四川盆地海相深層頁(yè)巖氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)
——以丁山地區(qū)為例

胡偉光 李發(fā)貴 范春華 周卓鑄

中國(guó)石油化工股份有限公司勘探分公司勘探研究院

0 引言

近年來(lái)，四川盆地及周緣海相頁(yè)巖氣勘探取得重大突破，發(fā)現(xiàn)了涪陵、長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)、昭通威榮等頁(yè)巖氣田，探明儲(chǔ)量超過(guò)10 000×108m3[1-4]，證實(shí)了四川盆地五峰組—龍馬溪組是最有利的海相頁(yè)巖氣勘探層系。另外，五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖分布面積相對(duì)廣泛，在川南、渝西地區(qū)、鄂西及貴州北部、云南昭通等都有發(fā)現(xiàn)，油氣勘探潛力巨大。隨著海相頁(yè)巖氣的勘探深入及壓裂工藝的成熟，現(xiàn)階段的勘探目標(biāo)逐漸轉(zhuǎn)向中深層，并取得相關(guān)的勘探突破及進(jìn)展，如涪陵地區(qū)的普順1 井，五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖層在垂深接近6 000 m 的深度仍然具有較好的含氣性。2019 年1 月，丁山—東溪區(qū)塊的東頁(yè)深1 井在五峰組—龍馬溪組經(jīng)測(cè)試獲得了31.00×104m3/d 的高產(chǎn)頁(yè)巖氣流，是國(guó)內(nèi)首口埋深大于4 200 m 的頁(yè)巖氣井。而威榮頁(yè)巖氣田的威頁(yè)43-5HF 水平井于井深5 610 m 順利完鉆，頁(yè)巖儲(chǔ)層鉆遇率100%；黃瓜山深層頁(yè)巖氣的勘探井黃202 井，完鉆井深5 844 m，垂深4 086.12 m，水平段長(zhǎng)1 500 m，經(jīng)測(cè)試獲得22.37×104m3/d 的工業(yè)氣流。通觀四川盆地，其中深層頁(yè)巖氣勘探大有潛力可挖，如石龍峽、南溫泉、黃瓜山、鐵廠溝、石油溝、官渡等地區(qū)的高陡背斜下的埋深為中深層的頁(yè)巖層將是今后海相頁(yè)巖氣勘探的重點(diǎn)，有望取得更多的油氣勘探突破。

繼2014 年發(fā)現(xiàn)涪陵焦石壩氣田之后，在四川盆地東南緣的丁山勘探區(qū)內(nèi)獲得重要發(fā)現(xiàn)。其 中，dy2HF、dy4HF、dy5HF 井 測(cè) 試 分 別 獲10.50×104m3/d、20.56×104m3/d、16.33×104m3/d 的頁(yè)巖氣流[5-6]，證實(shí)了丁山構(gòu)造中深層五峰組—龍馬溪組為頁(yè)巖氣高產(chǎn)富集帶。但該地區(qū)的頁(yè)巖氣產(chǎn)量總體上比焦石壩地區(qū)略低，不同位置的水平井之間產(chǎn)能差異比較明顯，如dy1HF 井的測(cè)試產(chǎn)量?jī)H為3.4×104m3/d。相關(guān)勘探實(shí)踐證明，丁山地區(qū)不同埋深帶的頁(yè)巖氣產(chǎn)能與裂縫、含氣性及壓力系數(shù)等因素緊密相關(guān)。因此，有必要研究適合該勘探區(qū)的頁(yè)巖氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)技術(shù)，總結(jié)出該區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的分布特點(diǎn)，以利于后續(xù)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)及經(jīng)驗(yàn)推廣。

縱觀丁山地區(qū)的頁(yè)巖氣勘探歷史，始于首鉆井dy2HF 井的勘探突破開(kāi)始的。該井位于貴州省習(xí)水縣寨壩鎮(zhèn)，是在LX2 井（該井主探長(zhǎng)興組礁灘相，后來(lái)該層段效果不佳，從而將目標(biāo)轉(zhuǎn)向深層的頁(yè)巖氣）鉆探基礎(chǔ)上實(shí)施的一口針對(duì)龍馬溪組頁(yè)巖氣水平探井，垂深超過(guò)4 400 m，儲(chǔ)層具有高溫、高壓、特低滲特點(diǎn)，壓裂后經(jīng)測(cè)試獲得10.50×104m3/d 工業(yè)氣流。該成果鼓舞了該區(qū)的海相頁(yè)巖氣勘探，在確定下一口頁(yè)巖氣井的井位論證中，主要參考了疊后波阻抗屬性及埋深構(gòu)造圖、過(guò)設(shè)計(jì)井的“十字型”地震剖面評(píng)價(jià)、焦石壩頁(yè)巖氣定井經(jīng)驗(yàn)等，并基于壓裂效果的考慮在相關(guān)的較優(yōu)深度范圍內(nèi)確定了dy1HF 井、dy3HF 井，經(jīng)后續(xù)測(cè)試顯示效果不佳。對(duì)這些勘探成果進(jìn)行對(duì)比總結(jié)，認(rèn)為該區(qū)與焦石壩頁(yè)巖氣田較為相似，但是勘探重點(diǎn)應(yīng)該轉(zhuǎn)入到深埋平緩帶內(nèi)，后續(xù)布設(shè)了dy5HF、dy4HF 井，經(jīng)測(cè)試分別獲得了16.33×104m3/d、20.56×104m3/d 工業(yè)氣流。現(xiàn)階段根據(jù)探邊需要，在深埋平緩帶內(nèi)dy4HF 井東北方向不遠(yuǎn)處布設(shè)了1 口的頁(yè)巖氣勘探井（dy7HF 井）?？偨Y(jié)該區(qū)的勘探歷程及經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為采用單一屬性分析對(duì)該區(qū)的頁(yè)巖氣進(jìn)行評(píng)價(jià)有失偏頗，必須綜合多種預(yù)測(cè)成果才能較好地對(duì)該區(qū)的頁(yè)巖氣進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。

