川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育模式與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

武恒志,吳亞軍,柯光明

(1.中國(guó)石化 西南油氣分公司，四川 成都 610041; 2.中國(guó)石化 西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041)

川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育模式與儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

武恒志1,吳亞軍2,柯光明2

(1.中國(guó)石化 西南油氣分公司，四川 成都 610041; 2.中國(guó)石化 西南油氣分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川 成都 610041)

元壩氣田長(zhǎng)興組氣藏主體為埋藏超深的緩坡型臺(tái)緣生物礁氣藏，為解決氣藏開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)面臨的生物礁發(fā)育模式復(fù)雜多樣、儲(chǔ)層分布規(guī)律不清、超深薄儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)難度大等問(wèn)題，本文探討了海平面升降變化與生物礁發(fā)育模式的關(guān)系，分析了礁相白云巖儲(chǔ)層發(fā)育主控因素，提出了生物礁儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的思路與方法，明確了生物礁儲(chǔ)層平面展布特征。研究表明：元壩地區(qū)長(zhǎng)興組地層中共發(fā)育4期生物礁，受古地貌和海平面升降變化控制，單礁體可分為單期礁和雙期(多期)礁兩種模式。礁群可分為縱向進(jìn)積式、縱向退積式、橫向遷移式、橫向并列式、復(fù)合疊加式5種模式；元壩地區(qū)生物礁儲(chǔ)層發(fā)育主要受沉積背景、海平面升降變化、建設(shè)性成巖作用及構(gòu)造破裂作用控制，垂向上儲(chǔ)層主要發(fā)育于礁蓋，橫向上主要發(fā)育于礁頂，礁后次之，礁前較差。

生物礁；礁體刻畫(huà)；儲(chǔ)層預(yù)測(cè)；長(zhǎng)興組；元壩氣田；四川盆地

元壩氣田位于四川盆地東北部川北坳陷與川中低緩構(gòu)造帶結(jié)合部(圖1)，是世界上已發(fā)現(xiàn)的埋藏最深的高含硫生物礁大氣田[1-4]，長(zhǎng)興組主體為位于開(kāi)江-梁平陸棚西側(cè)[5-7]的緩坡型臺(tái)緣生物礁沉積[8-11]，礁體具有小、散、多期的特點(diǎn)[9-12]，儲(chǔ)層厚度薄、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)。隨著國(guó)內(nèi)高含硫天然氣資源的不斷發(fā)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)該類(lèi)氣藏，一方面是國(guó)家能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)發(fā)展方向之一;另一方面，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成功先例。

圖1 川東北地區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of northeastern Sichuan Basin

氣藏開(kāi)發(fā)評(píng)價(jià)面臨三大難題：一是緩坡型臺(tái)緣生物礁發(fā)育模式復(fù)雜多樣;二是礁相白云巖儲(chǔ)層分布規(guī)律不清;三是超深薄儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)難度大。本文針對(duì)上述三大難題探討了海平面升降變化與生物礁發(fā)育模式的關(guān)系、分析了礁相白云巖儲(chǔ)層發(fā)育主控因素及其分布規(guī)律，提出了小礁體與生物礁微相精細(xì)刻畫(huà)以及超深薄儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)的思路與方法[13-14]。

1 生物礁發(fā)育模式

1.1 層序地層格架內(nèi)生物礁發(fā)育特征

1.1.1 層序劃分及層序格架

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組可分為上下兩段，其巖電特征有明顯差別：在巖性組合上，臺(tái)地內(nèi)部及臺(tái)地邊緣都反映出了兩個(gè)旋回的特征，揭示了兩個(gè)能量由低到高的沉積旋回；而在斜坡-陸棚相區(qū)其二分性不明顯。在測(cè)井曲線上，自然伽馬曲線及鈾、釷、鉀曲線明顯表現(xiàn)為兩個(gè)由小—大—小的旋回，旋回界面附近的曲線值有輕微突變的特征，每個(gè)測(cè)井曲線旋回可反映巖石中泥質(zhì)含量由低—高—低的變化以及海水深度由淺—深—淺的特征，揭示了2個(gè)三級(jí)層序的發(fā)育。在地震剖面上，不同相區(qū)層序界面及體系域地震反射特征存在著一定差異，從臺(tái)內(nèi)—臺(tái)緣—斜坡，三級(jí)層序與四級(jí)層序均可以對(duì)比追蹤，而陸棚相區(qū)由于沉積厚度太薄，三級(jí)層序難以對(duì)比追蹤，四級(jí)層序難以識(shí)別。

