王浩，馬如輝

(中石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041)

陳志強(qiáng)

(中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司新疆分公司,新疆 阜康 831511)

簡(jiǎn)高明

(中石化西南油氣分公司石油工程技術(shù)研究院，四川 成都 610041)

近年來，四川盆地二疊系生物礁灘油氣開發(fā)取得了一系列突破，中石化勘探分公司在開江-梁平拉張槽兩側(cè)的探井證實(shí)生物礁灘富含天然氣。2007年A1井因鉆遇礁前斜坡而改為開窗側(cè)鉆，鉆遇臺(tái)緣生物礁獲得成功，揭示了碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣生物礁灘具有巨大的油氣勘探開發(fā)潛力。

已有的研究成果集中在二疊系長(zhǎng)興組沉積成藏主控因素、生物礁識(shí)別等方面，且基本上從勘探角度出發(fā)。王一剛等[1～4]研究認(rèn)為，開江-梁平海槽對(duì)生物礁形成起著明顯的控制作用，它決定了礁氣藏的類型、規(guī)模和分布；鄧劍等[5～7]研究認(rèn)為，生物礁主要發(fā)育于長(zhǎng)興組二段，海槽西邊生物礁更為發(fā)育，并且優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)區(qū)由東向西遷移；郭彤樓[8]研究認(rèn)為，東吳運(yùn)動(dòng)控制儲(chǔ)層發(fā)育的位置，早、中燕山運(yùn)動(dòng)控制了油氣藏形成，大面積發(fā)育的礁灘相白云巖儲(chǔ)層與源巖生烴的有效匹配是成藏的關(guān)鍵；劉殊等[9～13]從生物礁地震響應(yīng)特征和多尺度預(yù)測(cè)上進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)生物礁在地震剖面上表現(xiàn)為丘狀反射，頂部披蓋、兩側(cè)上超、內(nèi)部空白-雜亂反射。但是，上述成果未能刻畫生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)和期次。為此，筆者在前人探索基礎(chǔ)上，從開發(fā)角度出發(fā)，運(yùn)用古地貌恢復(fù)技術(shù)刻畫臺(tái)地邊緣形態(tài)，還原生物礁生長(zhǎng)的位置；采用地震反射特征技術(shù)刻畫生物礁的邊界，利用三維可視化雕刻技術(shù)雕刻礁體的空間形態(tài)和內(nèi)幕期次，采用地震反演技術(shù)預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的展布。

1 地質(zhì)背景

自普光、元壩氣田發(fā)現(xiàn)后，眾多學(xué)者對(duì)生物礁做了大量研究工作。目前四川盆地內(nèi)，從震旦系到二疊系證實(shí)至少發(fā)育2條拉張槽：川東北的開江-梁平拉張槽，川西-川中的綿陽-長(zhǎng)寧拉張槽。元壩氣田生物礁受控于開江-梁平拉張槽。對(duì)于開江-梁平拉張槽，學(xué)者們從不同角度給予命名：羅自立[14]從峨眉地裂運(yùn)動(dòng)和板塊構(gòu)造演化格局的觀點(diǎn)出發(fā)，將其稱為廣旺-開江-梁平拗拉槽；王一剛等[15]從沉積相上研究表明，四川盆地上二疊統(tǒng)的沉積是海侵型碳酸鹽緩坡帶沉積，在Wilson劃分相帶的基礎(chǔ)上對(duì)碳酸鹽緩坡進(jìn)行次一級(jí)劃分，提出開江-梁平海槽的概念。

生物礁氣藏的分布與古沉積環(huán)境關(guān)系十分密切。開始階段受露頭及鉆井資料限制，未能深化對(duì)盆地上二疊統(tǒng)沉積相的認(rèn)識(shí)。隨著鉆井?dāng)?shù)量及其他地質(zhì)資料的豐富，對(duì)沉積古地理格局及沉積相演化做了大量工作。川東北地區(qū)二疊系沉積環(huán)境與開江-梁平海槽的形成、南秦嶺洋擴(kuò)張及峨眉山玄武巖噴發(fā)有關(guān)。結(jié)合鉆井資料和野外露頭剖面分析結(jié)果表明，長(zhǎng)興組縱向上劃分為2個(gè)Ⅲ級(jí)層序和4個(gè)成礁旋回，元壩生物礁主要發(fā)育在長(zhǎng)興組上段，微古地貌控制了生物礁生長(zhǎng)發(fā)育的差異。川東北元壩氣田長(zhǎng)興組-飛仙關(guān)組沉積為碳酸鹽臺(tái)地沉積體系，平面上進(jìn)一步劃分為臺(tái)地蒸發(fā)巖、局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣生物礁灘和臺(tái)地邊緣斜坡相，長(zhǎng)興期沿臺(tái)地邊緣發(fā)育臺(tái)緣生物礁[6]。

