喬 博 劉海鋒 何 鎏 蔡明歌 張 芳 袁繼明

1.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油集團測井有限公司天津分公司

古地貌是控制盆地內(nèi)沉積相發(fā)育與分布的主導(dǎo)因素，古地貌恢復(fù)有助于開展構(gòu)造演化特征研究、識別儲層發(fā)育與分布特點及判斷古地理環(huán)境、古生物分布[1-4]。目前，常用的古地貌恢復(fù)方法主要有殘余厚度法、印模法、層序地層學(xué)法、地球物理法和盆地分析回剝法[5-7]。印模法應(yīng)用最為廣泛，是一種半定量化方法，但只是一種古地貌形態(tài)的鏡像回放，并不代表真正的古地貌形態(tài)，對“印?！钡貙右残枰M一步去壓實校正[8-11]；殘余厚度法屬于半定量恢復(fù)法，簡單易操作，但是未考慮后期構(gòu)造對沉積的影響，誤差較大[12]；層序地層恢復(fù)法是通過頂面層拉平來刻畫底面形態(tài)，該方法研究結(jié)果為沉積前相對古地貌，要恢復(fù)其絕對古地貌，需要考慮剝蝕厚度、脫壓實校正、古水深等[13-14]。地球物理法優(yōu)點是形象、逼真、直觀，但受技術(shù)條件限制明顯，數(shù)據(jù)處理工作量大，并不代表真正的原始古地貌，而是現(xiàn)今殘留的古地貌；盆地分析回剝法考慮了盆地沉降區(qū)差異沉降和剝蝕，工作量大，且剝蝕量的計算、去壓實校正等誤差較大[15]。這些方法多為定性或者半定量評價，難以定量化預(yù)測較真實的古地貌形態(tài)，對氣藏勘探開發(fā)僅能做到概念模型上的指導(dǎo)，缺乏立體“真實”性，在細(xì)節(jié)刻畫描述方面把握不到位[16-17]。為此筆者立足于靖邊氣田下古生界碳酸鹽巖氣藏，針對性地提出一種古地貌恢復(fù)的新方法，重新刻畫認(rèn)識靖邊氣田侵蝕溝槽。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

鄂爾多斯盆地靖邊氣田是長慶氣區(qū)的主力氣田之一，是目前國內(nèi)陸上最大的碳酸鹽巖氣藏，北起內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗，南抵陜西省安塞縣，東至陜西省橫山縣，西達陜西省定邊縣（圖1）。自1989年以來，靖邊氣田的勘探開發(fā)不斷深入，在下古生界馬家溝組取得重大突破，至2003年底建成55×108m3/a的產(chǎn)氣能力。截至2017年12月底，靖邊氣田下古生界累計投產(chǎn)800余口井，歷年累計產(chǎn)量 780×108m3，55×108m3/a 規(guī)模已穩(wěn)產(chǎn) 14 年。

圖1 鄂爾多斯盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)的地理位置示意圖

靖邊氣田主要含氣層系位于奧陶系馬家溝組，馬家溝組從老到新依次劃分為馬一段、馬二段、馬三段、馬四段、馬五段和馬六段。馬五段廣泛分布蒸發(fā)潮坪相白云巖，發(fā)育溶蝕孔洞，是靖邊氣田天然氣儲集的主要層位。馬家溝組從老到新依次劃分為馬五10、馬五9一直到馬五1亞段，其中馬五1+2亞段是靖邊下古生界主力產(chǎn)層，該段的產(chǎn)氣量占到下古生界總產(chǎn)量的80%以上。如果馬五1+2亞段缺少，氣井產(chǎn)量就會大幅降低。此外，靖邊氣田屬于混源氣，侵蝕溝槽邊部利于上古生界本溪組和太原組烴源巖生成的天然氣進入，在侵蝕溝槽邊部易于發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)井。

