0 引言

四川盆地川中地区下二叠统栖霞组在20世纪70年代就取得勘探发现，1974年NJ井在栖霞组白云岩储层中测试获日产工业气流4.68×10⁴m³，这是川中地区第一口钻穿下二叠统的井，证实了该区栖霞组具有良好的含气性^[1]。近年来MX42、MX31X1、MX39和HL1井分别在栖霞组和茅口组钻遇滩相白云岩储层并测试获得高产，展现出川中下二叠良好的勘探前景^[2-3]。

合川区块内栖霞组、茅口组均有油气发现，也有多口井未钻遇有效储层而失利，表明本区下二叠统既有勘探潜力，也面临诸多难题。前人针对下二叠统在资源潜力、沉积演化、成岩作用、成藏条件等方面开展了较多工作^[4-7]，总体认为区内下二叠统资源潜力大且成藏条件好，具备获得规模油气发现的潜力。近年来, 研究者分别从子波分解、模型正演等方面对下二叠统白云岩进行了分析和预测，取得了较好的效果^[8-9]，但其研究区域主要针对川西北地区，其地质条件与本次研究区存在差异，上述方法在本区的实际应用中效果不佳。本文在分析储层岩石物理特征的基础上，明确目的层段地震反射的响应特征及所代表的地质涵义，并分小层段开展针对性储层预测，有效提高了储层预测精度，取得了较好的应用效果，研究成果有效推动了该区勘探开发进程。

1 地层特征

合川地区位于四川盆地中部，区域构造上属川中低缓构造带东部(图 1a)。区内下二叠统总体为一套碳酸盐岩夹少量硅质岩和泥页岩的海相沉积，自下而上分为梁山组、栖霞组和茅口组，其中栖霞组分为栖一段和栖二段，栖一段岩性主要为深灰色或黑色泥粉晶生物灰岩夹泥质灰岩，栖二段岩性主要为浅灰色和灰色微—亮晶生物灰岩，夹薄层白云岩。下二叠统底部梁山组与下伏地层呈不整合接触^[10-11]，为Ⅰ型层序界面；栖霞组与梁山组之间为连续沉积；栖霞组和茅口组之间为岩性岩相转化界面，属Ⅱ型层序界面。综合层序界面识别标志，以及典型地震反射剖面与测井曲线的识别标志，将研究区下二叠统梁山组和栖霞组划分为一个完整的三级层序；茅口组分为两个完整的三级层序。

2 储层预测 2.1 储层特征

合川地区下二叠统栖霞组储层岩性为白云岩和灰岩，勘探实践发现有利储层为白云岩。白云岩层段孔隙度一般大于4%，测井解释为气层，最终都获得了高产；而灰岩储层孔隙度一般较低，多小于2%，测井解释为差气层，难以获得有效产能。白云岩纵向上主要发育在栖二段，栖二段又可划分为栖二^a和栖二^b两个亚段，栖二^a亚段厚度在25m左右，相当于栖顶储层，栖二^b亚段厚度在75m左右，储层发育在栖二^b亚段中部，相当于内幕储层。栖二段储层岩石物理特征、纵向位置及其与上、下围岩的关系在地震响应上存在差异，研究中按照上、下两段(栖二^b、栖二^a)分别进行预测(图 1b)。

2.2 储层特征分析及预测 2.2.1 模型正演

栖二段白云岩储层相对围岩为低阻抗^[12]，根据其纵向发育位置距离栖霞顶的差异，在栖霞组顶部和中部形成波阻抗差异，并在栖霞组顶面和内部表现出不同的地震反射特征。为了明确储层在纵向位置的差异对地震反射特征的影响，设计了储层发育位置从栖霞顶部到内部深度逐渐增加的地质模型。根据实际声波测井资料获取速度信息，分别对各套地层进行速度填充，另根据实际三维地震资料选取主频为35Hz的地震子波(图 2)。

