基于高精度構造解釋的灘相白云巖儲層預測
——以四川盆地龍女寺—合川地區茅口組為例

趙小輝 梁 虹 賀川航 范曉曉 歐 昶 張巧依 樂錦波 何琛曉滔 司 璐

中國石油集團東方地球物理公司西南物探研究院

0 引言

四川盆地海相克拉通沉積盆地廣泛發育大量白云巖，從震旦系到三疊系的多套白云巖儲層均獲得了豐富的油氣發現[1-3]。近年來，四川盆地龍女寺—合川地區共50 余口井鉆遇中二疊統茅口組，其中22 口井測井、錄井顯示白云巖儲層發育，平均深度均在4 300 m 以上。2021 年至今，針對茅口組的探井中MX145、TS4、TS11 等井均獲重大突破，鉆遇大套白云巖儲層，獲得200×104m2/d 以上高產工業氣流，表明該區茅口組白云巖儲層勘探潛力巨大，為下一個萬億立方米級氣藏的發現奠定基礎。隨著茅口組氣藏勘探開發程度不斷提高，前期基于構造、屬性、波阻抗的反演技術無法有效支撐井位部署，逐步認識到提高薄儲層預測精度的必要性。

龍女寺—合川地區茅口組地層沿古隆起邊緣發育灘相白云巖儲層，地層受不同程度巖溶作用影響，其儲層單層薄、空間各向異性較強、物性差異較大，導致茅口組儲層預測難度大，主要表現在以下幾個方面[4-5]：①茅口組地層埋藏深，地震資料分辨率低，導致內部小層解釋難度大；②研究區茅口組受地殼抬升剝蝕后，地層厚度變化不大，常規殘厚法無法準確刻畫古地貌分布；③以低孔、低滲、空間各向異性較強的薄儲層為主，導致儲層巖石物理特征復雜，常規儲層預測技術難以區分圍巖與薄儲層。針對以上難點，建立了基于高精度構造解釋的灘相白云巖儲層預測技術，提高內部小層構造解釋、薄儲層預測精度。

綜合運用地震、測井資料，結合該區地震與縱波阻抗反演數據體，采用“人工+智能”的構造精細解釋技術，共同指導小層解釋方案，提高低幅度構造解釋精度。然后通過“定性為先，定量為準”的有利區綜合預測流程，以小層解釋結果為約束開展古地貌刻畫，形成多屬性優選的白云巖有利灘相定性預測方法，最終基于相帶約束的白云巖反演技術提高了白云巖儲層預測精度。綜合刻畫古地貌、相帶、儲層厚度疊合區即為儲層發育有利區，為后期茅口組白云巖儲層勘探開發及井位部署提供可靠依據。

1 地質概況

四川盆地中部龍女寺—合川地區屬川中古隆平緩構造區龍女寺構造群[1]，現今構造呈北低南高斜坡構造背景。前期立足盆地構造巖相古地理研究，明確茅二段沉積期，基底斷裂初始活化，在南充—龍女寺—合川地區形成臺內隆起帶，控制高能灘相白云巖儲層規模展布[4-5]。區內有多口井在鉆遇茅口組時顯示工業氣流，氣侵、氣測異常、井漏頻繁，表明茅口組具有較大潛力。

合川—龍女寺地區二疊系中統茅口組以相對穩定的局限臺地沉積為主，發育一套200 ～220 m 的碳酸鹽巖，巖性致密性脆，容易形成縫洞，從下至上分為四段（圖1）。其中茅一段主要以灰黑色泥質灰巖為主，發育烴源巖，具有高伽馬、低聲波、低密度等特征；茅二段以深灰色厚層塊狀石灰巖為主，局部地區發育白云巖儲層，儲層累厚3 ～25 m ；茅三段以亮晶生屑灰巖為主，底部發育硅質灰巖，具有低伽馬、高聲波、高密度等特征[5]。茅口組儲層主要發育在茅二下亞段的白云巖區，顆粒灘奠定儲層形成的物質基礎，石灰巖云化作用是儲層形成的關鍵，水侵巖溶形成的儲集空間有利于氣藏的保存，灘相白云巖儲層厚度、物性與測試產能呈明顯正相關關系，因此尋找灘相優質白云巖儲層分布是油氣勘探的重點與難點。

圖1 四川盆地中二疊統層序地層綜合柱狀圖

2 儲層預測關鍵技術

針對四川盆地川中龍女寺地區茅口組內部小層難以精細解釋、儲層地震響應特征不清、儲層預測難度大等特點[6-7]。通過構造精細解釋、古地貌刻畫、灘體預測、相控白云巖反演技術提高了儲層有利區預測精度。

