0 引言
四川盆地深层（埋深大于4 500 m）海相碳酸盐岩油气成藏条件优越，已在川中地区发现了我国最大的海相碳酸盐岩整装气田——安岳气田［1-3］，其中震旦系—二叠系碳酸盐岩已探明天然气地质储量达1×1012 m3，成为我国海相碳酸盐岩天然气开发的重点气田。前人研究与开发实践表明，深层古老碳酸盐岩原生孔隙大多胶结殆尽，以次生溶蚀孔隙为主，而且储层趋向致密，是制约天然气富集高产的主控因素［4-5］。前期研究多认为高能相带控制了碳酸盐岩储层的发育与分布，建立了“相控”层状规模储层模型，但沿高能相带均匀布井钻探发现单井产量变化大、低产井多。近期研究认为震旦系灯影组碳酸盐岩岩溶孔洞型储层发育［6-7］，寒武系龙王庙组发育准同生期溶蚀作用形成的孔洞、孔隙型储层［8］，二叠系栖霞组—茅口组白云岩储层与岩溶孔洞储层发育［9-10］，在高能相带基础上叠加多期多类溶蚀作用形成的孔洞型储层成为主要钻探目标［4］。在沉积储层研究的基础上，已开展了深层碳酸盐岩储层的多种地震属性与反演研究，并采用水平井与高温高压气层改造技术提高单井产量［4，11］，支撑了安岳气田年产100×108 m3天然气的产能建设。但是，深层古老碳酸盐岩储层整体表现为低孔低渗特征、非均质性极强，尤其是碳酸盐岩台地内部低产低效井较多，高孔高渗“甜点”储层预测是安岳气田高效开发建产的关键技术难题。
为此，在四川盆地川中地区安岳气田三维地震资料重新处理的基础上，开展了微小走滑断裂与走滑断层破碎带的地震预测，率先进行了深层白云岩走滑断控“甜点”的开发实践，取得了重要发现，开辟了深层白云岩走滑断控“甜点”气藏高效勘探开发新领域。
1 地质背景
四川盆地位于我国扬子板块西北部（图1），是典型的叠合盆地［18］。盆地内震旦系—第四系发育齐全，并经历多期构造—沉积演变［18-19］。震旦纪晚期开始形成南北走向的德阳—安岳（绵阳—长宁）“裂陷槽”［1，20］（图1），海槽边缘震旦系灯影组台地碳酸盐岩高能储集相带发育，随后下寒武统筇竹寺组页岩广泛沉积于海槽与台地之上，组成优质生储盖组合。四川盆地寒武系—奥陶系碳酸盐岩台地稳定发育，在加里东期—海西期（奥陶纪—早二叠世）发生区域隆升，发育宽缓的川中古隆起，其核部缺失奥陶系—石炭系［18-20］。川中地区在中二叠世—中生代稳定沉降，燕山期—喜马拉雅期再次隆升，发育继承性的稳定古隆起［19］。受多期构造作用影响，克拉通盆地内部发育多期不同类型的不整合面，在盆地边缘形成了一系列褶皱—冲断构造。
四川盆地川中古隆起发育下寒武统及震旦系、二叠系页岩烃源岩，印支—燕山期是川中古隆起主要成藏期，成藏条件优越［1-3，21-22］。安岳气田位于川中古隆起的核部，含气层系包括上震旦统灯影组与下寒武统龙王庙组，以及二叠系栖霞组与茅口组［1-4］。重点开发层段上震旦统灯四段台缘丘滩与台内滩发育，并叠加了寒武系沉积前的风化壳岩溶作用，形成了广泛分布的丘滩体岩溶孔洞型储层［6-7］。储层单层厚度薄，但累计厚度大，测井解释储层段以低孔（<4%）、低渗（<0.5×10-3 μm2）储层为主，纵、横向上储层变化大，非均质性极强。灯四段已累计探明地质储量达5 900×108 m3，气藏埋深达5 000~5 500 m，属于深层高温常压气藏。评价期气井无阻流量介于（2~531）×104 m3/d之间，气井产能差异大，低产气井占比达70%，高效开发的难度大［4］。近期研究发现，川中地区高产井与走滑断裂密切相关，走滑断裂带的裂缝及其相关溶蚀孔洞发育，形成的裂缝—孔洞型储层比基质孔隙型储层的渗透率增加1~3个数量级，而且孔隙度可增加1倍以上［15，17］，成为高产井钻探的重点目标。走滑断控裂缝—孔洞型“甜点”储层受控于“相—断—溶”的复合作用，具有分区、分类与分带差异性，并对碳酸盐岩台地内储层的控制作用更显著。走滑断裂带的结构复杂，并造成裂缝带与裂缝—孔洞型储层的复杂分布［15，17］，但这类走滑断控“甜点”储层规模小、埋藏深，常规方法技术难以精准描述。