1 構(gòu)造特征

川東南丁山勘探區(qū)位于齊岳山斷裂以西、四川盆地內(nèi)部的川東南斷裂褶皺帶內(nèi)，為一個(gè)斷背斜構(gòu)造。受華鎣山斷裂、齊岳山斷裂及遵義斷裂共同影響，丁山地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造位于近南北向構(gòu)造帶和北東向構(gòu)造帶的交匯部位，晚白堊世受江南隆起的作用形成北東向構(gòu)造帶，晚期疊加近南北向及北北西向構(gòu)造；其東面構(gòu)造形態(tài)較為復(fù)雜，地層褶皺變形劇烈，地表高差大；西面構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，斷背斜形態(tài)明顯，地表相對(duì)平緩。地表出露由東至西，由奧陶系過(guò)渡到侏羅系。從地層、構(gòu)造形態(tài)及地貌條件來(lái)看，丁山地區(qū)與焦石壩地區(qū)具有可比之處，但焦石壩勘探區(qū)是由四周斷裂拱出來(lái)的菱形斷塊，而丁山勘探區(qū)為3 面斷裂圍成的斷塊。丁山地區(qū)深埋帶的頁(yè)巖層中主要發(fā)育北北西向的斷裂，斷裂規(guī)模小，延伸較短；淺埋平緩帶、斜坡帶發(fā)育北東向及北北東向的斷裂，斷裂規(guī)模較大，延伸較長(zhǎng)（圖1）。丁山構(gòu)造區(qū)地層總體上分為淺埋平緩帶、斜坡帶及深埋平緩帶3 種（圖2）。

圖1 四川盆地丁山地區(qū)龍馬溪組底部界面埋深圖

圖2 四川盆地丁山地區(qū)連井地震剖面圖

一般情況下，斷裂規(guī)模（斷距及延伸長(zhǎng)度）越大則其周?chē)⒘芽p越發(fā)育；反之，則微裂縫相對(duì)不發(fā)育[7-9]。此外，背斜軸部的裂縫往往比翼部相對(duì)發(fā)育，如相關(guān)導(dǎo)眼井dy2 井、dy3 井及dy5 井均位于丁山背斜軸部。丁山勘探區(qū)深埋帶的斷裂方向較為單一、規(guī)模不大，由此可以推測(cè)出該區(qū)域內(nèi)微裂縫發(fā)育的強(qiáng)度及規(guī)模應(yīng)該不大；而淺埋平緩帶、斜坡帶由于發(fā)育北東向及北北東向的斷裂，表明該區(qū)域內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力具有強(qiáng)烈疊加趨勢(shì)，其微裂縫的強(qiáng)度、規(guī)模應(yīng)該較大。總的來(lái)說(shuō)，丁山勘探區(qū)中的海相頁(yè)巖層中可能發(fā)育一定規(guī)模的小型斷裂和微裂縫。此外，相關(guān)的鉆井資料也能證明頁(yè)巖目的層中的微裂縫相對(duì)發(fā)育（圖3）。

圖3 四川盆地丁山地區(qū)dy1 井龍一段巖心照片圖

2 頁(yè)巖儲(chǔ)層特征

對(duì)大量的頁(yè)巖氣勘探成果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)五峰—龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段往往分布在頁(yè)巖段的底部區(qū)域，通常具有硅質(zhì)發(fā)育、筆石化石豐富及微裂縫發(fā)育等特點(diǎn)。丁山地區(qū)主要勘探開(kāi)發(fā)層系上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組位于深水陸棚有利沉積相帶，其沉積的一套厚度30 ～40 m 的暗色優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖（TOC≥2%）的筆石化石含量也非常豐富，在勘探區(qū)內(nèi)的展布相當(dāng)穩(wěn)定。優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖有機(jī)碳平均含量為3.15%～3.80%，硅質(zhì)平均含量為38%～45%，碳酸鹽礦物含量7%～10%，黏土礦物含量37%～41%，與焦石壩主體相當(dāng)（焦頁(yè)1 井硅質(zhì)礦物含量45%，碳酸鹽礦物含量10%，黏土礦物含量34%）?？傮w來(lái)看，丁山地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育，具備頁(yè)巖氣商業(yè)開(kāi)發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)。