隨著勘探開發(fā)的不斷深入，靖邊下古生界馬家溝組侵蝕溝槽的刻畫逐漸精細(xì)[18-21]（圖2）。在勘探階段，發(fā)現(xiàn)氣田西側(cè)近30個侵蝕潛坑，氣田東側(cè)發(fā)育近南北向主溝槽，主溝槽向西發(fā)育多條近東西向支溝，長度介于10～20 km，毛細(xì)溝槽不發(fā)育，溝槽形態(tài)單一、延伸范圍?。▓D2-a）。在開發(fā)早期，發(fā)現(xiàn)氣田發(fā)育8條東西向主溝槽，主溝槽長度介于20～50 km，樹枝狀支潛溝明顯增多（圖2-b）。在開發(fā)末期，認(rèn)為氣田發(fā)育11條由西向東的樹枝狀侵蝕溝槽，侵蝕溝槽長20～90 km，支溝和毛細(xì)溝槽十分發(fā)育（圖2-c）。經(jīng)過近20年的勘探開發(fā)，主溝槽的位置已經(jīng)較為明確，但對支溝和毛細(xì)溝槽的認(rèn)識還不清楚。隨著近年來上、下古生界的立體開發(fā)，上古生界井兼探下古生界，在一些原本預(yù)測為侵蝕溝槽的地區(qū)發(fā)現(xiàn)馬家溝組馬五1+2段保存完整，局部還發(fā)育侵蝕潛坑。為提高產(chǎn)能建設(shè)的成功率，這些新的矛盾和問題都急需厘清，故需要不斷修正侵蝕溝槽和古地貌恢復(fù)方法。

2 古地貌恢復(fù)新方法

該方法基于印模法和殘厚法的原理，選取地下任意點做參考水平面，將該水平面至奧陶系剝蝕面的距離作為古地貌高程值，通過繪制古地貌高程圖，實現(xiàn)了古地貌的定量化表征與侵蝕溝槽預(yù)測。相比于印模法和殘厚法，該方法通過對古地貌高程的精確計算，實現(xiàn)了古地貌刻畫從定性、半定量到定量化表征。主要包括6個步驟：

1）基準(zhǔn)面選取，根據(jù)古地貌上覆及下伏地層沉積接觸關(guān)系，運用沉積學(xué)原理，分別選擇距離最近的古地貌不整合面的上覆基準(zhǔn)面和下伏地層基準(zhǔn)面作為古地貌分析的基準(zhǔn)面；

圖2 不同時期刻畫的靖邊氣田下古生界溝槽展布圖

2）地層厚度計算，分別計算工區(qū)內(nèi)完鉆井的古地貌不整合面至上覆基準(zhǔn)面、下伏基準(zhǔn)面的地層厚度，并對地層厚度進行去壓實校正；

3）參考井點選取，對工區(qū)內(nèi)完鉆井的古地貌不整合面到上覆基準(zhǔn)面、下伏基準(zhǔn)面的地層厚度進行排序?qū)Ρ龋x擇這兩個地層厚度都是工區(qū)內(nèi)最大厚度的井作為參考井點，若不存在上述井點，選擇上述兩個地層厚度之和為工區(qū)內(nèi)最大值的井點作為參考井點；

4）參考水平面確定，將上述參考井點的下伏基準(zhǔn)面的底部水平面作為參考水平面；

5）計算工區(qū)內(nèi)各井點古地貌高程值；

6）古地貌恢復(fù)與工業(yè)制圖：利用工區(qū)內(nèi)各井點的古地貌高程值編制高程圖，得到古地貌恢復(fù)圖。

具體計算方法如下：以P井下伏地層基準(zhǔn)面的底面水平面作為工區(qū)參考水平面，P井古地貌高程值為HP（其值與P井古地貌不整合面至下伏基準(zhǔn)面厚度相等），則工區(qū)內(nèi)任意A井古地貌相對高程值為HA：

