川南DTC地區(qū)茅口組地球物理特征

侯 宇 雷開強(qiáng) 孫 甫 裴雪梅 游李偉 彭業(yè)君 傅謝媛

（中國石油東方地球物理勘探公司西南物探研究院，四川 成都 610213）

0 引言

自1955年在四川盆地圣燈山構(gòu)造L10井茅口組獲工業(yè)氣流以來，川南地區(qū)在下二疊統(tǒng)共發(fā)現(xiàn)300多個(gè)氣藏。前人研究認(rèn)為川南地區(qū)茅口組為裂縫—巖溶儲(chǔ)層[1-2]，溶洞沿?cái)嗔选⒘芽p發(fā)育，因此先以“一占一沿”“一占三沿”“三占三沿”打構(gòu)造的勘探模式，后主要以“大斷層遠(yuǎn)離，中小斷層緊挨”等打中小斷層上盤裂縫發(fā)育帶的勘探思路，獲得了一批工業(yè)氣流井[3-6]。但巖溶儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的非均質(zhì)性，即使距離很近，巖溶發(fā)育程度差異也很大。如N6井直眼鉆到 2 474.81 m茅口組無顯示，工程事故后開窗側(cè)鉆，直眼與斜眼相距69.03 m，斜眼鉆至井深2 336 m放空2.25 m，在茅口組三段—茅口組二段b亞段獲氣14.19×104m3／d。即使鉆遇茅口組巖溶儲(chǔ)層的井，部分單井雖然測試產(chǎn)氣量較高，投產(chǎn)初期產(chǎn)氣量也較大，但在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)氣量與壓力都下降較快，單位壓力產(chǎn)氣量越來越小，其原因?yàn)殡m然該單井的巖溶、裂縫發(fā)育，但裂縫的連通范圍有限，因此該井所控制的儲(chǔ)量不大。筆者利用川南DTC地區(qū)的三維地震資料，在開展巖溶儲(chǔ)層識(shí)別的基礎(chǔ)上，利用振幅—相干屬性融合技術(shù)尋找茅口組小斷裂和巖溶共同形成的規(guī)模較大的巖溶—裂縫系統(tǒng)，避免鉆井鉆入被封隔的單一巖溶系統(tǒng)，以期為茅口組下一步的油氣勘探開發(fā)提供參考。

圖1 川南DTC地區(qū)地腹構(gòu)造特征圖

1 區(qū)域概況

中二疊世沉積后，受東吳運(yùn)動(dòng)影響，在川南地區(qū)形成區(qū)域性的瀘州古隆起，茅口組遭受不同程度的剝蝕，對(duì)茅口組裂縫—巖溶儲(chǔ)層的形成具有重要的控制作用。

1.1 區(qū)域構(gòu)造特征

DTC地區(qū)位于川東南中隆高陡構(gòu)造區(qū)的自流井構(gòu)造群，其西與天宮堂構(gòu)造毗鄰，北為觀音場構(gòu)造，東與青杠坪構(gòu)造相望，南接宜賓構(gòu)造。其地面構(gòu)造為一個(gè)簡單、平緩、完整且較為對(duì)稱的短軸背斜，兩翼傾角不大。淺層形態(tài)較為簡單，構(gòu)造軸向?yàn)楸睎|向，由于受北西向斷層切割，構(gòu)造向東延伸，呈穹窿狀背斜。中層構(gòu)造較為復(fù)雜，斷裂發(fā)育，褶皺作用強(qiáng)烈。DTC地區(qū)受北北東向斷裂的切割形成兩個(gè)高點(diǎn)，構(gòu)造軸線呈雙軸人字形。川南DTC地區(qū)地腹構(gòu)造特征見圖1，由圖1可知，淺層構(gòu)造應(yīng)力以南西向?yàn)橹鳎饕l(fā)育近北西向斷裂。中層構(gòu)造應(yīng)力以東南向?yàn)橹?，主要發(fā)育北北東向斷裂。

1.2 地質(zhì)背景分析

中二疊世茅口期末受東吳運(yùn)動(dòng)的影響，川南地區(qū)劇烈抬升，遭受長期風(fēng)化剝蝕，茅口組灰?guī)r頂部形成古巖溶風(fēng)化殼[7]。DTC地區(qū)位于古巖溶斜坡，古巖溶斜坡對(duì)巖溶發(fā)育控制作用明顯。鉆井揭示DTC地區(qū)玄武巖發(fā)育，而峨眉山玄武巖的噴發(fā)提供了大量酸性氣體，與大氣混合可形成具溶蝕性的酸雨，這為茅口組頂部和上部沿裂隙和張性斷裂發(fā)育形成侵蝕巖溶及中下部沿順層裂縫發(fā)育層間巖溶帶提供了有利條件[8]。

2 地質(zhì)特征

研究區(qū)中西部龍?zhí)督M中上部為頁巖與凝灰質(zhì)粉砂巖不等厚互層，龍?zhí)督M下部為玄武巖夾泥巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、碳質(zhì)頁巖，玄武巖底部直接與茅口組灰?guī)r呈假整合接觸。研究區(qū)東部龍?zhí)督M不發(fā)育玄武巖，泥頁巖直接與茅口組灰?guī)r呈假整合接觸。玄武巖具有由西向東逐漸減薄的趨勢(shì)。研究區(qū)茅口組主要為一套沉積穩(wěn)定且巨厚的生物碎屑灰?guī)r，茅口組地層基質(zhì)孔隙不發(fā)育，孔隙度一般都小于2%。在溶蝕作用強(qiáng)烈的地方孔隙較發(fā)育，儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間主要為巖溶孔隙、裂縫[9]。鉆井證實(shí)茅口組存在大量巖溶，儲(chǔ)層類型主要為碳酸鹽巖裂縫溶洞型。DTC地區(qū)鉆至茅口組井共16口，其中7口井有井漏顯示，4口井出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，4口井有井涌顯示，9口井出現(xiàn)氣侵現(xiàn)象。在鉆錄井上的表現(xiàn)充分表明茅口組存在發(fā)育良好的儲(chǔ)層，為古巖溶發(fā)育的宏觀標(biāo)志。