2 走滑断裂的精细刻画
针对微小走滑断裂地震响应弱、地震分辨率低的问题，开展了提高走滑断裂分辨率的“金字塔导航”处理。金字塔导航处理技术是一种线性多尺度多方向的分解技术［24-25］，利用图像金字塔方法和方向可控滤波器，在不同方向、不同尺度上进行运算，分解的每一层数据均进行最优方向增强，对地震信息内所蕴含走滑断裂信息进行更深度的挖掘与突出，从而提高走滑断裂的成像精度（图2）。金字塔分解在频率域中实现，通过在频率域递归调用低通径向滤波器来实现金字塔结构，然后在金字塔每层通过方向可控滤波器得到不同方向的带通滤波图像。因此，图像能够被分解成不同尺度下的子带信息，且每一层又可被分解到不同方向得到含有方向信息的子带图像。通过方向滤波器的线性组合实现方向可控滤波，并结合图像金字塔多尺度分解，将地震信号分解为不同尺度、不同方向的包含不同地质信息的子带信息，实现在不同尺度不同方向的走滑断裂识别。在地震资料中方向可控滤波器通过利用同相轴的方向进行滤波，其函数表达式如下：
式中： 是可控滤波器在 方向上的函数，由 方向的插值函数 和基函数 线性组合得到； j为分解的层数； N为基函数与插值函数的对数。
对比分析表明，研究区走滑断裂规模小，Ⅲ级（长度>10 km、最大垂向断距20~40 m）与Ⅳ级（长度<10 km、最大垂向断距10~20 m）走滑断裂在地震剖面上通常缺乏显著的错断特征，很多以褶曲形态出现的走滑断裂呈现显著错断与垂向位移［图3（c）］，而且平面上微小走滑断裂地震响应弱、很多难以识别。通过金字塔导航处理后，平面上发现的走滑断裂数量更多，断层形态更为清晰［图3（b）］，地震属性平面图上雁列/斜列的展布断裂特征更显著。剖面上微小走滑断裂出现显著的垂向断距，高陡直立的断层特征有利于判识走滑断裂［图3（d）］。金字塔导航处理有效提高了微小走滑断裂的识别精度，以走滑断裂的平面标志为主并且结合剖面标志与地震追踪，实现了Ⅲ—Ⅳ级微小走滑断裂的识别与解释。空间上对低序级走滑断裂的三维空间展布刻画更可靠。对比分析表明，处理前Ⅲ—Ⅳ级微小走滑断裂缺少垂向断距，地震平面属性响应模糊，可信度低。通过处理后的平面、剖面资料判识，其可信度提高30%以上，并可以进行微小走滑断裂的精细解释与组合成图。
在地震资料处理与典型走滑断裂地震响应特征分析的基础上，通过相干、曲率、最大似然性等地震属性方法技术识别走滑断裂，并开展走滑断裂的地震解释与工业成图，查明了安岳气田三维地震工区内走滑断裂的分布（图4）。在8 870 km2三维地震工区发现总长720 km北西走向主干走滑断裂带的基础上［13］，本文研究发现与落实了总长达1 860 km的走滑断裂，其中新发现与落实了北东向走滑断裂与Ⅲ—Ⅳ级走滑断裂［图4（a）］。结果表明，安岳气田发育8条Ⅰ级走滑断裂带（长度>50 km、最大垂向断距>60 m）、14条Ⅱ级走滑断裂带（长度>20 km、最大垂向断距>40 m），Ⅲ—Ⅳ级走滑断裂达688条，总长达1 146 km。这些成果表明安岳气田走滑断裂广泛发育，具有近平行的弥散性分布特征。
