間發育亮點，類似于川中地區的MX13井，MX13井儲層厚度為41.7 m，測試日產氣量為128.84h104m3，該類反射特征主要集中分布在正壩南及大貓坪西區塊；Ⅰ類反射特征以龍王廟組頂界空白反射，層間亮點發育為主，類似于川中地區MX204井，MX204井儲層厚度為54.0 m，測試日產氣量為115.62h104m3，該類反射特征主要分布在五百梯西地區。

圖7 鐵山ü龍門連片三維trace2400線地震剖面圖

表2 川東地區與川中地區龍王廟組地震反射特征對比表

4 川東地區龍王廟組勘探領域

圖8為川東地區龍王廟組地震相刻畫平面圖。圖8中藍色對應Ⅳ類反射特征，主要以頂界強波峰，內部空白反射；黃色對應Ⅲ類反射特征，主要以復波發育為主；橙色對應Ⅱ類及Ⅰ類反射特征，以亮點發育為主。需要說明的是，圖8中的黑色區域，由于川東地區整體呈北東—南西向的高陡格擋式構造格局，高陡區構造成像較差，在深層下古生界基本沒有成像，地震反射較為雜亂，未作地震相刻畫。

從圖8可以看出，川東地區龍王廟組地震反射特征主要以Ⅳ類反射為主，儲層不發育（或儲層縱向厚度較小）。Ⅲ類反射特征主要發育在在巫山坎、正壩南、大貓坪西地區。Ⅰ類及Ⅱ類反射特征主要發育在五百梯西及五寶場地區。通過本次地震相的刻畫，認為下一步川東龍王廟組的勘探潛力區應首先優選五百梯西—巫山坎—正壩南地區及五寶場區塊東部，以期在川東地區下古生界龍王廟組獲得一定的突破。

圖8 川東地區三維工區龍王廟組地震相刻畫平面圖

5 結論

1）儲層發育在龍王廟組頂部及中部時，25 Hz頻率的地震可以識別，當儲層發育在龍王廟組中下部時，儲層沒有明顯響應；隨著孔隙度的增大，儲層引起的亮點反射逐漸增強。

2）川東地區與川中地區的龍王廟組儲層地震響應特征對比結果表明，川東地區龍王廟組儲層的地震響應特征與川中地區高石梯—磨溪地區相同。

3）通過本次地震相的研究成果，認為應首選五百梯西—巫山坎—正壩南地區作為川東地區龍王廟組儲層發育的有利潛力區，其次為五寶場區塊東部地區。