中扬子地区长兴组生屑滩储层预测

Prediction of Bioclastic Beach Reservoir of Changxing Formation in Middle Yangtze Region

摘要: 晚二叠世长兴组是中扬子地区礁滩储层最为发育的层位之一，可分为生物礁储层和生屑滩储层。长兴组生屑滩储层具有具有低电阻、低GR、中高声波的特点，由于厚度薄、岩性组合复杂、在地震剖面上为响应特征不明显，难以通过经典的相控储层预测技术进行预测。本文利用电阻率曲线作为敏感参数曲线，使用波形指示反演技术(SMI)对中扬子地区长兴组生屑滩储层进行了预测，识别出建南三维区探明储量范围之外生屑滩圈闭群2个，总面积147.48 km²。其中南部生屑滩7个，圈闭面积21.24 km²，预计圈闭资源量27.3 × 108 m³；北部生屑滩4个，圈闭面积126.24 km²，预计圈闭资源量124 × 108 m³，其中最大的北1号已钻探。南部未钻探目标主要为南5号圈闭，面积7.39 km²。

Abstract: Changxing Formation in the Late Permian is one of the most developed reef beach reservoirs in the middle Yangtze region, which can be divided into biological reef reservoir and bioclastic beach reservoir. The bioclastic beach reservoir of Changxing formation has the characteristics of low resistance, low GR and medium high sound wave. Due to its thin thickness, complex lithologic combination and unclear response characteristics on the seismic profile, it is difficult to predict by the classical facies controlled reservoir prediction technology. In this paper, the resistivity curve is used as the sensitive parameter curve, and the Seismic Motion Inversion (SMI) is used to predict the bioclastic beach reservoir of Changxing Formation in the middle Yangtze region. Two bioclastic beach trap groups outside the proved reserves of Jiannan 3D area are identified, with a total area of 147.48 km². Among them, there are 7 bioclastic beaches in the south, with a trap area of 21.24 km² and an estimated trap resource of 27.3 × 108 m³; There are 4 bioclastic beaches in the north, with a trap area of 126.24 km² and an estimated trap resource of 124 × 108 m³, of which the largest North 1 has been drilled. The undrilled target in the south is mainly South 5 trap, with an area of 7.39 km².

1. 引言

礁滩沉积体储集性能优越，分布规模一般较为巨大，是海相碳酸盐岩油气勘探的重要领域。在中国的三大克拉通盆地从古生代到早中生代发育多个时期的礁滩相储层，近些年来的勘探也取得了重要成果，尤其是四川盆地相继发现了普光、元坝、龙岗等二、三叠系礁滩大气田以及安岳震旦系、寒武系等礁滩大气田 [1]，成为四川盆地近年储、产量快速增长的重要原因，也显示了扬子海相盆地礁滩领域巨大的勘探潜力 [2]。

中扬子地区自印支期以来受多期、多方向构造的叠加与复合，呈现出“两山一盆”的构造特点 [3]，南部的江南——雪峰造山带和北部的秦岭——大别造山带向中扬子腹地对冲、叠加和复合；区内长兴组主要分布在鄂西渝东区、中扬子南缘慈利–崇阳及鄂中秭归–宜都一带，由浅灰色、灰色中、厚层至块状灰岩、生物碎屑灰岩、含燧石灰岩、泥灰岩夹次生白云岩组成，以发育生物礁灰岩、礁白云岩为特征，与下伏吴家坪组含燧石条带、燧石团块灰岩整合接触，与上覆飞仙关组整合接触 [4] [5]。

中扬子地区长兴组主要发育两类储层：生物礁储层和生屑滩储层。生物礁储层以建南北生物礁和利川见天坝为代表，储集岩类主要为白云岩、礁灰岩、含生屑灰岩；生屑滩储层则发育于建南南高点长兴组，属于开阔台地生屑滩沉积，主要储集岩类为白云岩、白云质灰岩、生屑灰岩和含生屑灰岩，其中物性最好的是白云岩和白云质灰岩，在物性上表现出特低孔、特低渗特征，具有规模小、储层薄、物性差、非均质性强、横向连续性差的特点 [6]。

