元壩氣田雷口坡組古溶溝展布及其對氣藏的控制

范志偉

(中國石化 勘探南方分公司，成都 610041)

元壩氣田雷口坡組古溶溝展布及其對氣藏的控制

范志偉

(中國石化 勘探南方分公司，成都 610041)

在詳細(xì)論述元壩氣田雷口坡組古溶溝形成條件、識別方法及展布特征的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)剖析了古溶溝對儲層、圈閉、流體及油氣富集區(qū)的影響，提出有利的勘探目標(biāo)區(qū)。剝蝕作用、早期斷裂及濕熱氣候控制了古溶溝的形成；溶溝區(qū)具有殘留地層薄、上覆地層增厚及潛流帶發(fā)育等特征，地震剖面上可見“下凹”及“雙向上超”等現(xiàn)象。工區(qū)內(nèi)發(fā)育4個主要溶溝區(qū)，單條溶溝寬度一般在2～3 km，切割深度為30～60 m；巖溶殘丘地層保存較全，儲集空間發(fā)育，為有利目標(biāo)區(qū)。

氣藏；古溶溝；雷口坡組；中三疊統(tǒng)；元壩地區(qū)；四川盆地

中三疊統(tǒng)雷口坡組是四川盆地最早開采天然氣、鹽鹵的層系之一，盆地內(nèi)先后探明開發(fā)了川東臥龍河構(gòu)造雷一段氣藏、川西北中壩構(gòu)造雷三段氣藏、川中磨溪構(gòu)造雷一段氣藏，此類氣藏同屬于灘相儲層控制的巖性氣藏[1]。隨著四川盆地油氣勘探的不斷深入，川西新場、川東北元壩(圖1)、龍崗等地區(qū)鉆井先后在雷口坡組頂部發(fā)現(xiàn)了一套白云巖巖溶儲層，目前已有多口井在該層系測試獲中高產(chǎn)工業(yè)氣流，取得了良好的勘探效果。

研究發(fā)現(xiàn)，該套儲層橫向上非均質(zhì)性極強(qiáng)。古地貌是控制儲層發(fā)育的最關(guān)鍵因素，工區(qū)內(nèi)溶溝與殘丘區(qū)相間的地貌特征不僅直接影響了儲層的展布，更進(jìn)一步控制著氣藏的成藏過程。本文著重研究了該地區(qū)巖溶地貌中古溶溝及其展布特征，以便為該層系下一步勘探提供依據(jù)。

圖1 元壩氣田地理位置

1 古溶溝形成條件

1.1 長期剝蝕

雷口坡組頂部長期遭受剝蝕，具有形成古溶溝的先天條件。元壩地區(qū)雷口坡組受印支Ⅰ幕運(yùn)動影響遭受剝蝕[2-4]，不整合面上下的巖性截然不同。不整合面之下為中三疊統(tǒng)雷口坡組，巖性為灰?guī)r、白云巖；不整合面之上為上三疊統(tǒng)須家河組，巖性則為陸相碎屑巖。二者之間缺失以灰?guī)r沉積為主的三疊系中統(tǒng)黃蓮橋組、上統(tǒng)馬鞍塘組(即天井山群)和垮洪洞組，即缺失三疊系中統(tǒng)拉丁階、上統(tǒng)卡尼階及諾利階下部，時間間斷至少約20～26 Ma[4]。

1.2 早期斷裂構(gòu)造及沉積微相

雷口坡組沉積之前，川東北地區(qū)構(gòu)造活動相對平靜，至中三疊世末期構(gòu)造抬升幅度開始逐步加強(qiáng)。此時，元壩地區(qū)整體構(gòu)造變形強(qiáng)度較弱，但在抬升過程中仍然造成了一系列規(guī)模較小的斷裂。該類斷裂多分布于雷口坡組內(nèi)部，縱向上斷穿地層少，一般不延伸至須家河組。斷裂存在致使附近巖層破碎強(qiáng)烈，這些破碎帶的存在，不僅為地表水的下滲提供了通道，對水體流向也起到導(dǎo)引作用，早期侵蝕面往往沿著破裂構(gòu)造發(fā)育。

