李凌，譚秀成,2，趙路子，劉宏，夏吉文，羅冰

（1.西南石油大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探處；4.中國(guó)石油西南油氣田公司蜀南氣礦；5.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院）

1 研究區(qū)概況

近年來(lái)，隨著油氣勘探的不斷深入，構(gòu)造-巖性和巖性油氣藏越來(lái)越受到重視[1-3]，但這類油氣儲(chǔ)集層非均質(zhì)性極強(qiáng)，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層分布是制約其油氣勘探的一大難題[4-6]。海相碳酸鹽巖是中國(guó)油氣勘探的重要領(lǐng)域，特別是一些規(guī)模較小的顆粒灘相儲(chǔ)集層。目前通常采用的地震儲(chǔ)集層識(shí)別技術(shù)只能識(shí)別厚度大于 10 m的儲(chǔ)集層[7-8]，但臺(tái)地內(nèi)部的灘相儲(chǔ)集層規(guī)模較小，往往表現(xiàn)出米級(jí)的薄儲(chǔ)集層特征[9-14]。因此，探討解決這類薄儲(chǔ)集層的預(yù)測(cè)問(wèn)題具有重要意義。

四川盆地威遠(yuǎn)構(gòu)造位于樂(lè)山—龍女寺古隆起西南部的上斜坡地帶，是四川盆地目前發(fā)現(xiàn)的最大背斜構(gòu)造（見(jiàn)圖1）。該構(gòu)造于1964年發(fā)現(xiàn)了震旦系整裝氣藏，1965年發(fā)現(xiàn)下二疊統(tǒng)茅口組氣藏，但經(jīng)過(guò)40余年的開(kāi)發(fā)其儲(chǔ)采比迅速下降，需要尋找新的戰(zhàn)略接替層系。2005年，針對(duì)中上寒武統(tǒng)洗象池群的老井試井獲得井口測(cè)試產(chǎn)能129.19×104m3/d，展示了該構(gòu)造寒武系良好的勘探前景，但最近新完鉆的 6口探井卻均未試獲工業(yè)氣流。實(shí)際取心（見(jiàn)圖2）觀測(cè)表明，儲(chǔ)集層分布的非均質(zhì)性是問(wèn)題關(guān)鍵。威遠(yuǎn)構(gòu)造共有 121口井鉆穿（遇）寒武系，其中115口主要為20世紀(jì)60—70年代以震旦系為目的層的鉆探完鉆井，這些老井測(cè)井系列不全，具備測(cè)井儲(chǔ)集層解釋條件的僅10多口井，難以表征儲(chǔ)集層平面分布規(guī)律。鑒于此，本文以威遠(yuǎn)地區(qū)寒武系洗象池群為例，探尋預(yù)測(cè)灘相薄儲(chǔ)集層分布的地質(zhì)方法，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)。

圖1 研究區(qū)位置、區(qū)域構(gòu)造單元?jiǎng)澐旨昂湎祹r性柱狀圖

圖2 威寒103井洗象池群臺(tái)內(nèi)灘與儲(chǔ)集層發(fā)育關(guān)系圖

2 洗象池群顆粒灘特征

威遠(yuǎn)氣田中上寒武統(tǒng)洗象池群以白云巖為主，巖性主要為灰色、深灰色泥—粉晶云巖夾淺灰色鮞粒云巖、砂屑云巖和砂礫屑云巖等。綜合分析鉆井、錄井和測(cè)井等資料以及沉積相標(biāo)志發(fā)現(xiàn)，洗象池群以發(fā)育局限臺(tái)地相為特征，其中臺(tái)內(nèi)灘亞相為主要的儲(chǔ)集巖相（見(jiàn)圖2）。臺(tái)內(nèi)灘沉積水體能量較高，受潮汐和波浪作用的影響，發(fā)育多種顆粒巖，主要由淺灰色鮞粒云巖、砂（礫）屑云巖等組成；對(duì)應(yīng)次級(jí)海平面升降變化，發(fā)育向上變深和向上變淺兩種垂向沉積序列[15-16]，儲(chǔ)集層發(fā)育與顆粒灘密切相關(guān)，多發(fā)育于單個(gè)顆粒灘沉積的中上部（見(jiàn)圖2）。