大量勘探資料表明[4-10]，頁(yè)巖的壓力系數(shù)與頁(yè)巖氣的保存條件密切相關(guān)。一般情況下，頁(yè)巖層的壓力系數(shù)越高，則表明頁(yè)巖氣保存條件越好；如頁(yè)巖層的壓力系數(shù)接近常壓狀態(tài)下的壓力系數(shù)（0.8 ～1.2），則表明頁(yè)巖氣的保存條件變得較差，頁(yè)巖氣可能逸散。丁山地區(qū)西北部靠近盆地內(nèi)側(cè)頁(yè)巖氣保存條件較好（埋深大于3 000 m），壓力系數(shù)高，含氣量也高；東南部靠近盆緣區(qū)頁(yè)巖氣保存條件變差（埋深小于3 000 m），壓力系數(shù)較低，含氣量也相對(duì)低。實(shí)測(cè)丁山構(gòu)造東南部dy1、dy3井（導(dǎo)眼井）、ds1 井頁(yè)巖氣層壓力系數(shù)分別為0.98、1.08、0.91，平均含氣量分別為2.12 m3/t、3.09 m3/t、2.08 m3/t。而西北部dy4、dy5、dy2 井（導(dǎo)眼井）壓力系數(shù)分別為1.45、1.46、1.49，平均含氣量分別為5.17 m3/t、6.16 m3/t、6.78 m3/t。由于大型斷裂更容易泄壓，地下水徑流強(qiáng)度也大，造成溶蝕作用增強(qiáng)，故極易破壞保存條件，致使頁(yè)巖氣逸散。所以，推測(cè)丁山地區(qū)靠近齊岳山斷裂的區(qū)域缺少頁(yè)巖氣勘探潛力。

3 頁(yè)巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

眾所周知，頁(yè)巖氣勘探區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)要從沉積相、頁(yè)巖氣富集區(qū)域等方面入手。丁山地區(qū)在沉積相上屬于深水陸棚，因此，在沉積相上來(lái)看，具有優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層發(fā)育的條件。而頁(yè)巖氣富集區(qū)域評(píng)價(jià)，可以根據(jù)實(shí)際情況有選擇地采用一些針對(duì)性的技術(shù)方法對(duì)其進(jìn)行預(yù)測(cè)。對(duì)于丁山地區(qū)，由于裂縫、含氣性、壓力系數(shù)是影響丁山頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的關(guān)鍵因素，所以要對(duì)這些因素進(jìn)行預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)。在實(shí)際的操作過(guò)程中，將相干處理、P 波各向異性預(yù)測(cè)及吸收衰減、壓力系數(shù)預(yù)測(cè)成果與井上的測(cè)試成果進(jìn)行對(duì)比與綜合分析，確定出優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖層在這些成果上的響應(yīng)參數(shù)，從而確定出丁山地區(qū)的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖氣分布區(qū)域（圖4）。

3.1 相干體處理分析

相干體技術(shù)[11-12]描述了地震同相軸的不連續(xù)點(diǎn)或突變點(diǎn)，可以清楚地識(shí)別斷層、地層尖滅等地質(zhì)現(xiàn)象，在油氣勘探實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。筆者采用第二代相干處理算法C2 對(duì)疊后三維地震數(shù)據(jù)進(jìn)行相干數(shù)據(jù)體處理，成功揭示了丁山地區(qū)五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖地層內(nèi)的斷裂系統(tǒng)分布形態(tài)，與地震資料人工解釋所得到的斷裂平面分布形態(tài)吻合較好。

在龍馬溪組底及向上20 ms 的時(shí)窗內(nèi)提取五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖沿層相干數(shù)據(jù)體切片，如圖5 所示，黑色線狀的低相干特征是小型斷層的響應(yīng)，多呈北東、北北西走向，局部也有正北走向的小斷層；小型的圈狀、彎曲線狀低相干特征（黑色—淡黑色區(qū)域）為中、小規(guī)模網(wǎng)狀、高角度裂縫密集發(fā)育部位，主要分布在東北、西南向的斷背斜兩翼、斜坡帶及背斜軸部所在的區(qū)域；整體上來(lái)看相干值較高（顏色相對(duì)發(fā)白）的地方在深埋帶，表明該區(qū)域內(nèi)的微裂縫相對(duì)不發(fā)育，但是該區(qū)域的一些地方高角度裂縫較為發(fā)育，主要分布在斷層附近，該高陡裂縫的走向基本上與斷裂的走向較為一致——呈北東向及近南北向。

圖4 四川盆地丁山地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)流程圖

圖5 四川盆地丁山地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段相干屬性切片平面圖

相干切片中的灰黑—黑色區(qū)域指示該部位的高角度裂縫相對(duì)發(fā)育。原因是頁(yè)巖層內(nèi)的巖性穩(wěn)定及厚度相對(duì)穩(wěn)定，不存在巖性組合突變或尖滅等因素所產(chǎn)生的波形反射差異的問(wèn)題，而頁(yè)巖段中的密集高角度裂縫會(huì)使該部位地震道的反射波形與附近（無(wú)裂縫）地震道的反射波形有差異（波形不同，相干值小于或等于0.8），容易被相干技術(shù)檢測(cè)到；但較為密集的水平裂縫及低角度裂縫所產(chǎn)生的反射波形與無(wú)裂縫地震道的波形差異性較小，則可能出現(xiàn)較高的相干值（大于0.8），這些區(qū)域也是頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)；若巖石在無(wú)裂縫的狀態(tài)下，相干值則等于1，這種情形則較少發(fā)現(xiàn)。另外，據(jù)該研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的水平井資料揭示，水平井段附近如果有大量高角度裂縫發(fā)育（dy3HF、dy1HF），且縱橫向伸展較長(zhǎng)時(shí)，頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能并不高；而有適量高角度裂縫發(fā)育的dy2、dy4 井，依然獲得了相對(duì)較高的頁(yè)巖氣產(chǎn)能。因此，通過(guò)相干技術(shù)計(jì)算所得的目的層屬性切片，可以有效識(shí)別各級(jí)斷層、微裂縫區(qū)域、高角度縫區(qū)域，為今后頁(yè)巖氣井的定點(diǎn)及水平井設(shè)計(jì)提供支撐資料。

