彭 才，鄭榮才，陳 輝，王蘭英，羅 晶，梁 虹

(1.成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院，成都 610059；2.中國石油 東方地球物理勘探公司 西南物探研究院，成都 610213)

川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組生物礁主要分布在“開江—梁平海槽”東側(cè)(圖1)，已鉆遇生物礁的鉆井有50余口，其中半數(shù)以上的鉆井在礁相儲層中鉆獲商業(yè)氣流。前人針對海槽東側(cè)長興組生物礁型氣藏的研究往往以沉積相和儲層特征為重點(diǎn)[1-10]，而利用地震資料對生物礁和礁型氣藏進(jìn)行綜合研究與預(yù)測的成果相對較少，且主要以二維地震為主[11]，礁的三維地震研究大都局限于局部三維區(qū)[12-14]，特別是對控制長興組礁相地層發(fā)育的古地貌研究被忽略，致使對長興組生物礁縱橫向遷移和分布規(guī)律的主控因素缺乏整體認(rèn)識，無法解釋各區(qū)塊之間生物礁地震相—沉積相響應(yīng)模式及其差異性，因而難以選取具有針對性的地震預(yù)測技術(shù)，從而嚴(yán)重制約了長興組生物礁相油、氣新區(qū)的發(fā)現(xiàn)。近年來，七里北、五百梯、高峰場等10余個三維地震區(qū)塊為開江—梁平海槽東側(cè)生物礁地震沉積學(xué)的研究和礁型氣藏地震預(yù)測提供了基礎(chǔ)。本文通過大區(qū)域的三維連片地震預(yù)測，開展整個海槽東側(cè)長興組古地貌演化、生物礁地震—沉積相響應(yīng)特征及預(yù)測技術(shù)研究，以期查明生物礁平面分布和側(cè)向遷移規(guī)律及主控因素，為形成新的地震預(yù)測技術(shù)方法和提高川東北地區(qū)長興組生物礁油氣勘探效益提供依據(jù)。

圖1 四川盆地東部長興組沉積相和研究區(qū)位置Fig.1 Sedimentary facies of Changxing Formation in eastern Sichuan area

1 長興組生物礁特征

1.1 生物礁地質(zhì)特征

晚二疊世長興期開江—梁平海槽海水由西北往東南方向入侵，水深由西北向東南逐漸變淺，臺緣帶坡度由西北向東南逐漸變小。區(qū)域沉積和二維地震相特征研究成果表明，長興晚期海槽在東側(cè)繼續(xù)擴(kuò)張[1-5]，海水向臺地方向持續(xù)侵進(jìn)，長興組發(fā)育臺地、臺地邊緣生物礁、前緣斜坡、海槽等沉積相類型(圖2)。無論是平面上還是剖面上,淺水相帶與深水相帶沉積分異清晰，特別是在臺地邊緣區(qū)域發(fā)育的生物礁規(guī)模及隆起幅度較大，造礁生物和各類附礁生物及生物碎屑廣泛分布于臺地邊緣帶附近，礁、灘相儲層發(fā)育，巖性主要為礁、灘相溶孔粉—細(xì)晶白云巖、生屑粉—細(xì)晶白云巖及生物細(xì)—中晶礁云巖[6-10]。

研究區(qū)位于開江—梁平海槽東側(cè)長度約150km的臺緣帶(圖1)，廣泛發(fā)育臺地邊緣生物礁，單個礁體多為厚度數(shù)十米至百余米的丘礁，沿臺緣帶成群成帶分布；剖面上和平面上可細(xì)分出礁基、礁核、礁頂、礁前和礁后等沉積亞相及眾多的微相類型(圖2)。

圖2 川東北開江—梁平海槽東側(cè)臺地邊緣生物礁相剖面結(jié)構(gòu)(TD53井)Fig.2 Bioreef structure in well TD 53 on the platform edge to the east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

1.2 生物礁地震相特征

生物礁的沉積建造和分布與環(huán)境密切相關(guān)，不同沉積環(huán)境的生物礁具有不同的結(jié)構(gòu)和巖石學(xué)特征，決定了地震相具有明顯的差異性。

(1)圖3a和圖3b為北部地區(qū)七里北和黃龍場地震剖面，臺地邊緣生物礁前的斜坡坡度大，長興組地層由海槽向臺地方向明顯增厚，具有斜交反射特征。生物礁(橘黃色)位于長興組中上部，生物礁生長速度快，厚度比四周沉積物明顯增大，使得生物礁外形在地震剖面上表現(xiàn)為丘狀雜亂反射特征，長興組頂部為強(qiáng)地震反射。

