川東北元壩地區(qū)長興組大型生物礁灘體巖性氣藏儲層精細(xì)刻畫技術(shù)及勘探實(shí)效分析

蔡希源

(中國石油化工股份有限公司，北京 100728)

1 前言

川東北地區(qū)近年來海相碳酸鹽巖油氣勘探取得了重大突破，尤其是普光特大型氣田的發(fā)現(xiàn)，使該區(qū)成為國內(nèi)外油氣勘探關(guān)注的焦點(diǎn)之一［1～8］。元壩氣田被石油勘探領(lǐng)域認(rèn)為是繼普光大型氣田之后另一個(gè)潛在的大型隱蔽臺緣礁灘巖性氣田，其儲層主要是上二疊統(tǒng)長興組生物礁灘體，然而，元壩地區(qū)的長興組礁灘體往往埋深大于5000 m，地震資料品質(zhì)普遍不高，因此，如何對地層埋深如此大的礁灘體儲層進(jìn)行精細(xì)刻畫是目前勘探面臨的一個(gè)關(guān)鍵問題，成為制約勘探繼續(xù)深入的瓶頸。筆者等針對這一難題，最大程度發(fā)揮井－震之間的結(jié)合性，在嚴(yán)格井震標(biāo)定的約束下，綜合地震有效預(yù)測方法研究，通過地質(zhì)地球物理的聯(lián)合反饋，對元壩地區(qū)長興組礁灘體進(jìn)行了精細(xì)的識別及刻畫，探索出一套生物礁灘沉積微相及其相關(guān)儲層的綜合精細(xì)預(yù)測方法，預(yù)測了有利的潛在目標(biāo)帶，在近期的勘探實(shí)踐中取得了很好的驗(yàn)證效果。

2 元壩地區(qū)地質(zhì)背景

元壩地區(qū)位于九龍山背斜、池溪凹陷和蒼溪—巴中低緩構(gòu)造帶三者之間的交界處，其構(gòu)造總體平緩，區(qū)內(nèi)構(gòu)造變形弱。長興組沉積期，川東北地區(qū)以開闊臺地、臺緣礁灘、臺緣斜坡和陸棚沉積為主(見圖1)，元壩地區(qū)位于開江—梁平陸棚的西側(cè)，整體表現(xiàn)為寬緩的低角度緩坡臺緣，整體上臺緣生物礁灘發(fā)育，具有礁灘共生、下灘上礁的特點(diǎn)，最為有利的儲集相主要為礁蓋和生屑灘［1，9～12］。

3 臺緣區(qū)礁灘體地質(zhì)建模

地質(zhì)模型建立是進(jìn)行儲集體精細(xì)刻畫的基礎(chǔ)。必須借助多項(xiàng)的資料，利用多種手段，發(fā)揮多方優(yōu)勢進(jìn)行綜合分析。筆者等在研究過程中，充分考慮了地上和地下資料的融合，從宏觀野外露頭到微觀鏡下鑒定，從點(diǎn)上刻畫到線上對比，完整建立了具川東北不同臺緣特色的地質(zhì)模型。

圖1 川東北地區(qū)長興組沉積相平面展布及研究區(qū)位置圖Fig．1 The study area and the sedimentary facies of Changxing Formation，Yuanba Area

3．1 礁灘體系微相構(gòu)成及建造特征

元壩地區(qū)長興組臺緣生物礁－灘沉積體系中識別出了生物礁、生屑灘及背景沉積三種成因相組合，其中生物礁成因相組合主要包含礁核和礁基，生屑灘成因相組合主要包含礁前生屑灘和礁后生屑灘(見表1)。

表1 臺緣生物礁－灘沉積體系的成因相構(gòu)成Table 1 The microfaices of platform margin reef-beach system

1)礁核。礁核是生物礁的主體部分，由多種造礁生物在原地所建造，其生長速率明顯快于圍區(qū)，是具有堅(jiān)固抗浪特征的隆起構(gòu)造。礁核巖性主要為骨架巖、障積巖和粘結(jié)巖(見圖2－A1)，主要造架生物為串管海綿、纖維海綿、硬骨海綿，另有少量的苔蘚蟲、珊瑚和層孔蟲等，主要粘結(jié)生物為藍(lán)綠藻、古石孔藻等。附礁生物種類繁多，常見的有海百合莖、腕足、有孔蟲、蜓、腹足、瓣鰓類、介形蟲等。

2)礁蓋。礁蓋發(fā)育于長興組生物礁的上部，主要為白云巖，礦物成分以白云石為主，含量達(dá)90%以上，溶蝕作用強(qiáng)烈，溶孔發(fā)育，儲集物性好。溶孔大小一般在1～10 mm，最大可達(dá)2．5 cm，含量一般可達(dá)5% ～10%(見圖2－A1)。

