赵邦六 张宇生 曾 忠 郗 诚* 章 雄 张光荣

(①中国石油勘探与生产分公司,北京 100011；②中国石油西南油气田分公司,四川成都 610041；③东方地球物理公司西南物探研究院，四川成都 610000)

0 引言

近年来，四川盆地侏罗系沙溪庙组致密气勘探屡获重大突破，成为西南油气田公司上产500亿立方米的重要增长点，因此致密砂岩气勘探将是未来天然气勘探最重要的领域之一[1-4]。四川盆地是具有多套含油气层系的大型含油气叠合盆地[5-6]，其中侏罗系以河道砂沉积为主。目前的钻探成果表明，川中地区侏罗系沙溪庙组沙二段纵向河道期次多、砂体累计厚度大、河道横向分布广，具有良好的勘探潜力。但河道砂体横向变化快、纵向叠置关系复杂，单条河道宽度小、厚度不均，因此含气砂体储层预测困难；同时,储层非均质性较强，且低孔低渗，势必增加甜点预测的难度。前期采用常规勘探三维地震资料，存在成像精度低、横向保幅能力较差、分辨率低等问题，对河道砂体横向边界预测精度较低。道集中远炮检距信息不足，造成高置信度的AVO属性分析无法实施，制约了对含气甜点砂体的识别。

针对以上难题，在川中地区开展了“两宽一高”(宽频带、宽方位、高密度)及多波地震采集技术实践，并开展处理、解释攻关研究，通过高精度三维地震处理、解释一体化技术的应用，地震资料品质得到了明显提升[7-12]。砂体预测精度明显提升，增加了河道砂体边界识别的准确性，含气性预测精度达到90%，为川中地区沙溪庙组井位目标优选及储量预测提供了有效支撑。

1 侏罗系沙溪庙组地质背景

四川盆地侏罗纪时期为大型陆内坳陷盆地，发育以碎屑岩为主、伴介壳灰岩的三角洲—湖相沉积体系[13]，厚度一般为2000～3000m，地层埋深具有南浅北深、东浅西深的特征。侏罗系自下而上依次发育：下侏罗统自流井组、中侏罗统沙溪庙组、上侏罗统遂宁组和蓬莱镇组。其中川中地区沙溪庙组主要发育三角洲平原—前缘沉积，具有明显的辫状河三角洲特点，纵向上发育多期河道砂，累计厚度大，且叠置连片分布；单河道砂体厚度为8～40m，单井砂岩累计厚度为60～150m，纵向发育多套厚度大于5m的河道砂体储层，储层累计厚度为15～90m，整体表现为中低孔、低渗的致密砂岩储层特征。

沙溪庙组气藏属次生气藏，圈闭类型主要以岩性圈闭为主，气藏形成主要受烃源发育区、烃储沟通断裂及储集体三要素控制。沙溪庙组烃源来自下伏侏罗系或上三叠统，储集体主要为河道砂体，辫状河三角洲河流相的典型“泥包砂”岩性组合特征，为储集体提供了泥岩侧向遮挡层、底板层及盖层。沙溪庙组内部发育小走滑断层，断至下伏烃源岩地层，油气可通过此类断层持续运移至沙溪庙组河道砂体中聚集成藏(图1)。

图1 四川盆地沙溪庙组成藏模式图

为满足沙溪庙组河道型致密岩性气藏的高效勘探开发，需要对河道砂体空间展布进行精细刻画，对优质储层和富气“甜点区”开展精细描述，从而支撑水平井轨迹优化设计和储层改造，实现提高单井产能。针对川中地区沙溪庙组河道型致密气藏特点，开展了高精度目标三维地震勘探，形成针对性的高保真、高分辨率一体化地震勘探技术，推动了沙溪庙组致密气勘探开发获得新的突破。

2 高保真保幅处理技术

2.1 地震资料“双高”处理思路

获得“双高”(高保真、高分辨)处理数据[14-20]是实现薄层砂岩砂体边界识别和断层精确成像的关键[21-23]。针对四川盆地致密气地震地质特点，研究了面向AVO特征低频保护的“六分法”高保真叠前去噪、近地表Q补偿、OVT域叠前时间偏移等关键技术。在处理过程中严格执行“双高”三维地震资料处理质控技术要求，形成了一套行之有效的致密气藏高保真保幅、高分辨率地震处理技术流程(图2)。