2 生物礁精細(xì)刻畫

2.1 研究思路

圖1 元壩氣田生物礁精細(xì)刻畫技術(shù)體系

不同學(xué)者對(duì)生物礁預(yù)測(cè)采取了多種方法，也取得了一定的效果。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，從點(diǎn)、線、面、體4個(gè)角度解剖生物礁形態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)生物礁礁蓋優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的展布?？傮w思路是利用地質(zhì)分析結(jié)果，從單井出發(fā)，利用成因旋回法開展生物礁成礁旋回分析，在該基礎(chǔ)上利用生物礁的反射特征識(shí)別生物礁的外形包絡(luò)和內(nèi)幕結(jié)果，結(jié)合地震反演技術(shù)和三維可視化雕刻技術(shù)刻畫生物礁空間形態(tài)及儲(chǔ)層分布(圖1)。

2.2 古地貌的恢復(fù)技術(shù)

現(xiàn)代生物礁的生長(zhǎng)模式認(rèn)為，生物礁的生長(zhǎng)需要水體環(huán)境具備“暖、淺、清、咸”4個(gè)條件[16]。特殊的生長(zhǎng)環(huán)境說明生物礁生長(zhǎng)不僅受控于沉積環(huán)境，而且與沉積古地貌有關(guān)。元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁屬于典型的臺(tái)地邊緣生物礁，因此恢復(fù)生物礁沉積晚期臺(tái)緣形態(tài)對(duì)于分析生物礁發(fā)育位置具有指導(dǎo)意義。

川東北地區(qū)長(zhǎng)興組古地貌恢復(fù)主要采用“印模法”，選擇飛仙關(guān)組三段沉積的一套穩(wěn)定的含泥灰?guī)r為基準(zhǔn)面(地震上表現(xiàn)為一套連續(xù)穩(wěn)定的波峰反射)。 主要原因是飛仙關(guān)組期縱向上劃分為2個(gè)Ⅲ級(jí)層序，飛仙關(guān)組一期和二期水體總體較深，開江-梁平臺(tái)盆相區(qū)碳酸鹽巖迅速填平補(bǔ)齊[17～19]。采用層拉平技術(shù)，利用上覆飛仙關(guān)組的厚度鏡像反映長(zhǎng)興組沉積末期的地貌特征。圖2為垂直于礁帶飛仙關(guān)組三段拉平的地震剖面，由于生物礁的生長(zhǎng)速率快于潟湖和陸棚碳酸鹽巖的沉積速率，在上覆地層填平補(bǔ)齊的過程中，飛仙關(guān)組一段、二段沉積的厚度薄，潟湖和陸棚上覆地層沉積厚。上覆地層沉積厚度的變化能反映長(zhǎng)興組沉積晚期古地貌特征，高古地貌位置有利于生物礁的生長(zhǎng)及后期白云巖儲(chǔ)層改造，易于油氣富集。