儲(chǔ)集層為“針孔”鮞粒云巖、砂屑云巖及砂礫屑云巖（見(jiàn)圖 2），鏡下鑒定“針孔”以殘余粒間孔和溶擴(kuò)殘余粒間孔為主（見(jiàn)圖3），儲(chǔ)集層低孔、低滲。另外，儲(chǔ)集層規(guī)模較小，測(cè)井解釋單層厚度小于4 m，表現(xiàn)為層薄、橫向可對(duì)比性差、多套薄儲(chǔ)集層縱向疊加（見(jiàn)圖4）。

圖3 威寒1井2 217.74 m洗象池群顆粒灘亮晶砂屑云巖殘余粒間孔照片

3 灘相儲(chǔ)集層成因

研究表明，以原生粒間孔為主要儲(chǔ)集空間的灘相儲(chǔ)集層具有如下特征：顆粒支撐、初期壓實(shí)早期淺埋藏階段膠結(jié)物不發(fā)育、存在粒間膠結(jié)物未被溶蝕現(xiàn)象等[9]。對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，本區(qū)原生粒間孔型儲(chǔ)集層具有受顆粒灘控制、儲(chǔ)集空間類型以殘余粒間孔和溶擴(kuò)殘余粒間孔為主、孔隙具有組構(gòu)選擇性、顆粒接觸處僅有海底膠結(jié)物發(fā)育、初期壓實(shí)作用使顆粒呈線-凹凸接觸格架支撐等特征（見(jiàn)圖3）。從儲(chǔ)集空間類型看，儲(chǔ)集層中少見(jiàn)早期選擇性溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔和鑄模孔，表明顆粒灘沉積后未經(jīng)歷早期暴露（見(jiàn)圖3），也說(shuō)明區(qū)內(nèi)洗象池群顆粒灘相儲(chǔ)集層發(fā)育與保存的粒間孔密切相關(guān)。

關(guān)于粒間孔的保存機(jī)制，譚秀成等[17-18]認(rèn)為，在海底膠結(jié)后，初期壓實(shí)使具早期環(huán)邊膠結(jié)物的顆粒呈格架支撐、喉道減小；壓釋流體膠結(jié)使灘體周緣致密化，并且粒間孔內(nèi)有限的淺埋藏膠結(jié)物使喉道堵塞，成巖流體達(dá)到溶蝕-膠結(jié)平衡后膠結(jié)作用終止；經(jīng)歷淺埋藏之后的顆粒灘儲(chǔ)集層形成了孤立的成巖透鏡體，儲(chǔ)集體的孤立面貌一直持續(xù)至大規(guī)模儲(chǔ)集層改造時(shí)期。上述分析表明，未暴露淺灘原生孔保存程度與上

覆靜壓力相關(guān)，而上覆靜壓力與不同微環(huán)境下的沉積速率密切相關(guān)。微地貌高地易處于浪基面之上，沉積速率較高，以發(fā)育灘核微環(huán)境為特征，顆粒灘單灘體厚度和累計(jì)厚度較大，有利于保存原生孔形成儲(chǔ)集層；而地貌相對(duì)較低處，沉積速率較慢，顆粒灘呈指狀，上覆地層靜壓力使沉積顆粒以點(diǎn)接觸為主，壓釋飽和流體能夠有效排出而使粒間孔完全膠結(jié)，不利于粒間孔保存。因此，在一個(gè)相同時(shí)間段內(nèi)形成的顆粒灘厚度不僅可以代表微地貌的起伏，而且可以近似表征儲(chǔ)集層的發(fā)育概率。

