0 引言
近年来，四川盆地下三叠统飞仙关组鲕滩储层天然气藏勘探开发取得重大进展，相继发现了罗家寨、普光、龙岗等具有工业价值的多个大中型礁滩相天然气藏［1-2］，充分显示了飞仙关组巨大的油气资源潜力，同时也促进了四川盆地飞仙关组的深入研究［3］。针对四川盆地飞仙关组鲕滩储层，前人进行了一定的研究，马永生等［4］对川东北普光气田利用正演、地震属性分析及地震约束反演对飞仙关组鲕滩储层进行了预测，为鲕滩储层预测提供了方法思路；刘殊等［5］利用高分辨率地震资料，结合钻井，明确了礁滩相地层地震反射特征，为礁滩储层地震识别奠定了基础；邓思思等［6］利用井震结合，明确沉积相展布特征，结合地震响应特征明确了飞仙关组鲕滩的分布及迁移规律，为寻找有利区提供依据；程刚建［7］针对川东北地区采用地震属性分析、叠前参数反演、AVO属性分析、流体识别等技术方法对鲕滩储层进行综合预测；张延充等［8］提出利用沉积环境不同具有不同地震相的特征，通过地震相—沉积相综合解释技术，对有利古地貌及沉积相带进行预测，进而预测高能滩发育有利区，提高了钻探成功率；陈辉等［9］利用层拉平技术、切片及属性分析，探讨了古地貌演化对礁滩相沉积的控制作用，根据礁滩体沉积的独有特征，可进一步明确礁滩体发育有利区。
由于九龙山地区勘探程度相对较低，随着L16、L4等探井对飞仙关组二段（简称飞二段）气测获得工业气流，表明该区飞仙关组具有良好的勘探潜力。根据钻井结果显示飞二上亚段储层单层厚度较薄且非均质性较强，横向连续性差，因此鲕滩储层的空间分布特征难以明确，制约着该地区下一步勘探开发。故本文研究以九龙山地区飞二上亚段为研究对象，充分利用钻井及三维地震资料，结合古地貌、地震相分析、地震属性、对比不同反演方法建立一套鲕滩储层预测方法，对飞二上亚段鲕滩储层分布进行预测，为下一部勘探开发提供有利依据。
1 区域地质概况
九龙山地区地处米仓山隆起带与川北低平褶皱带过渡区域的川北古中坳陷低缓构造带，整体构造形态为背斜构造，变形较弱（图1）。研究区北部及东部处于山前断褶构造带，受构造运动影响，断裂发育，形成局部大型断裂带，西部局部小断层发育。
2 飞仙关组二段鲕滩储层特征
表1 研究区各井位飞二段储层特征Table 1 Reservoir characteristics of the second section of Feixianguan Formation in each well in study area |
| 井位 | 储层发育位置 | 储层厚度/m | 孔隙度/% | 测井解释 | 储层岩性特征 |
|---|---|---|---|---|---|
| L004-X1 | 飞二上亚段 | 14.1 | 1.5~3.5 | 差气层 | 浅灰色石灰岩 |
| L16 | 飞二上亚段 | 19.5 | 4.1~5.5 | 气层 | 亮晶鲕粒灰岩、白云质灰岩、生屑灰岩 |
| 飞二上亚段 | 18.3 | 3.2~3.4 | 含气层 | ||
| L104 | 飞二上亚段 | 14.5 | 1.1~1.6 | 气水层 | 亮晶鲕粒灰岩、砂屑灰岩、粉晶团粒灰岩、灰岩 |
| 飞二上亚段 | 10.7 | 3.7~5.8 | 气水层 | ||
| 飞二下亚段 | 5.9 | 3.4~4.3 | 水层 | ||
| 飞二下亚段 | 15 | 1.5~2 | 水层 | ||
| L4 | 飞二上亚段 | 15.1 | 2.8 | 气层 | 亮晶鲕粒灰岩、白云质灰岩 |
| L17 | 飞二上亚段 | 11.3 | 3~4 | 水层 | 亮晶鲕粒灰岩、白云质灰岩 |