式中HA表示為A 井古地貌相對高程值，m；hA表示為A 井古地貌高程補償值，m；HOA表示為A井古地貌不整合面至下伏基準(zhǔn)面厚度，m；HCA表示為A 井古地貌不整合面至上覆基準(zhǔn)面厚度，m；HOP表示為P 井古地貌不整合面至下伏基準(zhǔn)面厚度，m；HCP表示為P 井古地貌不整合面至上覆基準(zhǔn)面厚度，m（圖3）。這些數(shù)據(jù)均由各井點的測井?dāng)?shù)據(jù)計算得來。

在靖邊氣田，石炭系本溪組頂部煤層在全區(qū)范圍內(nèi)大面積穩(wěn)定分布，可以作為上覆基準(zhǔn)面。古地貌不整合面即為奧陶系頂界面。在研究區(qū)內(nèi)選取本溪組到下古某一參考水平面厚度最大的井作為P井，以P井為基準(zhǔn)，利用公式（1）計算研究區(qū)內(nèi)各井的高程值。通過計算出各井的高程值來進行古地貌恢復(fù)。

3 溝槽重新刻畫和實鉆效果

根據(jù)古地貌恢復(fù)新方法，對靖邊氣田古地貌予以重新刻畫，發(fā)現(xiàn)侵蝕溝槽展布模式由原來的“東西向樹枝狀溝槽模式”（圖4-a）改變?yōu)椤皽喜叟c潛坑并存模式”（圖4-b）。之前的侵蝕溝槽為從西向東展布，主溝槽連續(xù)，在主溝槽南北兩側(cè)發(fā)育支潛溝和毛細(xì)溝槽。而在新方法預(yù)測下侵蝕溝槽和潛坑并存，侵蝕溝槽不連續(xù)，潛坑多位于侵蝕溝槽的西側(cè)。

2017年在氣田中部部署 G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7和G8共8口井，這8口井在原侵蝕溝槽預(yù)測中均位于侵蝕溝槽中，馬五1+2亞段不發(fā)育。經(jīng)鉆井驗證，其中7口井的實鉆結(jié)果和新方法預(yù)測的古地貌結(jié)果相吻合。G1、G4、G6、G7和G8五口井，新方法預(yù)測馬五1+2亞段發(fā)育。實鉆結(jié)果證實這五口井馬五1+2亞段確實發(fā)育。G3和G5兩口井，新方法預(yù)測馬五1+2亞段缺失。實鉆結(jié)果證實這兩口井馬五1+2亞段缺失。只有G2井新方法預(yù)測馬五1+2亞段缺失，但實鉆結(jié)果表明該井馬五1+2亞段發(fā)育，新方法預(yù)測和實鉆結(jié)果不吻合。從整體上來看，新方法預(yù)測侵蝕溝槽，較以往的侵蝕溝槽預(yù)測方法準(zhǔn)確率明顯提高。

圖3 靖邊氣田奧陶系頂界面古地貌相對高程計算結(jié)果示意圖

圖4 靖邊氣田中部原侵蝕溝槽和新方法預(yù)測侵蝕構(gòu)造分布對比圖

表1 靖邊氣田中部“溝槽區(qū)”8口實鉆井情況統(tǒng)計表

4 結(jié)論與建議

1）新方法相比于印模法和殘厚法更為精確，實現(xiàn)了古地貌刻畫的定量化表征。

2）通過新方法對侵蝕溝槽進行預(yù)測，對侵蝕溝槽有了新的認(rèn)識，侵蝕溝槽展布模式由原來的“東西向樹枝狀溝槽模式”改變?yōu)椤皽喜叟c潛坑并存模式”。2017年在靖邊氣田中部原溝槽區(qū)部署8口井，7口井的實鉆結(jié)果和新方法預(yù)測結(jié)果相吻合，證實該方法對侵蝕溝槽的刻畫準(zhǔn)確率較高。

3）在今后靖邊氣田下古生界氣藏的開發(fā)過程中，重點關(guān)注曾在溝槽區(qū)而重新刻畫后的非溝槽區(qū)域，并結(jié)合周邊井的生產(chǎn)動態(tài)資料，予以詳細(xì)分析。