根據(jù)巖性組合、測(cè)井曲線及地震反射特征將長(zhǎng)興組分為2個(gè)三級(jí)(SQ1,SQ2)和4個(gè)四級(jí)層序(SQ1-1,SQ1-2,SQ2-1,SQ2-2)，下部SQ1層序由低位體系域(LST)、海侵體系域(TST)和高位體系域(HST)組成，上部SQ2層序由海侵體系域(TST)、早期高位體系域(EHST)和晚期高位體系域(LHST)組成(圖2)。

1.1.2 層序地層格架內(nèi)生物礁發(fā)育特征

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組造礁生物主要為鈣質(zhì)海綿和藻類(lèi)，其次為珊瑚、苔蘚蟲(chóng)等；礁灰?guī)r巖石類(lèi)型包括骨架巖和障積巖兩種，以障積巖為主：骨架巖造礁骨架生物含量較高，圍繞造礁生物有藻包覆層發(fā)育，骨架間孔洞內(nèi)海底膠結(jié)物柱狀方解石生長(zhǎng)充填特征清楚，代表能量較高的生物礁環(huán)境；障積巖造礁骨架生物及其骨架間為微晶灰泥和生屑微晶堆積，代表能量較低的生物礁環(huán)境。

通過(guò)巖心及全井段巖屑薄片觀察分析，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組上段及下段均有生物礁發(fā)育，共4期：第一期發(fā)育于SQ1層序高位體系域;第二期發(fā)育于SQ2層序海侵體系域;第三期發(fā)育于SQ2層序早期高位體系域;第四期發(fā)育于SQ2晚期高位體系域(圖2)?？梢钥闯?，不同級(jí)別層序反映了生物礁發(fā)育的旋回與期次：三級(jí)層序反映了生物礁的沉積旋回;四級(jí)層序反映了生物礁的沉積期次。

1.2 生物礁發(fā)育主控因素

已有研究成果表明，作為晚二疊世長(zhǎng)興期生物礁形成、發(fā)育關(guān)鍵的生物體主要受如下因素控制：氣候、養(yǎng)分供給、水體能量水平和循環(huán)情況、海底地形、地形構(gòu)造高點(diǎn)、生物礁生長(zhǎng)速率與盆地沉降速率之間的相互關(guān)系以及陸源碎屑物輸入量等[15-18]。通過(guò)對(duì)礁體發(fā)育位置、規(guī)模及期次的綜合分析，川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興期生物礁發(fā)育受古地貌和海平面升降變化影響最大。

1.2.1 古地貌

古地貌高控制了生物礁發(fā)育的有利部位：對(duì)古今生物礁的研究發(fā)現(xiàn)，陸棚邊緣、坡折帶、臺(tái)地邊緣、臺(tái)地內(nèi)高地是生物礁最有利的發(fā)育環(huán)境，生物礁主要發(fā)育在這些環(huán)境的地形構(gòu)造高點(diǎn)上[18]；川東北元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁主要發(fā)育于臺(tái)地邊緣和臺(tái)內(nèi)古地貌高部位。元壩地區(qū)臺(tái)地前緣斜坡的坡度小，海水在到達(dá)臺(tái)地邊緣前，由于與斜坡摩擦，能量有所降低，海水動(dòng)力弱，帶到臺(tái)地邊緣的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，因此，礁體的生長(zhǎng)速度較慢、厚度較小。由于礁體厚度較小，障壁作用較弱，海水在通過(guò)生物礁以后，能量沒(méi)有明顯的降低，水動(dòng)力條件仍然很強(qiáng)，這樣在生物礁向臺(tái)地方向沉積了礁后淺灘及點(diǎn)礁。因此，晚二疊世構(gòu)造運(yùn)動(dòng)留下的古地貌特征控制著川東北地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁的生長(zhǎng)速度，影響礁后淺灘及點(diǎn)礁的發(fā)育。

考慮到元壩地區(qū)長(zhǎng)興組上覆地層飛仙關(guān)組主要為補(bǔ)償沉積方式(至飛三段已填平補(bǔ)齊)，可用印模法來(lái)編制古地貌圖。具體的方法是在地震剖面上將最靠近地震反射異常體的上覆地層中比較穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)地震反射同相軸(飛三段泥灰?guī)r底)拉平，觀察地震反射異常體是否處于生物礁發(fā)育的古地貌有利部位，目標(biāo)層段是否有地層加厚現(xiàn)象，從而幫助判別生物礁體的位置，研究表明，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁主要發(fā)育臺(tái)地邊緣構(gòu)造高部位，礁帶呈北西南東方向，越靠近東南段，古地貌位置越低，生物礁越不發(fā)育。

