川中-川西地區(qū)茅口組頂部地震相特征與成因

陳 驍, 董 霞, 冉 崎, 關(guān) 旭, 何青林, 龍 隆, 張 亞

(1.中國石油西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610041； 2.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610041)

川中-川西地區(qū)茅口組頂部地震相特征與成因

陳 驍1, 董 霞2, 冉 崎1, 關(guān) 旭1, 何青林1, 龍 隆1, 張 亞1

(1.中國石油西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610041； 2.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院,成都 610041)

為解決川中-川西地區(qū)鉆井資料匱乏、受玄武巖噴發(fā)影響地層縱橫向分布發(fā)生變化等問題，利用地震資料開展中二疊統(tǒng)茅口組及上覆地層地震相特征分析。通過地震識別，茅口組頂界在地震剖面上主要表現(xiàn)為強(qiáng)波峰地震反射，川中-川西地區(qū)茅口組頂界存在明顯的弱振幅雜亂地震反射特征連片分布。根據(jù)沉積背景分析，認(rèn)為川西南部地區(qū)、川西中部地區(qū)、川西北部地區(qū)、川中地區(qū)茅口組頂界弱振幅地震異常響應(yīng)特征為火山噴發(fā)、火山沉積與碳酸鹽巖喀斯特等不同地質(zhì)作用所引起；結(jié)合茅口組上覆地層的差異，將川西-川中分為4個地震相區(qū)域。四川盆地上二疊統(tǒng)玄武巖在成都-簡陽地區(qū)分布，早期可能為火山口爆發(fā)區(qū)，為油氣勘探有利區(qū)帶。

四川盆地；茅口組；地震相；玄武巖

四川盆地二疊系上統(tǒng)包括長興組/大隆組、龍?zhí)督M/吳家坪組，中統(tǒng)包括茅口組、棲霞組，下統(tǒng)包括梁山組。茅口組主要為碳酸鹽巖臺地相沉積，沉積泥晶灰?guī)r、生物(屑)灰?guī)r、殘余生物灰?guī)r和有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r[1-2]。茅口組碳酸鹽巖一直是四川盆地油氣勘探重點(diǎn)層系。近年來，茅口組油氣勘探由早期裂縫型儲層逐步過渡到孔隙型儲層，勘探范圍由蜀南地區(qū)逐步擴(kuò)大到川西、川中、川北地區(qū)。隨著勘探范圍的不斷擴(kuò)大，川西-川中地區(qū)面臨的茅口組目的層埋深大、鉆遇目的層井位資料匱乏等問題日漸突出，需要依靠地震資料解釋進(jìn)一步開展油氣地質(zhì)勘探研究。

茅口組沉積末期，四川盆地經(jīng)歷了東吳運(yùn)動的整體抬升，形成了茅口組頂部的區(qū)域不整合界面。茅口組巖性差異小，四川盆地茅口組主要沉積粉晶、泥晶灰?guī)r，局部地區(qū)見白云巖。由于峨眉地裂運(yùn)動的發(fā)生，茅口組上覆地層存在明顯差異，川西南部地區(qū)主要為玄武巖，川中地區(qū)逐步過渡為龍?zhí)督M泥巖，川西北部地區(qū)主要分布吳家坪組。吳家坪組底部與茅口組相接觸,可分為泥巖與灰?guī)r2種情況[3-4](圖1)。

1 茅口組頂界地震相特征

四川盆地川中及川東地區(qū)地震剖面茅口組頂界主要為強(qiáng)波峰地震反射，但川中-川西地區(qū)地震剖面茅口組頂界存在明顯的弱振幅雜亂地震反射特征(圖2)。依托有限的鉆井資料，結(jié)合盆周造山帶野外露頭與二維、三維地震解釋，對該弱振幅雜亂反射的形成原因認(rèn)識各不相同，衍伸出多種地質(zhì)認(rèn)識。江青春等[5]認(rèn)為四川盆地茅口組頂部喀斯特儲層發(fā)育，茅口組頂部弱振幅雜亂地震異常響應(yīng)為喀斯特儲層地球物理響應(yīng)特征；李毅等[6]認(rèn)為茅口組中上段沿基底斷裂帶發(fā)育“熱次盆”相，控制了熱水白云巖發(fā)育，與川中-川東地區(qū)弱振幅異常發(fā)育有一定的對應(yīng)關(guān)系；劉殊等[7]認(rèn)為茅口組頂部弱振幅雜亂地震反射特征是“中心凸起內(nèi)部雜亂發(fā)射”的礁灘相地震異常反射，是川西地區(qū)古拗拉槽在峨眉地裂運(yùn)動中繼承發(fā)展形成的臺洼邊緣沉積的茅口組生物礁灘儲層引起的地震反射。

圖2 川西南-川西北連井二維地震剖面圖Fig.2 Two-dimensional seismic profile in the southwest-northwest Sichuan Basin(沿茅口組底拉平)