通过对研究区内单井测井特征进行分析，飞仙关组储层在常规测井曲线上具有低自然伽马、低密度、较高声波时差（低速）、较高电阻的特征（图2），其储层内部储集空间主要有粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔，局部发育微裂缝、缝合缝等。
研究区内飞二段储集条件较好，通过岩心取样测试，其孔隙度范围为0.92%~16.92%，平均为3.54%；渗透率范围为（0.000 039 8~3.39）×10-3 μm2，平均为0.184×10-3 μm2，整体来看，研究区飞二段储层为低孔、中—低渗储层。
3 飞仙关组二段鲕滩储层地震响应特征
3.1 井震标定
利用九龙山地区已钻井解释分层结果，结合声波、密度测井资料，制作合成地震记录，建立地质分层与地震反射特征的对应关系，飞二段顶界面（T1 f 3底界）测井响应特征发生突变，声波、密度、自然伽马值增大，地震响应特征为横向分布稳定的中—弱振幅的波峰反射，该界面在全区相对稳定，且易于追踪对比，重点在鲕粒滩发育位置处具有反射波振幅的明显差异，其他区域地震反射特征相对稳定。同时，飞二段底界面同样具有声波、密度、自然伽马值增大的特征，地震响应同样为中—弱振幅波峰反射，因此，选取飞二段顶、底界为标志层，进行地震地质层位标定，其标定结果显示［图3（a）］：井下合成地震记录与井旁道地震道之间的波组特征对应关系良好。通过对L16井、L4井、LT1井、L104井发育鲕滩储层的过井地震剖面及钻测井资料综合分析，认为储层主要发育在飞二上亚段，其地震响应特征为：储层主要以相对低速、低密度的亮晶鲕粒灰岩为主，在过井地震剖面上，储层段由于上部高速灰岩、致密生屑灰岩，以及下部高速致密灰岩影响，表现为相对中—弱振幅、断续反射特征［图3（b）］。
3.2 正演模拟
根据井下储层发育特征，结合过井地震剖面（图3），认为研究区鲕滩储层共发育4种结构，分别为丘状双层、丘状单层、层间单层以及多层叠置，当地震波穿过鲕滩储层时，其表现为中—弱振幅断续反射特征，为了更好识别不同结构鲕滩储层的地震响应特征，需通过建立相应的正演模型来分析，利用正演结果认识鲕滩储层的地震响应特征，能够有效地降低预测结果多解性问题［14-15］。因此，根据研究区井下储层特征，利用测井资料对相应围岩与储层的速度及密度等参数进行统计分析，飞二上亚段鲕滩储层平均速度为5 650 m/s，非储层段平均速度为5 708 m/s，且储层纵向上发育在飞二上亚段顶部。为了确定不同类型鲕滩储层与地震反射特征的关系，建立了不同储层结构特征的正演模型［图4（a）］，该模型长3 000 m，深度为750 m，自上而下各层分别对应飞三段、飞二上亚段、飞二下亚段、飞一段，各层对应的平均速度为5 565 m/s、5 708 m/s、5 806.25 m/s、5 900 m/s，反射界面阻抗差与实际相近，其中储层为图4（a）中黄色薄层，其储层厚度与井下储层厚度一致。通过对该模型进行正演模拟计算，不同结构鲕滩储层地震反射特征结果显示［图4（b）］：丘状双层结构其地震响应模式为丘状弱振幅断续反射，具有一定的双层结构，飞二上亚段顶底及中部反射振幅减弱，储层在横向上厚度变化能够引起横向局部断续反射特征；丘状单层结构地震响应特征为丘状中—弱振幅局部断续反射，丘状顶部表现为弱振幅，内部中—弱振幅小型透镜状反射；层间单层结构主要表现为弱振幅透镜状反射特征；多层叠置结构主要表现为弱振幅断续（叠置）反射，横向上波峰、波谷交叉出现或断续分布。通过正演模拟结果，研究区主要存在4种储层结构，对应4种地震反射模式，但多种鲕滩储层结构其地震反射特征均表现为中—弱振幅断续反射特征，因此正演模拟结果可为后续利用地震振幅属性及波形分类预测鲕滩体分布提供有利依据（图5）。
4 鲕滩储层预测
4.1 储层发育有利相带分析