1.2.2 海平面升降變化

海平面的變化控制了生物礁在旋回中的沉積位置和生物礁的遷移[19-20]：①在海侵體系域的早期到海平面上升到足以產(chǎn)生足夠的循環(huán)前，碳酸鹽巖處在不飽和狀態(tài)，碳酸鹽巖的沉積滯后于初始海侵，這時(shí)，即使有生物礁，其生長(zhǎng)速度也小于海平面上升速度。隨后，海平面快速上升，海水淹沒(méi)早期生長(zhǎng)的礁體，造礁生物死亡或生長(zhǎng)緩慢。因此，某些地方的海侵體系域底部，會(huì)沉積薄層生物礁。②高位體系域早期，海平面上升速度減慢，繼而靜止。在適當(dāng)?shù)乃顥l件下，臺(tái)地邊緣生物礁開(kāi)始快速加積生長(zhǎng)，生物礁的生長(zhǎng)速度大于海平面上升速度。當(dāng)生物礁生長(zhǎng)接近海平面時(shí)，生物礁停止加積生長(zhǎng)。此時(shí)，生物礁開(kāi)始向水動(dòng)力強(qiáng)，水體較深的斜坡方向遷移。③高位體系域晚期，海平面下降，生物礁頂部暴露在海平面上，接受大氣淡水的淋濾，礁頂發(fā)育白云巖?？梢?jiàn)，在一次海平面升降的旋回中，最利于生物礁生長(zhǎng)的時(shí)期是高位體系域沉積時(shí)期。根據(jù)生物礁生長(zhǎng)速率與海平面升降速率之間的關(guān)系，生物礁的生長(zhǎng)方式可分為終止型、追補(bǔ)型和并進(jìn)型3種類(lèi)型(圖2)。

1) 終止型礁

終止型礁一般形成于鑲邊臺(tái)地沉積模式下的海侵期，而緩坡沉積模式的海侵期不發(fā)育。其主要特征為：相對(duì)海平面快速上升，多數(shù)地區(qū)水體較深；僅在遠(yuǎn)離臺(tái)緣的遠(yuǎn)端臺(tái)內(nèi)局部古地貌高部位發(fā)育，礁體因后期水體持續(xù)變深淹沒(méi)而死亡；礁體規(guī)模小，沉積厚度薄。YB22井、YB224井SQ2層序海侵期形成的生物礁為典型的終止型礁。

2) 追補(bǔ)型礁

追補(bǔ)型礁一般形成于早期高位體系域(元壩地區(qū)長(zhǎng)興下段SQ1層序?qū)儆诰徠鲁练e環(huán)境，由于分辨率原因未劃分出早、晚期高位體系域)，其主要特征為：相對(duì)海平面緩慢上升，水體較淺，可容納空間緩慢增加，以垂向加積為主；臺(tái)緣生物礁生長(zhǎng)較快，生物礁厚度較大；在近端臺(tái)內(nèi)局部古地貌高部位發(fā)育點(diǎn)礁(厚度一般小于臺(tái)緣礁)。YB104井、YB11井SQ2層序高位早期形成的生物礁為典型的追補(bǔ)型礁。

3) 并進(jìn)型礁

并進(jìn)型礁一般形成于晚期高位體系域，其主要特征為：海水緩慢下降，常見(jiàn)側(cè)積特征，富顆粒沉積；生物礁生長(zhǎng)速度快，生物礁規(guī)模大，厚度大；主要發(fā)育于臺(tái)緣地區(qū)，臺(tái)內(nèi)欠發(fā)育。YB107井、YB205井、YB27井SQ2層序高位晚期形成的生物礁為典型的并進(jìn)型礁。

1.3 生物礁發(fā)育模式

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組在沉積背景上屬緩坡型臺(tái)地邊緣礁灘相沉積，受沉積期古地貌及海平面頻繁升降影響，礁灘體具有小、散、多期的特點(diǎn)，由此導(dǎo)致生物礁發(fā)育模式復(fù)雜多樣[21-22]。在上述生物礁地質(zhì)特征分析的基礎(chǔ)上，首先建立生物礁地質(zhì)模型，再通過(guò)對(duì)生物礁地震剖面結(jié)構(gòu)特征的綜合分析，分別建立長(zhǎng)興組單礁體及礁群發(fā)育模式。

1.3.1 生物礁地震識(shí)別模式

通過(guò)已鉆井實(shí)鉆巖性數(shù)據(jù)建立起生物礁地質(zhì)模型，并以該模型進(jìn)行生物礁地震響應(yīng)特征進(jìn)行模型正演，建立了生物礁的地震識(shí)別模式(圖3)。