3.2 P 波各向異性分析

地下裂縫的存在會(huì)明顯導(dǎo)致地震反射波各屬性（速度、振幅及頻率類(lèi)、雙程走時(shí)等）的方位各向異性。而方位各向異性對(duì)不同的地震波屬性的影響是不同的。無(wú)裂縫時(shí)巖石的孔隙度和滲透率都很低，巖性較為均一，對(duì)地震波屬性的各向異性特征不明顯；當(dāng)裂縫未被充填而飽含地下流體時(shí)，裂縫儲(chǔ)層與致密?chē)鷰r間存在較大物理性質(zhì)差異，地震波屬性的各向異性特征就相對(duì)明顯。因此，在實(shí)際勘探中通過(guò)測(cè)量地震反射縱波（P 波）屬性的各向異性就可以檢測(cè)裂隙，從而得到裂縫發(fā)育的強(qiáng)度及方向[13-20]。

疊前P 波各向異性預(yù)測(cè)裂縫技術(shù)就是基于P 波在遇到裂縫地層產(chǎn)生反射時(shí)，由于P 波入射方向與裂縫走向的方位角不同，所產(chǎn)生的反射特征就不相同。利用三維地震資料寬方位角的特點(diǎn)，提取不同方位角的地震P 波響應(yīng)特征（振幅、頻率類(lèi)等屬性），就可以用于檢測(cè)裂縫發(fā)育的相對(duì)程度，該方法尤其對(duì)開(kāi)啟的高角度裂縫檢測(cè)效果相對(duì)明顯。

當(dāng)反射P 波通過(guò)裂縫介質(zhì)時(shí)，對(duì)于固定炮檢距，P 波反射振幅相應(yīng)R與炮檢方向和裂縫走向之間的夾角 有如下關(guān)系：

式中A表示與炮檢距有關(guān)的偏置因子；B表示與炮檢距和裂縫特征相關(guān)的調(diào)制因子；θ表示炮檢方向和裂縫走向的夾角，為裂縫走向與正北方向的夾角， 為炮檢方向與正北方向的夾角。

依照簡(jiǎn)諧振蕩特征，式（1）中的A可以看成均勻介質(zhì)下的反射強(qiáng)度，反映了巖性變化所引起的振幅變化；B可以看成定偏移距下隨方位而變的振幅調(diào)制因子，其大小決定了儲(chǔ)層裂縫的發(fā)育程度。當(dāng)B值大，A值小時(shí)，裂縫發(fā)育；當(dāng)B值小，A值大時(shí)，裂縫不發(fā)育，因此B/A是裂縫發(fā)育密度的函數(shù)。這種關(guān)系可近似用橢圓狀圖形來(lái)表示，可以在設(shè)定的坐標(biāo)系中利用橢圓擬合來(lái)計(jì)算。當(dāng)炮檢方向平行于裂縫走向時(shí)（θ= 0°），振幅（R=A＋B）最大；當(dāng)炮檢方向垂直于裂縫走向時(shí)（θ= 90°），振幅（R=A－B）最小。理論上只要知道3 個(gè)方位或3 個(gè)以上方位的反射振幅數(shù)據(jù)就可利用式（1）求解A、裂縫方位角θ及與裂縫密度相關(guān)的B；從而得到儲(chǔ)層任一點(diǎn)的裂縫發(fā)育方位和密度情況。

筆者采用了丁山地區(qū)三維疊前地震道集數(shù)據(jù)，通過(guò)分析采集數(shù)據(jù)的方位角和偏移距信息，確認(rèn)其完整且分布均勻（縱橫比0.523），滿足了P 波各向異性的裂縫預(yù)測(cè)基本需要。在實(shí)際處理過(guò)程中，將經(jīng)過(guò)相對(duì)保幅處理的疊前道集在控制偏移距為200～3 600 m的范圍內(nèi)，基于對(duì)稱原理將0°～360°方位角數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為0°～180°方位角數(shù)據(jù)，將方位角0 ～180°的道集數(shù)據(jù)（疊前處理后的動(dòng)校正道集）均分為以15°（方位角0°～30°）、45°（方位角30°～60°）、75°（方位角60°～90°）、105°（方位角90°～120°）、135°（方位角120°～150°）、165°（方位角150°～180°）為中心角的方位角道集數(shù)據(jù)，并分別對(duì)這些中心角的道集數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加、偏移處理，得到6 個(gè)中心角的疊后數(shù)據(jù)體，再對(duì)這6 個(gè)中心角數(shù)據(jù)體分別提取頻率類(lèi)屬性（吸收衰減梯度屬性）后按同一個(gè)CDP 號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)得到一個(gè)重構(gòu)數(shù)據(jù)體，對(duì)該重構(gòu)數(shù)據(jù)體每一個(gè)CDP 點(diǎn)的每一個(gè)采樣點(diǎn)的6 個(gè)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行橢圓擬合計(jì)算，得到擬合橢圓的相關(guān)參數(shù)（即長(zhǎng)、短軸之比，長(zhǎng)、短軸的方向），通過(guò)這些參數(shù)就可推測(cè)出該采樣點(diǎn)的裂縫發(fā)育強(qiáng)度（裂縫因子）及裂縫方向。依次類(lèi)推對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，就能得到1 個(gè)裂縫因子數(shù)據(jù)體。大量勘探實(shí)踐證實(shí)，該技術(shù)方法主要是針對(duì)高角度裂縫進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于低角度裂縫或水平縫則效果相對(duì)不好。