4 顆粒巖厚度與微地貌、儲(chǔ)集層發(fā)育關(guān)系

圖4 威89井—威88井—威寒102井—威26井—威37井洗象池群儲(chǔ)集層縱橫向分布特征（φCNL—中子孔隙度）

碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)微地貌高地易處于浪基面之上，從而發(fā)育顆粒灘，顆粒灘的沉積速率高于臺(tái)地內(nèi)其他微相區(qū)。對(duì)于非暴露淺灘區(qū)，微地貌高地的顆粒灘始終較其他區(qū)域沉積速率快[18]，因此該地貌差異得到強(qiáng)化。此外，顆粒灘沉積之后，由于上覆沉積物的加積，顆粒沉積物在物理壓實(shí)作用下形成顆粒格架支撐，壓實(shí)率遠(yuǎn)低于細(xì)粒沉積物，從而使不同微相區(qū)地貌差異導(dǎo)致的沉積厚度差異得到進(jìn)一步強(qiáng)化[19]，表明臺(tái)地內(nèi)部沉積期的微地貌近似恢復(fù)可以不考慮壓實(shí)校正。鏡下觀察也表明，砂屑由泥晶白云巖構(gòu)成，具有這種特征的亮晶砂屑云巖是早期蒸發(fā)濃縮形成的泥晶白云巖因水動(dòng)力增強(qiáng)破碎而成，且白云石化為等體積置換，對(duì)新增儲(chǔ)集空間貢獻(xiàn)不大，白云石化對(duì)顆粒灘儲(chǔ)集層的重要貢獻(xiàn)在于提供了抗壓溶格架，較少的壓溶產(chǎn)物對(duì)粒間孔的膠結(jié)充填影響不大，有利于粒間孔的保存[20]。巖心觀察發(fā)現(xiàn)，顆粒巖中壓溶縫合線不發(fā)育，因而在早期白云石化未暴露顆粒灘的微地貌恢復(fù)中也可不考慮壓溶校正?？傊灶w粒灘為主體的沉積巖體，其近等時(shí)地質(zhì)體厚度可用于近似恢復(fù)其形成時(shí)的微地貌起伏，進(jìn)而表征儲(chǔ)集層發(fā)育概率。

臺(tái)地內(nèi)部微地貌在地質(zhì)歷史時(shí)期也存在變化，尤其是同沉積構(gòu)造活躍時(shí)期，構(gòu)造活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致沉積、沉降中心的變化[18]；在相對(duì)大的區(qū)域，不同相帶的沉積、沉降速率也可能存在較大差異[21]；而中上寒武統(tǒng)洗象池群沉積早中期，四川盆地內(nèi)構(gòu)造相對(duì)平靜，以穩(wěn)定沉降為主[22]。在臺(tái)地內(nèi)部同一相帶的較小區(qū)域，沉積速率差異相對(duì)較小，但由于浪基面擾動(dòng)深度較小，局部高地和洼地仍存在較大沉積差異，伴以海平面高頻變化的影響，形成的單旋回等時(shí)地質(zhì)體往往規(guī)模較小，且縱向上體現(xiàn)出多旋回的疊置，給等時(shí)地質(zhì)體的識(shí)別和對(duì)比帶來(lái)了困難。如果盆地同沉降，沉積環(huán)境可較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，則形成厚度較大、區(qū)域可追蹤對(duì)比的等時(shí)地質(zhì)體。由于臺(tái)地內(nèi)部微地貌差異較小，在較短的時(shí)間段內(nèi)形成的等時(shí)地質(zhì)體之間厚度多為米級(jí)差異，但正是這種沉積厚度的細(xì)微變化可以近似表征沉積期微地貌的變化。

綜上，對(duì)于構(gòu)造相對(duì)平靜期同沉積穩(wěn)定沉降的臺(tái)地內(nèi)環(huán)境，可以利用近等時(shí)地質(zhì)體（以可追蹤且大致同層的顆粒巖沉積為主體）的厚度變化近似表征未暴露淺灘的微地貌起伏或儲(chǔ)集層發(fā)育概率。

