王明筏 肖 偉 秦緒乾 張桂權(quán) 潘澤雄 葉曉斌

中國(guó)石化勘探分公司

近年來(lái)，中國(guó)石油化工股份有限公司在四川盆地環(huán)開(kāi)江—梁平陸棚的上二疊統(tǒng)—下三疊統(tǒng)礁/灘型儲(chǔ)層中獲得了重大勘探突破，發(fā)現(xiàn)了普光、元壩等大型氣田，揭示了礁灘相儲(chǔ)層良好的勘探前景[1]。研究發(fā)現(xiàn)開(kāi)江—梁平陸棚的形成與消亡控制著礁灘相展布，即沉積相發(fā)育受古地形、古地貌的控制[2]。部分學(xué)者認(rèn)為礁的形態(tài)是“極其靈敏的地貌地形指示器”[3]，并開(kāi)展了古地貌對(duì)儲(chǔ)層控制作用的研究[4-11]，但是主要集中在陸相地層內(nèi)，在海相地層中運(yùn)用古地貌分析、預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的案例相對(duì)較少[10-11]。因此筆者嘗試以元壩地區(qū)高覆蓋、高精度三維地震資料為基礎(chǔ)，恢復(fù)該區(qū)長(zhǎng)興組末期古地貌展布特征，預(yù)測(cè)長(zhǎng)興組礁/灘儲(chǔ)層分布；并結(jié)合已鉆井的分析化驗(yàn)資料，從儲(chǔ)層微觀特征等方面入手，探討古地貌對(duì)儲(chǔ)層的控制作用。

1 地質(zhì)背景

晚二疊世期間，川東北地區(qū)處在“地裂運(yùn)動(dòng)”和南秦嶺洋的拉張構(gòu)造背景下，梁平—開(kāi)江—通江—南江—廣元一帶發(fā)生基底斷裂活動(dòng)，地層沉降速度加快，后演化為開(kāi)江—梁平陸棚[12]。研究區(qū)位于開(kāi)江—梁平陸棚西部，晚二疊世長(zhǎng)興組沉積時(shí)期，發(fā)育了類似于威爾遜相模式的碳酸鹽巖沉積體系（圖1），主要發(fā)育臺(tái)緣礁及礁后淺灘相儲(chǔ)層。

圖1 川東北晚二疊世長(zhǎng)興期古地理圖（據(jù)馬永生等修編，2010）

2 古地貌恢復(fù)及其基本特征

2.1 方法和原理

地層學(xué)恢復(fù)古地貌常用的技術(shù)主要有印模法和殘余厚度法[13-14]。這2種方法適用于地層平緩、構(gòu)造較不發(fā)育的地方，其中印模法是利用目標(biāo)上覆地層至距其最近的水平基準(zhǔn)面的厚度來(lái)鏡像反映目標(biāo)古地貌的大致形態(tài)，厚度大的地方為低勢(shì)古地貌區(qū)，厚度小的地方為高勢(shì)古地貌區(qū)；殘厚法是采用侵蝕面至其下伏水平基準(zhǔn)面的殘余厚度來(lái)大致反映古地貌，殘余厚度大的地方即高勢(shì)古地貌區(qū)，殘余厚度小的地方即低勢(shì)古地貌區(qū)。研究表明，在穩(wěn)定碳酸鹽巖地臺(tái)區(qū)應(yīng)用“印模法”和“殘厚法”進(jìn)行古地貌恢復(fù)是行之有效的預(yù)測(cè)儲(chǔ)層方法[15]?？紤]到元壩地區(qū)的實(shí)際情況，長(zhǎng)興早期臺(tái)地坡度相對(duì)平緩，坡度介于4°～7°[16]，為緩坡型臺(tái)地，深層海相地層背斜及斷層均不發(fā)育，僅見(jiàn)小規(guī)模的低幅構(gòu)造，沒(méi)有大規(guī)模的巖溶發(fā)育。因此認(rèn)為應(yīng)用印模法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行古地貌恢復(fù)比較實(shí)用。另外研究區(qū)鉆井資料豐富，有利于對(duì)地震資料進(jìn)行時(shí)深校正，從而提高利用古地貌預(yù)測(cè)儲(chǔ)層展布的可靠性。

2.2 古地貌特征

元壩地區(qū)下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組二段為局限臺(tái)地潮坪－潟湖環(huán)境，下部為褐灰色薄層－頁(yè)狀泥質(zhì)石灰?guī)r夾礫屑灰?guī)r透鏡體，上部為棕紅色薄層頁(yè)片狀鈣質(zhì)泥頁(yè)巖及泥晶石灰?guī)r；在地震剖面上，其反射波連續(xù)，波組特征穩(wěn)定。因此筆者選擇飛二段底（波峰下面）做為拉平標(biāo)志層。該層被拉平后，其下目的層（長(zhǎng)興組二段）頂部界線（紫線）起伏明顯，各個(gè)相帶形態(tài)清晰。拉平標(biāo)志層后可以直觀地反映其下伏地層古地貌的起伏情況，其中飛一段厚度越大，代表古水深較深部位，地勢(shì)較低；厚度越小，代表古水深較淺部位，地勢(shì)較高（圖2）。

