四川盆地元壩地區茅口組高精度地震相分析

秦緒乾 張 雷 李雷濤

（中國石化勘探分公司勘探研究院，四川 成都 610041）

0 引言

隨著近年來油氣勘探理論的不斷創新和工程技術的突破，四川盆地天然氣新增探明儲量有了大幅度的提高［1-3］，川北地區作為主要的天然氣增儲陣地之一，正面臨著勘探程度不斷提高、勘探對象日益復雜、后備資源準備不足的困境。制約新層系或新領域勘探突破的關鍵因素是豐富的地震資料沒有得到充分利用或缺乏進一步的油氣勘探信息挖掘手段，而鉆井的一孔之見和遠離地腹的露頭資料都無法準確預測地下沉積微相的變化。地震資料作為唯一能反映地下地質變化的信息來源，是油氣勘探中最重要的基礎資料。因此，掌握了挖掘其中有價值的油氣勘探信息的方法技術就掌握了勘探突破的“金鑰匙”。精細的地震相分析就是充分利用地震反射剖面上的反射結構及波組特征變化進行沉積相及沉積物物性的推斷解釋，進而指出有利的油氣勘探區帶和目標，是油氣勘探持續發展的必要手段。發展地震相精細解釋技術，既有深化地球物理與地質相結合的長遠意義，又能解決川北地區油氣勘探實際問題的現實需求。

1 地震相的概念及研究現狀

地震相的解釋或者劃分實際上就是通過地震沉積學、地震地層學、層序地層學等學科原理，利用地震剖面進行沉積相的解釋［4］。傳統的地震相解釋主要是依賴于人對地震剖面反射結構、波阻特征變化的認識和對地震沉積學等學科的理解，從而進行地震相與沉積相的聯系解釋，其存在解釋主觀性、信息提取不全等方面的缺陷。而以隱蔽性油氣藏為主的勘探對象對地震相的解釋和劃分提出了更高的要求。朝著多元化、精細化、定量化的地震相刻畫技術發展方向，國內外發展了基于剖面的精細等時格架建立基礎上的波形分類、地震屬性、地震數據切片等地震相刻畫技術，是目前主流的地震相劃分和解釋手段［5-6］。

2 研究區地質背景

元壩地區位于四川省蒼溪縣及閬中市境內，構造上屬于川北低緩構造帶，與西北九龍山背斜傾末端相連。研究區內部西北略高，整體構造低緩，無明顯斷層發育。區內發育多套生儲蓋組合，具有良好的油氣成藏及保存條件。前期主要發現了上二疊統長興組礁灘相氣藏和上三疊統須家河組致密砂巖氣藏，以及多個層系和領域的有利勘探苗頭［7-14］。近期YB7 井在中二疊統茅口組臺緣丘灘疊合巖溶領域獲得高產工業氣流，預示元壩地區茅口組勘探潛力巨大。

不同于長興組大型碳酸鹽巖臺地邊緣生物礁勘探，元壩地區茅口組早中期（茅一段—茅二段沉積時期）主要以緩坡沉積為主，表現為水體由深變淺的過程，茅一段主要為泥質灰巖、含泥生屑灰巖，茅二段水體變淺、生屑灰巖含量增加，茅三段沉積期受峨眉地裂運動影響和拉張構造應力控制。川北開江—梁平一帶快速下沉，為元壩地區茅口組臺緣淺灘儲層的發育奠定了基礎。東吳運動對川北地區的影響具有多幕多期的特點，茅二段與茅三段沉積末期均存在東吳運動早幕形成的不整合界面，對茅三段臺緣疊加巖溶改造，形成有利儲層，但由于茅三段白云石化作用弱，巖溶儲層橫向非均質變化快等特點，造成進一步評價元壩地區茅口組油氣勘探潛力存在著一定的困難［15］。針對茅口組沉積及儲層發育的特點開展高精度地震相刻畫與解釋是預測茅口組有利儲層的關鍵。