提取五峰組—龍馬溪組頁(yè)巖目的層段（龍馬溪組底及向上20 ms 的時(shí)窗）的裂縫因子，并繪制成平面圖（圖6），可見(jiàn)丁山地區(qū)高角度的中、小型裂縫發(fā)育帶主要分布在斷裂附近及地層傾角較大區(qū)域（裂縫因子值大于1.21），特別是dy5（導(dǎo)眼井）、dy4 井（導(dǎo)眼井）的南部及東部區(qū)域，平面圖上裂縫發(fā)育區(qū)主要集中在紅、黃色區(qū)域內(nèi)，相對(duì)連通、密集，但是呈環(huán)帶狀分布（斜坡帶及淺埋平緩帶內(nèi)），可能形成頁(yè)巖氣逸散帶（圖6 中的①號(hào)逸散帶），由于該帶東段靠近齊岳山大型斷裂帶及剝蝕區(qū)，推測(cè)該帶中的頁(yè)巖氣易于逸散，特別易向東段逸散（東段裂縫密集發(fā)育且強(qiáng)度較大）；另一個(gè)逸散帶位于ds1 井的東面（圖6 中的②號(hào)逸散帶），推測(cè)該帶的頁(yè)巖氣也被逸散掉了，逸散強(qiáng)度估計(jì)比①號(hào)逸散帶要強(qiáng)；勘探區(qū)內(nèi)高角度弱裂縫發(fā)育區(qū)域在平面圖上淡綠色—淡藍(lán)色區(qū)域內(nèi)，其裂縫因子值小于1.21，主要位于深埋帶區(qū)域，該區(qū)域的頁(yè)巖氣保存條件相對(duì)較好而利于勘探。此外，深埋帶區(qū)域內(nèi)如果發(fā)育較強(qiáng)的微裂縫，如圖6 中的淡黃及綠色區(qū)域，可以考慮布設(shè)相關(guān)水平井段穿透這些區(qū)域或其附近。

圖6 上還可明顯看出裂縫對(duì)頁(yè)巖氣保存條件的影響。處于①、②號(hào)兩條逸散帶之間的頁(yè)巖氣勘探區(qū)域，所打的水平井的測(cè)試產(chǎn)能均不高，如dy1HF井及dy3HF 井；在對(duì)dy1HF 水平井進(jìn)行壓裂測(cè)試過(guò)程中，突然出現(xiàn)產(chǎn)能劇增又下降的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象只可能由裂縫型頁(yè)巖氣引起，即壓裂溝通了某裂縫區(qū)域內(nèi)富集的頁(yè)巖氣。而在遠(yuǎn)離①號(hào)逸散帶區(qū)域內(nèi)打的水平井（dy5HF、dy4HF 井）在中深層都獲得了高產(chǎn)頁(yè)巖氣流。

從圖6 中所劃分出來(lái)的Ⅰ、Ⅱ號(hào)勘探區(qū)來(lái)看，Ⅰ號(hào)勘探區(qū)主要位于頁(yè)巖目的層埋深為深埋帶的區(qū)域，Ⅱ號(hào)勘探區(qū)主要位于頁(yè)巖埋深為斜坡帶及淺埋平緩帶區(qū)域。從顏色上看，Ⅰ號(hào)勘探區(qū)內(nèi)以淡藍(lán)及黃綠色為主，斷層附近則以黃色及小斑塊狀紅色為主，預(yù)測(cè)這些區(qū)域微裂縫發(fā)育，而淡藍(lán)色區(qū)域則認(rèn)為微裂縫弱發(fā)育；對(duì)于Ⅱ號(hào)勘探區(qū)域，顏色上以紅黃色斑塊為主，間雜綠藍(lán)色分布的小區(qū)域，預(yù)測(cè)這些區(qū)域的微裂縫發(fā)育強(qiáng)度總體上比Ⅰ號(hào)勘探區(qū)的強(qiáng)。這也為相關(guān)的鉆井資料評(píng)價(jià)所證實(shí)，這兩個(gè)勘探區(qū)域內(nèi)頁(yè)巖層中的微裂縫分布密度及強(qiáng)度不一樣，對(duì)頁(yè)巖氣藏的貢獻(xiàn)程度也不一樣。如Ⅰ號(hào)勘探區(qū)內(nèi)的微裂縫則有利于壓裂造縫，增加頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能；Ⅱ號(hào)勘探區(qū)內(nèi)的微裂縫強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)域可能會(huì)造成頁(yè)巖氣的逸散，對(duì)氣藏起到破壞性作用。在實(shí)際勘探中，可在Ⅰ號(hào)勘探區(qū)布設(shè)水平井時(shí)考慮讓水平井段穿過(guò)一些小斑塊狀（面積不大）的黃綠色區(qū)域，這樣所布設(shè)的水平井可以取得較好的勘探效益。