通過(guò)層拉平技術(shù)獲得元壩地區(qū)長(zhǎng)興組古地貌圖（圖3），依據(jù)古地貌的特征，將研究區(qū)劃分為古臺(tái)地、古斜坡、古陸棚3種二級(jí)古地貌，其中古臺(tái)地又細(xì)分為臺(tái)地邊緣高地、臺(tái)地內(nèi)部洼地2個(gè)三級(jí)古地貌；古陸棚劃分為淺水和深水2個(gè)三級(jí)古地貌類型。整個(gè)研究區(qū)的古地貌總體上呈北西—南東向展布，右旋雁行排列。

臺(tái)地邊緣斜坡以南地區(qū)，總體呈正地貌形態(tài)，其中黃色—淺綠色區(qū)塊為開(kāi)闊臺(tái)地沉積，多為塊狀、條帶狀凸起的點(diǎn)礁堆積，紅色區(qū)塊為臺(tái)地邊緣礁沉積；礁灘之間發(fā)育較大規(guī)模的海灣。臺(tái)地邊緣斜坡以北為負(fù)地貌地形，淺藍(lán)色為淺水陸棚沉積，藍(lán)色為深水陸棚沉積。淺水陸棚古水深介于200～315 m、深水陸棚最大古水深可達(dá)450 m。

圖2 印模法恢復(fù)沉積盆地示意圖

圖3 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組古地貌圖

3 基于古地貌對(duì)沉積相的劃分及儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)

3.1 沉積相劃分

圖4 元壩地區(qū)長(zhǎng)興末期沉積相圖

依據(jù)鉆井情況、地震屬性、古地貌特征分析，將長(zhǎng)興組沉積相劃分為陸棚相（深水、淺水）、臺(tái)地邊緣斜坡相、開(kāi)闊臺(tái)地灘相、臺(tái)地邊緣生物礁相和臺(tái)地邊緣淺灘相（圖4）。之所以形成這樣的沉積格局，是因?yàn)殚L(zhǎng)興早期開(kāi)江—梁平陸棚坡度小，臺(tái)地多發(fā)育淺灘相，長(zhǎng)興后期，臺(tái)地邊緣高部位古地貌發(fā)育礁體，并且控制了生物礁的生長(zhǎng)速度，同時(shí)影響了淺灘的發(fā)育。臺(tái)地邊緣淺灘相以亮晶生屑白云巖為主，主要發(fā)育于長(zhǎng)興組上部，礦物成分以白云石為主，方解石少；臺(tái)地邊緣生物礁相以生物礁石灰?guī)r和礁蓋白云巖為主，重結(jié)晶作用造成生物骨架結(jié)構(gòu)模糊；開(kāi)闊臺(tái)地相以泥晶生屑石灰?guī)r為主，少量發(fā)育亮晶生屑石灰?guī)r；斜坡相發(fā)育瘤狀石灰?guī)r及條帶狀石灰?guī)r，礦物成分以方解石為主，含量介于70%～80%；陸棚相以泥質(zhì)石灰?guī)r或含泥石灰?guī)r為主，方解石含量介于60%～70%，具薄層狀構(gòu)造。明顯可見(jiàn)不同古地貌部位巖性不同，相帶差異明顯。

3.2 儲(chǔ)層平面展布

在井控的基礎(chǔ)上，利用地震資料預(yù)測(cè)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層厚度。發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層集中分布在臺(tái)地邊緣礁灘相和臺(tái)地內(nèi)部礁后灘相內(nèi)，其中在臺(tái)地邊緣內(nèi)的儲(chǔ)層厚度最大可達(dá)80 m，臺(tái)地內(nèi)部的儲(chǔ)層厚度介于20～40 m，而位于陸棚相的元壩3井并未發(fā)育儲(chǔ)層（圖5）。明顯可見(jiàn)古地貌高部位發(fā)育厚度較大儲(chǔ)層，古地貌低部位，儲(chǔ)層較薄，古地貌控儲(chǔ)的作用明顯。