长兴组生物礁储层沉积相带确定、地震响应特征明显且阻抗差异大，通过经典的相控储层预测技术就能够进行较精准的预测。而长兴组生屑滩储层由于其厚度薄、非均质性强的特点，在地震剖面上为响应特征不明显、阻抗差异小，难以单纯通过地震属性预测，一直以来，对于类似的薄层储层的预测都是油气勘探领域的一个重点和难点。针对长兴组生屑滩储层这样的薄层储层，需要使用到与以往不同的的储层预测技术，波形指示反演(SMI)就是近年来发展起来的针对薄层储层预测的有效方法。

2. 地震波形指示反演(SMI)技术

2.1. 研究现状

地震波形指示模拟反演(SMI)是基于传统地质统计学反演发展起来的一种高精度反演方法，其应用主要是针对薄储层，且在筛选样本时对井位分布的均匀性没有严格要求，因而适用范围广泛，近些年来已经有盛述超、高君等诸多油气工作者对该方法的原理和优势做了详细阐述 [7] [8]。传统方法的样本筛选考虑的是空间变异程度，高频成分来自随机模拟，横向分辨率低，而地震波形指示模拟反演方法则是利用地震波形的横向变化来反应储层空间的相变特征，优选相似性高、空间距离近的井作为统计样本，通过井震结合的方法分析储层垂向岩性组合高频结构特征和井间储层分布特征，能够更好反映沉积相对储层分布的控制作用，同时有较高的反演纵、横向精度。

当前地震波形指示模拟反演(SMI)技术在储层预测中得到了广泛的应用。通过该技术，顾雯等对准噶尔盆地薄层砂岩气藏进行了储层预测，精细刻画了砂体分布范围 [9]；杜伟维等使用该方法明确了塔河油田卡拉沙依组砂体的叠置关系与横向展布 [10]；韩长城等应用该技术预测了东营凹陷沙四上亚段的有利滩坝相带 [11]。前人的实践说明地震波形指示模拟反演技术对于勘探到开发阶段的薄储层定量预测是有较高的实际运用价值的。

2.2. 技术实现

地震波形指示模拟反演技术实现过程包括以下三个步骤：① 通过波形相似性优选样本；② 对样本井曲线进行滤波处理；③ 空间估值。

1) 通过波形相似性优选样本

以已知井地震波形特征的相似性和空间距离两个变量为标准，优选低频结构相似的井作为空间估值样本(图1)，建立初始模型，并统计其纵波阻抗作为先验信息。优选出的井样本的高频成分由于沉积微相的差异可能有所不同，但是低频信息是有共性的，分布密集的地震波形可以精确表征空间结构的低频变化，同时约束高频取值范围，提高反演精度。

Figure 1. The waveform indicates a schematic view of the preferred sample

图1. 波形指示优选样本

2) 对样本井曲线进行滤波处理

将初始模型与地震频带阻抗进行匹配滤波，计算得到似然函数。由于地震波形在高频信息上的差异性会对曲线相似性的判断造成影响，所以我们需要对样本进行分解和滤波处理，逐步降低频率滤除差异较大的高频成分，提升波形相似性，保留确定性频带成分。在波形相似的前提下，储层结构的确定性可以通过低频信息和高频信息的重合度来进行判断，越是与低频信息靠近确定性越强，越是与高频信息靠近，随机性越强。且共性频带范围是大幅度超出超出地震有效频带的，因此地震有效频带之外也有较大确定性(图2)。

Figure 2. Multi-scale analysis of logging curves

图2. 测井曲线多尺度分析

3) 空间估值

在贝叶斯框架下，联合似然函数分布和先验分布得到后验概率分布函数，使用迭代模型扰动量的方法逼近样本数据，使后验概率分布函数最大时的解作为有效的随机实现，取多次有效实现的均值作为期望值输出。