1) 造礁生物生長(zhǎng)速度快，生物礁的厚度比四周同期沉積物明顯增大，生物礁外形在地震剖面上的反射特征多表現(xiàn)為“丘狀”或“透鏡狀”凸起的反射特征。

2) 由于生物礁是由豐富的造礁生物和附礁生物形成的塊狀格架地質(zhì)體，不顯沉積層理，因此生物礁內(nèi)部在地震剖面上多表現(xiàn)為斷續(xù)、雜亂或無(wú)反射空白區(qū)等特征。但當(dāng)生物礁在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中伴隨海水的進(jìn)退而出現(xiàn)礁、灘互層，礁、灘沉積顯現(xiàn)出旋回性時(shí)，也可出現(xiàn)層狀反射結(jié)構(gòu)。

3) 由生物礁的波形剖面上均可看出，生物礁礁蓋呈強(qiáng)波谷-波峰“亮點(diǎn)”反射，同相軸連續(xù)平滑；表現(xiàn)在相位剖面上礁蓋相位包絡(luò)完整、期次明顯。

4) 生物礁的外邊界表現(xiàn)為礁間低能帶高連續(xù)、平滑穩(wěn)定強(qiáng)波峰反射的終止或分叉，同時(shí)在相位剖面上同樣表現(xiàn)為相位的分叉，礁基與礁蓋強(qiáng)連續(xù)相位形成生物礁丘狀外形包絡(luò)，礁核內(nèi)部則表現(xiàn)為弱連續(xù)相位特征。

1.3.2 單礁體發(fā)育模式

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁單礁體可分為單期礁和雙(多)期礁兩種模式：?jiǎn)纹诮缚v向上僅發(fā)育一個(gè)礁基-礁核-礁蓋成礁期，一般位于海侵體系域和早期高位體系域(表1)；雙(多)期礁縱向上發(fā)育兩個(gè)(或兩個(gè)以上)成礁期次，生物礁最發(fā)育的SQ2層序高位體系域以雙期礁為主，即礁基-礁核-礁蓋(位于早期高位體系域)+礁核-礁蓋(位于晚期高位體系域)(表1)。

1.3.3 礁群發(fā)育模式

在建立單礁體發(fā)育模式的基礎(chǔ)上，根據(jù)沉積古地貌的變化、生物礁構(gòu)造起伏的變化、生物礁發(fā)育期次、礁蓋包絡(luò)振幅與阻抗的變化、復(fù)波反射等特征以及礁體間彼此的截切關(guān)系分析礁群的生長(zhǎng)方式，總結(jié)出元壩地區(qū)生物礁最發(fā)育的長(zhǎng)興組上部SQ2層序高位期5種礁群發(fā)育模式，即縱向進(jìn)積式、縱向退積式、橫向遷移式、橫向并列式、復(fù)合疊加式，每種模式對(duì)應(yīng)特征如表1。

圖3 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁地質(zhì)模型(a)與正演剖面(b)Fig.3 Geological model(a) and forward model(b)of bioherm in the Changxing Formation,Yuanba area

類(lèi)型地震剖面生物礁發(fā)育地質(zhì)模式備注單礁體單期礁縱向上僅發(fā)育一個(gè)礁基-礁核-礁蓋成礁期(一般位于海侵體系域和早期高位體系域)雙︵多︶期礁縱向上發(fā)育礁基-礁核-礁蓋(位于高位早期)+礁核-礁蓋(位于高位晚期)兩(多)個(gè)成礁期次礁群縱向進(jìn)積式垂直礁帶方向2個(gè)礁體；礁蓋包絡(luò)構(gòu)造變化劇烈；礁體生長(zhǎng)速率高于海平面升降速率，后期礁在早期礁基礎(chǔ)是向海進(jìn)積生長(zhǎng)縱向退積式垂直礁帶方向2個(gè)礁體；礁蓋包絡(luò)構(gòu)造變化較大；礁體生長(zhǎng)速率低于海平面升降速率，后期礁體在早期礁體基礎(chǔ)是向陸退積生長(zhǎng)橫向遷移式垂直礁帶方向多個(gè)礁體；礁蓋包絡(luò)有一定變化；礁蓋振幅發(fā)生多次強(qiáng)弱變化，振幅變?nèi)醢橛袕?fù)波反射；晚期礁體順礁帶方向遷移生長(zhǎng)橫向并列式垂直礁帶方向多個(gè)礁體；礁蓋包絡(luò)變化劇烈；礁蓋振幅發(fā)生多次強(qiáng)弱變化，振幅變?nèi)醢橛袕?fù)波反射；晚期礁體順礁帶方向遷移生長(zhǎng)復(fù)合疊加式垂直礁帶方向多個(gè)礁體；礁蓋包絡(luò)變化較大；礁蓋振幅發(fā)生多次強(qiáng)弱變化，振幅變?nèi)醢橛袕?fù)波反射；更晚期礁在橫向遷移式礁群上生長(zhǎng)