4.1 近等時(shí)地質(zhì)體的選取與地貌起伏

中上寒武統(tǒng)洗象池群儲(chǔ)集層主要為顆粒灘控型儲(chǔ)集層，其發(fā)育分布應(yīng)與沉積相帶的展布密切相關(guān)。基于這一原理，利用洗象池群顆粒灘厚度分布預(yù)測(cè)有利儲(chǔ)集區(qū)帶的展布應(yīng)具有可行性。對(duì)研究區(qū)洗象池群沉積演化的分析表明，洗象池群沉積期，構(gòu)造穩(wěn)定沉降，初期海侵使盆內(nèi)能量回升，處于高臺(tái)組局限臺(tái)坪基礎(chǔ)之上海侵的淺灘發(fā)育時(shí)期，區(qū)內(nèi)在洗象池群沉積早期沉積了大面積穩(wěn)定分布的、以高能顆粒巖為主體的白云巖[22]，自然伽馬測(cè)井曲線響應(yīng)為兩高夾一低，這套底部顆粒巖發(fā)育層位一致，可視為一套近等時(shí)地質(zhì)體（見(jiàn)圖5），該套以顆粒巖為主體的等時(shí)地質(zhì)體在橫向上可追蹤對(duì)比，只是存在米級(jí)厚度差異，這種差異反映了沉積期的地貌差異。威26井和威42井洗象池群底部等時(shí)地質(zhì)體厚度較大，代表沉積期地貌高地。

圖5 威遠(yuǎn)地區(qū)洗象池群微地貌解釋剖面

4.2 近等時(shí)地質(zhì)體與儲(chǔ)集層發(fā)育程度的相關(guān)性

譚秀成等認(rèn)為構(gòu)造穩(wěn)定背景下的碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)部沉積期微地貌可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)得到繼承，從而控制顆粒巖與灘相儲(chǔ)集層的分布[18]。四川盆地中上寒武統(tǒng)洗象池群沉積期構(gòu)造相對(duì)平靜，因而這種地貌差異在一定程度內(nèi)可以控制后期的顆粒灘厚度變化和儲(chǔ)集層分布。從洗象池群底部近等時(shí)地質(zhì)體的厚度變化與測(cè)井解釋的儲(chǔ)集層累計(jì)厚度相關(guān)關(guān)系可以看出，兩者具有良好的正相關(guān)性（見(jiàn)圖6），說(shuō)明區(qū)內(nèi)洗象池群儲(chǔ)集層發(fā)育可以近似利用底部以顆粒巖為主體的近等時(shí)地質(zhì)體的厚度來(lái)表征，并建立地質(zhì)模型。

圖6 洗象池群底部顆粒巖厚度與測(cè)井解釋儲(chǔ)集層厚度關(guān)系圖

從研究區(qū)老井重新試油的測(cè)試產(chǎn)能情況看，威遠(yuǎn)構(gòu)造近等時(shí)地質(zhì)體厚度與老井重新試油產(chǎn)能正相關(guān)關(guān)系明顯，例如，處于微地貌高地或近等時(shí)地質(zhì)體厚度大的威26井和威42井測(cè)試產(chǎn)能皆超過(guò)10×104m3/d，而微地貌低地或近等時(shí)地質(zhì)體厚度小的區(qū)域，單井測(cè)試產(chǎn)能多小于1×104m3/d，說(shuō)明等時(shí)地質(zhì)體的厚度與微地貌、儲(chǔ)集層發(fā)育程度及測(cè)試產(chǎn)能關(guān)系密切（見(jiàn)圖7、圖8）。上述勘探生產(chǎn)成果也表明，利用洗象池群底部以顆粒巖為主體的近等時(shí)地質(zhì)體進(jìn)行威遠(yuǎn)地區(qū)中上寒武統(tǒng)洗象池群灘相薄儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的思路和方法符合客觀地質(zhì)實(shí)際。

4.3 洗象池群儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)模型與有利儲(chǔ)集區(qū)帶預(yù)測(cè)