圖3 川東北開江—梁平海槽東側(cè)不同位置長興組生物礁地震相特征測線和鉆井位置見圖1。Fig.3 Seismic facies of reef in Changxing Formation to the east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

(2)圖3c為中部五百梯地區(qū)陡緩過渡帶地震剖面，礁前的斜坡坡度較小，長興組地層厚度由海槽斜坡向臺地方向有一定增厚，為平行—亞平行反射。生物礁位于長興組頂部，成席狀地質(zhì)體，生物礁內(nèi)部地震反射表現(xiàn)為連續(xù)雜亂反射，不具沉積分層結(jié)構(gòu)。

(3)圖3d和圖3e為南部團(tuán)嶺坡—大貓坪緩坡地區(qū)地震剖面，礁前的斜坡坡度較小，海槽相和臺地相的長興組地層厚度基本一致，為平行反射。生物礁主要呈塊狀體位于長興組頂部，因此，礁內(nèi)部在地震反射上表現(xiàn)為空白和斷續(xù)雜亂反射，也不具沉積分層結(jié)構(gòu)。

如上所述，在開江—梁平海槽東側(cè)不同位置，伴隨臺地邊緣礁前坡度的變化，長興組生物礁具有不同的地震相特征，有如下3個特點(diǎn)：①沿臺緣帶長興組頂部(T1f1)地震反射北強(qiáng)南弱；②由臺緣相帶至前緣斜坡相帶，長興組厚度由北向南逐漸變小；③生物礁內(nèi)部結(jié)構(gòu)差異性較大，伴隨礁前坡度的變緩，由連續(xù)反射、連續(xù)雜亂反射變?yōu)榭瞻缀蛿嗬m(xù)反射。由此可見，生物礁的多樣化地震相特征難以用單一的地震技術(shù)預(yù)測，急需查明生物礁發(fā)育的控制因素及其縱橫向發(fā)育規(guī)律，按不同位置的沉積背景和地震相特征，優(yōu)選針對性強(qiáng)的地震預(yù)測技術(shù)。

1.3 生物礁發(fā)育主控因素分析

利用鉆井巖心描述和錄、測井資料精細(xì)分析長興組生物礁單井剖面結(jié)構(gòu)，可確定長興組縱向上發(fā)育有2期生物礁旋回，分別位于長興組中部和上部(圖3，4)。研究區(qū)北部的QL1井和HL1井區(qū)(圖1，4)，在長興組沉積早期臺緣帶古地貌為陡坡帶，坡折帶以發(fā)育臺地邊緣淺灘相沉積為主，中期發(fā)展為臺地邊緣生物礁相沉積，晚期由于受海侵影響, 加深相變?yōu)榕_地前緣斜坡相沉積；T72和YUNN12井區(qū)分別位于研究區(qū)中部和南部(圖1，4)，長興組沉積早、中期為開闊海臺地相和斜坡相沉積，晚期位于臺緣坡折帶,為臺地邊緣生物礁相沉積。

開江—梁平海槽東側(cè)古地貌具有北高南低、東高西低的特征，早、晚2期古地貌總體格局相似，具有繼承性發(fā)展演化特點(diǎn)(圖5)。沿開江—梁平海槽東側(cè)分布的研究區(qū)北部陡斜坡沉積區(qū)，臺緣坡折條帶狀上隆特征明顯(圖3a)，受長興晚期海侵影響，生物礁發(fā)育在長興組中上部，以發(fā)育規(guī)模較大的丘礁為主，上覆飛仙關(guān)組底部的大套泥巖，導(dǎo)致長興組頂部地震反射為強(qiáng)反射(圖3b)。研究區(qū)中部為由陡轉(zhuǎn)緩的過渡帶，生物礁發(fā)育規(guī)模中等，且具有第二排局部高帶；南部為緩斜坡沉積區(qū)，相對高地貌零星分布，臺緣坡折帶的上隆特征不明顯(圖3d)，以發(fā)育規(guī)模較小的點(diǎn)礁為主。

