超致密碎屑巖氣藏“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)
——以新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二氣藏為例

李亞晶， 陳天勝， 鄧美洲

(1.中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院， 成都 610041； 2.中國(guó)石化西南油氣分公司地質(zhì)中心實(shí)驗(yàn)室， 成都 610051； 3.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院， 北京 100083)

四川盆地新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須家河組二段氣藏(以下簡(jiǎn)稱(chēng)須二氣藏)資源豐富，勘探開(kāi)發(fā)前景廣闊，但氣藏資源開(kāi)采占比極低，剩余天然氣資源量極其豐富，需要有針對(duì)性的開(kāi)展地質(zhì)、地球物理與開(kāi)發(fā)綜合評(píng)價(jià)研究。前期的研究成果表明，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育是氣井穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)，裂縫發(fā)育程度是氣井高產(chǎn)的決定因素[1]。因此，針對(duì)新場(chǎng)-合興場(chǎng)須二氣藏，提出優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和裂縫疊合預(yù)測(cè)“甜點(diǎn)”的新方法，對(duì)井位部署、產(chǎn)能建設(shè)等具有重要意義。

近年來(lái)針對(duì)超致密碎屑巖氣藏的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)，嘗試和采用過(guò)多種技術(shù)手段，包括疊后、疊前反演儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，像素成像、曲率等屬性分析裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)， 地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演、振幅隨偏移距的變化(amplitude variation with offset, AVO)響應(yīng)特征的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)、基于層次分析法甜點(diǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)等[2-5]。然而，由于川西坳陷須家河組二段儲(chǔ)層具有致密-超致密特征，包括裂縫-孔隙型、孔隙型、裂縫型等多種類(lèi)型，儲(chǔ)層與圍巖阻抗差異小。加之氣藏埋藏深度大，地震波頻帶窄、主頻低、能量弱，儲(chǔ)層分辨率不足，導(dǎo)致疊后阻抗反演、地震屬性分析、常規(guī)裂縫檢測(cè)等方法難以提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)和裂縫檢測(cè)精度，以致于前期的甜點(diǎn)預(yù)測(cè)地震模式和方法還存在諸多預(yù)測(cè)陷阱。針對(duì)氣藏這些特征，首先應(yīng)用疊前彈性參數(shù)反演得到的縱橫波速度比刻畫(huà)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，解決儲(chǔ)層識(shí)別能力不足的問(wèn)題。其次，在相干屬性刻畫(huà)大尺度、顯性裂縫基礎(chǔ)上，首次利用基于梯度結(jié)構(gòu)張量分析技術(shù)的斷層因子、熵屬性刻畫(huà)小尺度的隱性裂縫，從而提高裂縫檢測(cè)的精度。在優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層和裂縫兩個(gè)關(guān)鍵要素預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上，綜合分類(lèi)評(píng)價(jià)“甜點(diǎn)”，為下一步勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)提供依據(jù)。

1 氣藏地質(zhì)概況

20世紀(jì)80年代開(kāi)始，針對(duì)川西坳陷須家河組氣藏的勘探開(kāi)發(fā)，開(kāi)展了大量地質(zhì)、地震、測(cè)井、鉆井、錄井等綜合研究，不僅探明了新場(chǎng)-合興場(chǎng)北東東向構(gòu)造帶油氣資源極為豐富，而且基本明確了新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須家河組二段氣藏的基本地質(zhì)特征，為現(xiàn)今的“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)與開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)等奠定了扎實(shí)的理論、方法和數(shù)據(jù)資料研究基礎(chǔ)。

新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)位于四川盆地川西坳陷中段孝泉-豐谷北東東向構(gòu)造帶上，西鄰孝泉構(gòu)造，東接豐谷構(gòu)造，北鄰梓潼凹陷，南靠成都凹陷及東部斜坡(圖1)。整體上，構(gòu)造呈現(xiàn)為一北東東向長(zhǎng)軸復(fù)式背斜，南陡北緩，主要發(fā)育8個(gè)北東、北北東向局部構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，四級(jí)斷裂主要為近SN向控藏?cái)嗔眩c5、6級(jí)斷裂搭配利于形成有效斷縫體。須二段平均地層厚約700 m，砂厚約360 m，主要以三角洲平原-前緣的分流河道疊置沉積為主。

圖1 川西探區(qū)構(gòu)造位置(以須二頂面為例)Fig.1 Structural location of western Sichuan exploration area(take the top surface of the 2nd member of Xujiahe Formation as an example)