雷口坡組沉積期沉積環(huán)境相對穩(wěn)定，均為局限海環(huán)境[5]，巖性為潮坪—潟湖相白云巖、灰?guī)r及膏巖。通過區(qū)內(nèi)鉆井及地震資料綜合分析，雷口坡組各段巖性組合與厚度十分接近。中三疊世晚期，受印支Ⅰ幕運(yùn)動影響，局部形成褶皺變形，造成了這些地區(qū)沉積環(huán)境改變，形成沉積洼地，雷口坡組暴露后發(fā)展成為溶溝。

1.3 古氣候條件

大氣降水是形成古溶溝的主要營力。雷口坡組暴露期，四川盆地氣候整體表現(xiàn)為溫度適中而濕度較大的熱帶、亞熱帶海灣氣候，大氣降水充沛，水量較大[6-8]。充足的雨水沿破裂帶和低洼地將地表裸露的巖層破碎、搬運(yùn)，形成了溝壑縱橫的地貌。

2 古溶溝識別標(biāo)志

通過本區(qū)不整合面上下地層對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)印模法及殘留厚度法，并結(jié)合地震資料與巖溶垂向分帶特征，能對古溶溝進(jìn)行較好的識別與刻畫[9-10]。

2.1 鉆井識別標(biāo)志

通過區(qū)內(nèi)不同地貌區(qū)鉆井資料對比分析，處于溶溝區(qū)的鉆井，主要具有以下幾個特征：

(1)由于頂部地層受地表河流沖刷剝蝕嚴(yán)重，殘留厚度明顯減薄。通過統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)存在著多個厚度急劇減薄的區(qū)域，這些區(qū)域即為古溶溝發(fā)育區(qū)，如Y11井雷四段二亞段地層殘留厚度僅為39 m，而與其相鄰的Y12井殘留厚度則為90.5 m(圖2)。

圖2 元壩氣田雷四段二亞段殘留厚度

(2)由于古溶溝侵蝕造成負(fù)向地貌，后期在沉積物填平補(bǔ)齊作用下，上覆須一段與雷四段二亞段殘存厚度變化有著良好的對應(yīng)關(guān)系。如果雷四段二亞段地層缺失較多，上覆須一段地層厚度則會明顯增厚。通過統(tǒng)計，古溶溝比附近殘丘區(qū)須一段地層加厚30～50 m，如Y204井須一段地層厚度137 m，其相鄰鉆井須一段厚度均在90 m左右。

(3)溶溝區(qū)鉆井一般地勢相對較低，為鄰近區(qū)域內(nèi)的匯水區(qū)，水流多以近水平流形式存在。由于排水通道通暢，水流缺乏向下的動力，溶溝區(qū)的鉆井一般具有縱向上滲流帶不發(fā)育，只發(fā)育潛流帶的特征，該類現(xiàn)象從巖心資料得到了較好的驗證。溶溝區(qū)鉆井巖心常見被方解石或砂泥巖充填的水平溶洞，而溶溝區(qū)之外的鉆井巖心則均能發(fā)現(xiàn)高角度滲流縫[11-12](圖3)。

2.2 地震識別標(biāo)志

根據(jù)雷四段頂部各種地貌及巖性組合特征，對溶溝及殘丘區(qū)地貌進(jìn)行了地震正演實驗。結(jié)果表明，溶溝區(qū)頂部白云巖儲層受到侵蝕，表現(xiàn)出與殘丘地貌迥異的地震波反射特征。具體表現(xiàn)為雷四段二亞段底界波峰能量變?nèi)?，須家河組底界與雷四段二亞段底界間的波谷變窄；當(dāng)頂部沖刷嚴(yán)重時，該波谷接近消失，雷四段二亞段底界波峰與須家河組底界趨于合并(圖4)。