对上述模型正演的结果表明：当储层在栖二^a亚段上部发育时，即储层距离栖霞顶小于20m时，栖霞顶呈弱波峰地震反射。当储层在栖二^b亚段中部发育时，即储层距离栖霞顶部大于20m时，在栖霞组内部呈强波峰地震反射。由于储层厚度小于地震分辨率，内幕反射的强波峰反射与储层底在纵向位置上并不是完全对应的，但储层发育时振幅变强的特点是明确的，因此理论上可以通过提取栖霞顶部和内部振幅属性来预测栖二^a亚段和栖二^b亚段的储层发育位置。根据栖二段两套储层纵向位置的不同与其在地震剖面上所对应的反射同相轴的差异，在实际研究过程中应分为上段和下段两套储层分别进行预测，上段储层发育于栖二^a亚段，下段储层发育于栖二^b亚段。

2.2.2 栖二^b储层预测

图 2正演结果明确了在围岩速度不变情况下的储层地震响应特征。栖二^b亚段发育储层时，会在栖霞内幕形成强反射，且储层发育越好(厚度越大，孔隙度越高)，内幕反射越强。但是研究区实际情况比上述模型复杂，因为下二叠统与下伏地层呈高角度不整合接触，下伏地层速度横向差异较大，栖霞底部反射的旁瓣会与栖霞组内部储层发育产生的反射相干涉，导致反射振幅出现强弱变化。为了明确下伏地层速度变化对栖霞组内部反射的具体影响，精细刻画了本区地层格架模型，依此设计地质模型并分别用不同子波进行正演(图 3a)。模型中栖霞组地层段按不发育储层的灰岩速度进行充填，其余地层按下伏寒武系、奥陶系、志留系和石炭系实际的地层速度充填。图 3b是利用实际地震子波进行正演得到的剖面，图 3c是利用俞氏子波进行正演得到的剖面。从正演结果可以看出，虽然模型中没有设计发育储层，但由于实际地震子波存在旁瓣且下伏地层存在速度横向变化，在正演结果上表现为栖霞组内幕出现了强弱不一的反射；而俞氏子波由于没有旁瓣，在栖霞组内部没有产生反射。这进一步说明下伏地层的速度变化会影响栖霞组内部反射，同时栖霞组底部反射的旁瓣与储层引起的强反射纵向位置接近，相互交织在一起，所以不能直接用振幅属性表征储层。基于上述认识，必须消除下伏地层引起的栖霞内部反射影响后，再进行栖霞内幕的储层预测才能更真实地反映地下地质情况。为了查明栖霞内幕储层的横向变化，研究中通过刻画全区各套地层分布，建立基于真实地层格架的三维模型，并按实际地层层速度进行充填。其中栖霞组以不发育储层的灰岩速度进行充填，通过实际地震资料提取的子波正演得到全区不发育储层时的三维数据体；再用实际地震数据与正演数据求差得到对下伏地层校正后的数据体，在此数据体上提取地震属性进行储层预测，消除下伏地层影响。

2.2.3 栖二^a储层预测

图 2正演结果表明，在上覆盖层速度横向不变的情况下，栖二^a亚段发育储层时，栖霞组顶振幅变弱。实际工区内栖霞顶部茅一段泥灰岩虽然厚度相对稳定，但是其泥质含量横向存在变化，这种变化使得茅一段速度横向随之发生变化，即栖霞组顶部和茅一段之间的阻抗差发生了变化，导致栖霞顶部反射强弱发生变化，不能仅利用栖霞组顶部反射特征预测栖二^a亚段储层发育情况。为了验证茅一段速度变化对栖霞顶部反射特征的具体影响，设计了栖霞顶部储层发育时盖层速度不变和盖层速度变化两种地质模型进行正演(图 4)。从正演结果可以看出，当栖霞组上覆地层速度不变时，栖霞顶反射强度随着储层发育程度增加而减弱，二者相关性强，此时栖霞顶弱反射代表储层发育；但当栖霞上覆地层速度升高时，盖层和栖霞顶之间阻抗差减小，栖霞顶也呈弱反射，此时并不代表储层发育。因此直接提取栖顶弱振幅属性不能真实反映储层的发育情况。

