李曙光 徐天吉 吕其彪 范宏娟 周小荣
中国石化西南油气分公司勘探开发研究院
摘 要 要实现页岩气有效建产，首先要存在页岩气的富集区，其次要能对页岩储层进行有效的压裂改造，前者表现为页岩的地质“甜点”，后者则表现为页岩的工程“甜点”，地质工程双“甜点”的预测与评价是页岩气效益开发的基础。为此以四川盆地南部某地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩储层为例，根据岩性、电性、生物化石分布规律、TOC 变化以及含气性等，将该储层底部优质页岩层划分为9个小层，从下到上编号①～⑨，以三维地震为依托，对该段页岩储层开展地质工程双“甜点”参数地震预测，以评价其勘探开发潜力，以期为页岩气水平井的部署论证及压裂设计提供依据。预测结果表明：①在该区页岩气勘探的初始阶段，地震主要预测页岩气的地质“甜点”，即通过平面上预测的优质页岩厚度、TOC 、孔隙度及含气量等参数，结合埋深、构造样式、断裂发育情况等，进行页岩气的分区选带，以明确页岩气富集有利区；②页岩气工程“甜点”参数的运用较为微观，其在地质甜点区的基础上，结合工程施工能力，利用脆性、水平应力差异、裂缝发育情况等因素优选出压裂能产生最好效果的区域和小层，并进一步指导页岩气水平井轨设计以及水力压裂的分段分簇设计。 关键词 四川盆地南部 晚奥陶世—早志留世 深层 页岩气 地质工程双甜点 地震预测 地应力DO
多媒体教学系统I: 10.3787/j.issn.1000-0976.2019.S1.019
作者简介：李曙光，1983年生，副研究员；主要从事地震综合研究及地球物理方法研究工作。地址：（610041）四川省成都市高新区吉泰路。E-mail:***************************
0 引言
对于页岩气藏的开发而言，良好储层是基础，有效改造是关键[1]，页岩气储层必须经过人工强改造才具有开采价值。而能否改造好，除了工程工艺的合理性和技术手段的有效性，最关键的是页岩储层本身是否易于改造，即是否具有工程“甜点”。因此，页岩气地质“甜点”用于评价页岩本身的好坏，而工程“甜点”则评价页岩储层易不易于改造，或评价改造预期的效果。
目前，页岩气地质工程双“甜点”参数的预测思路逐步形成，围绕页岩气TOC 、含气量、孔隙度、地层压力、脆性、地应力及裂缝等参数的地震预测手段也不断丰富[2-10]。随着国内一批页岩气田的发现与开发，页岩气勘探开发开始向3 500 m 以深的深层突破。四川盆地南部（以下简称川南地区）某地区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组页岩气即为典型的深层页岩气，埋深超过3 500 m ，页岩层厚400～500 m ，从下至上划分为龙一段、龙二段、龙三段。底部优质页岩层根据岩性、电性、生物化石分布规律、TOC 变化以及含气性等划分为9个小层，
从下到上编号①～⑨。为了实现对其综合预测与评价，以三维地震为依托，开展了页岩气地质工程双“甜点”参数地震预测。
1 五峰组—龙马溪组储层特征
从测井响应特征上分析，川南地区某五峰组—龙马溪组页岩储层具有相对低速、低纵波阻抗、低密度、低v p /v s 和高GR 值特征。从沉积的角度分析，该区龙马溪组龙一段从下至上依次为含灰质硅质页岩—含碳质粉砂质泥岩，水体由深水陆棚—浅水陆棚连续沉积，从下到上物性是渐变的。但从地震剖面上分析，龙一段顶部⑥号页岩层阻抗值明显降低，顶部为明显强波谷，④号层顶部为明显的强波峰特征，①号层五峰组底部与上奥陶统临湘组石灰岩接触，物性差异明显，阻抗特征差异大，表现为明显的强波峰特征。
考虑地质认识和地球物理预测的可行性，预测单元合并分为①～④号层和①～⑥号层2套。地震剖面上这2套储层段横向可连续追踪识别，特征明显，可明显识别出预测单元的顶界，也作为后续其他弹性参数预测的边界（图1）。
2 双甜点参数预测技术
2.1 预测思路
川南地区五峰组—龙马溪组页岩储层①～④号层和①～⑥号层2套单元地震剖面特征明显，在反演波阻抗数据体上，结合测井解释储层门槛值，精细刻画出2套单元顶底界并预测其厚度。地质参数TOC 、孔隙度及含气性同密度线性关系好，因而通过开展叠前弹性反演获得密度参数。TOC 、孔隙度参数与密度相关性好，利用密度预测页岩TOC 、孔隙度参数；含气量与TOC 较好关系，利用TOC 预测页岩含气量参数。
因此，地质甜点预测思路为：①开展地震波阻