圖7 洗象池群底部顆粒巖厚度與測(cè)試產(chǎn)能關(guān)系圖

圖8 威遠(yuǎn)地區(qū)洗象池群微地貌起伏與試油結(jié)果關(guān)系

利用研究區(qū)洗象池群近等時(shí)地質(zhì)體的厚度數(shù)據(jù)，編繪了其厚度分布圖（見(jiàn)圖9），區(qū)內(nèi)顆粒灘呈北東—南西向成排成帶展布，外帶顆粒灘規(guī)模較大，受外帶顆粒灘的遮擋，內(nèi)帶顆粒灘的規(guī)模相對(duì)較小。結(jié)合產(chǎn)能測(cè)試數(shù)據(jù)和儲(chǔ)集層厚度數(shù)據(jù)，確定了儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)帶預(yù)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)：①最有利儲(chǔ)集區(qū)，底部顆粒云巖厚度大于18 m；②有利儲(chǔ)集區(qū)，底部顆粒云巖厚17～18 m；③較有利儲(chǔ)集區(qū)，底部顆粒云巖厚16～17 m；④一般儲(chǔ)集區(qū)帶，底部顆粒云巖厚度小于16 m。

最有利儲(chǔ)集區(qū)為威55井—威5井區(qū)、威42井—威水2井—威78井—威21井區(qū)、威26井—威37井區(qū)、威54井區(qū)、威13井—威89井區(qū)。這些最有利儲(chǔ)集區(qū)帶中已有多口井測(cè)試具高產(chǎn)工業(yè)氣流；有利儲(chǔ)集區(qū)成北東—南西向帶狀展布，一般以低產(chǎn)氣井為主（見(jiàn)圖 9）。

4.4 方法有效性分析

地質(zhì)模型建立之初，威遠(yuǎn)地區(qū)寒武系洗象池群的井資料局限于以往針對(duì)震旦系所鉆探的井以及威寒 1井、威寒101井—威寒105井6口寒武系專層井。地質(zhì)模型建立之后，于2007年針對(duì)震旦系二次開(kāi)發(fā)部署了威001-H1井與威001-2井，分別位于儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)區(qū)的有利儲(chǔ)集區(qū)帶和一般儲(chǔ)集區(qū)帶，兩口井的測(cè)井解釋成果顯示兩口井的儲(chǔ)集層發(fā)育差異明顯，其儲(chǔ)集層累計(jì)厚度分別為13.4 m和8.0 m，這充分驗(yàn)證了上述預(yù)測(cè)思路和方法的正確性。結(jié)果表明，利用顆粒巖為主體的近等時(shí)地質(zhì)體厚度表征沉積期地貌和預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層發(fā)育概率是可信的。

圖9 洗象池群底部等時(shí)地質(zhì)體顆粒白云巖體厚度與有利儲(chǔ)集區(qū)帶分布

5 結(jié)論

威遠(yuǎn)地區(qū)洗象池群儲(chǔ)集層為多套疊加未暴露淺灘薄儲(chǔ)集層，微地貌高地以發(fā)育灘核微環(huán)境為特征，顆粒灘單灘體厚度和累計(jì)厚度較大，有利于保存原生孔形成儲(chǔ)集層；而地貌相對(duì)較低處，沉積速率較慢，顆粒灘呈指狀，單灘體厚度和累計(jì)厚度小，不利于粒間孔保存。因此，在相同時(shí)間段內(nèi)形成的顆粒灘厚度不僅可以代表微地貌的起伏，而且可以近似表征儲(chǔ)集層的發(fā)育概率。

碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)沉積期微地貌在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可繼承發(fā)展，并控制相鄰層序沉積、儲(chǔ)集層的分布格局，因此可利用以顆粒巖為主體的近等時(shí)地質(zhì)體厚度間接預(yù)測(cè)儲(chǔ)集層發(fā)育概率。此方法在威遠(yuǎn)地區(qū)洗象池群的應(yīng)用效果良好，表明該方法可用于鉆探程度高、資料老、缺乏三孔隙度測(cè)井系列的老區(qū)的儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)和新層挖潛。

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