纵向上，走滑断裂分布在震旦系—二叠系［图4（b）］，少量可上延至三叠系，呈现显著的分层变形特征。前期解释主干走滑断裂以高陡直立的线性构造发育为特征［13］，本文解释发现在震旦系顶面、二叠系底面与二叠系上部沿走滑断裂带均有较多的次级走滑断裂发育，存在多层花状断裂构造。在震旦系与二叠系上部负花状构造发育，呈现显著的张扭特征。而在二叠系底部发育正花状构造，压扭构造特征明显。断裂分层变形特征可能对应张扭—压扭—张扭的3期断裂活动，与断裂期次判识一致［14］。通过走滑断裂的分层解释，走滑断裂带平面上条带状展布［图4（a）］。震旦系顶面北西走向走滑断裂带向东撒开，出现多条断裂组合的狭长马尾构造，呈现向东发育的特征。走滑断裂带具有显著的分段性，一系列断裂呈孤立、软连接的斜列/雁列组合。单条断裂的长度一般小于5 km，断裂强度弱、相互作用弱。而产生叠覆或连接作用的分段长度通常大于10 km，可能形成局部的微小地堑或地垒。
3 走滑断层破碎带的刻画
图5 安岳气田震旦系顶面走滑断层破碎带相干加强（a）、对称照明度（b）及其导航金字塔处理后的对称照明度（c）属性图对比 （其中绿—红色条带为断层破碎带）Fig.5 The enhanced coherence attribute（a），illumination attribute（b） and illumination attribute by steerable pyramid processing（c） showing the strike-slip fault damage zone at the top of the Sinian in the Anyue Gas Field （green-red band showing the strike-slip fault damage zone） |
对称性地震属性可以用来测量地震数据中的混沌程度，与成像地质表面的不连续性和曲率密切相关，可以通过相邻地震波形的细微局部对称变化提高断裂分辨率［28-30］。分析表明，相干加强等方法可能揭示断层核部的分布与强度［图5（a）］，但可识别的断层破碎带宽度较小。而对称照明度对地震振幅变化特征比较敏感，可以更有效地显示相邻地震波形的细微局部对称变化，从而突出断层破碎带特征。为突出断裂特征、压制干扰，在此基础上通过对称照明度属性的导航金字塔处理［28-30］，突出断层破碎带与围岩的差异。通过对比分析，3D对称照明度属性对断层破碎带地震响应较好［图5（b）］，而导航金字塔处理后的地震属性对微小断裂的响应效果更好，断层的方向性、延伸性更加清晰［图5（c）］。并且在断层破碎带边界出现显著的地震响应，能更清晰地显示断层破碎带边界，断层破碎带的强度响应也有所提高。通过实钻井对比分析，走滑断层破碎带的边界和强度预测成果与实钻结果吻合较好，如GS018-4-H1水平井横穿走滑断层破碎带，FMI（微电阻率成像）测井资料分析表明走滑断层破碎带裂缝发育，井—震标定进入断层破碎带边界裂缝发育段时对称照明度属性响应强烈。
通过钻井标定与校对，实现了安岳气田深层走滑断层破碎带刻画（图6）。通过走滑断层破碎带的刻画，发现与落实Ⅰ—Ⅱ级走滑断裂带的灯四段白云岩断层破碎带面积合计达1 440 km2。Ⅰ—Ⅱ级断层破碎带宽度一般在400~900 m之间，高达1 500 m；Ⅲ—Ⅳ级走滑断层破碎带宽度一般在50~150 m之间，高达400 m。分析表明，尽管安岳气田走滑断裂规模较小，但震旦系白云岩走滑断层破碎带具有相对较大的宽度［31］，而且断层破碎带宽度与断裂规模和断裂组合有关。老井复查表明，裂缝发育的钻井大多位于断层破碎带，而且沿裂缝溶蚀孔洞发育。相对基质孔隙型储层而言，断层破碎带的裂缝—孔洞储层发育段的孔隙度可能增加2倍以上，渗透率可能增加1个数量级以上［17］。综合分析，研究区走滑断层破碎带规模大，对储层的建设性作用大，有利于发育高孔高渗的裂缝—孔洞型“甜点”储层，是深层碳酸盐岩气藏高效开发的有利目标。
4 走滑断控“甜点”开发成效