图1 川南地区某五峰组—龙马溪组页岩储层合成地震记录标定图
抗反演，预测页岩储层厚度；②开展叠前A VO 同时反演，获取纵横波速度、密度及其衍生叠前弹性参数，预测页岩储层的TOC 、含气量和孔隙度。
工程甜点预测思路为：①结合页岩工程甜点参数，采用针对性的方法预测页岩的脆性、地应力及裂缝参数；②采用叠前脆性反演方法得到脆性指数，使用叠前方位各向异性方法计算地应力方向、最大最小地应力差率及裂缝发育方向和强度。2.2 地质“甜点”参数预测2.2.1 厚度预测
利用阻抗即可预测提取优质页岩储层的厚度。通过稀疏脉冲反演得到波阻抗数据，从反演结果剖
图2 川南地区五峰组—龙马溪组连井纵波阻抗反演剖面图
面分析（图2），井点处地震反演波阻抗与井上波阻抗曲线趋势基本吻合，横向上波阻抗变化遵循地震反射特征，红区域代表相对低阻抗8 000～10500 [（g/cm 3）·（m/s ）]，对应储层发育位置，相对低阻抗横向变化大体反映储层横向变化。从剖面上可知低阻抗的储层分布在①、③号层，在五峰组—龙马溪组的下部，⑤～⑥小层具有较明显的阻抗界面，低纵波阻抗的优质页岩气层横向和纵向分布均较为稳定。根据优质页岩储层的阻抗阈值，即可统计法提取优质页岩储层的厚度。
2.2.2 TOC 、孔隙度及含气量参数预测
生物质气化
优质页岩段具有较高TOC 值（大于2%），通过TOC 与各种弹性参数进行交汇分析，结果表明TOC 与密度具有较好相关性，低密度反映高TOC 值，相关系数大于0.75，可以利用密度参数预测储层TOC 参数，拟合与密度（Den ）关系式：
TOC ＝24.51－8.15Den 。使用叠前反演获取密度参数，进一步通过密度换算获得TOC 反演预测结果。从图3反演剖面上看，与测井实测TOC 曲线基本吻合，横向变化规律与纵波阻抗和密度反演结果基本一致，TOC 平均值介于2%～4%。通过类似方法可以进行孔隙度及含气量的预测。
2.3 工程“甜点”参数预测2.
3.1 脆性预测
一般用杨氏模量、泊松比来计算和表征页岩的
脆性。优质页岩具有明显的高杨氏模量和较低泊松比的特征，但是在实际的开发过程中发现，随着页岩中的石英含量的增加，杨氏模量增加，但是随着孔隙度的增加，杨氏模量会降低。同时，随着储层中有机质与孔隙含气量的增加也会导致杨氏模量降低。针对孔隙度较高的脆性含气区进行研究，本次应用新的脆性指数E /λ进行脆性表征，在杨氏模量、泊松比直接反演的基础上进行E /λ计算。脆性预测结果具有更高的稳定性，由其结果可见④号小层为一个明显的脆性变化界面，其中⑤～⑥小层脆性相对较小，⑥号层往上脆性逐渐减小，钻井揭示与地震预测的结果一致（图4）。2.3.2 地应力预测
页岩地应力的预测是一个难点，目前基本形成了利用方位各向异性进行地应力预测的方法[11-15]。在叠前分方位偏移处理的基础上，结合A V AZ 反演结果可以发现，区内最大水平主应力方向为北东东向—近东西向。工区内在断层两侧局部应力方向有小范围变化，最大水平主应力方向为近东西方向，主体区介于70°～89°。根据电成像和偶极声波测井资料分析，在龙马溪组储层段的诱导缝欠发育，井眼崩落不明显，各向异性微弱且方位不稳定，但总体反映出地应力方向为北东东—东西向，与区域应力场基本吻合。
水平应力变化率（DHSR ）的反演结果显示，①～⑥小层DHSR 介于0.12～0.15（图5）。受研究区构造形态以及断裂的影响，地层隆起区由于应力
图3 密度和TOC
反演剖面图
图4
脆性预测剖面图
3 结论
1）页岩气地质工程双“甜点”的预测，其预测参数不同，所起的作用也不同，在页岩气勘探开发的各个阶段侧重点也不同。
2）在川南地区页岩气勘探的初始阶段，地震主
要预测页岩气的地质“甜点”，通过平面上预测的优
质页岩厚度、TOC 、孔隙度及含气量等参数，结合埋深、构造样式、断裂发育情况等，进行页岩气的
分区选带，明确页岩气富集有利区。
3）页岩气工程“甜点”参数的运用较为微观，其在地质甜点区的基础上，结合工程施工能力，利用脆性、水平应力差异、裂缝发育情况等因素优选出压裂能产生最好效果的区域和小层，并进一步指导页岩气水平井轨设计以及水力压裂的分段分簇设计。利用三维地震，通过各种手段预测的地质工程“甜点”参数，对页岩气勘探开发的主要环节起到了很好的支撑。
电汽锅参 考 文 献
[ 1 ] 马永生, 蔡勋育, 赵培荣. 中国页岩气勘探开发理论认识与实
践[J]. 石油勘探与开发, 2018, 45(4): 561-574.