3)礁前灘。礁前灘處于臺緣帶靠近盆地一側(cè)，主要為生物碎屑灰?guī)r和白云巖，生物碎屑含量為60% ～70%。生物個(gè)體較大，直徑在 0．3～1．5 mm，多數(shù)在0．5～1．0 mm，保存較為完整。顆粒中多見由生物礁破碎形成的內(nèi)碎屑，顆粒之間多見亮晶膠結(jié)。白云石化，生物碎屑均遭嚴(yán)重破壞，模糊不清;局部可見殘余的蜓、海綿等生物經(jīng)強(qiáng)烈白云石化后殘留的陰影(見圖2－B1)。

4)礁后灘。礁后灘緊鄰生物礁并靠近臺地一側(cè)，巖性為灰色生屑灰?guī)r、生屑云巖(見圖2－C1)，生屑成分主要為海綿碎片、粗枝藻碎片、有孔蟲、蜓等。與礁前生屑灘不同的是內(nèi)碎屑顆粒含量高，顆粒更為破碎，水體改造程度更高，一般顆粒含量＜50%，常呈次圓狀－次棱角狀，生屑顆粒個(gè)體較大，平均在0．5～1．0 mm，顆粒之間多亮晶膠結(jié)。

3．2 礁灘體系沉積微相地質(zhì)－地球物理建模

3．2．1 井－震精細(xì)標(biāo)定

深度域的井資料與時(shí)間域的地震資料準(zhǔn)確匹配是沉積微相研究的前提。此次研究中通過精細(xì)的井震標(biāo)定，建立合理的時(shí)深關(guān)系，通過相互反饋的方式達(dá)到井、震信息的最佳吻合(見圖3)，準(zhǔn)確揭示各沉積微相類型的地震響應(yīng)特征，為沉積微相的空間展 布研究奠定基礎(chǔ)。

圖2 元壩地區(qū)長興組礁灘體微相地質(zhì)－地球物理響應(yīng)特征Fig．2 The geological and geophysical characteristics of reef microfacies in Changxing Formation，Yuanba Area

圖3 生物礁灘體地震反射特征及等時(shí)格架解析Fig．3 The seismic characteristics and isochronous stratigraphic analysis of organic reef-beach body

3．2．2 礁灘體微相綜合模版構(gòu)建

a．礁核。測井響應(yīng)上，礁核表現(xiàn)為“四高一低”(見圖2－A2):自然伽馬(GR)曲線低值，平均值為12 API，大小為8～15 API;光電吸收截面指數(shù)(PE)為高值，平均值為11 b/e，大小為8～14 b/e;井徑(CAL)為高值，平均值為7 in(1 in=2．54 cm)，大小為6．3～7．5 in;雙側(cè)向測井電阻率高，曲線呈箱型。

yb27井以發(fā)育生物礁為主，主體為礁核，通過井－震標(biāo)定發(fā)現(xiàn):地震剖面上(見圖2－A3)，礁核位于早三疊飛仙關(guān)組底界面(T1f1)以下15～25 ms的區(qū)域內(nèi)，yb27井處生物礁整體表現(xiàn)為丘狀隆起，內(nèi)部空白反射或雜亂反射，通過提取該處礁核所處的層段的均方根振幅屬性可見(見圖2－A4)，礁核主要表現(xiàn)為低振幅值，顏色主要為亮灰色(見圖3)。

2)礁蓋。白云巖化作用導(dǎo)致礁蓋在其測井曲線上的響應(yīng)特征不完全同于礁核，主要表現(xiàn)為GR為低值，平均值為12．5 API，大小在9～16 API;光電吸收截面指數(shù)(PE)為低值，平均值為6．56 b/e，大小在4～12 b/e;CAL為低值，平均值為6．63 in，大小在6．6～7．1 in;雙側(cè)向測井電阻率低，曲線呈箱型;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度較未白云巖化的礁核大;總體分析，礁蓋發(fā)生白云巖化會(huì)導(dǎo)致PE降低，CAL減小，雙側(cè)向測井電阻率大幅降低，孔隙度增大。

礁蓋地震反射特征清晰，主要位于生物礁礁核雜亂反射的頂部，地震反射連續(xù)性較好。

3)礁前灘。GR為低值，PE為低值，平均值為6 b/e，大小在2～18 b/e;CAL為低值，平均值為6．92 in，大小在6．5～7 in;深、淺側(cè)向電阻率均表現(xiàn)為低值，深電阻率(RD)平均值為1500 Ω·m，數(shù)值在325～4000 Ω·m，淺電阻率(RS)平均值在650 Ω·m，數(shù)值為 100 ～1500 Ω·m，形態(tài)上呈指形或齒形;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度高(見圖2－B2)。