3 地震等時格架的建立

高精度地震等時格架的建立是以年代地層格架為指導，通過井震關系匹配，綜合運用地震地層學、地震層序學原理在地震剖面上建立的等時格架。

3.1 地震資料要求

原始的地震同相軸代表的是現今地下巖層波阻抗差異造成的反射界面，并非嚴格意義上的地層等時界面。地震資料的一些同相軸不依賴于頻率的變化而發生改變，而有的同相軸隨著地震資料頻率的變化會顯示出不同的接觸關系或強弱變化。建立高精度地震等時格架通常要求地震資料主頻相對較高，以避免因頻率原因造成穿時解釋，且通常主頻較高的地震資料也會展現出更多的地下地質信息［16-17］。

元壩地區茅口組埋深較大，地震高頻能量衰減嚴重，有效波頻率介于5～70 Hz，且50～70 Hz有效波能量極弱。原始地震資料主頻僅為24～26 Hz，通過疊前提高分辨率處理，將地震資料主頻提高到32～35 Hz，有效地補償了高頻損失信息。通過提高分辨率地震資料剖面與原始地震剖面對比可以看出（圖1），高分辨率地震剖面在茅口組底界及茅三段底界反映出更多的反射結構特征，波阻特征變化更豐富，為高精度地震等時格架建立提供了良好的資料基礎。

3.2 高精度地震等時格架的建立

圖1 常規地震資料與高分辨率地震資料剖面對比圖

圖2 元壩地區高精度地震層序地層格架剖面圖

元壩地區三維地震資料范圍內鉆穿茅口組的井僅4口。選取不同相帶的3口井，利用高分辨率地震資料完成精細標定，并利用垂直相帶變化的連井地震剖面，結合鉆井資料建立過YB222 井、YB7 井及YB6井近南北向的地震層序地層格架剖面（圖2）。中二疊統棲霞組至茅口組發育3個Ⅲ級層序，其中，層序（SQ2）由茅口組一段及茅口組二段組成，層序（SQ3）由茅口組三段組成。SQ2底部層序界面為茅口組與棲霞組的分界面，為巖性巖相轉換Ⅱ類層序界面（SB2），在地震剖面上表現為強波峰特征。海侵體系域（TST）由茅一段中部及下部構成，元壩地區茅一段早中期屬于外緩坡沉積，水體相對較深，泥質含量較重，巖性以薄層灰色、深灰色泥晶灰巖、泥質灰巖、含泥灰巖為主，局部夾碳質泥巖條帶。高位體系域（HST）由茅一段上部及茅二段組成，其早期水體深度變化不大，局部地貌高地區沉積生屑灘。元壩地區茅二段時期相對海平面降低，水體沉積能量增強，元壩地區演變為中緩坡沉積，其中YB222-YB7井區發育中緩坡生屑灘沉積，巖性主要為灰色生屑灰巖、含生屑灰巖。茅二段末期，元壩地區局部抬升，遭受短期暴露剝蝕。SQ3底部層序界面為茅三段與茅二段的分界面，為巖性巖相轉換界面和短暫的局部暴露不整合面，為Ⅱ類層序界面（SB2）。在地震剖面上表現為強—弱波峰特征。TST 由茅三段下部組成，元壩地區為緩坡沉積，巖性主要為灰色、深灰色泥晶灰巖、泥質灰巖及泥頁巖互層，局部見硅質結核，在YB6 井區為灰質泥巖、碳質泥巖沉積，TST 灘相儲層不發育。HST 由茅三段上部組成，YB7井位于臺地邊緣相區，發育厚層生屑灘沉積，巖性主要為灰色生屑灰巖、砂屑灰巖夾薄層白云巖，臺緣相區地層厚度明顯增大，地震剖面上表現為丘狀反射結構。YB6井區受峨眉地裂運動影響，在拉張裂陷環境下下沉，沿北西—南東方向地層厚度減薄，發育斜坡相沉積，巖性主要為碳質泥巖、灰質泥巖夾薄層泥質灰巖、石灰巖。茅三段末期伴隨東吳運動整體抬升剝蝕，元壩地區發育區域不整合界面。地震剖面上不整合面表現為區域低頻連續強反射標志反射界面。