4 不同沉積相帶的儲(chǔ)層特征

4.1 不同相帶儲(chǔ)層物性差異明顯

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組為典型的巖性油氣藏[17-18]，沉積相是控制儲(chǔ)層形成的主要因素之一[19-20]。巖心資料分析表明，儲(chǔ)層發(fā)育最好的相帶為臺(tái)地邊緣生物礁及淺灘相，其他相帶依次變差（表1）。其中礁白云巖微相發(fā)育溶孔，形成了長(zhǎng)興組生物礁優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，主要發(fā)育在長(zhǎng)二段頂部，以生物礁白云巖、礁灰?guī)r為主，平面上位于臺(tái)地邊緣相內(nèi)；灘相儲(chǔ)層主要發(fā)育在長(zhǎng)一段，巖性主要為生屑石灰?guī)r，白云化程度相對(duì)較弱，多分布于臺(tái)內(nèi)的開(kāi)闊臺(tái)地相。斜坡、陸棚相孔隙度大部分小于2%的下限，基本為非儲(chǔ)層。

以元壩224井—22井—271井—27井—204井—4井剖面為例（圖6，其平面位置見(jiàn)圖4），根據(jù)其沉積物結(jié)構(gòu)、海水動(dòng)力、生物種類及生物擾動(dòng)情況等可劃分為礁蓋、礁間、生屑灘、礁后灘等不同微相。該剖面顯示，儲(chǔ)層的發(fā)育受沉積相分布控制明顯。不同微相類型的儲(chǔ)層孔滲差異較大，礁蓋白云巖、礁間灘白云巖最好，介于5%～12%，其次為礁后灘白云巖儲(chǔ)層，生物礁石灰?guī)r（白云質(zhì)灰?guī)r）、生屑灘次之，而斜坡和陸棚相儲(chǔ)層物性最差。本區(qū)長(zhǎng)興組沉積相帶儲(chǔ)層物性的差異與古地貌的高低具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，古地貌高部位更易形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

圖5 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層厚度圖

表1 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組不同相帶儲(chǔ)層占比表

圖6 元壩地區(qū)古地貌對(duì)應(yīng)沉積相及儲(chǔ)層物性差異連井剖面圖

4.2 不同相帶儲(chǔ)層的微觀差異

臺(tái)緣高部位形成的沉積單元如生物礁、礁后灘容易暴露遭受大氣淡水溶蝕，形成了選擇性溶孔。其中礁蓋原巖主要為亮晶生屑顆粒石灰?guī)r，粒間孔發(fā)育，受大氣淡水影響強(qiáng)烈，形成大規(guī)模早期大氣淡水溶孔，發(fā)生早期白云巖化作用，白云石多霧心亮邊且具有殘余結(jié)構(gòu)，但總體上重結(jié)晶作用對(duì)儲(chǔ)層的影響不大（圖7-a）。臺(tái)緣灘的原始沉積巖性多為亮晶生屑石灰?guī)r夾薄層砂屑石灰?guī)r，發(fā)育大量原生孔隙，生屑灘和生物礁相類似，均為正地形建隆，易遭受大氣淡水淋濾（圖7-b）。臺(tái)內(nèi)洼地多發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相，以泥晶石灰?guī)r為主，雖經(jīng)后期的白云巖化作用改造，但是孔隙不甚發(fā)育，多以中低孔為主（圖7-c）。斜坡區(qū)多以泥粉晶石灰?guī)r為主，位于低部位，后期改造作用弱，幾乎不發(fā)育儲(chǔ)層（圖7-d）。

圖7 元壩地區(qū)不同相帶的25倍鑄體薄片圖版

綜上，元壩區(qū)塊的古地貌與沉積相展布及鉆井揭示的長(zhǎng)興組儲(chǔ)集層分布特點(diǎn)具有較好的相互印證關(guān)系。古地貌對(duì)沉積和儲(chǔ)層的控制主要體現(xiàn)在2個(gè)方面：①地貌高部位是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育帶；②元壩地區(qū)礁灘疊置特征明顯[19]，且有明顯的遷移現(xiàn)象，這種遷移造就了雁列式的沉積格局。

5 結(jié)論

1）元壩地區(qū)長(zhǎng)興組古地貌為北西—南東向展布，同沉積相有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系。臺(tái)緣古地貌高部位發(fā)育生物礁、灘相，且具有明顯的遷移特征；臺(tái)內(nèi)洼地多發(fā)育開(kāi)闊臺(tái)地相；低部位發(fā)育斜坡、陸棚相帶。

2）不同古地貌部位對(duì)應(yīng)不同沉積相，古地貌高部位發(fā)育臺(tái)地相（臺(tái)地邊緣礁灘相、開(kāi)闊臺(tái)地相）；低部位發(fā)育斜坡和陸棚相。

3）臺(tái)地邊緣礁灘相多以顆粒石灰?guī)r為主，易受大氣淡水淋濾，形成優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)層，且儲(chǔ)層厚度相對(duì)較大；斜坡、陸棚相多以泥晶石灰?guī)r為主，儲(chǔ)層厚度小，甚至局部不發(fā)育儲(chǔ)層。

4）元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁、灘儲(chǔ)層遵循古地貌控沉積，沉積控儲(chǔ)層的原則，后期的成巖改造也是影響儲(chǔ)層物性的一個(gè)重要因素。

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