3.3 衰減屬性分析

研究資料[21-22]表明，與致密巖層相比，當(dāng)儲(chǔ)層中含流體如水、油或氣時(shí)，會(huì)引起地震波散射和地震能量的衰減。由吸收衰減屬性計(jì)算的能量衰減梯度數(shù)據(jù)主要反映儲(chǔ)層對(duì)高頻能量的吸收衰減能力，隱含著孔隙、裂縫發(fā)育程度的信息。如果儲(chǔ)層為網(wǎng)狀裂縫型，并被流體所充填，則會(huì)造成地震波的衰減，原則上衰減量與儲(chǔ)層含流體多少及裂縫發(fā)育強(qiáng)度等綜合結(jié)果成正比。

圖6 四川盆地丁山地區(qū)五峰組－龍馬溪組優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖段裂縫因子平面圖（時(shí)窗：龍馬溪組底及向上20 ms）

利用三維疊后地震資料完成對(duì)丁山地區(qū)的頁(yè)巖段吸收衰減屬性計(jì)算，可以預(yù)測(cè)頁(yè)巖層中的高（富）含氣區(qū)域。對(duì)丁山地區(qū)吸收衰減梯度體頁(yè)巖目的層段屬性平面圖（圖7）進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)富含氣的頁(yè)巖儲(chǔ)層均呈紅、黃色低值顯示，小于－0.57，在主體部位上大面積展布，多分布于深埋帶區(qū)域，且成層性好。含氣相對(duì)較差的儲(chǔ)層顯示為綠色及藍(lán)色，大于－0.57，呈小范圍斑塊狀分布，主要分布在淺埋平緩帶及構(gòu)造兩翼上。另外，斷層附近及地層大傾角區(qū)域的衰減梯度值也相對(duì)較大，呈綠或藍(lán)色，推測(cè)其頁(yè)巖儲(chǔ)層受到破壞，而頁(yè)巖氣保存條件又較差，頁(yè)巖氣可能沿高角度裂縫向上或側(cè)向擴(kuò)散（圖6 中的黃紅色區(qū)域）；而深埋帶中的斷裂附近的衰減梯度值相對(duì)較低（紅黃色），推測(cè)頁(yè)巖層的含氣性隨距齊岳山斷裂帶越遠(yuǎn)并且埋深越大，含氣性則越好（圖6 中裂縫因子低值區(qū)域），預(yù)示該區(qū)域內(nèi)斷裂及裂縫的封閉性相對(duì)較好，頁(yè)巖氣沒(méi)有逸散，可以考慮在此部署頁(yè)巖氣水平井。

對(duì)丁山地區(qū)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖分布層段的吸收衰減梯度屬性平面圖（圖7）進(jìn)行分析，也能發(fā)現(xiàn)①、②號(hào)逸散帶對(duì)該區(qū)頁(yè)巖氣保存條件的影響。位于這2 條逸散帶區(qū)域內(nèi)的衰減梯度值相對(duì)較大，顏色上以淡紅色小斑塊狀?yuàn)A雜在大片的黃色及綠色區(qū)域?yàn)橹鳎砻鬟@些區(qū)域的頁(yè)巖氣富集程度不高，應(yīng)該存在逸散現(xiàn)象。而①號(hào)逸散帶以西區(qū)域，紅色斑塊（低衰減梯度值）面積較大，成片狀展布，表明其頁(yè)巖氣相對(duì)富集。布設(shè)在這些紅色區(qū)域內(nèi)的水平井，如dy2HF、dy4HF、dy5HF 井，經(jīng)測(cè)試均獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。

圖7 四川盆地丁山地區(qū)海相頁(yè)巖目的層段吸收衰減梯度屬性平面圖（時(shí)窗：龍馬溪組底及向上20 ms）

根據(jù)吸收衰減梯度屬性劃分出來(lái)的Ⅰ、Ⅱ號(hào)勘探區(qū)（圖7）與根據(jù)裂縫因子出的Ⅰ、Ⅱ號(hào)勘探區(qū)（圖6）基本一致，Ⅰ號(hào)勘探區(qū)要比Ⅱ號(hào)勘探區(qū)有利。從顏色上看，Ⅰ號(hào)勘探區(qū)內(nèi)紅色區(qū)域面積較大且連片，相關(guān)鉆井資料也揭示這些區(qū)域頁(yè)巖層的含氣性較好；而Ⅱ號(hào)勘探區(qū)域，顏色上以黃色為主，間雜綠藍(lán)色分布的區(qū)域，紅色區(qū)域面積相對(duì)較小，推測(cè)頁(yè)巖氣局部相對(duì)富集，相關(guān)勘探成果揭示鉆遇的頁(yè)巖層含氣性總體較差，存在頁(yè)巖氣逸散的問(wèn)題。這也表明，利用吸收衰減屬性計(jì)算的能量衰減梯度數(shù)據(jù)可以較好地對(duì)頁(yè)巖層的含氣性進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。

3.4 壓力系數(shù)預(yù)測(cè)