2 生物礁儲(chǔ)層發(fā)育主控因素及分布規(guī)律

2.1 生物礁儲(chǔ)層發(fā)育主控因素

2.1.1 沉積背景差異影響儲(chǔ)層的平面展布

沉積背景的差異對(duì)生物礁儲(chǔ)層的平面展布影響重大：元壩地區(qū)長(zhǎng)興組下部成礁旋回屬碳酸鹽緩坡背景下的點(diǎn)礁沉積，礁體發(fā)育局限、規(guī)模小，儲(chǔ)層厚度薄、物性差；上部成礁旋回屬緩坡型臺(tái)地邊緣沉積，礁體規(guī)模較大，儲(chǔ)層較厚、物性較好。

2.1.2 海平面升降變化影響儲(chǔ)層的縱向展布

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層發(fā)育受三級(jí)層序控制，上部三級(jí)層序儲(chǔ)層好于下部三級(jí)層序，這與海平面變化密不可分[23-24]。長(zhǎng)興組下部三級(jí)層序發(fā)育時(shí)期處于海平面長(zhǎng)期快速上升的過(guò)程，高位期海平面上升緩慢或有相對(duì)下降，但因處于快速海侵的背景之下，導(dǎo)致碳酸鹽巖生產(chǎn)速率小于相對(duì)海平面上升的速率，從而在臺(tái)地邊緣形成追補(bǔ)型生物礁。碳酸鹽巖暴露出海平面幾率較小，不利于同生期白云石化作用的大范圍發(fā)生，未能給后期溶蝕作用提供基礎(chǔ)，所以?xún)?chǔ)層發(fā)育程度相對(duì)較弱。上部三級(jí)層序處于由海侵到海退的過(guò)渡期，海平面上升速度有所下降，碳酸鹽巖的生產(chǎn)速率基本和海平面上升速率保持一致，從而形成并進(jìn)型生物礁，并在縱向上相互疊置。此時(shí)，高水位體系域海平面可出現(xiàn)多次短期升降波動(dòng)，導(dǎo)致碳酸鹽巖相應(yīng)暴露出海平面幾率較下部三級(jí)層序增高，有利于礁灘體中上部發(fā)生同生期白云石化作用并影響后期溶蝕作用，形成較好的儲(chǔ)層(圖4)。

2.1.3 建設(shè)性成巖作用控制儲(chǔ)層的質(zhì)量

巖相學(xué)及地球化學(xué)等研究表明，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層形成過(guò)程中建設(shè)性成巖作用包括3期白云石化作用和4期溶蝕作用：3期白云石化作用分別為同生期高鹽度白云石化作用、成巖早期淺埋藏白云石化作用及成巖早期熱液白云石化作用；4期溶蝕作用分別為同生期及早成巖期大氣水溶蝕作用、早成巖期熱液溶蝕作用、中成巖期與有機(jī)酸有關(guān)的溶蝕作用及晚成巖期與TSR有關(guān)的溶蝕作用。其中早、中期白云石化作用是儲(chǔ)層形成的基礎(chǔ)，而中、晚期溶蝕作用是儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵。而差異性成巖作用控制了臺(tái)地邊緣生物礁儲(chǔ)層縱橫向變化與分布。垂向上，單期礁礁蓋比礁基與礁核更易暴露，發(fā)生早、中期白云石化作用與中、晚期溶蝕作用的幾率大，礁蓋儲(chǔ)層最發(fā)育；雙期礁發(fā)育過(guò)程中，晚期礁蓋更易暴露，發(fā)生早、中期白云石化作用與中、晚期溶蝕作用的幾率更大，晚期礁蓋儲(chǔ)層更發(fā)育。橫向上，礁前早期高鹽度白云石化作用程度低，儲(chǔ)層以微粉晶白云巖為主，儲(chǔ)層相對(duì)較差；礁頂早期高鹽度白云石化作用與溶蝕作用均較發(fā)育，儲(chǔ)層以細(xì)中晶白云巖為主，儲(chǔ)層最好；礁后主要發(fā)育成巖早期淺埋藏白云石化作用，儲(chǔ)層以細(xì)晶白云巖為主，儲(chǔ)層較發(fā)育。