图2 川中地区沙溪庙组“双高”处理流程

2.2 地震资料“双高”处理关键技术

2.2.1 面向AVO特征低频保护的“六分法”高保
真叠前去噪技术

浅层处理重点开展“三角区”(近炮检距区)叠前多域保真去噪，在保护近道弱信号及低频的基础上，逐步提高信噪比。处理过程中以保真为核心，以“六分法”去噪为主线，即采取先强后弱、先规则后随机的顺序，在多域采取多方法压制各类噪声。具体过程为：①在炮域及“十字排列域”采用相干噪声压制方法对“三角区”强能量、低频、大振幅的规则干扰进行处理，采用非规则空间采样及曲波变换技术组合压制地滚波。②对连续噪声道数较多的随机噪声，分选到CMP域、检波点、共炮检距域，采取分频方法进一步予以压制。③利用噪声压制前后单炮、叠加剖面、等时切片、信噪比对比图以及低频扫描质控等手段，实现针对性地逐次去除噪声的目标。

2.2.2 面向AVO特征的保幅处理技术

浅层信号受地表吸收影响较大，近地表Q补偿能有效恢复由于近地表吸收造成的地震子波能量衰减。为减少地表一致性振幅补偿对Q值计算的影响，首先进行近地表补偿，恢复被衰减的地震道频率成分、高频弱反射振幅和低速异常区的弱反射振幅；在此基础上采用地表一致性振幅补偿，消除因炮检点采集因素不同而引起的振幅差异。近地表Q补偿结合地表一致性振幅补偿可有效恢复子波能量，减小频带损失，更好地保持反映储层特征的道集AVO响应特征。

2.2.3 OVT域叠前时间偏移

目前常规叠前时间偏移通常采用共炮检距数据划分，会造成偏移数据分布不均匀。近、远炮检距因数据少，偏移后道集能量弱；中炮检距数据多，偏移后道集能量强，不利于叠前AVO分析。道集经过OVT域数据规则化后再进行叠前偏移，可以使偏移前、后的每一个OVT块数据分布、振幅能量相对均匀，能够消除偏移方法带来的道集振幅差异，突出地质因素引起的振幅变化，并且叠前OVT域偏移后得到的螺旋道集上携带各向同性、各向异性信息，能够更好地满足致密气储层叠前反演和裂缝预测的数据要求。

2.3 “双高”处理效果分析

“双高”处理后地震资料信噪比和分辨率明显提高，断点归位准确，断面成像更清晰(图3)，沿层属性切片上河道砂体特征更突出、边界更清楚、内幕变化刻画更清晰细致(图4)。“双高”处理后的叠前道集与正演道集具有相似的AVO响应特征(图5)，即随着炮检距的增大，振幅能量增大。

图3 “双高”处理前(左)、后(右)的叠前时间偏移剖面效果对比

图4 常规处理(左)与“双高”处理(右)沿目的层均方根振幅属性切片对比

图5 QL18井目标河道砂体AVO地震响应特征

3 砂体空间展布及含气性预测技术

3.1 河道砂体储层地球物理响应特征

川中地区沙溪庙组岩心分析结果表明，沙二段河道砂体储层孔隙度为8.00%～15.00%，平均孔隙度为12.31%；储层渗透率主要集中分布在0.01～1.00mD，平均为0.38mD，表现为低孔—特低渗特征。沙一段河道砂体储层孔隙度一般为2.00%～6.00%，平均为3.72%；渗透率一般为0.01～1.00mD，平均为0.32mD，表现为特低孔—特低渗特征。大量的钻井实测、岩心分析及测井评价结果表明，沙溪庙组河道砂体不含水，砂体含气饱和度较高。

河道砂体储层整体表现为低自然伽马、低密度、高声波时差、高中子和较高电阻率特征。通过对川中地区多口井的岩石物理分析和统计，认为纵横波速度比可以较好区分砂岩与泥岩(图6)，砂岩门槛值多表现为纵横波速度比小于1.78(图6c)，在剔除泥岩的情况下，砂岩孔隙度与纵波阻抗具有良好的线性相关关系(图6d)。

图6 川中地区沙溪庙组纵波阻抗岩石物性分析(a)纵波阻抗与纵横波速度比交会图；(b)横波阻抗与纵横波速度比交会图；(c)砂、泥岩纵横波速度比分布；(d)孔隙度与纵波阻抗交会图