單井保存條件主要通過(guò)天然氣組分、壓力系數(shù)、含氣量或氣產(chǎn)量3 個(gè)因素來(lái)評(píng)價(jià)，其中壓力系數(shù)是反映保存條件的關(guān)鍵參數(shù)。在相關(guān)的頁(yè)巖氣勘探中，發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)井均存在異常高壓頁(yè)巖層，如焦頁(yè)1 井、寧201-H1 井等；低產(chǎn)井和微含氣井，如河頁(yè)1 井、渝頁(yè)1 井、仁頁(yè)1 井等，均為常壓或異常低壓頁(yè)巖氣層。另外，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)四川盆地及周緣的海相頁(yè)巖氣產(chǎn)量與壓力系數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系[23]。丁山地區(qū)也如此，鉆遇高壓頁(yè)巖層則可穩(wěn)獲高產(chǎn)頁(yè)巖氣流，鉆遇常壓頁(yè)巖氣井的測(cè)試產(chǎn)能并不高。因此，壓力系數(shù)預(yù)測(cè)也相對(duì)重要。

常規(guī)情況下，地震地層壓力預(yù)測(cè)方法大致可分為圖解法和公式計(jì)算法。但實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這些壓力預(yù)測(cè)方法不太適合于丁山地區(qū)。因此，采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[24]進(jìn)行丁山地區(qū)頁(yè)巖層的壓力系數(shù)計(jì)算。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法主要利用反向傳播學(xué)習(xí)建立壓力系數(shù)預(yù)測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以實(shí)測(cè)的井點(diǎn)上的壓力系數(shù)數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)訓(xùn)練和測(cè)試樣本，井點(diǎn)上的相關(guān)數(shù)據(jù)體上歸一化后的屬性數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)樣本，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。如設(shè)立學(xué)習(xí)樣本為（x1i，x2i，…，xpi;tp）(p=1,2,…,P;P為樣本數(shù))。隨機(jī)給出w（Wij，θi，vi）后，根據(jù)（2）～（4）式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)第p個(gè)樣本的輸出yp.。

式中n表示輸入層的神經(jīng)元數(shù)；m表示隱層的神經(jīng)元數(shù)；Wij表示隱層的神經(jīng)元i與輸入層的神經(jīng)元j的連接權(quán)； 表示隱層的神經(jīng)元i的閥值。

式中Oi表示第i個(gè)隱層的神經(jīng)元的輸出；Ii表示第i個(gè)隱層的神經(jīng)元的輸入 。

式中yp表示第p個(gè)樣本的輸出；vi表示輸出層神經(jīng)元與隱層神經(jīng)元i的連接權(quán)。

定義由隱層神經(jīng)元與輸入層神經(jīng)元的連接權(quán)Wij、隱層的神經(jīng)元的閥值θi和輸出層神經(jīng)元與隱層神經(jīng)元的連接權(quán)vi組成的向量為網(wǎng)絡(luò)的連接權(quán)向量W。

對(duì)于樣本p，定義網(wǎng)絡(luò)的輸出誤差為：

并定義誤差函數(shù)為：

沿著誤差函數(shù)ep隨W變化的負(fù)梯度方向?qū)進(jìn)行修正。設(shè)W的修正值為ΔW，取

式中η表示學(xué)習(xí)率，取值為0 ～1。

求得ΔW后，采用迭代式：

對(duì)原W進(jìn)行修正計(jì)算，得到新的連接權(quán)向量W。

對(duì)于所有的學(xué)習(xí)，均按照樣本排列順序進(jìn)行上述的計(jì)算過(guò)程，然后固定W的值。對(duì)p個(gè)樣本分別進(jìn)行正向計(jì)算，從而求出學(xué)習(xí)樣本的能量函數(shù)值。

通過(guò)反復(fù)迭代，對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)W進(jìn)行修正，使E滿足某一精度要求。

式（9）、（10）中，E表示標(biāo)準(zhǔn)估計(jì)誤差，其值越小說(shuō)明所建模型越好，R表示決定系數(shù)，其值越大說(shuō)明所建模型越好。

丁山地區(qū)的壓力系數(shù)預(yù)測(cè)主要采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。其具體實(shí)現(xiàn)方法為利用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法驅(qū)動(dòng)平面上的多屬性數(shù)據(jù)融合、網(wǎng)格化插值及圓滑處理，從而得到壓力系數(shù)平面圖。實(shí)際操作為計(jì)算出多種屬性數(shù)據(jù)體——速度數(shù)據(jù)體、深度數(shù)據(jù)體、吸收衰減數(shù)據(jù)體及瞬時(shí)頻率數(shù)據(jù)體、泊松比數(shù)據(jù)體等5 個(gè)屬性數(shù)據(jù)體（這些數(shù)據(jù)體通過(guò)反演計(jì)算得到），并對(duì)這些數(shù)據(jù)體進(jìn)行歸一化處理，歸一化到[0.7 ～2] 值域里；其次分別提取沿目的層（龍馬溪組底及向上20 ms 的時(shí)窗）的平面屬性值及井點(diǎn)處目的層段的屬性值，并以實(shí)測(cè)井中目的層的壓力系數(shù)數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)訓(xùn)練和測(cè)試樣本，輸入井中目的層屬性值對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；然后將各個(gè)數(shù)據(jù)體提取的平面屬性值輸入該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行計(jì)算，從而得到平面上各個(gè)CDP 點(diǎn)的壓力系數(shù)數(shù)據(jù)；對(duì)這些CDP 點(diǎn)的壓力系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化插值、圓滑處理從而得到一個(gè)壓力系數(shù)平面圖。

