四川盆地南部页岩气地震勘探新进展

作者简介：李志荣，１９６５年生，教授级高级工程师，硕士；现任川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司副总经理、总工程师，长期从事地球物理研究及综合管理工作。地址：（６１０２１３）四川省成都市双流县华阳镇华阳大道１段１号。电话：（０２８）８５７６２２８６。Ｅ‐ｍａｉｌ：ｌｉｚｈｉｒ＿ｓｃ＠ｃｎｐｃ．ｃｏｍ．ｃｎ

四川盆地南部页岩气地震勘探新进展

李志荣　邓小江　杨晓　巫芙蓉　刘定锦　张红　谭荣彪　周跃宗

川庆钻探工程有限公司地球物理勘探公司

李志荣等．四川盆地南部页岩气地震勘探新进展．天然气工业，２０１１，３１（４）：４０‐４３．

摘　要　我国目前对于页岩气的研究多集中在基础理论上，利用地球物理资料对页岩气进行研究尚处于探索阶段。为此，在对四川盆地南部页岩层段地质、地球物理响应特征分析的基础上，通过地震资料采集、处理及解释技术攻关，形成了一套较为完整的页岩气地球物理勘探思路及技术流程，取得了页岩气地震勘探的新进展。采集方面，通过对激发接收参数的试验攻关，优选了技术性与经济性兼备的、合理的采集参数；处理方面，特别注重静校正、保真保幅及浅层信息保护等处理环节；解释方面，在分析页岩气主控因素的基础上，通过断层精细解释＋埋深编制＋优质页岩厚度预测等环节的工作，为该地区页岩气资源评价和开发目标区的选择提供了坚实的基础资料。 关键词　四川盆地　南　页岩气　地震勘探　技术　进展　采集处理解释　技术攻关 ＤＯＩ：１０．３７８７／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００‐０９７６．２０１１．０４．００９

随着我国经济的飞速发展，对能源特别是低碳、清洁能源的需求日益扩大，页岩气成为我国非常规油气资源领域研究的热点。目前，对页岩气进行了很多基础研究，取得了一些地质成果

［１］

。但在页岩气勘探开

发的工程技术方面，虽国外取得了成功［２‐４］

，而国内尚

处于探索阶段，特别是如何利用地震资料对页岩气进行研究，目前没有形成一套完整的技术思路与方法。笔者旨在通过四川盆地南部页岩气的勘探实践，对页岩气地球物理勘探技术进行探索和研究，提出了适合于中国地质特征的页岩气地球物理勘探评价方法。

１　页岩层段地质、地球物理响应特征

１．１　地质特征

研究区下志留统龙马溪组整体岩性表现为：下部是黑色页岩，上部深灰至灰绿色页岩，粉砂质页岩。对于龙马溪组页岩层来说，具有勘探开发意义的优质页岩主要位于龙马溪组底部，厚度约４０ｍ。据王兰生、王世谦等人研究

［５‐８］

，四川盆地南部优质页岩的指标

为：ＴＯＣ＞２％，含气量高（大于１．５ｍ３

／ｔ），孔隙度大于２％，厚度大于３０ｍ。

１．２　测井响应特征

与相邻上覆、下伏地层相比，龙马溪组测井响应特征表现为低速度、高伽马值、低电阻率值，龙马溪组内部优质页岩层测井曲线特征表现为速度有高有低、高伽马值等特征。１．３　地球物理响应特征

由于页岩层段为岩性较为均一的泥岩、碳质页岩，内部缺乏较为明显的波阻抗界面（图１），因此，龙马溪组整段表现为断续—弱振幅反射（图１

中黄色部分）。

图１　研究区内Ｎｘ井龙马溪组地震响应特征图

２　地震资料采集

２．１　采集难点

研究区地表主要出露南方海相碳酸盐岩，地震采集面临如下两个问题：①主要为山地地形、大面积出露奥陶系、二叠系、三叠系等的石灰岩，地震激发、接收条件差，原始地震资料信噪比和分辨率较低；②勘探目的层地层倾角较陡且埋深跨度大，在页岩气低成本勘探战略下，如何选择对勘探成本影响最大的道距、覆盖次数及最大炮检距等参数是地震采集工作的关键因素。２．２　技术思路

针对上述难点，主要开展了３个方面的攻关：①攻关线（段）采用小道距、高覆盖、长炮检距的技术测试方案，优选针对目的层的覆盖次数、道距、最大炮检距、激发参数等多种地球物理参数；②在保证足够信噪比的基础上，开展以小药量为核心的激发试验，优选适合该区的最佳激发参数；③采用数字检波器进行干扰波调查，优选组合串数、组合基距、组合图形等接收参数。表１为采集攻关前后的参数对比。