2.1.4 喜馬拉雅期破裂作用改善儲(chǔ)層的質(zhì)量

喜馬拉雅山期構(gòu)造裂縫形成于氣烴充注的成巖階段，破裂強(qiáng)度較強(qiáng)，裂縫發(fā)育，幾乎全部未被充填。有效裂縫形成了一定的儲(chǔ)集空間，局部破裂嚴(yán)重，大大改善了儲(chǔ)層巖石物性，對(duì)于長(zhǎng)興組儲(chǔ)層滲透性的改善有重要意義。

2.2 生物礁儲(chǔ)層分布規(guī)律

2.2.1 生物礁儲(chǔ)層分布特征

在儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)元壩地區(qū)長(zhǎng)興組30余口井測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，平面上，臺(tái)地邊緣是生物礁儲(chǔ)層發(fā)育的最有利相帶，臺(tái)地邊緣生物礁儲(chǔ)層均厚58.8 m，而臺(tái)內(nèi)生物礁儲(chǔ)層均厚僅27.7 m?？v向上，儲(chǔ)層集中發(fā)育和分布于上部成礁旋回(SQ2層序)高位體系域，尤以晚期高位體系域最為發(fā)育，儲(chǔ)層均厚42.9 m，早期高位體系域儲(chǔ)層均厚21.6 m；下部成礁旋回(SQ1層序)儲(chǔ)層較差，僅高位體系域發(fā)育礁相儲(chǔ)層，均厚16.1 m；上部成礁旋回海侵體系域生物礁儲(chǔ)層最差，均厚約11.6 m。

2.2.2 礁體內(nèi)部?jī)?chǔ)層分布規(guī)律

在單井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，分析橫向上不同相區(qū)之間及垂向上不同微相儲(chǔ)層發(fā)育特征，可以看出，生物礁儲(chǔ)層，特別是優(yōu)質(zhì) Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層集中發(fā)育于礁頂(蓋)，礁后次之，礁前相對(duì)較差。

單期礁體垂向上可分為礁基、礁核和礁蓋，儲(chǔ)層主要發(fā)育于礁蓋，均厚39.9 m，礁核儲(chǔ)層均厚14.8 m，礁基儲(chǔ)層均厚0.6 m；雙期礁以上部Ⅱ期礁蓋為主，Ⅱ期礁蓋儲(chǔ)層均厚42.9 m，下部Ⅰ期礁蓋儲(chǔ)層均厚21.6 m。

生物礁橫向上可分為礁前、礁頂和礁后，儲(chǔ)層主要分布于礁頂，礁后次之，礁前相對(duì)較差，其中，礁前鉆遇儲(chǔ)層平均厚32.6 m， Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層9.5 m；礁頂鉆遇儲(chǔ)層平均厚77.0 m， Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層37.0 m；礁后鉆遇儲(chǔ)層平均厚度38.3 m， Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層11.0 m。

圖4 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組YB271井海平面變化與儲(chǔ)層評(píng)價(jià)綜合柱狀圖Fig.4 Composite column showing sea-level change and reservoir evaluation for Well YB271 of the Changxing Formation in Yuanba area

3 生物礁精細(xì)刻畫(huà)與儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)

3.1 礁體精細(xì)刻畫(huà)

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁具有礁體規(guī)模小、分布散的特點(diǎn)，礁體邊界的識(shí)別是礁體精細(xì)刻畫(huà)的關(guān)鍵。在生物礁地質(zhì)發(fā)育模式及地震剖面識(shí)別研究的基礎(chǔ)上，采用古地貌分析恢復(fù)沉積期古地貌高低變化初步確定礁群之間及礁群內(nèi)礁體的邊界(圖5a)，再采用瞬時(shí)相位在剖面上精細(xì)反映巖性變化(圖5b)，使得礁體之間的巖性邊界更清晰，而頻譜成像可以有效描述地質(zhì)反射層厚度的非連續(xù)性和巖性的非均質(zhì)性(圖5c)，三維可視化技術(shù)可直觀地展現(xiàn)礁帶、礁群、礁體的邊界及單礁體的空間分布(圖5d)。

采用古地貌分析、瞬時(shí)相位、頻譜成像及三維可視化等技術(shù)相結(jié)合精細(xì)刻畫(huà)礁體邊界，針對(duì)元壩長(zhǎng)興組4條礁帶和礁灘復(fù)合區(qū)，共刻畫(huà)出21個(gè)礁群、90個(gè)單礁體，單礁體相對(duì)較小，礁蓋面積0.12～3.62km2。

3.2 生物礁微相精細(xì)刻畫(huà)