$\text{Z}\left({\text{X}}_0\right)={\displaystyle {\sum }_{\text{i}=\text{1}}^{\text{n}}\text{λiZ}(\; X\; i\; )}$

式中：Z(X₀)为未知点的值，Z(X_i)为波形优选的样本点的值，λi为第i个样本点对未知点的权重，n为优选样本点的个数。

地震波形指示模拟反演(SMI)方法能够有效运于在油气藏开发阶段对薄储层的预测和刻画中，获取确定的高频信息并拓宽地震的频带，提高反演分辨率。其具有以下特点：① 横向上与地震趋势相符合，垂向上与井的信息相符合，分辨率高；② 对井的分布要求较低，不受井点分布影响，在井无较多井信息可用的开发阶段能发挥很大作用；③ 剖面吻合性好，可以准确预测井间砂体。作为一种专门面向开发地震的反演方法，它能够有效提高反演结果的确定性，为地质人员进行薄层反演提供了新的思路和方法。

3. 储层测井响应特征

建南地区长兴组储判别主要依据电阻率曲线，从图3可以看出储层具有低电阻、低GR、中高声波的特点。由于该区测井资料年代跨度长，需要对不同年代的资料进行归一化处理，同时为了保证井间一致性还需要对归一化后的曲线进行标准化处理(如图4、图5)。从图从可以看出经过归一化以后曲线的形态不改变，只是范围有所改变，经过标准化后曲线的形态有所改变，但是对储层的敏感性没有改变，储层在标准化后的曲线上也是表现为低电阻特征。有了以上测井响应特征后，本次反演的主要思路如下：首先利用对储层敏感的参数反演出低电阻率发育区，在低电阻率发育区优选出低GR的区域排除泥质的干扰，最后再选择低阻抗区即为优质储层发育区。

Figure 3. J35 well comprehensive histogram of the Changxing formation

图3. J35井长兴组综合柱状图

Figure 4. Normalized histogram of resistivity curves

图4. 电阻率曲线标准化直方图

Figure 5. Normalized comparison plot of resistivity curve

图5. 电阻率曲线标准化对比图

4. 储层地震响应特征

长兴组生屑滩由于厚度薄、岩性组合复杂、在地震剖面上仅仅有一套反射同相轴为各种岩性组合的综合响应(如图6)，单纯利用地震属性难以预测。如图7建45井合成记录，长兴组储层主要位于相位(1)与相位(3)之间，相位(1)为飞一底部泥岩与下覆地层高阻灰岩形成的一套强反射界面。相位(2)是多种岩性组合产生的综合响应。相位(3)为长兴组的底部高阻抗的灰岩与吴家坪组的上部低波阻抗的硅质页岩形成一个强的反射界面。因此，针对不同类型的储层，采取不一样的预测方法，其中生屑滩储层主要利用波形指示反演技术进行预测。

Figure 6. Seismic profile characteristics of the Changxing formation

图6. 长兴组地震剖面特征

Figure 7. Synthetic records of the Jian 45 well

图7. 建45井合成记录

5. 储层岩石物理分析

在对测井曲线处理基础上利用阻抗–电阻率对数交会开展敏感参数分析，长兴组气层电阻率值对数低于3，即电阻率小于1000，阻抗值14,000~18,000；通过交会图分析(图8)可以看出该区阻抗对储层区分度弱、电阻区分能力强。因此，选取电阻率曲线作为敏感参数曲线进行反演。同时利用阻抗曲线进行辅助分析。

Figure 8. Intersection of resistance and impedance of chip-generating beach reservoirs of the Changxing formation in Jiannan area

图8. 建南地区长兴组生屑滩储层电阻–阻抗交会图

6. 识别成果

图9为测井约束反演与SMI波形指示反演对比，可以看出波形指示反演纵向上分辨率明显提高，原始的波阻抗反演不能很好的区分储层，通过波形指示反演，选择对储层敏感的参数电阻率进行反演，图10电阻率对数剖面，红黄色区为电阻率小于1000的区域即对应的低电阻发育区，剖面上每个井左边为电阻率曲线，右边为阻抗曲线，可以看出建38–建35–建43下部一套储层的横向连通关系非常清楚，这样有助于小层的平面追踪，反演结果与参与井吻合且分辨率大幅提高。