另外，通過溶溝區(qū)地震剖面的地質(zhì)標(biāo)定，可發(fā)現(xiàn)地震剖面上具有須家河組底界下凹和須一段地層雙向上超等地震波形特征。根據(jù)以上溶溝區(qū)地震響應(yīng)特征，可以較為準(zhǔn)確地確定古溶溝的發(fā)育地區(qū)及侵蝕深度。

圖3 元壩氣田溶溝區(qū)內(nèi)、外鉆井的巖心掃描照片

圖4 元壩氣田雷口坡組頂部古地貌正演實驗

3 古溶溝的展布特征

根據(jù)古溶溝區(qū)鉆井資料及地震相特征，對元壩地區(qū)古溶溝進(jìn)行了追蹤刻畫。從刻畫結(jié)果來看，區(qū)內(nèi)單條溶溝寬度一般在2～3 km，切割深度在30～60 m之間[13]。平面上多條溶溝常相伴出現(xiàn)，形成一個規(guī)模較大的溶溝發(fā)育區(qū)。

元壩地區(qū)溶溝區(qū)展布方向與古地形傾斜方向一致，主溶溝區(qū)沿南北向展布，而分支溶溝多近東西向。溶溝區(qū)均發(fā)源于北部巖溶高地，中途切割中南部地區(qū)，最終匯入閬中及龍崗地區(qū)。工區(qū)范圍內(nèi)存在4個主要的溶溝發(fā)育區(qū)，分別為L61、Y205-1、Y11和Y3溶溝區(qū)。溶溝區(qū)內(nèi)水系縱橫交錯，將元壩中南部地區(qū)切割成“溝臺相間”的地貌(圖5)。

圖5 元壩氣田雷口坡組頂部古地貌

4 古溶溝對氣藏控制作用

古溶溝將元壩中南部地區(qū)劃分為多個規(guī)模不等的殘丘區(qū)，二者組成了正負(fù)相間的地貌，從而影響了烴源展布、儲層發(fā)育、氣水分布以及圈閉形成[14-15]，并最終成為控制氣藏的決定因素。

4.1 控制早期烴源巖的展布

前人研究表明，雷口坡組本身烴源巖不發(fā)育，而下部由于存在多套巨厚膏巖層，深部烴源幾乎不可能向上運(yùn)移，因此，雷口坡組氣藏應(yīng)該屬于上覆須家河組氣源“側(cè)向成藏”[16-17]。須一段巖性以泥質(zhì)巖沉積為主，具有良好的生烴能力。溶溝區(qū)與殘丘區(qū)相比，具有較大的容納空間，能夠更多接受泥巖沉積。

4.2 有利于巖溶儲集體發(fā)育

巖溶階段，古溶溝是地表和地下水匯聚排泄的主要通道。水體的快速匯集排出，可以有效防止次生礦物沉淀，堵塞儲層。被溶溝切割的殘丘區(qū)，地貌相對較高，巖溶水體補(bǔ)給充分，排泄通暢，溶蝕孔洞發(fā)育。以工區(qū)西南部Y22井區(qū)為例，Y22井位于巖溶殘丘主體部位，該井解釋氣層46.5 m，氣產(chǎn)量36×104m3/d，而位于溶溝區(qū)的Y204井及Y205-1等井，測井解釋未見儲層，油氣顯示微弱，表明殘丘主體部位為巖溶儲層發(fā)育有利區(qū)。

4.3 有利于天然氣運(yùn)聚及早期巖性—地層圈閉的形成

至晚三疊世，須家河組開始沉積。由于溶溝區(qū)的負(fù)向地貌特征，兩側(cè)的儲層因須一段泥巖封堵而分隔開來，形成獨(dú)立的儲集體，進(jìn)而發(fā)展為多個巖性—地層氣藏圈閉。進(jìn)入中—晚侏羅世，須家河組烴源巖開始成熟生烴[18]，烴類沿溶溝區(qū)向兩側(cè)運(yùn)移進(jìn)入圈閉內(nèi)部，聚集成藏。