2.1 “人工+智能”的內部小層構造精細解釋

隨著油氣勘探逐漸向大數據、復雜構造、復雜巖性等區域轉變時，存在工作量大、解釋精度低、效率低等問題，極大增加了常規人工拾取+計算機輔助的地震層位解釋難度。綜合人工+智能技術與地震解釋方法融合，成為如今油氣勘探發展的必經之路[8-9]。

基于茅口組儲層分布以及巖性組合的變化，茅二段細分為茅二上、下亞段（圖1），小層分界處地震反射特征多樣，常規地震資料人工解釋難度大，無法精細刻畫界面特征。交會圖分析發現（圖2）：茅二上亞段波阻抗偏高，頂部儲層發育區（薄層白云巖）波阻抗明顯降低，茅二下亞段波阻抗偏低，茅一段波阻抗最低?？傊?，茅二上、下亞段之間差異較小，茅二下亞段與茅一段分界面是高波阻抗到低波阻抗的界限。因此基于地震波阻抗反演理論，采用全局尋優的快速反演算法進行了波阻抗反演，通過交會圖提取單井小層縱向相對波阻抗差異，建立人工拾取小層分界的200 m×200 m 解釋骨架。最后基于卷積神經網絡的半監督智能深度學習算法訓練建模進行監督學習，有監督樣本的結構采用三維空間采樣更好地保持地震道之間的空間連續，應用于地震層位自動拾取工作中，實現地震層位高效、自動追蹤，針對茅二下亞段底界的識別準確率達到90%以上、茅二上亞段底界的識別準確率達到75%以上，不僅降低了地震解釋人員的工作量，還提高了小層解釋的效率與準確性。

圖2 單井柱狀與波阻抗反演剖面

2.2 古地貌刻畫技術

茅口組沉積、成巖作用后受東吳運動影響，地層抬升，地下水滲流導致茅二段石灰巖云化形成白云巖儲層。因此水動力較強的斜坡區是云化作用最嚴重區域，易形成大片白云巖富集區。大量鉆井、測井、地質資料分析表明，四川盆地中部地區中二疊統茅口組地層為填平補齊沉積，即茅一段厚度與茅二段巖溶期古地貌間呈“鏡像”關系[10-11]。茅二段與茅一段之間存在較大的速度與波阻抗差異。研究表明茅一段、茅二段在全區穩定沉積，人工拾取+計算機輔助的地震層位解釋技術能夠精細刻畫茅二下亞段層位。在此基礎上，優選“印?！狈?，結合地震層位拉平技術，可有效恢復巖溶古地貌，清晰地再現了茅二段巖溶期的古潛高、古斜坡以及侵蝕溝槽形態（圖3）。其中古斜坡區古水動力條件最強，受后期改造作用影響，儲層縫洞發育，是形成白云巖儲層最有利區[12]。

圖3 茅口組巖溶古地貌立體顯示圖

2.3 有利灘體預測方法

基于單井測井、巖性資料分析，灘相白云巖是茅口組儲層形成的基礎，采用單井約束的地震屬性優選方法能夠有效刻畫有利灘體分布。設計了3 種低阻儲層模型：在茅口組內部分別設計30 ～0 m 逐漸減薄，縱波阻抗從1.63×1010g/(m2·s)、1.52×1010g/(m2·s)下降到1.38×1010g/(m2·s)橫向不連續的白云巖儲層，用于分析不同厚度、不同縱波速度的地震響應特征（圖4）。將地質模型和35Hz 雷克子波褶積，得到對應的地震剖面，用以對比不同類型儲層地震響應特征。表明儲層縱波速度越低，對應波峰能量越強；隨著儲層厚度增加地震反射逐漸由弱振幅波峰變為較強振幅波峰，兩者相關性較好，茅口組內部的儲層具有波峰反射特征[6-7]。

圖4 茅口組低阻儲層正演模型圖

基于單井正演模型，明確了儲層與內部亮點振幅（無量綱）呈正相關關系，結合測試、測井解釋結果，統計了多口井茅口組白云巖儲層厚度，并與地震振幅屬性進行相關性分析，測井解釋儲集層厚度和地震振幅屬性具有較好的正相關性，與正演結果一致，表明地震屬性能夠有效地指示儲集層厚度。測井解釋儲層厚度大于5 m 的井均位于振幅高值區，儲層厚度小于5 m 的井位于低值區（圖5）。