通過地震剖面解釋，提取茅口組頂界上下10 ms內(nèi)地震均方根振幅能量屬性，刻畫了川西-川中茅口組頂界上下10 ms時窗地震均方根振幅能量屬性平面分布特征(圖3)。可以看到，在川西南-川中地區(qū)大面積連片分布弱振幅反射地震相；川中地區(qū)主要為強(qiáng)波峰反射地震相區(qū)，局部零星分布弱振幅反射地震相；川中-川西北地區(qū)GJ井東部弱振幅反射地震相中斷，川西北地區(qū)小范圍連片分布弱振幅反射地震相。

圖3 川西-川中茅口組頂界上下10 ms時窗地震均方根振幅能量屬性平面分布圖Fig.3 The distribution of RMS amplitude of the window between the upper and lower 10 ms of the top Maokou Formation in west-middle Sichuan

2 茅口組頂界地震相分區(qū)及成因

地震反射主要反映彈性分界面，即上覆地層與下伏地層存在差異時，其界面會形成地震反射界面。因此，茅口組頂界地震反射主要反映上覆的上二疊統(tǒng)與茅口組的差異，分析上二疊統(tǒng)與茅口組的差異是厘清茅口組頂界地震相產(chǎn)生差異形成原因的關(guān)鍵。

結(jié)合單井巖性柱狀圖與區(qū)域地質(zhì)分析，四川盆地茅口組主要為粉晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r沉積，局部為白云巖，巖性差異小，因此，下伏茅口組沉積發(fā)生變化引起茅口組頂界地震相存在差異的可能性較小。

依據(jù)地震相展布特征，結(jié)合上覆上二疊統(tǒng)巖性的不同發(fā)育區(qū)，將四川盆地茅口組頂部地震相劃分為4個區(qū)域(圖4)。

圖4 四川盆地茅口組頂部地震相特征分類圖Fig.4 Characteristics of seismic facies at the top of Maokou Formation in Sichuan Basin

①區(qū)：茅口組頂界面為弱波峰反射，之上50～100 ms為雜亂反射。

該類地震相主要分布在川西南部雅安-成都地區(qū)。HANS1等鉆井證實(shí)，茅口組上覆上二疊統(tǒng)為100～300 m厚的火山巖，火山巖與灰?guī)r地震波速度變化較小，茅口組頂部未形成強(qiáng)波峰反射，上覆的上二疊統(tǒng)火山巖在地震剖面上形成50～100 ms雜亂反射。

②區(qū)：茅口組頂界面為弱波峰反射，上覆未見明顯雜亂反射，之上10～30 ms為強(qiáng)波峰反射。

該類地震相主要分布在川西南-川中過渡地區(qū)。Y1井、NC2井等實(shí)鉆證實(shí)，茅口組上覆龍?zhí)督M泥巖，龍?zhí)督M底部發(fā)育薄層玄武巖或凝灰?guī)r(Y1井龍?zhí)督M底部為29 m厚的玄武巖，NC2井龍?zhí)督M內(nèi)部共計(jì)39 m厚凝灰質(zhì)砂巖)。與龍?zhí)督M泥巖相比，玄武巖、凝灰質(zhì)砂巖與茅口組灰?guī)r速度差異小，茅口組頂界反射為弱波峰反射；龍?zhí)督M內(nèi)部由于玄武巖或凝灰質(zhì)砂巖厚度較小，在地震剖面上未形成雜亂反射特征；玄武巖上覆為龍?zhí)督M泥巖，與玄武巖相比，地震波速度變化大，茅口組頂界之上10～30 ms的玄武巖或凝灰?guī)r與龍?zhí)督M泥巖分界面形成了強(qiáng)波峰地震反射(圖5)。

圖5 Y1井與NC2井龍?zhí)督M巖性柱狀圖Fig.5 Lithological histogram of Longtan Formation of the Well Y1 and NC2

③區(qū)：茅口組頂界面主要為中強(qiáng)或強(qiáng)波峰反射，局部零星發(fā)育弱振幅反射。

圖6 NC1龍?zhí)督M-茅口組綜合柱狀圖Fig.6 Comprehensive histogram of Longtan Formation-Maokou Formation of the Well NC1

該類地震相在川中地區(qū)大面積分布。多口井證實(shí)，茅口組上覆地層為龍?zhí)督M泥巖，與茅口組灰?guī)r的波速差異大，形成了茅口組頂界面中強(qiáng)或強(qiáng)波峰反射(圖6)，局部出現(xiàn)的弱振幅反射，可能為茅口組頂界東吳運(yùn)動所造成的喀斯特儲層反射特征,與川南地區(qū)茅口組裂縫型儲層類似[8]。

④區(qū)：茅口組上覆上二疊統(tǒng)吳家坪組沉積，部分為中強(qiáng)波峰反射，部分為弱波峰反射。

該類地震相在川西北地區(qū)分布。鉆井證實(shí)該地區(qū)上覆地層為吳家坪組，吳家坪組與龍?zhí)督M為同時異相，灰?guī)r與泥巖交互沉積。當(dāng)吳家坪組底部灰?guī)r厚度大時，茅口組頂界為弱振幅波峰反射；當(dāng)吳家坪組底部泥巖厚度大時，茅口組頂界為強(qiáng)波峰反射。

