徐 姣 孫慶莉 段 杰 楊晉蓉 龔 立

中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司西南物探研究院

0 引言

四川盆地油氣具有多年的勘探歷史，在非常規(guī)及常規(guī)的油氣勘探中取得了巨大成果。中國(guó)石油及中國(guó)石化在下二疊統(tǒng)茅口組的油氣勘探活動(dòng)中取得了相當(dāng)豐富的成果，獲得一大批具有工業(yè)氣流的油氣井，如HL1 井產(chǎn)氣31.6×104m3/d，TL6 井產(chǎn)氣39.0×104m3/d，SF1 井產(chǎn)氣8.0×104m3/d，近年來(lái)在雙魚(yú)石地區(qū)鉆遇茅口組裂縫型儲(chǔ)層，并在棲霞組獲得較高產(chǎn)量，ST12 井棲霞組測(cè)試27.0×104m3/d ，SY001-X132 棲霞組測(cè)試55.6×104m3/d，川東WT1井茅口組生屑泥晶灰?guī)r儲(chǔ)層段產(chǎn)氣82.2×104m3/d，這些勘探成果表明四川盆地的茅口組具有較大的勘探潛力，尤其在南充—廣安—板橋—臥龍河一帶還發(fā)育白云巖儲(chǔ)層[1-4]。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)茅口組儲(chǔ)層類(lèi)型相當(dāng)復(fù)雜，控制因素繁多，儲(chǔ)層分布呈不均勻狀態(tài)。因此茅口組勘探開(kāi)發(fā)前景良好但也伴隨著較大風(fēng)險(xiǎn)[5-6]。

涪陵—巴南區(qū)塊位于川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)，工區(qū)及鄰區(qū)鉆井共有13 口。對(duì)其中的6 口井中的茅口組進(jìn)行測(cè)試，T1 井和SH3 井獲工業(yè)氣流，其余井均有氣顯示，因此該區(qū)茅口組具有一定的勘探潛力。但以往該區(qū)針對(duì)茅口組儲(chǔ)層的研究較少，不確定其到底是巖溶型儲(chǔ)層還是裂縫型儲(chǔ)層，對(duì)其茅口組沉積相的展布情況也不十分清楚[7]。

在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)研究中，大量實(shí)踐證明要牢牢把握相控儲(chǔ)層的預(yù)測(cè)原則。對(duì)相關(guān)勘探區(qū)要做好沉積相分析和儲(chǔ)層特征研究，再根據(jù)儲(chǔ)層異常區(qū)域確定出油氣異常的分布范圍[8-9]。筆者分析了區(qū)域內(nèi)及鄰區(qū)的鉆、測(cè)井資料后，認(rèn)為茅口組儲(chǔ)層巖性以灰?guī)r為主，是富含生物碎屑、溶孔、裂縫的綜合型儲(chǔ)集層。故利用二維地震資料對(duì)地震相、地震反射特征等進(jìn)行分析并對(duì)儲(chǔ)層有利區(qū)分布范圍進(jìn)行了預(yù)測(cè)，為后續(xù)茅口組氣藏的勘探開(kāi)發(fā)提供可靠的支撐和依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

1.1 構(gòu)造特征

涪陵—巴南地區(qū)構(gòu)造屬于四川盆地川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)明月峽大天池構(gòu)造帶南段和梓里場(chǎng)構(gòu)造群。地腹淺層構(gòu)造褶皺相對(duì)弱，斷層規(guī)模相對(duì)較??；中層構(gòu)造由于擠壓應(yīng)力作用縱橫向的差異，褶皺增強(qiáng)，斷裂尤其發(fā)育，構(gòu)造主體與大斷裂相伴生，背斜多變窄變陡甚至倒轉(zhuǎn)，發(fā)育有姜家場(chǎng)構(gòu)造、四合場(chǎng)構(gòu)造、龍?zhí)稘摲鼧?gòu)造、太和場(chǎng)潛伏構(gòu)造等（圖1）。