表１　研究区攻关前后采集参数对比表方案攻关方案优化后的生产方案

观测类型１炮１线１炮１线

道距 １０ｍ２０ｍ

炮点距　４０ｍ１００ｍ

接收道数９６０道４５０道

覆盖次数１２０次４５次

观测系统４７９５‐５‐１０‐５‐４７９５４４９０‐１０‐２０‐１０‐４４９０

激发参数１口×１５ｍ×４～２０ｋｇ

（１９９８年勘探）

１口×１５ｍ×４～１０ｋｇ

接收参数１串线性组合２串面积组合２．３　效果分析

通过技术攻关，在节约勘探成本的基础上，获得了高品质的地震剖面（图２），特别是构造核部成像效果在攻关后得到明显改善，进一步满足了页岩气勘探的要求。

３　地震资料处理

３．１　处理难点

四川盆地南部页岩气地震资料处理主要面临两大难点：①地表出露有奥陶系、志留系、二叠系、三叠系、侏罗系等多套地层，岩性横向变化大，地形起伏大

，静

图２　地震采集攻关前后试验剖面成像效果对比图

校正和地表一致性处理面临巨大挑战；②目的层内部反射能量弱，分辨率较低，如何精确成像是一个难点。

３．２　技术思路

针对这两大难点，开展了静校正、去噪、振幅保持、精细速度分析等方面的处理技术攻关。由于页岩气目的层埋藏相对较浅，特别是通过精细切除来保护浅层信息，切除后浅层地震成像有着较为明显的改善（图

３）。

图３　精细切除前后叠加剖面段成像效果对比图３．３　效果分析

通过地震资料处理攻关，获得了高信噪比、高分辨率的地震剖面（图４），为下一步页岩气构造解释、储层预测奠定了坚实的基础。

图４　处理攻关后偏移剖面段成像效果展示图

４　地震资料解释及有利探区优选

４．１　解释难点

页岩气地震资料解释主要面临如下难点：①前已述及，龙马溪组顶表现为一弱波谷，龙马溪组顶追踪对比困难（图１），准确落实龙马溪组的地层厚度平面分布较为困难；②优质页岩层厚度较薄，地震响应特征不明显，在常规地震剖面上难以识别，准确预测优质页岩厚度比较困难；③页岩气属非常规气藏，其勘探和评价方法与常规气有差别，国内尚无成熟的适合于中国地质特征的针对页岩气的地球物理解释的方法、流程和评价体系。４．２　技术思路

页岩气勘探评价的主控因素有：有机质丰度、成熟度、优质页岩厚度、埋深、裂缝带的发育、物性等［９‐１０］

，

其中通过地球物理技术可以解决的有优质页岩厚度、

埋深、断裂发育情况。

针对上述难点，抓住页岩气勘探的主控因素，笔者探索出了适合于中国地质特征的页岩气地球物理勘探评价方法（图５）：①构造精细解释，避开对页岩气勘探影响较大的断层复杂区；②页岩层埋深是其具有商业开采价值的前提，编制页岩层顶（底）界埋深图

；③优质

图５　页岩气地球物理勘探评价思路框图

页岩层是页岩气勘探开发最为有利的目的层，也是资源评价最重要的因素，通过反演以及多种地震信息融合，预测优质页岩厚度分布情况。４．２．１　埋深图编制

埋深图编制方法有２种：①通过１∶５００００高程图＋构造图即可完成埋深图的编制，但是此种方法较为繁琐；②利用地震测量高程，通过下式计算，再网格成图。这种方法简便可行，能满足有利区带选择的要

求。计算公式为：

埋深＝时深转换深度－（基准面－地震测量高程）４．２．２　优质页岩厚度预测

前已述及，优质页岩与普通泥页岩的差别主要表现在自然伽马曲线上，虽然优质页岩速度并不一定比普通页岩层低，但是它的自然伽马数值要比普通泥页岩高。利用此特征，通过拟声波曲线重构，重构的曲线具有低频声波及高频自然伽马信息，它能够对优质页岩层进行很好的预测。４．３　效果分析

从图６可知，反演剖面与测井曲线吻合好，分辨率较高并吻合地质规律，尤其是龙马溪组底部高伽马优质页岩，在反演剖面得到了清晰的体现。研究区目前有２口井可用于检验埋深、优质页岩厚度预测的正确性，通过对比，预测的埋深、优质页岩厚度（图７）与钻

井具有很好的吻合性。

图６　过Ｎｘ井的自然伽马反演剖面图

４．４　有利勘探区域优选

地震勘探的主要目的就是寻找页岩气勘探开发的有利区域，为井位部署和开发方案的制订提供基础。通过前述构造图（断层精细解释）＋埋深图＋优质页岩厚度图所提供的准确的资料基础，按照埋深介于１０００～３０００ｍ范围、构造相对简单、优质页岩厚度大于３０

ｍ的原则，对四川盆地南部龙马溪组页岩气资源进行

了评价和优选，并制订了初步的开发方案。目前，在二