4 地震相刻畫與解釋

通過高精度地震等時格架的建立，在元壩地區茅口組采用波形分類、地震屬性以及切片等手段開展地震相刻畫，其結果與實際沉積相研究吻合良好，是研究沉積相展布和沉積演化的有效手段。

4.1 波形分類

波形分類是以研究地震波形結構為基礎的地震相刻畫手段，在地震等時格架內，其地震波振幅、頻率、相位在橫向上發生的任何變化都可以看作是由沉積相變化導致的沉積巖物性變化，通常其最小的研究單元為地層三級層序的一個旋回。通過神經網絡算法統計地震等時格架單元內的地震道波形，劃分出單元內差異相對較大的幾種波形作為模型道，通常劃分為7～11類，便于后期與沉積相進行對比，最后將單元內的整個數據體與模型道進行比較，將整個數據體地震道進行分類，利用波形分類圖展示其平面變化，結合鉆井和相序的認識開展沉積相研究［18-20］。

地震等時格架表明元壩地區茅口組三段地層厚度差異較大，沉積分異明顯。地震等時格架單元內其地震相變化豐富，以茅三段地震等時格架頂底為時窗，通過統計發現其相干性較差的波形可以分為7類，在平面上的展布具有明顯規律（圖3）。從圖3可知，平面上，茅口組三段波形主要分為4 類，從北東—南西分別用綠色、藍色、紅色、紫色代表。而黃色、淺藍色區域代表過渡相，零星分布在上述4類波形區域的周圍。

圖3 元壩地區茅口組三段波形分類圖

結合鉆井和沉積環境開展地震相解釋，綠色代表陸棚相，主要以泥巖及硅質巖沉積為主，以YB3井為代表；藍色代表斜坡相，主要以泥灰巖、灰泥巖沉積為主，以YB6 井為代表；紅色代表臺地邊緣淺灘沉積，整體可以劃分為兩個亞帶，東側連片的紅色代表臺地邊緣淺灘帶，以YB7 井為代表，后面疊合黃色、藍色的復雜過渡帶推測為巖溶改造帶，目前暫無井鉆遇，也是勘探的有利帶；紫色、淺藍色代表開闊臺地相，以灰巖和含泥灰巖沉積為主，以YB22井為代表（表1）。

4.2 地震屬性

不同類型的地震屬性可以反映不同的地下地質情況，如振幅類屬性在反映物性差異方面效果較好，頻率類屬性在反映流體性質方面效果較好，相干類屬性在反映斷裂及裂縫方面效果較好。同時不同地區和儲層類型都需要不斷地總結合適的地震屬性來反映地下地質情況及油氣藏信息。

區域研究表明，元壩地區茅口組主要為碳酸鹽巖高能淺灘巖性氣藏，氣藏邊界主要是由儲層與圍巖之間的物性差異造成的。以茅三段地震等時格架頂底為時窗計算時窗內的均方根振幅屬性及瞬時頻率屬性（圖4），可以很好地反映油氣藏的邊界及內部變化。圖4a和圖4b均用紅黃色顯示出元壩地區中的明顯屬性異常，與兩側對比明顯，且內部細節豐富，結合區內實鉆井，精細地顯示了勘探有利區范圍。從圖4a 可以看出，元壩地區茅三段均方根振幅主要分為兩大類，紅黃色區域為均方根振幅值較高的一類，代表臺地邊緣相，其中紅色區域的均方根振幅值比黃色區域更高，目前YB7 井已經實鉆突破，獲得高產工業氣流。綠色區域代表均方根振幅值低，從西往東分別為開闊臺地及斜坡陸棚相沉積，以YB22井、YB3井為代表。圖4b顯示頻率類屬性與振幅屬性異常范圍高度吻合。