通过对正演结果的进一步分析发现，当茅一段速度升高时，栖霞顶呈弱反射，同时茅一段顶也呈弱反射，即栖霞顶反射相对于茅一段顶的反射强度并未发生变化；当茅一段泥质含量稳定时，速度不变，茅一段为强反射，此时若栖霞顶发育储层，茅一段顶反射基本不变，而栖霞顶反射变弱，即栖顶反射相对于茅一段顶反射明显减弱。基于正演分析结果，实际研究过程中利用栖霞顶振幅与茅一段顶振幅的比值进行储层预测，可以较好地消除上覆地层的影响，实现对栖霞顶储层的有效预测。

3 应用效果

应用上述方法分别对研究区栖霞组两套白云岩储层进行了预测。

图 5是利用实际地震资料直接提取的合川区块栖霞组内部最大波峰振幅平面属性图(图 5a)和消除了下伏地层影响后的最大波峰振幅属性平面图(图 5b)。从图中可以看出，在直接提取的振幅属性图上，工区东部出现连片强振幅，但该范围内的NC7和L1井实钻均不发育储层。在消除了下伏地层影响的属性平面图上，工区东部振幅明显减弱，说明原始属性的强振幅主要是由下伏地层的旁瓣引起的。工区中部GS16井附近原始振幅绝对值较小，消除下伏地层影响后振幅相对较强，实钻GS16井栖霞内部发育储层。显然，消除下伏地层影响后的振幅属性与实钻储层吻合程度更高。研究区内的钻井统计结果显示，利用本文方法预测的吻合率为79%，而用原始属性预测的吻合率仅有60%左右，表明本方法能够有效提高栖霞内幕储层预测精度。

图 6是提取的研究区栖霞顶最大波峰振幅属性与振幅比属性平面图，从两张图可以看出，二者存在较大差异。分析发现，振幅比属性与井吻合更好，GS16和NV1井实钻栖霞顶不发育储层，但在栖顶振幅属性上表现为弱振幅，在振幅比值属性上为高值，即表现为相对强；MX31X1和NJ井栖顶发育储层，在振幅比值属性上为低值，即表现为相对弱。统计区内所有钻井表明，直接利用振幅属性预测储层吻合率为62%，利用振幅比属性吻合率为82%，后者储层预测精度大幅度提高，表明该方法可有效用于栖二^a储层预测。

上述研究成果在油田的实际勘探过程中得到了有效应用。利用消除下伏地层影响的方法对栖二^b亚段进行储层预测，在校正后的振幅属性高值区部署了HS2井，利用最大波峰振幅比对栖二^a亚段进行储层预测，在振幅比低值区部署了HS4井。实钻HS2井在栖二^b亚段成功钻遇了2m厚白云岩储层并获得了高产气流；HS4井在栖二^a亚段钻遇了7m厚的白云岩储层，也获得了高产气流。两口新钻井的实钻情况均与预测相吻合，进一步验证了本文提出的储层预测方法的合理性和有效性。

4 结束语

针对合川地区下二叠统储层厚度薄、地震响应不清、储层预测难度大的问题，从岩石物性出发，结合地质背景特征，应用正演模拟分析，明确了影响储层预测不准的关键原因，并提出了有效的解决方法，取得了良好的效果，指导了研究区内的下一步勘探，并形成了一套有效预测该区薄储层的技术系列。

(1) 栖二^a亚段白云岩孔隙度高，为相对低速，储层发育时与上覆盖层速度增加时均为顶部弱反射，通过栖霞顶振幅与茅一段顶振幅比值可有效减弱上覆盖层影响，实现对栖霞顶储层的有效预测。

(2) 栖二^b亚段白云岩储层为相对低速，储层发育时与下伏高速层发育时均为内部振幅增强的特征，通过模型正演消除下伏地层的影响，可有效提高栖二^b储层预测精度。