現(xiàn)代生物礁研究成果表明，坡度越大、水動力條件越強(qiáng)，越有利于生物礁的發(fā)育[3]。圖6a為不同區(qū)域的前緣斜坡的坡度統(tǒng)計(平面位置見圖5)，北部QLB-HLC井區(qū)前緣斜坡帶坡度大于4°，僅次于海槽西側(cè)龍崗地區(qū)(LG)的前緣斜坡帶；中、南部WBT-GFC井區(qū)的前緣斜坡坡度較小, 在0.5°～2.5°之間。圖6b為臺緣生物礁厚度與前緣斜坡的坡度交會圖，表明生物礁的發(fā)育規(guī)模與坡度具有很好的相關(guān)性，即前緣斜坡的坡度越大，臺緣坡折帶的生物礁厚度越大。由此可見，區(qū)域性海侵和臺地邊緣由緩變陡的坡折帶地貌，以及前緣斜坡的坡度是控制長興組生物礁發(fā)育的主要因素。

圖4 川東北開江—梁平海槽東側(cè)不同位置長興組生物礁單井沉積相剖面結(jié)構(gòu)Fig.4 Single well sedimentary facies of reef in Changxing Formation to the east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

圖5 川東北開江—梁平海槽東側(cè)長興組沉積期古地貌分布研究區(qū)位置見圖1。Fig.5 Paleogeomorphic distribution during Changxing period, east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

圖6 川東北開江—梁平海槽東側(cè)前緣斜坡坡度特征和生物礁厚度交會特征區(qū)塊的平面位置見圖5。Fig.6 Slope characteristics and bioreef thickness to the east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

2 長興組生物礁地震精細(xì)預(yù)測技術(shù)

2.1 生物礁地震預(yù)測依據(jù)

基于開江—梁平海槽東側(cè)斜坡坡度與生物礁厚度密切相關(guān)的顯著特點(diǎn)，利用斜坡坡度定性、甚至定量預(yù)測生物礁的發(fā)育規(guī)模和確定有利區(qū)域成為可能。北部陡坡帶區(qū)域的生物礁上隆地震相特征明顯，生物礁厚度較穩(wěn)定(80～130 m)，預(yù)測技術(shù)基本成熟。如QL1和HL1井區(qū)的地震預(yù)測成功率高，達(dá)90%以上，都為中、高產(chǎn)井；中部的WBT地區(qū)為陡—緩斜坡的轉(zhuǎn)折帶，生物礁上隆特征不很明顯，生物礁厚度橫向變化較快(20～130 m)，單井產(chǎn)量(0.5～20)×104m3不等，急需尋找新的地震預(yù)測技術(shù)來精細(xì)描述該區(qū)域的生物礁橫向變化；南部緩坡帶(DMP-GFC區(qū)域)的生物礁地震相缺乏明顯上隆標(biāo)志，主要發(fā)育厚度較薄的點(diǎn)礁(20～50 m)，長興組埋深達(dá)到5 000 m以上，地震資料分辨率低，僅為8～30 Hz，地震反射不能真實(shí)反映生物礁形態(tài)，地震預(yù)測難度大，常規(guī)地震相面法等生物礁預(yù)測技術(shù)存在陷阱[9]，導(dǎo)致該區(qū)多口鉆井失誤[14]，需要尋找高精度的預(yù)測技術(shù)。

2.2 生物礁地震預(yù)測技術(shù)

利用海槽斜坡坡度定性預(yù)測生物礁厚度，可以分為3步：①開展精細(xì)的長興組頂部地震層位解釋；②建立精細(xì)的速度場，將時間域地震層位轉(zhuǎn)換為深度域地層；③在斜坡—海槽區(qū)域，沿長興組頂部選取多個控制段，計算每段首位2個點(diǎn)之間的深度差和橫向距離，利用三角函數(shù)計算2個點(diǎn)之間的地層傾角，將各控制段的地層傾角平均值作為海槽斜坡的坡度值，編制坡度與生物礁厚度交會圖(圖6b)。

勘探實(shí)踐證明，在鉆井巖心、測井和地震相綜合分析基礎(chǔ)上，利用三維地震資料精細(xì)刻畫前緣斜坡的坡度并定量預(yù)測生物礁厚度，已成為研究區(qū)北部臺緣生物礁最為簡便有效的地震預(yù)測技術(shù)方法。

研究區(qū)中部陡—緩斜坡的轉(zhuǎn)折帶，頂部的長興組生物礁位于長興組頂部波谷與波峰之間，底部對應(yīng)波峰(圖3b)。該區(qū)臺緣帶不僅古地貌隆起幅度較小，而且橫向變化快，由長興末期微古地貌變化導(dǎo)致上覆飛仙關(guān)組底部沉積的泥灰?guī)r厚度橫向快速變化。泥灰?guī)r與下伏生物礁直接接觸，當(dāng)生物礁較厚時礁底部表現(xiàn)為弱波峰甚至波谷反射(圖3d)，生物礁較薄時為中強(qiáng)波峰。因此，利用長興組生物礁底部地震反射強(qiáng)度與生物礁厚度的較強(qiáng)相關(guān)性(圖7a)，可以在臺緣帶利用長興組頂部向下0～40 ms范圍內(nèi)的地震反射強(qiáng)度，定量預(yù)測臺緣生物礁厚度。如圖7b中弱振幅區(qū)域?yàn)樯锝篙^厚的區(qū)域，T2、T11、T74等井鉆遇的生物礁儲層厚60～120 m；強(qiáng)振幅區(qū)域的T67、T64等井鉆遇的生物礁儲層厚20～60 m。