須二段的儲(chǔ)層物性差，超低孔、滲，裂縫-孔隙型儲(chǔ)層發(fā)育?？v向上，多層疊置，單層厚度薄，累積厚度大，非均質(zhì)性強(qiáng)；橫向上，空間展布面積大，河道砂體發(fā)育廣泛。在新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)，須二氣藏的裂縫以低角度縫及平縫為主，其中對(duì)產(chǎn)能貢獻(xiàn)較大的裂縫主要為斜縫+高角度縫。

概括起來(lái)，新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二氣藏類(lèi)型主要為受巖性-構(gòu)造控制的裂縫-孔隙型、高溫高壓、裂縫控產(chǎn)的低滲透超致密碎屑巖氣藏。

2 超致密碎屑巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

2.1 超致密儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征分析

新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二氣藏儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征復(fù)雜，表現(xiàn)出反射結(jié)構(gòu)豐富、反射強(qiáng)度非均勻、反射波同相軸非連續(xù)、阻抗強(qiáng)弱不均且與圍巖差異欠清晰等類(lèi)型多樣的特征，為氣藏認(rèn)識(shí)與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)增加了難度。

然而，地震響應(yīng)特征分析是儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的重要基礎(chǔ)，只有在清楚的認(rèn)識(shí)地震響應(yīng)特征的基礎(chǔ)上，才能實(shí)現(xiàn)地層的精細(xì)解釋和儲(chǔ)層的高精度預(yù)測(cè)。以TX24砂組為例，選取工區(qū)內(nèi)典型井進(jìn)行精細(xì)標(biāo)定，進(jìn)而分析須二氣藏的地震反射特征，主要?jiǎng)澐譃閮煞N儲(chǔ)層類(lèi)型。

2.1.1 高波阻抗、強(qiáng)波峰型儲(chǔ)層

圖2 某1井須二段儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定圖Fig.2 Fine calibration diagram of the 2nd member of Xujiahe Formation reservoir of well 1

2.1.2 中-高波阻抗、中-弱波峰型儲(chǔ)層

圖3 某3井須二段儲(chǔ)層精細(xì)標(biāo)定圖Fig.3 Fine calibration diagram of the 2nd member of Xujiahe Formation reservoir of well 3

2.2 基于疊前敏感彈性參數(shù)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二段儲(chǔ)層的劃分標(biāo)準(zhǔn)為：I類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度大于5%，滲透率大于1 mD；II類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度大于4%，滲透率大于0.1 mD；III類(lèi)儲(chǔ)層孔隙度大于3%，滲透率大于0.03 mD。其中，有效儲(chǔ)層為“I類(lèi)+II類(lèi)+III類(lèi)”儲(chǔ)層，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為I類(lèi)+II類(lèi)儲(chǔ)層[6]。

針對(duì)不同類(lèi)型的儲(chǔ)層，利用疊前地震反演的縱波速度、橫波速度、密度、縱波阻抗、橫波阻抗，以及泊松比、縱橫波速度比(vp/vs)、剪切模量、體積模量、楊氏模量、拉梅系數(shù)等彈性參數(shù)，開(kāi)展了不同類(lèi)型儲(chǔ)層敏感彈性參數(shù)正演模擬、交會(huì)分析與優(yōu)選等研究。通過(guò)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在巖石含油、氣等流體的情況下，縱波速度會(huì)降低，橫波速度不變。因此，可以利用縱橫波速度比來(lái)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的發(fā)育情況，同時(shí)，與實(shí)鉆井對(duì)比分析證實(shí)，縱橫波速度比對(duì)儲(chǔ)層的識(shí)別能力優(yōu)于波阻抗，對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層更加敏感。

圖4 新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二段砂組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度圖Fig.4 Thickness map of high-quality reservoir of sand-group in Xinchang-Hexingchang area

表砂組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)誤差Table 1 Error of high-quality reservoir prediction in

3 超致密碎屑巖儲(chǔ)層裂縫檢測(cè)

裂縫對(duì)儲(chǔ)層的滲透率具有明顯的改善作用，是新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須家河組氣藏獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。目前，針對(duì)須二氣藏的裂縫檢測(cè)方法眾多，包括縱波各向異性、橫波各向異性、橫波分裂、相對(duì)時(shí)差法等疊前裂縫檢測(cè)方法，以及基于疊后相干、曲率、傾角、螞蟻?zhàn)粉櫋⒆畲笏迫坏鹊卣饘傩院蜆?gòu)造應(yīng)力數(shù)值模擬等裂縫檢測(cè)方法。通過(guò)方法優(yōu)選發(fā)現(xiàn)，基于疊后地震屬性的裂縫檢測(cè)法對(duì)數(shù)據(jù)資料的要求相對(duì)較低，解釋分析更簡(jiǎn)單易行，也可以識(shí)別斷層及裂縫發(fā)育帶[7]。因此，針對(duì)新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二氣藏的裂縫檢測(cè)，依據(jù)大尺度、中等尺度、小尺度等不同規(guī)模的顯性和隱性裂縫檢測(cè)需求，主要使用了三維相干體、斷層因子、熵屬性等地震屬性裂縫檢測(cè)方法。

