川中高磨地区灯影组高产井地震响应特征

程金意

(长江大学地球科学学院,湖北 荆州434000)

自2011 年川中高磨地区高石1 井区勘探开发取得重大突破,获得工业气流,紧接着对震旦系灯影组的勘探成果表明高磨地区大面积含气[1],截至2016 年底,高磨地区灯四段累计测试59 口,测试获气1809×104m3/d(产气层集中于灯四段上亚段),这一地区的灯影组储层已成为目前是四川盆地天然气勘探的重点[2]。

1 区域地质背景

1.1 地层分布

研究区震旦系地层从上到下依次分为上震旦统灯影组和下震旦统陡山沱组。灯影组顶界面与笻竹寺组底界面呈不整合接触,中间缺失麦地坪组[3]；灯影组底界面与下覆地层陡山沱组直接接触,内部存在剥蚀现象。

1.2 构造特征

桐湾运动对灯影组岩溶储层的发育与展布起到主要的控制作用,加里东运动形成的古隆起为高磨地区灯影组油气藏的油气运聚奠定了良好的基础。古隆起形成以来属于继承性持续隆起,形态完整[4],为灯影组储层油气聚集提供有利条件。

1.3 沉积特征

研究区位于一个大型岩溶斜坡,是较为有利的岩溶储层区域。总体岩溶格局受东西向展布的断层控制,表现为明显的南北分块性,高石梯地区的古地貌明显高于磨溪区块。高石梯地区主要发育岩溶高地和岩溶斜坡,由西向东古构造逐渐由岩溶斜坡过渡为岩溶高地；磨溪地区主要发育岩溶斜坡地貌[5]。

2 地震波正演方法

地震波正演模拟技术是根据实际地层上下接触关系和平面展布的差异建立正确的地质模型,然后再针对该模型进行正演模拟得到合成地震记录与实际地震资料比较检验,确定其地震响应模式来研究地下的地质条件。正演模拟一般采用数值模拟的方法,通过计算机调节各种参数来建立不同情形的虚化地质模型来探究地质因素与地震响应特征之间的规律。

地震波数值模拟方法主要有三种：射线追踪法、积分方程法和波动方程法。射线追踪法是根据地震波追踪试射法原理,通过不断改变地震波初始射出方向,经过多次迭代以获取最优出射角[6]；然后利用子波和地质界面出的反射系数进行褶积运算得到地震合成记录,该方法简单、精确,但面对比较复杂的地质模型需要大量的计算时间。积分方程法[7]的原理是将波动方程中时间与空间的导数用相应的差分替代,其对公式的推导演算过程极为复杂,效率过低不实用。而波动方程法可以在同时保留地震波运动学和动力学特征基础上更加精准地模拟出复杂地质模型的地震波场,因此该方法多用于复杂地质模型的地震波正演模拟。所以,针对高磨地区灯影组复杂的地质概况采取波动方程进行正演模拟。

根据地下介质的不同类型,波动方程法可分为声学介质波动方程、弹性介质波动方程及粘弹性介质波动方程。根据高石梯- 磨溪区块的实际资料条件和地质概况,研究采用声学介质波动方程法进行地震波正演模拟研究,原理如下：

式中：ν 为声波速度；t 为时间；ρ 为密度；P 为声压。

3 二维地震正演模拟

3.1 单井储层地震响应特征

研究区台缘带灯四段上亚段整体上表现为“宽波谷”的地震响应特征,但是依据此响应模式部署井位,生产井单井产能差异较大,说明“宽波谷”的地震响应特征具有多解性,难以满足研究取井位部署的地震需求,其原因是“宽波谷”带内存在不同的储层组合关系,储层物性差异也较大,因此储层的地震响应特征具有多解性。为此,利用灯四段储层构型和组合分类,基于地震资料进行不同储层组合的正演模拟分析建立高产井地震响应模式,以支撑该区的井位部署。

图1 为“缝洞型储层+硅质夹层+孔洞型储层”组合类型的正演模拟结果,当灯四3 小层储层厚度大于25m、灯四2 小层发育孔洞型储层时,地震响应特征表现为“宽波谷+弱振幅双波峰”的反射特征,随灯四段3 小层储层厚度增大,灯四段顶部波峰能量减弱,振幅减小；并且当3 小层的厚度大于25m 时,3小层内部又宽波谷变为弱连续的单波峰反射。同样进行第二种组合类型的正演模拟发现,灯四段3 小层和灯四段2 小层均发育缝洞型储层时,灯四上亚段地震响应特征表现为“宽波谷”的反射特征,并且当灯四段3 小层变薄,灯四段上亚段波谷反射时差越小。当储层表现为第三种组合类型时,灯四段3 小层缝洞储层与灯四段2 小层致密云岩表现为“宽波谷+亮点”的地震反射特征,灯四段3 小层越薄,顶界面波峰反射振幅越大,顶界面到亮点的时差越小。

表1 地层弹性参数

图1 第一种储层组合类型正演模拟图

3.2 连井储层地震响应特征

高石梯- 磨溪地区岩溶古地貌特征表现为东高西低,南高北低,整体上呈现由东南向西北台阶式变低,根据高磨地区岩溶古地貌格局及储层性质、分布特征,建立区域阶梯式储层等效介质地质模型(图2),模型具体参数设置参照表1。

图2 连井储层地震响应特征图

从地质模型上看岩溶斜坡与岩溶高地与缝洞型储层和孔洞型储层具有较高的对应性,与有利区分布于构造高部位的地质认识一致,可以认为岩溶斜坡带和岩溶高地为有利沉积相带。运用40Hz 雷克子波进行褶积地震正演模拟,分析不同储层构型及组合类型的地震响应特征,发现岩溶斜坡和岩溶高地表现为3 种地震响应模式：当灯四上为“缝洞型储层+硅质夹层+致密层”时,对应于岩溶洼地的过渡带岩溶斜坡,灯四段3 小层内部表现为“弱振幅双波峰+宽波谷”的反射特征；当灯四上为“缝洞型储层+硅质夹层+缝洞型储层”时,对应相带为岩溶高地,此时灯四3 小层地震响应特征表现为“宽波谷”；当灯四上为“缝洞型储层+硅质夹层+孔洞型储层”组合时,对应岩溶斜坡地带,正演道集上表现为“宽波谷+弱振幅波峰”的地震响应特征。与实际地质资料相结合,连井地质模型正演模拟道集地震响应特征与地质认识吻合度较高。

4 结论

本文通过对研究区震旦系灯影组四段岩溶储层的地质、地震综合研究,在对储层响应特征分析的基础上,利用波动方程正演模拟的方法进一步分析高产储层地震响应特征,得到以下结论：

4.2 三种高产储层组合对应3 种地震响应模式：第一种组合对应相带为岩溶高地,地震响应特征表现为“宽波谷”；第二种储层组合类型对应岩溶斜坡地带,正演道集上表现为“宽波谷+弱振幅波峰”的地震响应特征；第三种对应于岩溶洼地的过渡带岩溶斜坡,表现为“弱振幅双波峰+宽波谷”的反射特征。