針對研究區(qū)南部緩坡地區(qū)生物礁預(yù)測難的特點(diǎn)，提出基于地震沉積學(xué)為依據(jù)的分頻解釋技術(shù)預(yù)測生物礁，認(rèn)為原始地震剖面上同相軸不完全是等時的，其等時性受地震頻率控制，地震資料的頻率控制了地震反射同相軸的傾角和內(nèi)部反射結(jié)構(gòu)，需要采用能反映真實(shí)地層傾角的、相對高頻的地震資料研究地層的沉積特征[15-21]。利用該技術(shù)方法準(zhǔn)確地預(yù)測了DMP井區(qū)2口井的生物礁，在偏移剖面上，Y6和Y7井生物礁外形特征不明顯(圖8a中的紅色虛線部分)，而在20～35 Hz分頻剖面上，礁的上隆特征明顯(圖8b中的紅色實(shí)線部分)。生物礁的邊界特征和內(nèi)部儲層亮點(diǎn)反射特征越清晰，對沉積相及生物體預(yù)測越準(zhǔn)確。

2.3 預(yù)測效果分析

通過連片三維地震對長興組生物礁地震預(yù)測結(jié)果進(jìn)一步證明，沉積古地貌的差異性決定了生物礁的平面分布特征、發(fā)育規(guī)模和地震相特征。研究區(qū)內(nèi)前緣斜坡帶具有西北陡而東南緩的地形變化趨勢，平面上在中部斜坡帶發(fā)生由陡變緩的轉(zhuǎn)折，生物礁總體上沿臺緣坡折帶呈兩排分布(圖9)，其中靠近前緣斜坡帶的第一排臺緣生物礁鉆獲氣藏的成功率很高，是目前鉆探的主要對象；臺地相帶內(nèi)的第二排生物礁為下一步鉆探的有利區(qū)。就第一排臺緣生物礁而言，以位于北部陡斜坡帶的臺緣生物礁規(guī)模較大，單個礁體的面積約為10～40 km2，且具有呈條帶狀密集分布的特點(diǎn)；中部由陡變緩帶的臺緣生物礁分布面積大，但縱向厚度薄；而位于南部緩—陡斜坡帶的臺緣生物礁厚度薄，平面分布規(guī)模較小，單個礁體的面積僅2～12 km2。

圖7 川東北開江—梁平海槽東側(cè)長興組頂部振幅屬性與生物礁厚度關(guān)系Fig.7 Amplitude characteristics and bioreef thickness on the top of Changxing Formation, east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

圖8 川東北開江—梁平海槽東側(cè)生物礁分頻解釋效果Fig.8 Biological reef seismic interpretation at different frequencies, east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

圖9 川東北開江—梁平海槽東側(cè)長興組沉積相帶平面分布研究區(qū)位置見圖1。Fig.9 Plane distribution of sedimentary facies of Changxing Formation, east of Kaijiang-Liangping trough, northeastern Sichuan Basin

3 結(jié)論

(1)川東北開江—梁平海槽東側(cè)長興組生物礁縱向發(fā)育2期、橫向向臺地方向遷移，陡坡區(qū)發(fā)育早期生物礁，緩坡區(qū)發(fā)育晚期生物礁，坡度與生物礁厚度存在明顯的線性關(guān)系。

(2)利用長興組頂部振幅屬性，預(yù)測研究區(qū)陡緩轉(zhuǎn)折帶臺緣區(qū)的生物礁厚度；在緩坡沉積區(qū)域則采用分頻解釋技術(shù)，有效提高了生物礁預(yù)測精度。

(3)研究區(qū)北部陡坡沉積區(qū)生物礁成帶狀，南部緩坡沉積區(qū)生物礁成塊狀；生物礁平面上具有兩排特征，向臺地方向遷移的第二排生物礁是下一步鉆探的重要目標(biāo)，預(yù)測成果經(jīng)實(shí)鉆證實(shí)且獲得高產(chǎn)氣流。