表1 元壩地區茅三段波形分類特征表

4.3 等分切片

等分切片的原理是假設同一相帶或沉積微相單元內，其沉積厚度與時間成正比，因此在高精度地震等時格架單元內，任何一個等分格架面都可以認為是等時的，可以插入無限個等時格架面（圖5），通過與地震數據體相切，產生的等時切片既可以反映地下地質信息的平面變化，又可以展現其隨時間的整個演化過程，其精度和速度都遠遠高于人工在地震剖面上的層位拾取精度，是近年來發展及應用非常廣泛的地震相刻畫手段。

圖5 地震等分切片示意剖面圖

圖6 瞬時相位等分切片圖

將茅口組一段—茅口組二段、茅口組三段及吳家坪組一段劃分為3個地震等時格架單元，如圖6所示，在每個單元內插入3個等分格架面，與振幅、相位、頻率等數據體相切，可以得出一系列反映各自對應年代地層的屬性切片。筆者以圖6中的3個地震等時格架頂底面的相位切片加以說明，圖6a 為茅口組早期相位切片，顯示當時整個臺地沉積較為均一化，其中黑色與綠色、黃色區域交匯地區為中緩坡沉積，沉積物具有一定的橫向非均質性，綠色區域為外緩坡沉積，水體略深，沉積物物性較為均一。圖6b 為茅口組三段早期相位切片，表明整體臺地進一步分異，其西南角以紅色為主色的區域代表內緩坡沉積，以紫色、黑色為主色區域的中部地區代表中緩坡沉積，東北角綠色區域代表外緩坡沉積。除了明顯的相帶差異外，也刻畫了內緩坡及中緩坡沉積物橫向的細微變化，外緩坡沉積物較為均一。圖6c 為茅三段沉積晚期相位切片，臺盆分異進一步加劇，發育了以黑色為主色的區域代表開闊臺地，中部以紅色為主色的區域代表臺地邊緣，綠色區域代表斜坡—陸棚相。開闊臺地及斜坡—陸棚相沉積物物性橫向差異較小，顏色單一。臺地邊緣區域相位變化豐富，整體可以劃分為兩個帶，外側為紅黃綠交匯帶，YB7井實鉆證實為臺地邊緣丘灘沉積，內側為紅色與紫色交匯帶，非均質變化非常強烈，推測為臺地邊緣淺灘沉積疊合巖溶發育帶，均為油氣勘探有利區帶。圖6d 為吳家坪組早期相位切片，顯示整體為綠色，表明吳家坪組早期海侵，元壩地區整體為一個斜坡—陸棚相沉積，沉積物物性均一化。

5 結論

1）等時格架內的波形分類是研究地層整體變化的有效手段，針對整個茅口組的波形分類結果準確地識別出了茅三段臺緣范圍，與實鉆結果吻合良好。

2）在相帶明確的基礎上，統計類屬性能對元壩地區茅三段臺緣淺灘疊合巖溶儲層的橫向變化進行精細刻畫，較好地反映了儲層物性的非均質性變化。

3）元壩地區茅口組三段發育臺地邊緣高能灘沉積，呈北西向展布，高能灘可以劃分為前后兩個亞帶，前亞帶為臺地邊緣丘灘帶，地震剖面上呈丘狀反射外形，厚度穩定，分布連續；后亞帶為臺地邊緣淺灘沉積疊合巖溶發育帶，地震剖面呈低頻、斷續、中強變振幅反射，兩者均為油氣勘探有利區。

4）以高精度地震等時格架為約束，通過等分切片開展精細地震相描述，建立沉積相時空演化模式，精細刻畫儲層橫向變化，是隱蔽性油氣藏勘探的重要技術手段，應在勘探未突破的地區開展大規模的應用，為勘探突破提供支撐。