1.2 鉆探概況

圖1 四川盆地涪陵—巴南地區(qū)上二疊統(tǒng)底界構(gòu)造圖

該勘探區(qū)及其鄰區(qū)有不少鉆井，也大部分鉆遇了茅口組。涪陵—巴南工區(qū)內(nèi)鉆井資料較少，主要 有TH1 井、SH2 井、SH3 井、T1 井、T2 井；鄰區(qū)鉆井資料比較豐富，西部鉆井分別為FE1 井、FE2 井、FE3 井、FE4 井；北 部 鉆 井 有C4 井、C9 井、C10 井、C20 井等；東北部鉆井有TO11、TO8、X34、X 28 井等（圖1b 右）。涪陵—巴南勘探區(qū)內(nèi)鉆井資料顯示主要集中在茅三、茅二段，測(cè)試為微氣，產(chǎn)量?。ū?）。從表中還可以看到，茅三段厚度總體較薄并且較穩(wěn)定，普遍介于20 ～30 m，茅四段在測(cè)區(qū)西邊一帶缺失，在測(cè)區(qū)東部一帶介于8 ～15m，較薄，而下伏茅二、茅一段總體比較穩(wěn)定。

表1 研究區(qū)及鄰區(qū)鉆井茅口組各段厚度及產(chǎn)能測(cè)試統(tǒng)計(jì)表

1.3 巖性特征和儲(chǔ)集空間

涪陵—巴南勘探區(qū)內(nèi)的茅口組可分為4 段。由于東吳運(yùn)動(dòng)，揚(yáng)子海盆上升成陸，茅口組遭風(fēng)化剝蝕，佛耳崖構(gòu)造僅殘留茅三段，甚至連茅三段也不完整，SH2、SH3 井保存了茅四段。茅口組下部巖性為灰色石灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾黑色頁(yè)巖，具明顯眼球狀構(gòu)造，生物有腕足類(lèi)如孔蟲(chóng)等。中部地層巖性為灰色厚層塊狀灰?guī)r，有時(shí)含少量泥質(zhì)，生物有珊瑚、腕足類(lèi)、有孔蟲(chóng)等。上部地層巖性為灰白色塊狀灰?guī)r、生物灰?guī)r，含硅質(zhì)結(jié)核及方解石晶體，頂部地層巖性為棕灰色石灰?guī)r，夾生物灰?guī)r，含少量泥質(zhì)、碳質(zhì)及黃鐵礦粒[10]。

一般來(lái)說(shuō)，茅口組的儲(chǔ)層巖性為質(zhì)純性脆的生物灰?guī)r，沉積物以生物碎屑為主，原生粒間孔和生物體腔孔都很發(fā)育，但由于雜基充填作用、壓實(shí)作用和膠結(jié)作用，原生孔隙消亡，變?yōu)橹旅軒r。通過(guò)對(duì)勘探區(qū)及鄰區(qū)內(nèi)完井報(bào)告的分析總結(jié)（表2），茅口組主要為致密深色灰?guī)r，普遍含生物碎屑。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，產(chǎn)生構(gòu)造裂縫，局部縫較為發(fā)育，少見(jiàn)溶孔，云化作用少而不均，局部見(jiàn)硅化。儲(chǔ)集層類(lèi)型主要為裂縫型及少量受裂縫和巖溶作用控制的分布極不均勻的孔隙(洞) — 裂縫型[11-12]。

2 地球物理響應(yīng)特征

茅口組的地震響應(yīng)特征分析，主要從測(cè)井資料響應(yīng)及相關(guān)鉆井的茅口組地震反射特征入手。

2.1 測(cè)井響應(yīng)特征

圖2 是SH2、C12 和TO8 井測(cè)井曲線及地震合成記錄，SH2、C12 井茅四段分別為18 m 和16 m，從圖中可以看出：茅口組（P1m— P2l）的時(shí)間厚度值約90 ms 左右；茅三段、茅四段主要表現(xiàn)為高速、低伽馬特征，茅四段底在合成記錄上表現(xiàn)為半波峰，茅三段底表現(xiàn)為緊鄰的半波谷；儲(chǔ)層主要發(fā)育在茅口組頂部，表現(xiàn)為一定的低速、低伽馬特征。儲(chǔ)層速度范圍介于5 800 ～6 000 m/s，儲(chǔ)層段附近出現(xiàn)局部跳波現(xiàn)象。