圖2 垂直于礁帶飛仙關(guān)組三段拉平的地震剖面

圖3 長(zhǎng)興組沉積晚期古地貌

圖3為采用“印模法”恢復(fù)的長(zhǎng)興組沉積晚期古地貌圖，可以看出，整體上表現(xiàn)為臺(tái)-盆沉積格局，臺(tái)地內(nèi)表現(xiàn)為灘-洼相間的沉積格局。沿南西至北東方向，依次為臺(tái)內(nèi)灘相、臺(tái)緣礁相、臺(tái)緣斜坡相和陸棚相[20]。長(zhǎng)興期臺(tái)緣沿海岸線近似平行分布，呈北西-南東展布，自東向西共發(fā)育4個(gè)條帶，彼此之間相互獨(dú)立，分別為①、②、③和④號(hào)礁帶。經(jīng)A204井、A27井、A101井等鉆井證實(shí)，元壩氣田生物礁主要分布在臺(tái)地邊緣上，靠海的一側(cè)以礁前斜坡為主，主要沉積泥灰?guī)r，礁帶靠陸一側(cè)主要以生屑灘為主，局部古構(gòu)造高點(diǎn)發(fā)育點(diǎn)礁，古地貌恢復(fù)能判斷生物礁生長(zhǎng)的位置。生物礁的發(fā)育不僅受控于古地貌差異，還與潮汐溝道有關(guān)。長(zhǎng)興組沉積晚期古地貌圖揭示，在生物礁與生物礁之間還發(fā)育潮汐溝道，即礁溝。礁溝一般屬于高能環(huán)境，是漲、落潮時(shí)潮汐水流沖刷切割形成的溝道，垂直于礁帶方向展布。潮汐水流為生物礁的生長(zhǎng)提供了豐富的食物，因此一般在礁溝兩側(cè)生物礁較發(fā)育。A204井和A205井位于礁溝兩側(cè)，生物礁發(fā)育。對(duì)古地貌圖進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，西北方向位置的礁溝較東南方向的礁溝規(guī)模大且密集。綜合構(gòu)造研究結(jié)果認(rèn)為，北西方向存在基底古突起，更有利于生物礁的生長(zhǎng)和后期溶蝕改造。因此，②、③、④號(hào)礁帶生物礁的規(guī)模與儲(chǔ)層性質(zhì)均優(yōu)于①號(hào)礁帶，研究成果與鉆井結(jié)果相符。

2.3 生物礁及內(nèi)幕期次刻畫

圖4 過A204井的地震剖面及地震屬性剖面

圖5 生物礁內(nèi)幕反射特征

古地貌恢復(fù)可識(shí)別生物礁發(fā)育的位置，未能刻畫礁體邊界形態(tài)和內(nèi)幕結(jié)構(gòu)，不能滿足開發(fā)需求。為實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)，需獨(dú)立解釋出每條礁帶上共發(fā)育多少個(gè)小礁體，及小礁體內(nèi)部共發(fā)育幾期生物礁。在古地貌恢復(fù)的基礎(chǔ)上，利用地震反射特征技術(shù)和三維可視化雕刻技術(shù)對(duì)礁體進(jìn)行精細(xì)解剖。

前人對(duì)生物礁地震響應(yīng)特征從正演模擬角度做了分析，認(rèn)為生物礁具有獨(dú)特的地震響應(yīng)特征[21～23]：即生物礁的外形為丘狀、透鏡狀反射，礁體內(nèi)部為空白或斷續(xù)弱反射；礁體頂部呈披覆構(gòu)造，具波峰或振幅變?nèi)跆卣?；礁體翼部呈泥灰?guī)r上超反射。因礁核、礁蓋和礁翼的巖性差異，導(dǎo)致不同位置地震反射特征存在差異。以生物礁地震反射特征為指導(dǎo)，開展垂直礁帶地震精細(xì)解釋，同時(shí)結(jié)合地震瞬時(shí)相位屬性和地震相干屬性識(shí)別生物礁。圖4為過A204井的地震剖面及地震屬性剖面，分析表明A204井生物礁在地震剖面上具備上述礁體的地震響應(yīng)特征；地震瞬時(shí)相位屬性上表現(xiàn)為礁翼相位錯(cuò)斷，內(nèi)部雜亂反射，缺乏成層性；地震相干屬性上表現(xiàn)為礁體邊界和內(nèi)幕呈低相干團(tuán)塊結(jié)構(gòu)。通過生物礁地震響應(yīng)特征和地震反射特征技術(shù)能夠識(shí)別出生物礁外部形態(tài)。

在識(shí)別生物礁外部形態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)生物礁內(nèi)部進(jìn)行精細(xì)解釋，結(jié)合元壩長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育期次，解剖生物礁內(nèi)幕結(jié)構(gòu)。元壩長(zhǎng)興組生物礁內(nèi)幕反射可劃分為兩種，即雙強(qiáng)波峰反射和單強(qiáng)波峰反射。雙強(qiáng)波峰反射縱向上反映Ⅲ、Ⅳ期生物礁均發(fā)育，以A205井為代表；單強(qiáng)波峰反射縱向上反映Ⅲ期生物礁發(fā)育，無Ⅳ期生物礁，以A10-1井為代表(圖5)。