元壩2井以發(fā)育生物礁為特色，生屑灘發(fā)育的規(guī)模較小，通過井－震標(biāo)定發(fā)現(xiàn)生屑灘位于晚二疊長興組(P2ch2)頂界面之下10～20 ms范圍內(nèi)，在地震剖面上可以看到在該段生屑灘發(fā)育朝向盆地方向，所以判斷該段生屑灘為礁前生屑灘。提取P2ch2頂界面之下10～20 ms時(shí)窗范圍內(nèi)的均方根振幅屬性，由圖2－B4可知，礁前灘主要為中低值，顏色主要為深灰色。

4)礁后灘。GR為中—高值，平均值為15 API，大小在10～38 API;PE為低值;CAL為中高值;雙側(cè)向測井電阻率低值，曲線形態(tài)呈箱型;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度高(見圖2 －C2)。

礁后灘在地震剖面上主要表現(xiàn)為低頻、不連續(xù)反射特征(見圖2－C3);通過提取礁后灘所處區(qū)域內(nèi)的均方根振幅屬性可見，礁后灘主要為中低值，顯示為深灰－淺灰色。

4 礁灘體沉積微相精細(xì)刻畫

長興組生物礁灘體沉積期地貌起伏明顯，且礁體內(nèi)部期次較多，如果將地震上生物礁異常體按一個(gè)單元來研究勢必會(huì)存在穿時(shí)現(xiàn)象。針對這一問題，文章在精細(xì)標(biāo)定基礎(chǔ)上，對生物礁灘的垂向生長和疊置特征進(jìn)行了精細(xì)的期次解剖;在此基礎(chǔ)上，對不同期次的礁灘體進(jìn)行等時(shí)格架下的屬性提取及刻畫，以期更真實(shí)地反映沉積微相及儲層空間展布規(guī)律。

4．1 井－震互饋精描生物礁期次

井－震互饋分析手段可有效地識別生物礁灘帶層序地層構(gòu)成及生物礁的生長期次結(jié)構(gòu)。分析認(rèn)為，長興組由兩個(gè)三級層序構(gòu)成，層序內(nèi)部可清晰地識別出最大海泛面以及內(nèi)部的礁體生長期次，在上部層序可以很清楚地識別出五期生物礁生長期(見圖3)。

4．2 地震屬性刻畫礁灘體微相空間展布

沉積微相刻畫是有效儲層預(yù)測的基礎(chǔ)，但是生物礁灘體期次多，相變快，鉆孔少，傳統(tǒng)的沉積學(xué)分析方法不能精細(xì)的刻畫各微相的平面展布特征。該研究中，通過多種技術(shù)手段對比認(rèn)為，地震均方根振幅屬性對各沉積微相的空間構(gòu)成有較好的響應(yīng)性(見圖4)。因此，在經(jīng)過優(yōu)選之后，將均方根振幅屬性提取和分析技術(shù)作為刻畫礁灘體微相空間展布的主要手段。

圖4是長興組均方根振幅屬性分析圖，不同顏色區(qū)域蘊(yùn)含有不同的地質(zhì)意義。白色區(qū)域主要代表生物礁的礁核主體部位，深灰色區(qū)域代表生物礁的礁前和礁后灘發(fā)育區(qū)，灰色部分反映生物礁的邊緣部分，主要是礁前和礁后灘的邊緣薄層部位，黑色略帶灰色區(qū)域?yàn)闉╅g海沉積，純黑色區(qū)域則主要為臺緣斜坡部位，斜坡內(nèi)部的淺灰色部位可能為礁前滑塌。

在屬性分析的技術(shù)上，結(jié)合鉆孔定位、地質(zhì)分析，對生物礁灘空間展布進(jìn)行了綜合刻畫，認(rèn)為長興組臺緣帶生物礁灘空間分布具有明顯差異性。在長興地區(qū)，由西部向東和東北方向依次發(fā)育開闊臺地、臺緣礁灘體以及臺緣斜坡，并可體現(xiàn)出臺緣生物礁灘帶內(nèi)部沉積微相精細(xì)構(gòu)成特點(diǎn)。生物礁總體呈指狀向西北方向延伸，礁核、礁前灘以及礁后灘明顯，如yb27井所處的礁核部位;區(qū)內(nèi)生屑灘發(fā)育，主要位于生物礁的周圍，且總體表現(xiàn)出迎浪面窄背浪面寬的特點(diǎn)。灘間以灘間海沉積為主，開闊臺地內(nèi)廣泛發(fā)育臺內(nèi)生屑灘(見圖4)。