表2 研究區(qū)及鄰區(qū)鉆井茅口組相關(guān)巖性物性情況表

圖2 SH2、C12、TO8 井合成地震記錄對(duì)比圖

TO8 井茅四段缺失，圖中可以看出：茅四段缺失時(shí)，茅口組（P1m－P2l）的時(shí)間厚度值約80 ms左右；茅三段主要表現(xiàn)為高速、低伽馬特征；茅四段缺失時(shí)，茅三底表現(xiàn)為半波峰特征[13-14]。

2.2 地震響應(yīng)特征

圖3 為過(guò)SH2 井的疊前時(shí)間偏移剖面，二疊系上統(tǒng)底界（P2l）為連續(xù)穩(wěn)定的強(qiáng)波峰，茅口組內(nèi)部始終表現(xiàn)為一復(fù)波或者分開(kāi)的亞平行的雙弱波峰；儲(chǔ)層段在P2l向下的半峰半谷間，地震上不易識(shí)別明顯特征，但有斷層方面的指向性。鉆井揭示茅口組底部和棲霞組內(nèi)部鉆遇小斷層，附近裂縫較發(fā)育( 圖中的箭頭處可見(jiàn)層內(nèi)波組有錯(cuò)斷現(xiàn)象)。圖4 為過(guò)T1 井的疊前時(shí)間偏移剖面，從圖中可以看出，P2l表現(xiàn)為連續(xù)穩(wěn)定的強(qiáng)波峰，茅口組內(nèi)部始終表現(xiàn)為一復(fù)波或者分開(kāi)的亞平行的雙弱波峰；儲(chǔ)層段薄且發(fā)育在中下部弱波峰附近，伴隨其上或下部發(fā)育微型斷層?？偟膩?lái)看，茅口組儲(chǔ)層附近往往發(fā)育微型層間斷層，裂縫相對(duì)發(fā)育。

圖3 過(guò)SH2 井疊前時(shí)間偏移剖面圖

圖4 過(guò)T1 井疊前時(shí)間偏移剖面圖

根據(jù)過(guò)井剖面茅口組儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征，參照鄰區(qū)蜀南地區(qū)的已有成果，采用茅口組巖溶儲(chǔ)層的地震響應(yīng)模式來(lái)指導(dǎo)本次儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。以往研究表明，四川盆地茅口組主要為海相碳酸鹽巖，其成分為不同比例的方解石和白云石，易于溶解，茅口組沉積期后的東吳運(yùn)動(dòng)使茅口組石灰?guī)r暴露地表并經(jīng)大氣淡水溶蝕淋濾，形成大量的溶蝕孔洞和溶蝕縫，成為了天然氣的有效儲(chǔ)層，所以古巖溶儲(chǔ)層在鉆井過(guò)程中普遍會(huì)存在井漏、井涌、放空和跳鉆等現(xiàn)象，在錄井上也表現(xiàn)為氣測(cè)異常以及氣侵顯示。也正是由于巖溶作用下形成的縫洞破壞了巖石原有的層狀結(jié)構(gòu)，使得地震反射振幅發(fā)生變化，強(qiáng)弱相位也明顯發(fā)生轉(zhuǎn)換，同時(shí)縫洞區(qū)域速度降低會(huì)增加反射時(shí)差，就會(huì)形成相應(yīng)的局部反射異?，F(xiàn)象，所以在地震剖面上，茅口組古巖溶常常表現(xiàn)出“下拉式弱反射”“眼球狀”“斜亮點(diǎn)”“同相軸錯(cuò)斷”“同相軸分叉及合并”等反射特征，這些異常特征容易被追蹤和刻畫(huà)[15-16]。圖5 為蜀南地區(qū)過(guò)Dong20 的地震剖面，總體上，茅口組頂部同相軸為連續(xù)強(qiáng)波峰顯示，但是在井位儲(chǔ)層附近區(qū)域出現(xiàn)同相軸局部扭曲（半個(gè)相位的錯(cuò)斷）、內(nèi)部斜亮點(diǎn)的地震響應(yīng)特征（圖5 中藍(lán)色箭頭），出現(xiàn)這些特征的區(qū)域即為儲(chǔ)層有利區(qū)[17-19]。

3 儲(chǔ)層有利區(qū)預(yù)測(cè)