3.2.1 生物礁沉積微相識(shí)別

1) 生物礁微相巖性識(shí)別

生物礁縱向上可劃分為礁基、礁核、礁蓋3種微相：礁基主要生屑灰?guī)r和泥微晶灰?guī)r，礁核主要為生物骨架灰?guī)r，礁蓋主要溶孔、針孔白云巖；橫向上可劃分為礁前、礁頂、礁后3種微相：礁前以以礁前角礫巖、砂屑灰?guī)r為主要特征，礁頂主要為溶孔、針孔白云巖，礁后以生屑灰?guī)r、殘余生屑云巖為主(圖6a)。

2) 生物礁微相測(cè)井識(shí)別

縱向上礁蓋以箱狀中高電阻率、鋸齒狀高聲波為特征，礁核電阻率高，礁基以極高電阻率，較低聲波，曲線總體較平直為特征；橫向上礁前電阻率極高，曲線平直，礁頂電阻率較高，曲線呈箱狀，礁后電阻率高，曲線呈鋸齒狀(圖6b)。

3.2.2 生物礁沉積微相預(yù)測(cè)與描述

1) 礁體內(nèi)幕縱橫向反射結(jié)構(gòu)特征

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁垂向上一般呈“丘狀”或“透鏡狀”，礁體頂面為較明顯的強(qiáng)振幅反射界面，礁體底面可能出現(xiàn)斷續(xù)反射現(xiàn)象，礁體內(nèi)部雜亂反射(圖6c)；橫向上具“亮點(diǎn)”特征，不同微相區(qū)有不同的反射結(jié)構(gòu)特征，礁頂具強(qiáng)幅、低阻的“亮點(diǎn)”特征，礁后具較強(qiáng)幅、較低阻的“亮點(diǎn)”特征，礁前具弱幅、中高阻的特征(圖6d)。

圖5 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁體精細(xì)刻畫(huà)流程示意圖Fig.5 Workflow for fine description of the reef in the Changxing Formation,Yuanba areaa.古地貌初步確定礁群及礁群內(nèi)礁體邊界;b.瞬時(shí)相位使礁體之間的邊界更清晰;c.頻譜成像描述礁體之間的連通性;d.三維可視化直觀地展現(xiàn)礁體的空間分布

圖6 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁微相劃分、識(shí)別及預(yù)測(cè)流程Fig.6 Workflow for micro-facies classification,identification and prediction of the bioherm in the Changxing Formation,Yuanba areaa,b,c,d.生物礁不同微相巖性識(shí)別特征;e.生物礁不同微相測(cè)井識(shí)別特征;f.生物礁不同微相縱向反射結(jié)構(gòu)特征;g.生物礁不同微相橫向反射結(jié)構(gòu)特征

2) 生物礁微相精細(xì)刻畫(huà)結(jié)果

通過(guò)對(duì)礁體內(nèi)幕縱向、橫向反射結(jié)構(gòu)特征的綜合分析，結(jié)合單井礁體微相劃分可以看出，元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁微相平面展布具有如下特征：②，③和④號(hào)礁帶礁頂分布面積最大，①號(hào)礁帶礁前面積大，礁灘疊合區(qū)礁后面積最大。

3.3 生物礁儲(chǔ)層精確預(yù)測(cè)

3.3.1 礁體內(nèi)幕縱向反射結(jié)構(gòu)特征

元壩地區(qū)長(zhǎng)興組礁體內(nèi)幕縱向反射結(jié)構(gòu)可歸納為3種類(lèi)型，即雙強(qiáng)反射型、單強(qiáng)反射型和弱反射型。雙強(qiáng)反射型是兩期礁體縱向上疊置的響應(yīng)，兩期礁儲(chǔ)層均發(fā)育，反映礁體規(guī)模大，儲(chǔ)層厚、物性好(YB205井礁體反射結(jié)構(gòu)為典型雙強(qiáng)反射型)；單強(qiáng)反射型也是兩期礁體縱向上疊置的響應(yīng)，但儲(chǔ)層僅發(fā)育于晚期礁，反映礁體規(guī)模中等，儲(chǔ)層較厚、物性中等(YB10井礁體反射結(jié)構(gòu)為典型雙強(qiáng)反射型)；弱反射型僅發(fā)育早期礁，且礁蓋儲(chǔ)層欠發(fā)育，反映礁體規(guī)模小，儲(chǔ)層較薄、物性較差(YB22井礁體反射結(jié)構(gòu)為典型雙強(qiáng)反射型)。

3.3.2 生物礁儲(chǔ)層厚度精確預(yù)測(cè)