4.4 古溶溝分布對氣水分布的影響

雷四段氣藏內(nèi)氣、水關(guān)系非常復(fù)雜，測試及試采過程中，多數(shù)井出現(xiàn)了氣、水同出的現(xiàn)象。含水層海拔深度相差將近650 m，水層分布與現(xiàn)今構(gòu)造高低無關(guān)，氣藏內(nèi)不存在統(tǒng)一的氣、水界面[19]。通過統(tǒng)計水層與不整合面的位置可知，水層離不整合面的距離為9.5～57.5 m，橫向變化快。殘丘區(qū)水體離地表距離較大，靠近溶溝區(qū)地帶，水體離地表距離則較小。

結(jié)合印支期雷口坡組頂部古地貌分析，認(rèn)為氣藏內(nèi)水體分布受古地貌及巖溶分帶控制。巖溶期區(qū)內(nèi)地表、地下水系發(fā)育，水量充沛。依靠溶溝的匯水、排水作用，下部潛流帶內(nèi)水體流動性高、連通性好，不易產(chǎn)生次生礦物。溶溝充填后，導(dǎo)致巖溶水體流動、循環(huán)受限，次生礦物大量析出，對底部潛流帶進(jìn)行切割、封存[20-21]，形成了地層水順不整合面分布的狀態(tài)。

4.5 氣藏的主要富集區(qū)

古溶溝將元壩中南部地區(qū)分割成了多個殘丘區(qū)。在平緩南傾的古地貌背景上，形成多個大小不一、形態(tài)各異的巖溶殘丘。巖溶殘丘內(nèi)地層保存全，巖溶期所占地形高，水體補(bǔ)給與排泄充分，儲集空間發(fā)育。通過鉆井所處的古地貌分析，目前獲工業(yè)氣流井均位于殘丘地貌，而溶溝區(qū)已測試的4口井均為干層。溶溝區(qū)與殘丘區(qū)平面上良好的生儲匹配，具備了天然氣成藏的優(yōu)越條件，因此，殘丘區(qū)為雷四段天然氣的主要富集區(qū)。

5 結(jié)論

(1) 元壩氣田雷口坡組古溶溝的形成和展布，受控于早期斷裂、沉積微相及豐沛的大氣降水。結(jié)合鉆井及地震相特征，可對古溶溝進(jìn)行識別和刻畫。元壩地區(qū)發(fā)育了4個主要溶溝區(qū)，近南北向展布，切割中南部地區(qū)，最終匯入閬中及龍崗地區(qū)。

(2)古溶溝是影響早期烴源巖展布、巖溶儲層發(fā)育、巖性—地層圈閉形成及氣水分布的重要因素，并最終控制了氣藏分布和天然氣富集區(qū)帶。巖溶殘丘內(nèi)地層保存較全，儲集空間發(fā)育，為有利目標(biāo)區(qū)。而溶溝區(qū)是今后勘探開發(fā)過程中應(yīng)該回避的。

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(編輯 徐文明)

Distribution of ancient ditches in Leikoupo Formation and its control over gas accumulations in Yuanba Gas Field

Fan Zhiwei

(SINOPEC Southern Exploration Branch, Chengdu, Sichuan 610041, China)

Based on the analyses of generation condition, identification method and distribution feature of the ancient ditches in the Leikoupo Formation in the Yuanba Gas Field, the influences of ancient ditches on reservoir, trap, flow and hydrocarbon enrichment were discussed, and several favorable exploration targets were pointed out. Erosion, early fracture and hot and humid climate controlled the generation of ancient ditches. The ditch area was featured by thin residue formation, thickening overlying formation and underflow development. “Concave” and “bidirectional onlap” were identified on seismic sections. There are four main ditch areas in the study area, usually 2-3 km wide for a single ditch, and the cutting depth is 30-60 m. Karst residual hills, which were well-preserved and favorable for reservoir, are potential targets for exploration.

gas reservoir; ancient ditches; Leikoupo Formation; Middle Triassic; Yuanba area; Sichuan Basin

1001-6112(2014)05-0562-05

10.11781/sysydz201405562

2013-05-26；

2014-07-10。

范志偉(1983—)，男，工程師，從事油氣地質(zhì)研究工作。E-mail: fzw_712@163.com。

TE121.3

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