根据川中地区沙溪庙组实钻连井砂体对比及地质研究，将河道砂体分布特征简化为2个高孔—低速河道和2个低孔—高速河道四种楔状模型。采用主频为40Hz的雷克子波进行正演模拟，正演结果及振幅统计表明(图7)：①高速河道顶界表现为强波峰反射，底界为强波谷反射；②低速河道顶界表现为强波谷反射，底界为强波峰反射；③相同储层厚度情况下，低速河道底界反射能量越强，高速河道顶界反射能量越弱，储层物性越好；④相同储层物性情况下，低速河道底界及高速河道顶界振幅越强，储层厚度越大。

图7 川中地区沙溪庙组河道砂岩正演模拟(左)及振幅分析(右)

AVO模型正演结果(图8)表明，高孔—低速河道砂表现为Ⅲ类AVO响应，低孔—高速河道砂表现为Ⅰ类AVO响应；低孔—高速砂的顶界及高孔—低速砂的底界在叠加剖面上表现为波峰强亮点；高孔—低速砂的底界表现为叠加剖面和AVO远近道振幅差剖面波峰“双亮点”。

图8 川中地区沙溪庙组河道砂岩AVO模型及正演结果

3.2 河道砂体与含气性精细预测

3.2.1 河道砂体空间展布预测

根据川中地区沙溪庙组河道储层的地质特征，明确了“泥中找砂，砂中找储，储中找气”的预测思路，结合河道砂体、储层及含气性地球物理特征，针对需要解决的地质问题，制定了技术对策(表1)。

表1 沙溪庙组储层预测技术对策

沙溪庙组河道砂体整体表现为“亮点”反射特征，即河道砂体的顶界或底界表现为强振幅波峰，但河道砂体的局部物性变化造成“亮点”特征无法准确描述河道的边界，利用高精度沿层切片剥离各期次河道，多属性(分频体振幅、边界检测体)切片分析与融合进一步表征河道边界形态，精细勾绘出各期河道边界。在河道发育时窗和边界约束下对“亮点”进行三维追踪雕刻，由下至上依次刻画23期次河道砂体的形态及空间位置(图9左)，并将重点河道与烃源断裂进行三维立体叠加，展现二者空间生储关系(图9右)。

图9 川中地区沙溪庙组河道三维雕刻(左)和河道—烃源断裂空间配置(右)

3.2.2 砂体含气性“双亮点”预测技术

在河道砂体形态和空间位置的约束下，开展叠前弹性参数反演获得纵波阻抗、横波阻抗及纵横波速度比等弹性参数。根据地震响应特征及岩石物理模板识别砂体，并定量预测河道砂体厚度，利用纵波阻抗拟合河道砂体孔隙度，进而定量预测储层厚度，再利用砂体的纵横波速度比参数预测河道砂体含气性。

研究发现，地震剖面中的波峰反射“强亮点”及远近道差值剖面上的波峰反射“强亮点”指示高孔含气砂体的发育情况，并对比了“双亮点”属性预测河道含气砂体分布和纵横波速度比预测的河道含气性。可以发现，在叠前偏移剖面中(图10a)产气井与其它部位差异不大，难以区分，而在远—近炮检距差值剖面(图10b)和纵横波速度比反演剖面(图10c)中，产气井都落在“亮点”区，实际应用效果显示，两者表征的含气砂体分布的整体趋势一致，在细节上稍有差异。因此本文提出的“双亮点”属性可作为一种快速检测河道含气富集区的属性分析类技术，尤其对于无井或少井区的河道含气区预测具有很好的实用性。

图10 川中地区沙溪庙组河道砂体双“亮点”剖面效果对比(a)连井叠前时间偏移剖面;(b)连井远—近炮检距振幅差值剖面;(c)连井纵横波速度比反演剖面

3.2.3 砂体含气性多波多分量预测技术

多波多分量地震数据中包含了更为丰富的纵波和横波地震波场信息。当纵波经过含气储层后，其速度会明显降低，而流体对横波的传播速度几乎不产生影响。因此利用多波多分量地震数据是解决复杂岩性和气水勘探的新途径[24-26]。针对川中QL地区沙溪庙组沙二段8号河道砂组含气性复杂、富集规律不清的难题，探索利用多波地震资料提高河道砂组含气性综合预测精度。