圖5 茅口組儲層厚度與內部屬性交會圖

依據白云巖灘體地震相雜亂、弱反射、不連續等特征，開展紋理、高亮體、單頻等屬性提取[13]，與實鉆井對比，優選高亮體屬性（是峰值頻率與平均振幅之差，主要表征振幅變化的梯度，該屬性的有效性能夠在一定程度上排除假異常的干擾，結構張量屬性屬于紋理屬性的一種，主要表征地層結構的連續﹑不連續性或雜亂程度，無量綱）進一步表征灘體發育空間特征（圖5）。高亮體屬性采用振幅比值更突出特殊地質體空間變化特征，加強地震響應強弱變化，對灘體弱反射特征反映更清晰，與實鉆井吻合更好，更能體現灘體分布。在優選出高亮體屬性表征灘體發育特征基礎上，應用上二疊統龍潭組底—茅口組底提取層間高亮體屬性低值，刻畫灘體空間展布。

2.4 相控白云巖儲層預測技術

茅二段發育巖溶+云化作用影響的縫洞型白云巖儲層，儲層空間非均質性較強，且厚度分布不均勻，常規反演建立的中低頻層狀模型無法有效控制儲層橫向展布。因此，在茅口組的勘探實踐中，提出在中低頻層狀約束模型的基礎上增加橫向相控屬性體約束下的反演模型，開展基于相控的白云巖儲層的地震反演。

首先在建立地質模型的基礎上，利用鉆井波阻抗資料建立的中低頻約束波阻抗模型來補充疊后反演結果中缺失的6 ～10 Hz 以下低頻信息，利用不同內插外推方法，將井點處的縱波阻抗資料插值到整個空間。然后利用區內實鉆井測井解釋結論對多種地震屬性進行優選，明確高亮體屬性能夠有效反映灘體分布。然后將高亮體屬性值域范圍轉換到波阻抗模型的值域范圍，將二者融合后的模型既有反映層位縱向約束的體積模型，又有橫向控制的相帶約束模型[14]。通過反射系數與子波的褶積可以生成地震波形數據，得到具有相控背景的波阻抗數據體。鉆后測井解釋顯示MX145、151 井儲層發育、MX150 井儲層不發育，3 口井在茅口組內部均有斷續波峰反射（圖6a 常規地震剖面）。圖6b 常規波阻抗反演剖面無法區分單井橫向差異，均預測3 口井儲層發育；圖6c 相控反演剖面預測顯示明顯的橫向差異，儲層發育井與不發育井差異明顯，預測精度更高。

圖6 茅口組反演流程及反演效果剖面圖

需要強調的是，在對反演成果進行解釋時，由于不同相帶、同一反演（阻抗）數值具有不同的地質含義，因此需要對不同相帶分別進行解釋，才能更好地定量識別儲層。

3 白云巖儲層有利區帶預測

依據“定性為先，定量為準”的有利區綜合預測流程，在高精度的層位解釋基礎上，實現研究區古地貌、沉積相帶、儲層反演等評價參數精確計算，最終落實古地貌斜坡區、有利灘體、儲層厚值區等三者有利疊合區即為白云巖儲層發育區（圖7）。根據茅口組白云巖氣藏成藏條件，預測川中地區中部為最有利的勘探區帶。評價依據有以下2 點。

圖7 研究區有利儲層區帶預測圖

1）位于巖溶有利區，內部灘體發育，白云巖儲層較厚。以地震相控反演預測儲層厚度6 m 為下限，儲層發育有利區面積為265 km2。

2）地震剖面上白云巖儲層的反射特征明顯。預測的有利區上茅口組內部均出現明顯的“斷續弱波峰”反射特征，有利區內部對應近雜亂的地震反射，且碳酸鹽巖含量高、顆粒粗，更有利于形成溶蝕孔洞。

利用多參數疊合的評價方法，綜合構造、古地貌、儲層預測方法的優勢，預測精度高于常規單一屬性對有利區的預測，在區內東南部新增有利區86 km2，根據最新試氣結論，該區域部署的新井MX-39H1 井獲得100×104m3高產工業氣流，實現了該區域首次突破100×104m3的工業氣井，為下一步開發井位部署奠定基礎。

4 結論

1）將人工智能技術與石油勘探方法相融合成為現代石油勘探技術發展的必然選擇，其與現代地震勘探技術結合極大提高了地震解釋精度和效率，實現了茅口組內部3 套小層低幅度構造精細解釋，為古地貌刻畫、儲層定性、定量預測奠定基礎。

2）現階段此成果已經成功應用于安岳氣田二疊系中統茅口組臺內灘相白云巖儲層的精細刻畫，形成了沉積期地貌—地震屬性結合的臺內灘體定性預測方法，基于相控的白云巖薄儲層預測技術能夠更好地反映儲層空間分布，新開發井鉆遇灘相白云巖儲層與測試產量吻合，證實了該技術的可靠性。