由于受地震分辨率及生物礁發(fā)育規(guī)模的影響，Ⅰ、Ⅱ期生物礁在地震剖面上難以識(shí)別，因此該次研究重點(diǎn)刻畫Ⅲ、Ⅳ期生物礁。采用三維可視化技術(shù)，刻畫Ⅲ、Ⅳ期生物礁的空間分布，可以看出，總體上Ⅲ期生物礁分布廣泛，Ⅳ期生物礁分布較集中，推測(cè)與生物礁生長(zhǎng)的地貌和海平面的升降速率有關(guān)，即在Ⅲ期生物礁發(fā)育后，部分地區(qū)環(huán)境可能不適合生物礁生長(zhǎng)，僅在局部地區(qū)發(fā)育Ⅳ期生物礁(圖6)。

圖6 不同期次生物礁空間分布面

元壩氣田生物礁精細(xì)刻畫結(jié)果表明：元壩氣田長(zhǎng)興組共發(fā)育4個(gè)礁帶和1個(gè)礁灘疊合區(qū)，可識(shí)別21個(gè)礁群、90個(gè)單礁體；縱向上地震可識(shí)別Ⅲ、Ⅳ期生物礁，兩者之間具有一定的繼承性。

3 生物礁白云巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3.1 生物礁相儲(chǔ)層特征

元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層薄、物性差、橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層彈性屬性疊置嚴(yán)重。地質(zhì)研究結(jié)果表明：長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層主要發(fā)育在礁蓋位置，礁頂儲(chǔ)層物性優(yōu)于礁前和礁后。儲(chǔ)層巖性主要以晶粒白云巖和生屑白云巖為主，其次為生屑灰?guī)r和礁灰?guī)r。物性上主要表現(xiàn)為低孔、中低滲的特性。鉆井統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明[24]，元壩氣田單井礁帶儲(chǔ)層平均厚度58.8m，以Ⅲ類儲(chǔ)層為主，平均厚度25.8m，占儲(chǔ)層總厚度45.83%；儲(chǔ)層平均孔隙度4.87%，平均滲透率0.99mD。

3.2 生物礁相儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

圖7 過A28井的約束稀疏脈沖反演與地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剖面

分巖性統(tǒng)計(jì)交匯表明，該區(qū)優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層和泥灰?guī)r在波阻抗上表現(xiàn)為低阻特征，圍巖為相對(duì)高阻抗特征，采用以反演為核心的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，在常規(guī)約束脈沖反演的基礎(chǔ)上，利用儲(chǔ)層與泥灰?guī)r在自然伽馬曲線上的差異特點(diǎn)，利用伽馬擬聲波反演技術(shù)剔除低阻泥灰?guī)r；預(yù)測(cè)有利沉積微相，進(jìn)一步運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演提高薄儲(chǔ)層的識(shí)別能力[25～27]。鉆井證實(shí)A28井發(fā)育2套優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層集中段，累計(jì)鉆遇礁相儲(chǔ)層61.6m，基于約束稀疏脈沖反演結(jié)果受地震頻帶限制，難以識(shí)別2套儲(chǔ)層(圖7(a))，且預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度有誤差。地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演技術(shù)能提高儲(chǔ)層的識(shí)別能力，兩套優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層段能反映出來，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度約55m，反演預(yù)測(cè)精度大幅提高(圖7(b))。

圖8為元壩氣田生物礁預(yù)測(cè)平面分布，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要為低阻特征，主要分布位于礁體的頂部，礁前和礁后儲(chǔ)層不發(fā)育，儲(chǔ)層主要集中在西北端。

圖8 元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層平面分布

4 結(jié)論

1)結(jié)合地震層序地層研究結(jié)果，采用“印模法”恢復(fù)長(zhǎng)興組沉積晚期的古地貌，對(duì)沉積相劃分和識(shí)別生物礁位置具有指導(dǎo)意義。

2)在古地貌恢復(fù)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用地震反射特征技術(shù)和三維可視化雕刻技術(shù)識(shí)別出生物礁外形和內(nèi)幕期次。

3)元壩氣田長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層薄，儲(chǔ)層與非儲(chǔ)層之間彈性屬性疊置嚴(yán)重，在常規(guī)約束稀疏脈沖反演的基礎(chǔ)上，運(yùn)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演能夠有效識(shí)別儲(chǔ)層，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度。