4.1.1 古地貌分析
近些年来，主要的古地貌恢复方法包括：残余厚度法、印模法、回剥填平补齐法、沉积学分析法及层序地层学恢复法等，针对不同地区不同地层沉积情况，在应用过程中根据实际情况综合考虑多种因素，比如沉积作用、地层压实与剥蚀作用及后期构造运动等，运用不同的技术方法对古地貌进行恢复分析［16-18］。研究区内进行古地貌恢复的意义在于寻找台缘相带等有利于鲕粒滩沉积发育的古地貌高地，由于礁滩相沉积物在固结程度、抗压实能力方面与非礁滩相沉积物之间存在较大差异，使得台缘等古地貌高部位隆起特征明显。研究区受控于差异构造运动的影响，沉积前古地貌特征与现今地貌差异较大［12］，因此，本文主要选取层拉平技术对九龙山地区飞二上、下亚段进行古地貌恢复。
层拉平技术恢复古地貌的原理在于以地震资料解释层位为基础，选取目的层之上具有填平补齐性质的地层作为基准面，经过拉平后可近似消除后期构造作用对地层厚度造成的影响，近似恢复出地层开始沉积时的地貌特征，运用层拉平技术对古地貌进行恢复主要可以通过残余厚度法及印模法实现［19-21］，印模法是利用古地貌之上充填地层厚度镜像特征反映古地貌特征，而残厚法则是选择目的层之下稳定的标志层作为基准面，利用地层残余厚度进行古地貌恢复。由于研究区内沉积体系变化、构造沉降、沉积物沉积速率以及海平面变化等因素造成飞仙关组地层厚度变化差异明显，因此印模法更适用于研究区古地貌恢复。在选取古水平面时，该界面沉积环境应在整个研究区内相对稳定，横向无明显差异，在地震剖面上应具有反射特征清晰，能够全区稳定追踪的特征。
根据古地貌特征，结合前人研究成果，研究区在飞一段沉积末期，即飞二下亚段沉积之前，在整体海退的沉积背景下，飞一段沉积物不断向北东向盆地深水方向推进充填，飞二下亚段沉积之前研究区中西部古地貌相对平缓，台地边缘带迁移至L004-X1井以东位置，由于该时期台地边缘带坡度较缓，近似为缓斜坡沉积［图6（a）］。飞二上亚段沉积之前，沉积物继续向深水区推进，台地相带持续向研究区北东向迁移至L17井附近，斜坡主要发育在L17井东南部，在研究区LT1井—L16井—L004-X2井一线发育明显的古地貌高带，主要为台缘隆起带，大致呈南北向分布［图6（b）］，由于在飞二段沉积时期龙门山构造活动较为活跃，物源供给增加，沉积物不断向研究区北东向进积，使水体不断变浅，水动力作用相对增强，形成高能沉积环境，为鲕滩体快速生长提供了有利地貌条件，同时在地震连井剖面上［图5（b）］，在L16井、LT1井处飞二上亚段底界（T1 f 2-s底界）呈现微高地貌特征，且钻井显示发育有鲕滩储层，表明该井主要发育丘状鲕滩体；在L104井、L4井、L17井主要发育层间储层，故地貌略低。因此飞二上亚段台缘隆起带是鲕滩体发育的有利区域，具备形成鲕滩储层的物质基础。
4.1.2 波形分类
在对研究区飞二上亚段鲕滩地震响应模式分析的基础上，以钻井为出发点，采用神经网络算法的地震相分析技术，对飞二上亚段鲕滩的地震相特征与类型进行分析。波形分类平面图显示［图7（a）］，全区可划分为3类组合，其中1~8类的波形对应为中—低频强振幅连续反射，9~10类波形对应中—低频弱振幅断续反射，11~12类波形对应低频强振幅连续反射。根据不同类型波形对应的地震反射特征，飞二上亚段地震相平面特征具有由西向东明显的分带性，并结合地震剖面反射特征［（图7（b）］，对该地震相平面特征进行了沉积相带对应的划分，台地相带位于研究区西部，其地震剖面反射特征表现为中—低频、强振幅、连续反射，在平面及地震剖面上具有明显的分界；台地边缘沉积相带主要分布在研究区中部，其地震反射特征表现为中—低频弱振幅断续反射区；斜坡相分布在研究区东部，其反射特征为低频、强振幅、连续反射。