3.1 裂縫檢測(cè)方法分析

三維相干技術(shù)是目前較為常用的裂縫檢測(cè)技術(shù)，是通過(guò)地震道的相似性分析，將三維振幅數(shù)據(jù)體經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)化為相關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)體，突出不相關(guān)異常的分析技術(shù)。相干對(duì)刻畫(huà)斷層及預(yù)測(cè)大尺度裂縫效果明顯，在勘探初期的井位部署中發(fā)揮了很大的作用，但是由于大斷層的相干系數(shù)更低，在相干平面圖上表現(xiàn)的更明顯，因此會(huì)壓制小尺度裂縫。

在利用相干技術(shù)預(yù)測(cè)出斷層及大尺度裂縫的展布基礎(chǔ)上，進(jìn)一步利用斷層因子、熵屬性對(duì)小尺度裂縫及隱形斷層進(jìn)行預(yù)測(cè)。斷層因子、熵屬性裂縫檢測(cè)是基于梯度結(jié)構(gòu)張量分析技術(shù)，估算地震數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，主要步驟包括：①對(duì)疊后地震數(shù)據(jù)計(jì)算局部振幅梯度向量，通過(guò)中心差分算法計(jì)算出振幅梯度，進(jìn)而構(gòu)建局部振幅梯度結(jié)構(gòu)張量；②為了減小噪音對(duì)結(jié)構(gòu)張量的影響，對(duì)其進(jìn)行平滑；③由于梯度結(jié)構(gòu)張量描述了振幅梯度在三維坐標(biāo)系下的分布情況，為了確定其最大的振幅梯度方向?qū)⑵交奶荻冉Y(jié)構(gòu)張量進(jìn)行特征值分解，得到其特征值和特征向量；④通過(guò)特征值和其對(duì)應(yīng)的幾何形態(tài)特征，構(gòu)建平面置信度屬性、線性置信度屬性；⑤聯(lián)合兩種置信度屬性，構(gòu)建斷層因子和熵屬性，刻畫(huà)圖像的不連續(xù)邊界。從而達(dá)到識(shí)別斷層、裂縫、溶洞、河道等目標(biāo)地質(zhì)體的目的，對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的不連續(xù)性更加敏感，對(duì)小型溶洞、隱形斷層的刻畫(huà)更加清楚，能夠克服相干屬性對(duì)小尺度裂縫與隱含斷層預(yù)測(cè)能力的不足[8]。

3.2 裂縫檢測(cè)應(yīng)用效果分析

圖砂組裂縫相干檢測(cè)平面圖Fig.5 Fracture detection map of coherence of sand-group

圖砂組裂縫斷層因子檢測(cè)平面圖Fig.6 Fracture detection map of fault factor of sand-group

圖砂組裂縫熵屬性檢測(cè)平面圖Fig.7 Fracture detection map of entropy attribute of sand-group

表砂組裂縫檢測(cè)結(jié)果與測(cè)井解釋成果對(duì)比Table 2 Comparison between fracture detection results and well logging interpretation results in sand-group

圖砂組甜點(diǎn)預(yù)測(cè)圖平面Fig.8 “Sweet Spots” prediction map of sand-group

4 超致密碎屑巖氣藏“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)

5 結(jié)論

通過(guò)超致密碎屑巖氣藏“甜點(diǎn)”預(yù)測(cè)方法研究，以及四川盆地新場(chǎng)-合興場(chǎng)地區(qū)須二氣藏實(shí)踐，得出如下結(jié)論。

(1)縱橫波速度比為須二段優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的敏感參數(shù)，選取適當(dāng)?shù)拈T(mén)檻值，可以較為可靠地預(yù)測(cè)有效儲(chǔ)層厚度和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度。近期完鉆井某4證實(shí)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，與預(yù)測(cè)結(jié)果吻合。

(2)利用相干、斷層因子和熵屬性能較可靠地預(yù)測(cè)出裂縫相對(duì)發(fā)育的區(qū)域。預(yù)測(cè)成果為某7井靶點(diǎn)的優(yōu)化提供了重要依據(jù)。