通常情況下，地下水的徑流強(qiáng)度是影響石灰?guī)r的巖溶發(fā)育主要因素，另外，斷裂發(fā)育致使巖石破碎也會(huì)使巖溶得到進(jìn)一步的發(fā)育。所以，推測(cè)斷層附近及靠近地貌高部位儲(chǔ)層相對(duì)發(fā)育。恢復(fù)古地貌對(duì)該區(qū)茅口組儲(chǔ)層預(yù)測(cè)具有重要意義?，F(xiàn)階段，古地貌的恢復(fù)方法有多種，可以通過(guò)鏡像法、殘留厚度法等來(lái)實(shí)施古地貌的恢復(fù)[20-21]。

在本次涪陵—巴南勘探區(qū)的古地貌恢復(fù)計(jì)算中，主要使用殘留厚度法來(lái)實(shí)施。如圖6 為研究區(qū)疊前時(shí)間偏移剖面，可見(jiàn)工區(qū)范圍內(nèi)茅口組時(shí)間厚度值存在厚薄變化，西部偏薄，主要介于75 ～80 ms；東部稍厚，介于90 ～95 ms。茅口組內(nèi)部地震相以亞平行、局部斷續(xù)弱反射為主。提取茅口組時(shí)間厚度值（圖7），圖中紅線是以80 ms 為界作大致區(qū)分，表明勘探區(qū)存在東邊厚西邊薄的趨勢(shì)，分析茅口組沉積前的古地貌為西高東低，西部地區(qū)茅四段基本剝蝕。

圖5 蜀南地區(qū)過(guò)Dong20 井的疊前時(shí)間偏移剖面圖

圖6 涪陵—巴南地區(qū)疊前時(shí)間偏移剖面及上二疊系統(tǒng)底界層拉平剖面圖

依據(jù)以上的研究成果對(duì)涪陵—巴南勘探區(qū)進(jìn)行人工解釋?zhuān)瑢⒌卣鹌拭嬷忻┛诮M頂部附近同相軸出現(xiàn)的局部含油氣振幅反射異常的現(xiàn)象刻畫(huà)出來(lái)：①處表現(xiàn)為明顯的振幅減弱特征；②處同相軸上弱下強(qiáng)，表現(xiàn)為眼球狀特征；③處有同相軸分叉的現(xiàn)象；④處內(nèi)部出現(xiàn)斜亮點(diǎn)；⑤處位于裂縫發(fā)育區(qū)，同相軸出現(xiàn)明顯錯(cuò)斷[22]（圖8）。

圖7 涪陵—巴南地區(qū)茅口組時(shí)間厚度圖

圖8 茅口組儲(chǔ)層在疊前時(shí)間剖面上的典型地震反射特征圖

同時(shí)可以看出地震異常特征在古地貌較高的西部、斷層附近和構(gòu)造陡緩轉(zhuǎn)折帶較廣泛，在工區(qū)東部古構(gòu)造相對(duì)較低的地方也零星分布，如圖9 所示（紅線為古地貌相對(duì)高低的大致分界），推測(cè)這些區(qū)域?yàn)槊┛诮M含油氣的有利區(qū)域，勘探部署時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮在古地貌較高的儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)內(nèi)實(shí)施鉆探。

4 結(jié)論

1) 涪陵—巴南勘探區(qū)茅口組儲(chǔ)層主要為富含生物碎屑、溶孔、裂縫的綜合型儲(chǔ)集層，表現(xiàn)在地震剖面上，為弱振幅型、眼球狀、分叉型、斜亮點(diǎn)型、錯(cuò)斷型等地震異常特征。

圖9 涪陵—巴南地區(qū)茅口組儲(chǔ)層有利區(qū)分布預(yù)測(cè)圖

2)利用殘厚法對(duì)古地貌進(jìn)行恢復(fù)，結(jié)果顯示探區(qū)西部古地貌位置較高，是巖溶較發(fā)育的有利區(qū)域，加上后期斷層和裂縫的改造、溝通作用，西區(qū)儲(chǔ)層具有良好的勘探潛力。通過(guò)地震識(shí)別，有利儲(chǔ)層分布橫向變化較大，呈不均勻狀態(tài)，但地震異常也較為集中在工區(qū)西部，地震處理解釋結(jié)果和地質(zhì)認(rèn)識(shí)具有一致性。