以“六分法”为基础，形成了浅层沙溪庙组工业化生产时效的转换波处理流程。采用分区、分域、分步保真保幅噪声衰减技术，有效地提高了转换波资料信噪比。首次建立并应用了转换波OVT域处理技术，成像效果明显优于以往的共炮检距域成像。图11显示，获得的转换波剖面与纵波剖面目的层波组关系和波形特征具有较好的相似性，但转换波剖面信噪比与同向轴连续性明显优于纵波，为河道精细预测提供了数据基础。

图11 纵波(上)和转换波(下)叠前时间偏移结果比较

常规叠前反演利用纵波地震资料，通过求解佐普利兹方程组，近似得到横波速度信息，进而得到横波阻抗、剪切模量等基础弹性参数。该方法获得的横波信息受纵波趋势制约。而多波地震勘探提供真实横波信息，能获得更稳定可靠的纵横波速度比，有效地降低单一纵波含气预测的多解性。

图12右为利用多波联合反演获得的纵横波速度比预测的河道平面展布图。相比于单一纵波速度比预测结果(图12左)，利用多波联合反演的结果识别出了3条新的河道(黑色箭头)。共利用5口井参与多波联合反演，9口井进行含气性验证，多波联合反演含气性预测结果与钻井产量测试结果吻合，含气预测符合率达到90%。

图12 单一纵波(左)与多波联合(右)反演纵横波速度比河道砂含气性预测图对比

4 应用成效

通过以上技术系列的研究与实施，完成了对沙溪庙组多个目标河道砂体的精细刻画、储层精细预测及高精度含气性检测，支撑了沙溪庙组新一轮的勘探开发。四川盆地川中—川西北部地区目前针对浅层沙溪庙组实施的三维地震采集面积超过6000km2，通过上述处理、解释一体化的技术应用，结合地质综合评价，落实了沙溪庙组重点勘探开发的主要河道的展布特征及富气甜点目标。储层预测符合率达92%，纵波地震数据含气性预测符合率达85%，多波多分量纵、横波联合含气性预测符合率达到90%。这一成果有力地支撑了重点勘探开发的3期次河道砂组的井位部署，实施了探井及开发井位28口，目前已完钻测试的井位23口，获得工业气井19口，其中7口井测试产量超30×104m3/d，钻井成功率达83%，勘探效果显著，推动了四川盆地致密气勘探开发进入快速发展阶段。

以JQBH导眼井为例，过井波阻抗和孔隙度反演预测结果与测井曲线吻合较好(图13a～图13c)，储层厚度预测精度较高。过导眼井叠前时间偏移剖面及远近道差值剖面上展示出明显的强振幅及远近道差值中强振幅(图13d和图13e)，符合本文提出的“双亮点”模式。该井水平段钻进1040m，最终测试产量超过60×104m3。

图13 过JQBH导眼井含气性预测剖面(a)纵横波阻抗反演剖面;(b)孔隙度反演剖面；(c)纵横波速度比反演剖面；(d)叠前时间偏移剖面；(e)远近道差值剖面

5 结论与认识

通过高精度三维地震一体化技术系列研究与应用，实现了对四川盆地川中地区侏罗系沙溪庙组河道砂体三维精细雕刻及储层含气性预测，取得以下认识。

(1)采用面向AVO特征低频保护的“六分法”高保真叠前去噪技术、近地表Q补偿技术和OVT域叠前时间偏移等关键技术获得了“双高”处理数据，为后期反演预测工作提供了高品质数据支撑。

(2)利用本文提出的“双亮点”含气性预测模式能快速定性锁定含气有利目标，综合叠前反演含气性预测技术，对储层含气预测更为准确有效。

(3)目前预测的重点和主要目标集中在沙溪庙组Ⅲ类AVO异常含气砂体。今后，应对沙溪庙组Ⅰ类AVO异常含气砂以及其他层内存在的Ⅱ类AVO异常含气砂展开详细研究。同时对作为气源通道的断层、裂缝系统、应力场等继续深入研究，挖掘地震综合技术研究和应用的潜力。进一步提升河道三维雕刻、储层预测及含气性预测精度。

“双高”地震处理和纵横波联合反演为核心的高精度三维地震处理解释技术系列，是实现沙溪庙组致密油气高效勘探开发的重要技术，值得大力推广应用。