针对安岳气田碳酸盐岩台地内部储层致密、单井日产气量低的问题，提出从相控规模储层均匀布井向走滑断控“甜点”储层择优钻探的开发部署思路，首先开展了MX8、GS18井区的开发先导试验区走滑断控“甜点”的钻探，在不同规模、不同类型走滑断裂带部署了14口钻探断层破碎带的水平井（图6）。
震旦系灯影组7口先导试验井钻探结果表明（图7），这些水平井井筒内储层钻遇率变化大，钻遇的储层厚度在387~874 m之间（平均为544 m），孔渗较高的优质储层厚度达187~598 m（平均为322 m），储层垂向厚度在7.8~56.1 m之间（平均为23.6 m）。这些井储层段渗透率变化达2个数量级，单井平均渗透率也在（0.3~3.8 ）×10-3 μm2的较大范围内变化。储层段的平均孔隙度在3.1%~4.4%之间，比断层破碎带之外的基质储层孔隙度增加达50%。这些数据表明，走滑断层破碎带发育一系列裂缝带，断层破碎带的钻遇率在50%以上，大多井80%以上储层位于断层破碎带，高孔高渗“甜点”储层位于断层破碎带裂缝发育部位。同时，不同断裂带、不同部位的断裂发育程度变化大，并造成渗透率的巨大差异，是储层厚度、物性纵横向变化与强非均质性的主控因素。
震旦系灯影组台内走滑断层破碎带的7口先导试验井获得了高产气流，日产天然气在（37.3~112.3）×104 m3之间，无阻流量日产天然气在（84.1~188.2）×104 m3之间。对比分析表明，断层破碎带的钻井产量比基质孔隙型储层的产量提高1倍以上。值得注意的是，MX019-H2井区断层破碎带发育（图8），钻井气测异常显示5次，累计段长585.5 m；出现气侵1次，发生井漏1次，漏失量高达2 954 m3，与地震预测结果一致。该井未钻至主干断层破碎带的内带，因大量漏失而完钻。尽管该井钻遇储层段孔隙度与渗透率较低，但测试获得日产天然气达91.48×104 m3，而且投产产量稳定、日产天然气约为20×104 m3，是基质孔隙型储层单井日产量的5倍以上。该井钻遇Ⅲ级走滑断层破碎带，刚进入地震预测的断层破碎带发育部位就发生大量漏失，并揭示存在大型缝洞储层，揭示小型白云岩走滑断层破碎带“甜点”储层潜力巨大。
通过安岳气田断层破碎带所占面积与现有钻井储层物性分析，安岳气田走滑断控“甜点”地质储量规模估计可达3 000×108 m3，表明深层走滑断控“甜点”气藏的巨大开发潜力，揭示深层走滑断控气藏是四川盆地有利的开发新领域。统计分析表明，四川盆地走滑断层破碎带分布的49口高产井2023年度产气量达50.4×108 m3（图6），平均单井日产气达14.7×104 m3，超过基质孔隙型储层开发井日产量的2倍以上，成为前中生界深层首个年产气量达50×108 m3的走滑断控“甜点”气藏开发区，其年产油气当量也超过了首个前中生界走滑断控油田——富满油田。通过走滑断控“甜点”储层的择优钻探，不仅实现了安岳气田产量倍增的效益开发，经济效益显著，而且对深层致密碳酸盐岩气藏高效开发与绿色油矿建设具有重要借鉴意义。
5 结论
尽管深层走滑断裂及其相关气藏极为复杂、储层描述困难，开发难度极大，通过四川盆地安岳气田走滑断裂带的开发实践，可以得到以下基本认识：
（1）导航金字塔处理可以提高深层微小走滑断裂的识别精度，处理后的地震对称照明度属性可以实现深层白云岩断层破碎带的刻画。
（2）川中深层白云岩微小走滑断裂带发育高孔高渗裂缝—孔洞型“甜点”储层，能形成规模“甜点”储层的高效开发区。
（3）走滑断控“甜点”储层能提高单井产量1倍以上，发现并建成了首个年产气量达50×108 m3的前中生界深层走滑断控“甜点”气藏开发区，走滑断控“甜点”储层高效开发潜力巨大。
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