地震相带的分区性与飞二上亚段沉积末期古地貌特征相一致，表明了地震相划分的合理性。根据地震正演模拟结果，研究区鲕滩体储层以中—弱振幅断续反射为主，该地震相带主要分布于台地边缘沉积相带，地震反射特征与钻井储层分布吻合度较高，典型井区地震相特征呈现片状或东西向条带状展布，并与古地貌隆起带吻合度较高，但L17井与L004-X1井间片状分布区在古地貌图上呈现低地貌特征，通过地震剖面识别及L17井储层特征，认为该区域鲕滩储层特征以层间单层或多层叠置结构为主，进而验证了地震正演模拟结果的可靠性，进一步明确了鲕滩储层的有利分布区。
4.1.3 地震振幅属性分析
地震过井剖面反射特征及正演模拟结果表明，飞二上亚段4种鲕滩储层结构其地震反射特征均表现为中—弱振幅断续反射，根据鲕滩储层发育位置振幅相对减弱这一特征，选取合适的时窗，对研究区飞二上亚段均方根振幅属性进行提取，其特征如图8所示，振幅的强弱分布具有明显的分带性，中—强振幅主要分布在研究区西部，弱振幅主要分布于研究区中部、东北部、东部，由于研究区东部处于山前断裂带，断裂发育，使得地震资料品质较差，信噪比低，相关性差，导致振幅异常，掩盖了研究区东部的振幅特征，因此需结合古地貌及地震相特征来分析弱振幅分布区是否为鲕滩储层有利分布区。通过古地貌特征及地震相平面分析对比，结合正演模拟结果及地震剖面特征，认为弱振幅发育区主要集中在研究区中部台地边缘相带，通过对比井下储层特征，弱振幅反射表明鲕滩储层较为发育。因此，从钻井出发，结合地震正演模拟结果，综合分析古地貌特征、地震相平面展布以及地震属性特征，认为研究区鲕滩储层主要分布在研究区中部台地边缘相带，为下一步储层精细预测奠定基础。
4.2 地震反演预测及效果分析
基于储层发育有利相带分析的基础上，主要针对研究区中部台地边缘有利相带飞二上亚段鲕粒滩储层进行精细预测。，利用钻井及测井解释资料，分析井下储层特征，认为有效储层其孔隙度整体大于2%，以此建立研究区储层与非储层自然伽马（GR）与波阻抗交会图，为后续储层反演提供依据，交会图中储层与非储层波阻抗门槛值大致为1.6×106 g/（cm2·s），在大于该门槛值时，部分储层与非储层重叠，将该部分储层与井下实际储层相对比，其物性相对较差，孔隙度小于2%，因此，可通过波阻抗值小于1.6×106 g/（cm2·s）识别孔隙度大于2%的有效储层（图9）。为有效提高储层预测的精度与可靠性，本文采用以相对阻抗为主的调谐振幅反演与波形差异反演2种地震储层反演方法，对研究区有利相带鲕粒滩储层进行精细预测。
4.2.1 调谐振幅反演分析
调谐振幅反演原理为地震主频与储层厚度之间存在一定的调谐关系，主频高对薄层调谐，主频低对厚层调谐。利用井下波阻抗谱作为标杆，通过地震分频体进行加权相加，一方面获得地震相对阻抗属性，另一方面拓宽原始道积分剖面反映厚层有效范围。分别通过对地震数据进行分频峰值振幅统计，模拟井阻抗谱，分频峰值振幅与模拟的井阻抗谱相结合，分频重构加权系数，从而实现基于调谐振幅的相对阻抗转换和完成最终的反演。
图10 九龙山地区飞二上亚段调谐振幅反演连井剖面Fig.10 Well profile by tuned amplitude inversion of the upper sub-member of second section of Feixianguan Formation in Jiulongshan area |
4.2.2 波形差异反演分析
波形差异反演其原理为利用少量井建立垂向阻抗模型，通过垂向变差模拟的方法改变该阻抗模型，能够衍生出多种不同的单个阻抗样本，将该阻抗样本集与地震相对阻抗进行对比分析，在地震上找寻与该样本类似的地震道，该地震道的阻抗就是该样本表示的阻抗模型，相当于种植了若干伪井，之后再进行反演，得到高分辨率结果，该方法适用于研究区内井少的地区，但至少需要2口井［26］。