從丁山地區(qū)壓力系數(shù)平面圖（圖8）來(lái)看，這兩條逸散帶所造成的影響是深遠(yuǎn)的。①號(hào)逸散帶主要沿著壓力系數(shù)為1.1、1.2 的等值線分布，這應(yīng)該是該區(qū)常壓與超壓的分界線，也是高產(chǎn)井與低產(chǎn)井的分界線。該帶的壓力系數(shù)梯度值（|ΔP/ΔS|，ΔP為平面一定距離范圍內(nèi)的壓力系數(shù)差，ΔS為該距離值）較大，在較小的距離范圍內(nèi)壓力系數(shù)出現(xiàn)陡增（向埋深方向）現(xiàn)象。②號(hào)逸散帶主要沿著壓力系數(shù)為0.9、0.8 這兩根等值線分布，預(yù)示這些區(qū)域?yàn)楫惓５蛪?，不利于?yè)巖氣勘探。①號(hào)與②號(hào)逸散帶之間，壓力系數(shù)為常壓，推測(cè)該區(qū)域頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能不會(huì)太高，如dy3HF 井及dy1HF 井，測(cè)試產(chǎn)能均低于5×104m3/d；①號(hào)逸散帶以西區(qū)域，為異常高壓，推測(cè)該區(qū)域的頁(yè)巖氣井的產(chǎn)能相對(duì)高，這也為相關(guān)的水平井測(cè)試所證實(shí)，該區(qū)域內(nèi)的水平井測(cè)試產(chǎn)能均超過(guò)10×104m3/d?？偟膩?lái)說(shuō)，丁山地區(qū)的壓力系數(shù)與頁(yè)巖層的含氣量呈正相關(guān)關(guān)系。

圖8 四川盆地丁山地區(qū)海相頁(yè)巖目的層段壓力系數(shù)預(yù)測(cè)平面圖

3.5 綜合分析及評(píng)價(jià)

總的來(lái)說(shuō)使用相關(guān)技術(shù)檢測(cè)頁(yè)巖層中的中、小型裂縫，以P 波各向異性分析技術(shù)相對(duì)較好，相干屬性次之；而對(duì)大規(guī)模裂縫及斷層類(lèi)的檢測(cè)，以相干屬性分析見(jiàn)長(zhǎng)；對(duì)頁(yè)巖層中的富含氣程度的預(yù)測(cè)，以吸收衰減梯度屬性分析所得的結(jié)果為佳；壓力系數(shù)計(jì)算，選擇BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法驅(qū)動(dòng)多屬性數(shù)據(jù)融合則較為合適。

此外，可以建立相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)，確定出勘探區(qū)的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖儲(chǔ)層分布區(qū)域。實(shí)際操作時(shí)將上述相干值、裂縫因子及吸收衰減梯度值、壓力系數(shù)等數(shù)據(jù)綜合分析及評(píng)價(jià)，利用已知井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行約束并確定儲(chǔ)層相關(guān)評(píng)價(jià)參數(shù)（表1、表2），再結(jié)合深埋平緩帶、斜坡帶及淺埋平緩帶等埋深條件、構(gòu)造形態(tài)就能得到丁山地區(qū)頁(yè)巖氣勘探的有利區(qū)域。評(píng)價(jià)成果表明，丁山地區(qū)的西北部（圖6、圖7 中的Ⅰ號(hào)勘探區(qū)）比東南部（圖6、圖7 中的Ⅱ號(hào)勘探區(qū)）更有利于頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)。

表1 Ⅰ號(hào)勘探區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)表

表2 Ⅱ號(hào)勘探區(qū)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)參數(shù)表

4 結(jié)論

1）相干體技術(shù)和P 波各向異性分析技術(shù)都能夠識(shí)別出小型斷裂及高角度裂縫發(fā)育密集帶，但二者對(duì)預(yù)測(cè)不同規(guī)模裂縫的準(zhǔn)確度存在差異性。預(yù)測(cè)微裂縫的準(zhǔn)確度以P 波各向異性分析技術(shù)為高，而預(yù)測(cè)斷裂形態(tài)的準(zhǔn)確度則以相干體技術(shù)為好。在裂縫預(yù)測(cè)中，要綜合二者的預(yù)測(cè)成果，才能對(duì)研究區(qū)不同規(guī)模的裂縫進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2）吸收衰減技術(shù)能揭示頁(yè)巖氣富集區(qū)域，含氣性高的頁(yè)巖層具有低吸收衰減梯度值的特征。此外，壓力系數(shù)計(jì)算可以采用BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法驅(qū)動(dòng)多屬性數(shù)據(jù)融合來(lái)進(jìn)行，比較適合于丁山地區(qū)的實(shí)際情況。

3）可將丁山勘探區(qū)劃分為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)2 個(gè)勘探區(qū)?？蓪ⅱ裉?hào)勘探區(qū)作為今后頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的優(yōu)選目標(biāo)，在布井中要注意避開(kāi)小型斷裂帶及①、②號(hào)逸散帶。