从图11波阻抗连井剖面可以看出建35–建45对应的储层段也表现为低阻抗特点，这样低阻抗、低电阻的区域即为储层发育有利区。利用这样的特点对储层进行平面范围进行追踪。图12和图13分别为电阻率和波阻抗反演的平面图，其中虚线范围表现为低阻抗、低电阻的特点为储层发育有利区。图14为过该有利区的一个剖面，可以清楚的看出其表现为低电阻特点。

Figure 9. Seismic waveform indication inversion and wave impedance inversion comparison chart

图9. 地震波形指示反演与波阻抗反演对比图

Figure 10. Contrasting diagram of logarithmic resistivity inversion indicated by seismic waveforms of the Changxing formation in southern Jiannan area

图10. 建南南长兴组地震波形指示反演电阻率对数连井对比图

Figure 11. Contrasting diagram of seismic waveform indicating inversion wave impedance of the Changxing formation in southern Jiannan area

图11. 建南南长兴地震波形指示反演波阻抗连井对比图

Figure 12. Floor plan of resistivity inversion of the Changxing formation in southern Jiannan area

图12. 建南南长兴电阻率反演平面图

Figure 13. Floor plan of wave impedance inversion of the Changxing formation in southern Jiannan area

图13. 建南南长兴组波阻抗反演平面图

Figure 14. Favorable target resistivity inversion profile of the Changxing formation in southern Jiannan area

图14. 建南南长兴组生屑滩有利目标电阻率反演剖面

7. 厚度预测

利用波形指示反演可以直接反演出小层的顶底界面，所以利用人工识别的办法追踪小层的顶、底界面，再利用已知井计算小层的平均速度来求区储层的厚度，同时结合钻井资料来校正厚度图(图15)。

Figure 15. Reservoir thickness prediction map of the Changxing formation in southern Jiannan area

图15. 建南南长兴储层厚度预测图

通过以上方法对建南三维区长兴组生物滩进行了识别，(图16)探明储量范围之外共识别生屑滩圈闭群2个，总面积147.48 km²。其中南部生屑滩7个，圈闭面积21.24 km²，预计圈闭资源量27.3 × 10⁸ m³；北部生屑滩4个，圈闭面积126.24 km²，预计圈闭资源量124 × 10⁸ m³，其中最大的北1号已钻探。南部未钻探目标主要为南5号圈闭，面积7.39 km²。

Figure 16. Biological reef and chipid beach trap map of the Changxing formation in the three-dimensional area of Jiannan area

图16. 建南三维区长兴组生物礁、滩圈闭图

8. 结论

1) 依据归一化和标准化处理后的电阻率曲线，可以判断长兴组生屑滩储层具有具有低电阻、低GR、中高声波的特点。

2) 长兴组生屑滩由于厚度薄、岩性组合复杂、在地震剖面上仅仅有一套反射同相轴为各种岩性组合的综合响应，单纯利用地震属性难以预测。

3) 利用阻抗–电阻率对数交会开展敏感参数分析，可以判断该区阻抗对生屑滩储层区分度弱、电阻区分能力强，可以电阻率曲线作为敏感参数曲线进行反演。

4) 与测井约束反演相比，波形指示反演纵向上分辨率明显提高。低阻抗、低电阻的区域即为长兴组生屑滩储层发育有利区。

5) 利用反演结果，结合人工识别的办法和钻井资料，识别出建南三维区探明储量范围之外生屑滩圈闭群2个，总面积147.48 km²。其中南部生屑滩7个，圈闭面积21.24 km²，预计圈闭资源量27.3 × 10⁸ m³；北部生屑滩4个，圈闭面积126.24 km²，预计圈闭资源量124 × 10⁸ m³，其中最大的北1号已钻探。南部未钻探目标主要为南5号圈闭，面积7.39 km²。