研究区内钻遇飞仙关组的井较少，且绝对阻抗反演能够在一定程度上分辨储层，因此针对研究区的实际情况，故选择波形差异反演对研究区进行储层预测，可以取得相对较高分辨率的地震反演结果，实现鲕粒滩储层的精细反演。
波形差异反演结果剖面图显示（图12），在L16井、L4井、L016-H1井处具有储层响应，通过对比井下储层发育特征，L4井、L016-H1井均发育一套鲕滩储层，其结果与井下特征吻合度高，同时对L16井处纵向上2套鲕滩储层反映较好，其反演结果的纵向分辨率明显优于调谐振幅反演的结果，且纵向分辨率更高，其反演结果显示鲕滩储层横向上差异分布明显、连续性较差，且纵向分层特征明确，能够更好地反映出鲕滩储层的纵向分布规律。由波形差异反演平面图可以看出：鲕粒滩储层发育区与储层发育有利相带分布区相一致，分布于台缘隆起带，同样以局部块状、东西向条带状分布（图13），其储层展布特征相较调谐振幅反演平面展布更清晰，分布范围更明确，整体储层预测效果优于调谐振幅反演。
图12 九龙山地区飞二上亚段波形差异反演连井剖面Fig.12 Well profile by wave form difference inversion of the upper sub-member of second section of Feixianguan Formation in Jiulongshan area |
4.2.3 储层厚度及裂缝预测
图14 九龙山地区飞二上亚段鲕滩储层厚度平面图Fig.14 Oolitic beach reservoir thickness plane map of the upper sub-member of second section of Feixianguan Formation in Jiulongshan area |
表2 九龙山地区飞二上亚段储层厚度误差分析Table 2 Reservoir thickness error analysis in the upper sub-member of second section of Feixianguan Formation in Jiulongshan area |
| 井名 | 储层发 育位置 | 储层厚度/m | ||
|---|---|---|---|---|
| 孔隙度>2%储层累计 | 地震预测 | 绝对误差/m | ||
| L004-X1 | 飞二上亚段 | 14.1 | 15 | 0.9 |
| L16 | 飞二上亚段 | 27.3 | 26 | -1.3 |
| L104 | 飞二上亚段 | 10.7 | 10 | -0.7 |
| L4 | 飞二上亚段 | 10.2 | 9 | -1.2 |
| L17 | 飞二上亚段 | 11.3 | 13 | 1.7 |
裂缝预测常用的方法有相干、曲率与基于结构梯度张量的裂缝因子等，分频相干和曲率属性通常针对裂缝发育特征进行定性预测，而基于结构梯度张量的裂缝因子方法能够对区域内裂缝发育特征进行定性分析，且基于裂缝因子的量化特征，可对裂缝的发育程度进行一定的定量预测，其裂缝因子的大小集中反映了局部区域裂缝发育的程度，其原理是通过叠后地震振幅数据的梯度向量构建结构梯度张量，对该张量进行特征值分解获取其特征值和特征向量，根据特征值的图像所反映的不同结构特征或纹理单元变化（层状纹理、杂乱纹理等）代表实际地质目标中的异常体（断层，裂缝，缝洞）［27］，因此选取该方法反映研究区裂缝发育程度。图15为飞二上亚段裂缝因子平面图，图中可以看出研究区飞二上亚段鲕滩储层裂缝在台缘有利相带内发育较好，通过井下岩心描述，研究区目的层大量发育缝宽小于1 mm裂缝，其中L16井储层段有效缝率为84%，LT1井储层段有效缝率为62%，该2口井处于裂缝因子高值异常区，通过对比已钻井井下裂缝发育情况与裂缝因子分布特征，其吻合度高，表明裂缝因子能够较好地刻画出目的层裂缝发育特征，为鲕滩储层的综合分析和优选提供了有利的依据。