高建钢[ 2 ] 李曙光, 程冰洁, 徐天吉. 页岩气储集层的地球物理特征及识碰撞检测
别方法[J]. 新疆石油地质, 2011, 32(4): 351-352.
[ 3 ] 马永生, 张建宁, 赵培荣. 物探技术需求分析及攻关方向思考
[J]. 石油物探, 2016, 55(1): 1-9.
[ 4 ] 廖东良, 路保平. 页岩气工程甜点评价方法——以四川盆地焦
石坝页岩气田为例[J]. 天然气工业, 2018, 38(2): 43-50.[ 5 ] 陈胜, 赵文智, 欧阳永林, 曾庆才, 杨青, 侯华
星, 等. 利用地
球物理综合预测方法识别页岩气储层甜点——以四川盆地长宁区块下志留统龙马溪组为例[J]. 天然气工业, 2017, 37(5): 20-30.
[ 6 ] 樊建华, 李瑞娟, 赵清平. 基于地震的地层压力预测在渤中凹
陷西南地区的应用[J]. 工程地球物理学报
, 2015, 12(5): 571-575.
图5 龙一段①～④小层DHSR
反演结果与地应力方向图
图6 叠前裂缝预测结果图释放，DHSR 相对于深凹区减小；而深凹陷区由于
应力相对集中及地层埋深的加大，DHSR 相对较大。DHSR 的反演结果表明，工区内龙马溪组地应力方向同四川盆地现今地应力方向基本一致，为近东西向，但局部地区受地层构造形态影响，地应力方向略有旋转。2.3.3 裂缝预测
小—微尺度裂缝是决定页岩气水平井压裂能否形成大规模裂缝网络体的重要因素，其预测主要依靠各向异性裂缝检测[16-17]。基于叠前宽方位地震道集数据，将宽方位数据划分为若干个方位，然后便可以利用多个方位的信息反演出裂缝发育方向以及裂缝发育带的相对强度。从图6中可以看出：东南部断层及微裂缝较发育，方向近北东向和北北西向。
[ 7 ] 张蓉, 徐洲, 帕尔哈提. 对提高地层压力预测精度的探讨——声波测井层速度与地震层速度的关系[J]. 石油天然气学报(江汉石油学院学报), 2010, 32(2): 274-276.
[ 8 ] 赵军, 曹强, 叶加仁. 基于地震速度预测南堡凹陷中深层地层压力[J]. 石油地质与采收率, 2016, 23(4): 34-40.
[ 9 ] 郭志峰, 刘震, 吕睿. 南海北部深水区白云凹陷钻前地层压力地震预测方法[J]. 石油地球物理勘探, 2012, 47(1): 126-132. [10] 吴昊, 杨少春, 宋爽. 裂缝型页岩储层DHSR预测方法研究[J].
甘肃科学学报, 2016, 28(3): 6-15.
[11] 李清. 彭水地区地应力方位与页岩气水平井轨迹走向关系研
究[J]. 长江大学学报(自然科学版), 2014, 11(5): 67-70. [12] 王晓杰, 彭仕宓, 吕本勋, 马建英．用正交偶极阵列声波测
井研究地层地应力场[J]. 中国石油大学学报(自然科学版),
2008, 32(4): 42-46．
[13] 夏宏泉, 马焰峰, 傅骏雄. 地应力类型对页岩气水平井井壁稳
定性的影响规律[J]. 国外测井技术, 2016, 31(1): 40-43. [14] 李新勇. 地应力研究在页岩气压裂开发中的作用[J]. 自然科
学(文摘版), 2016(8): 147.
供水减压阀[15] 叶成林. 地应力在苏里格气田水平井方位设计中的应用——
苏53区块为例[J]. 天然气勘探与开发, 2013, 36(3): 42-45. [16] 王松, 杨洪志, 赵金洲. 页岩气井可压裂性综合评价方法研究
及应用[J]. 油气地质与采收率, 2016, 23(2): 121-126.
[17] 张烨, 潘林华, 周彤. 页岩水力压裂裂缝扩展规律实验研究[J].
科学技术与工程, 2015, 15(5): 11-16.
（修改回稿日期 2019-05-11 编 辑 罗冬梅）
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