3 不同地震相區(qū)的勘探意義

①區(qū)為茅口組上覆厚層火山巖分布區(qū)，②區(qū)為茅口組上覆薄層玄武巖或凝灰質(zhì)砂巖分布區(qū)。受峨眉地裂運(yùn)動影響，川西南部地區(qū)ZG1、HANS1等井鉆遇火山巖儲層獲氣，表明四川盆地火山巖與玄武巖具有油氣勘探前景[9-14]，可關(guān)注①區(qū)與②區(qū)火山巖噴發(fā)通道，尋找火山巖勘探有利區(qū)。在茅口組頂界地震相研究過程中，結(jié)合準(zhǔn)噶爾等盆地火山巖勘探成果，通過剖面解釋，發(fā)現(xiàn)成都-簡陽地區(qū)龍泉山一帶存在火山巖噴發(fā)通道，可能發(fā)育火山爆發(fā)相、侵入相有利區(qū)，四川盆地火山巖勘探有利區(qū)得到擴(kuò)展，具有一定的勘探前景(圖7)。

圖7 火山巖相模式圖Fig.7 Model of the volcanic facies(A)準(zhǔn)噶爾盆地東部火山巖相模式圖(據(jù)劉喜順等[15]); (B)龍泉山地區(qū)地震剖面火山巖相模式圖

③區(qū)與④區(qū)上二疊統(tǒng)底部為泥巖時，茅口組頂界應(yīng)為中強(qiáng)波峰反射，局部的弱振幅異?？赡転榭λ固貎影l(fā)育區(qū)，需要結(jié)合古地貌研究，尋找喀斯特高地、喀斯特斜坡等喀斯特儲層發(fā)育有利區(qū)。

4 結(jié) 論

a.四川盆地中二疊統(tǒng)茅口組頂界弱振幅異常主要分布于川西南部-川西中部，川中地區(qū)呈零星展布。

b.剖面地震相總體分為4種，不同地震相區(qū)產(chǎn)生弱振幅地震異常原因各有不同，不可一概而論：①、②區(qū)地震相區(qū)弱振幅地震反射由茅口組上覆玄武巖所造成，③區(qū)地震相區(qū)弱振幅異?？赡転榭λ固匕l(fā)育區(qū)，④區(qū)地震相區(qū)弱振幅異常為吳家坪組底部出現(xiàn)灰?guī)r所致，為巖性變化反射特征。

c.不同地震相區(qū)油氣勘探方向有所不同：①區(qū)與②區(qū)為上二疊統(tǒng)火山巖勘探有利區(qū)，尋找火山巖噴發(fā)通道，是今后油氣勘探的重點(diǎn)；③區(qū)與④區(qū)是茅口組喀斯特儲層勘探有利區(qū)，結(jié)合古地貌研究，刻畫喀斯特儲層發(fā)育有利區(qū)是今后油氣勘探的方向。

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Characteristics and causes of seismic facies of Middle Permian Maokou Formation in central-western Sichuan Basin, China

CHEN Xiao1, DONG Xia2, RAN Qi1, GUAN Xu1, HE Qinglin1, LONG Long1, ZHANG Ya1

1.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,SoutwestOil&GasfieldCompanyofPetroChina,Chengdu610041,China; 2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,SouthwestOil&GasCompanyofSINOPEC,Chengdu610041,China

The characteristics of seismic facies data of Middle Permian Maokou Formation and its overlying strata are analyzed in order to solve such problems as lack of drilling data in western-central Sichuan Basin and the heterogeneous distribution of stratum resulted from the basalt eruption. Seismic identification reveals that the mainly seismic reflection on the top of Maokou Formation in Sichuan Basin is strong and has obvious weak amplitude clutter as well as contiguous distribution. The analyses of drilling data and sedimentary background show that the characteristics of seismic anomaly response of the top Maokou Formation in the south, middle and north sections of Sichuan Basin are resulted from different geological processes, such as volcanic eruption, volcanic sedimentation and carbonate karstfication. 4 seismic facies zone in central-western Sichuan Basin are classified according to the differences of the overlying strata. It is considered that the Chengdu-Jianyang area likely to be a volcanic eruption zone during late Permian period because of the development of the basalt in this area, which is favorable for the evaluation of oil and gas.

Sichuan Basin; Maokou Formation; seismic response characteristics; basalt

10.3969/j.issn.1671-9727.2017.03.09

1671-9727(2017)03-0362-06

2016-11-04。

國家科技重大專項(xiàng)(2016ZX05007-004)；中國石油股份公司重大科技專項(xiàng)(2014E-3208GF, 2016E-0604)。

陳驍(1984-), 男，碩士，工程師，從事地震地質(zhì)綜合研究工作， E-mail:cxjeff@petrochina.com.cn。

P631.4

A