4.3 飞二上亚段储层有利区评价
综合正演结果、古地貌分析、地震相展布、振幅属性特征及储层预测研究结果，对研究区飞二上亚段鲕滩储层有利发育区进行综合评价，其有利发育区的划分原则为：①地震反射弱振幅区域；②有利相带分布区（古地貌隆起带、地震相）；③阻抗值小于1.6×106 g/（cm2·s），且储层厚度较大区域；④裂缝因子高值区；⑤处于飞二上亚段底界现今构造高点（>-5 000 m）。在该划分原则下，研究区共划分出一类有利区、二类有利区及三类有利区共10个（表3，图16），总面积达80.701 km2，一类有利区满足所有划分标准，二类有利区现今构造较低（-5 200~-5 000 m），三类有利区处于裂缝因子低值区，裂缝发育较差。有利区的划分可为下一步勘探井位部署提供有利依据。
表3 研究区鲕滩储层有利区特征Table 3 Characteristics of favorable area of oolitic beach reservoir in study area |
| 有利区 | 面积/km2 | 平均厚度/m | 类别 | 有利区 | 面积/km2 | 平均厚度/m | 类别 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ① | 4.685 | 20 | Ⅱ类 | ⑥ | 5.35 | 18 | Ⅱ类 |
| ② | 4.034 | 22 | Ⅰ类 | ⑦ | 15.782 | 24 | Ⅲ类 |
| ③ | 3.853 | 19 | Ⅰ类 | ⑧ | 19.809 | 22 | Ⅲ类 |
| ④ | 1.491 | 20 | Ⅰ类 | ⑨ | 4.506 | 20 | Ⅱ类 |
| ⑤ | 3.25 | 16 | Ⅰ类 | ⑩ | 17.941 | 26 | Ⅱ类 |
5 结论
（1）研究区主要发育丘状双层、丘状单层、层间单层及多层叠置4种鲕滩储层结构，正演模拟结果表明其地震反射特征具有差异性，但在鲕滩储层发育位置均表现为中—弱振幅断续反射特征。
（2）通过古地貌分析，研究区在飞二时期沉积物不断向深水区进积，台缘带向北东迁移，在飞二上亚段研究区中部形成高能环境台缘隆起带，为鲕粒滩体沉积提供外部条件，结合地震相划分及地震属性分析，认为研究区鲕滩储层主要发育在研究区中部台缘隆起带，大致呈南北向展布。
（3）通过采取以相对阻抗为主的调谐振幅反演及波形差异反演方法，能够预测鲕滩储层的空间展布，但波形差异反演在纵向上的分辨率较高，与测井储层解释吻合度更好，反演效果优于调谐振幅反演；储层厚度预测结果与井下储层厚度吻合度高，结果较为可靠，且高值区主要发育在中部台缘隆起带。
（4）研究发现，九龙山地区飞二段为鲕滩储层，主要发育在飞二上亚段，其地震预测模式为：中—弱振幅断续反射区、古地貌隆起高能沉积环境区域、波阻抗值小于1.6×106 g/（cm2·s）的孔隙度大于2%的储层发育区、储层厚度大于16 m的区域、裂缝因子高值区等，多参数叠合区为鲕滩储层有利发育区。共识别出10个鲕滩储层有利发育区，分布面积为80.701 km2，且储层厚度较大，具有较大的勘探潜力，为下一步井位部署提供有利依据。
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