2024年3月25日发(作者：)

第39卷增刊1

地 质 勘 探

· 113 ·

深层页岩气双“甜点”参数地震预测技术

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

DOI: 10.3787/.1000-0976.2019.S1.019

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）。

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:***************************

· 114 ·

天 然 气 工 业

2019年

6

月

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

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

抗反演，预测页岩储层厚度；②开展叠前

AVO

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

第39卷增刊1

地 质 勘 探

· 115 ·

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，红色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

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，

TOC

＝24

.

51－8

.

15

Den

。拟合与密度（

Den

）关系式：

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

AVAZ

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

· 116 ·

天 然 气 工 业

2019年

6

月

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

图

5

　

龙一段①～④小层

DHSR

反演结果与地应力方向图

要预测页岩气的地质“甜点”，通过平面上预测的优

TOC

、质页岩厚度、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。

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.

[ 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

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

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。

图

6

　

叠前裂缝预测结果图

陷西南地区的应用[J]. 工程地球物理学报, 2015, 12(5): 571-575.

第39卷增刊1

地 质 勘 探

· 117 ·

[ 7 ] 张蓉, 徐群洲, 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.

[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）