在礁體精細(xì)刻畫(huà)的基礎(chǔ)上，集成應(yīng)用沉積微相相控波阻抗反演、伽馬擬聲波反演、疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演和相控疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演，對(duì)礁體內(nèi)部?jī)?chǔ)層進(jìn)行精確預(yù)測(cè)。沉積微相相控波阻抗反演預(yù)測(cè)儲(chǔ)層總厚度；伽瑪擬聲波反演去除泥質(zhì)影響，提高Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度；疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剔除致密灰?guī)r，提高Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度；相控疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演充分考慮生物礁內(nèi)部非均質(zhì)性，提高生物礁內(nèi)部?jī)?chǔ)層預(yù)測(cè)精度(圖7)。

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果表明：生物礁儲(chǔ)層面積約155.19 km2； Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育于②，③和④號(hào)礁帶西北段，①號(hào)礁帶和疊合區(qū)次之，礁帶東南端最差。①號(hào)礁帶 Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層均厚25 m；②號(hào)礁帶 Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層均厚30 m；③號(hào)礁帶 Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層均厚40 m；④號(hào)礁帶 Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層均厚35 m；礁灘疊合區(qū) Ⅰ+Ⅱ 類(lèi)儲(chǔ)層均厚20 m(圖8)。

圖7 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)流程Fig.7 Workflow for thickness prediction of the bioherm reservoir in the Changxing Formation,Yuanba areaa.以沉積微相為約束，多屬性融合預(yù)測(cè)儲(chǔ)層厚度;b.伽馬擬聲波反演剔除泥巖，提高Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度;c.疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演剔除灰?guī)r， 提高Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度;d.相控疊前地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)反演提高生物礁內(nèi)部?jī)?chǔ)層預(yù)測(cè)精度

圖8 元壩地區(qū)長(zhǎng)興組開(kāi)發(fā)建產(chǎn)區(qū)有效儲(chǔ)層厚度預(yù)測(cè)及開(kāi)發(fā)井分布Fig.8 Map showing the predicted effective reservoir thickness of the Changxing Formation and locations of development wells in Yuanba area

4 應(yīng)用效果

上述研究成果有力指導(dǎo)了元壩氣田開(kāi)發(fā)方案編制、井位部署、鉆井實(shí)施及跟蹤優(yōu)化調(diào)整，方案設(shè)計(jì)37口生產(chǎn)井已全部完鉆，開(kāi)發(fā)部署新井(19口)實(shí)施效果好，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)符合率達(dá)95%，水平井儲(chǔ)層鉆遇率達(dá)82%，單井平均無(wú)阻流量297×104m3/d，建成了我國(guó)第一個(gè)超深高含硫生物礁大氣田，混合氣產(chǎn)能達(dá)40×108m3/a。目前已有24口井投入生產(chǎn)，平均日產(chǎn)氣813.65×104m3，最高日產(chǎn)氣1 089.61×104m3。

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(編輯 張亞雄)

Bioherm development model and reservoir prediction of Changxing Formation in Yuanba area，Northeastern Sichuan Basin

Wu Hengzhi1,Wu Yajun2,Ke Guangming2

(1.SouthwestOilandGasCompany,SINOPEC，Chengdu,Sichuan610041,China; 2.ExplorationandProductionResearchInstitute,SouthwestOilandGasCompany，SINOPEC，Chengdu,Sichuan610041,China)

The Changxing Formation reservoirs of Yuanba gas field are dominated by ultra-deep bioherm developed at ramp-type platform margin.Development appraisal of the gas reservoir is challenged by the diversity of reef development model,unclear reservoir distribution and great difficulty of precise prediction in ultra-deep and thin reservoir rocks.In order to solve these problems,we studied the relationship between sea-level changes and bioherm development model,analyzed the main controlling factors of reefal dolomite reservoirs development,proposed the ideas and methods of reefal reservoir prediction,and predicted the bioherm reservoir distribution.The results show that there are four-stage bioherms in the Changxing Formation of Yuanba area.For single bioherm,there are two reef development models which are controlled by paleo-geomorphology and changes of sea-level.One is single-stage and the other is double-stage(multi-stage).For reef groups,there are five development models including vertical progradation,vertical retrogradation,horizontal migration,horizontal paralleling as well as composite and superimposed model.The major factors controlling the development of favorable bioherm reservoirs in Yuanba area are sedimentary background,eustacy,constructive diagenesis and tectonic fracture.Vertically,the reservoirs mainly occur in the reef cap,while laterally,the reservoirs mostly occur in the reef crest,followed by reef back and reef front.

bioherm,reef characterization,reservoir prediction,Changxing Formation,Yuanba gas field,Sichuan Basin

2017-02-12;

2017-07-10。

武恒志(1964—)，男，博士、教授級(jí)高級(jí)工程師，油氣田開(kāi)發(fā)。E-mail:wuhengzhi.xnyq@sinopec.com。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2016ZX05017-005)。

0253-9985(2017)04-0645-13

10.11743/ogg20170402

TE121.3

A