圖4 長興組上部成礁旋回礁灘體均方根振幅屬性分析圖Fig．4 The RMS amplitude of reef-beach body in the upper part of Changxing Formation，Yuanba Area

4．3 反演波阻抗預(yù)測礁灘體孔隙度

眾所周知，礁灘體內(nèi)部孔隙度都較為發(fā)育，但并非所有的礁體都能作為有效儲層，因此，需要對礁灘體儲集體性能進(jìn)行精細(xì)評價(jià)。研究認(rèn)為，生物礁灘帶儲層主要以孔隙型為主，且孔滲具有明顯的正相關(guān)性［6］，因此，孔隙度特征能直接反映儲層的物性分布特點(diǎn)。

然而，常用的基于地震資料的儲層滲透率手段不僅預(yù)測難度大，而且預(yù)測誤差大，因此，筆者等嘗試在精細(xì)刻畫沉積微相空間展布的基礎(chǔ)上，利用波阻抗反演對孔隙度進(jìn)行了計(jì)算和預(yù)測，以顯示元壩地區(qū)儲層物性的總體分布格局。其方法是根據(jù)Wyllie的時(shí)間平均方程，分別求出速度—孔隙度的關(guān)系、密度—孔隙度的關(guān)系，進(jìn)而得到波阻抗—孔隙度之間的計(jì)算公式，通過波阻抗與孔隙度的關(guān)系求得研究區(qū)孔隙度反演平面圖。

圖5是長興地區(qū)礁灘體孔隙度分布預(yù)測圖，結(jié)果顯示孔隙度高值區(qū)位于臺緣礁、灘帶主體區(qū)，主要對應(yīng)生物礁的礁蓋部分，垂向上，位于生物礁礁核主體區(qū)的上部，孔隙度一般在5%以上，最高可達(dá)到7%以上;次高值區(qū)位于礁前灘和礁后灘部位，孔隙度可達(dá)到3%～5%;低值區(qū)則主要位于臺緣斜坡帶以及灘間海的泥晶和泥質(zhì)灰?guī)r發(fā)育區(qū)，孔隙度一般小于2%。由此認(rèn)為，高值區(qū)可以作為潛在的目標(biāo)區(qū)。

5 勘探實(shí)效分析

圖5 元壩地區(qū)長興組上部成礁旋回礁灘體孔隙度分布預(yù)測圖Fig．5 The porosity prediction reef-beach body in the upper part of Changxing Formation，Yuanba Area

近兩年，在已完鉆的11口井中有10口部署在長興組礁灘體儲層，儲層預(yù)測成功率為90．9%，證實(shí)了生物礁灘帶及相關(guān)有利高孔滲儲層發(fā)育區(qū)預(yù)測的準(zhǔn)確性(見圖5)。目前部署井位大部分位于礁前、礁后灘區(qū)域內(nèi)，并且儲層發(fā)育的井位均位于礁、灘高的主體區(qū)，且分布于孔隙度預(yù)測區(qū)，這證實(shí)研究結(jié)果與實(shí)際勘探吻合程度較高(見圖5)，也反映了較高的預(yù)測精度。高孔滲帶的 yb27、yb205、yb29、yb271及與yb272井均獲得油氣突破，這也與預(yù)測的沉積微相中生屑灘及礁蓋的分布位置吻合。2009年以后，獲得突破的13口井，均位于臺緣生物礁灘的生屑灘及礁蓋部位對yb103井的礁蓋部分進(jìn)行常規(guī)測試，天然氣產(chǎn)量為93．9×104m3/d。

6 結(jié)語

在精細(xì)地質(zhì)建?；A(chǔ)上，在等時(shí)地層格架約束下，探索了地質(zhì)－地球物理相互反饋驗(yàn)證的臺緣生物礁灘隱蔽油氣藏儲層精細(xì)刻畫和預(yù)測方法，指出了長興地區(qū)礁灘體有效儲層發(fā)育區(qū)，并已得到實(shí)際鉆孔很好地驗(yàn)證，證實(shí)了該套技術(shù)方法手段的實(shí)效性，為該區(qū)沉積微相及儲層的空間展布的精細(xì)刻畫提供了重要的技術(shù)支撐。同時(shí)，對具有類似發(fā)育背景的生物礁灘體隱蔽油氣藏也有較好的借鑒和指導(dǎo)意義。

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