3 縫洞體的地震響應(yīng)特征

通過對(duì)DTC地區(qū)氣井分析認(rèn)為，茅口組縫洞體地震響應(yīng)特征為縫洞體距離上二疊統(tǒng)底界較近時(shí)，有茅口組頂界反射振幅能量減弱，透鏡體或眼球狀反射、相位雜亂、與上二疊統(tǒng)底界斜交的強(qiáng)反射同相軸。如：T1井累計(jì)產(chǎn)氣22 657.1×104m3，累計(jì)產(chǎn)水275 806 m3，茅口組四段和茅口組一段b亞段發(fā)生了井漏。從過T1井的地震剖面可知，T1井小號(hào)段茅口組內(nèi)部有一斜強(qiáng)反射，相位雜亂。T4井茅口組四段至茅口組二段a亞段測試產(chǎn)氣19.13×104m3／d，累計(jì)產(chǎn)氣16 403.7×104m3，累計(jì)產(chǎn)水68 959 m3。在地震剖面上，T4井小號(hào)段茅口組內(nèi)部也出現(xiàn)斜強(qiáng)反射，伴有上二疊統(tǒng)底界振幅減弱、相位雜亂的現(xiàn)象（圖2）。同時(shí)茅口組發(fā)育斷層，在斷層附近由于裂縫的溝通及后期溶蝕作用，常發(fā)育低速縫洞體。根據(jù)模型正演顯示（圖3）可知，縫洞體發(fā)育致使茅口組頂界反射振幅變?nèi)?，同時(shí)茅口組內(nèi)部形成斜強(qiáng)反射，且斜交于茅口組頂界的強(qiáng)反射層上，在斜亮點(diǎn)的尖滅上傾方向，上二疊統(tǒng)底界振幅減弱且出現(xiàn)上凸現(xiàn)象。

圖2 過T1井和T4井的偏移剖面圖

圖3 模型正演圖

4 縫洞體異常分布特征

目前預(yù)測巖溶縫洞體系統(tǒng)的主要方法有高精度相干、地震屬性提取、疊前裂縫檢測、頻譜分解、波阻抗反演等[10]。筆者根據(jù)DTC地區(qū)茅口組典型氣井得到縫洞體地震響應(yīng)特征，利用時(shí)間厚度、振幅屬性和疊后裂縫檢測對(duì)茅口組縫洞體異常分布進(jìn)行刻畫。

4.1 時(shí)間厚度特征

沿?cái)嗔鸦蛘吡芽p的縫洞體發(fā)育時(shí)，茅口組內(nèi)部出現(xiàn)斜強(qiáng)反射，且在斜亮點(diǎn)的尖滅上傾方向，上二疊統(tǒng)底界振幅減弱且出現(xiàn)上凸現(xiàn)象，因此提取茅口組時(shí)間厚度。時(shí)間厚度較厚的暖色區(qū)域沿北西向呈條帶狀分布，與通過相面法拾取的斜強(qiáng)反射區(qū)域（黑色虛線區(qū)域）具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖4a）。

4.2 振幅屬性特征

縫洞體地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為茅口組頂界反射振幅減弱、茅口組內(nèi)部出現(xiàn)斜強(qiáng)反射。由于研究區(qū)部分區(qū)域玄武巖覆蓋在茅口組石灰?guī)r之上，部分區(qū)域龍?zhí)督M泥頁巖與茅口組石灰?guī)r呈假整合接觸，茅口組頂界振幅強(qiáng)弱除與茅口組儲(chǔ)層發(fā)育與否有關(guān)外，還與茅口組上覆地層巖性有關(guān)，因此只提取茅口組中上部的振幅屬性。振幅屬性見圖4b，從圖4b可知，強(qiáng)振幅主要沿北東向和北西向呈條帶狀分布。北西向強(qiáng)振幅區(qū)的展布規(guī)律與茅口組時(shí)間厚度較厚區(qū)和茅口組內(nèi)部斜強(qiáng)反射區(qū)域基本一致，北東向的強(qiáng)振幅區(qū)與上二疊統(tǒng)底界斷裂發(fā)育基本一致。

4.3 疊后裂縫特征

圖4 DTC地區(qū)茅口組屬性圖

DTC地區(qū)儲(chǔ)層類型為受巖溶影響的縫洞型儲(chǔ)層，小斷層的發(fā)育對(duì)縫洞型儲(chǔ)層具有較強(qiáng)的控制作用。疊后裂縫屬性見圖4c，從圖4c可知，研究區(qū)主要發(fā)育兩個(gè)方向的裂縫系統(tǒng)，其中近北東向的裂縫系統(tǒng)與上二疊統(tǒng)底界斷裂方向基本一致；近北西向的裂縫系統(tǒng)與茅口組時(shí)間厚度較厚區(qū)和斜強(qiáng)反射區(qū)域具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。研究認(rèn)為，DTC地區(qū)在東吳期茅口組出露地表，發(fā)育古巖溶，在印支期巖漿的局部侵入下產(chǎn)生張性裂縫發(fā)育帶，到了燕山—喜馬拉雅期受到北東方向的應(yīng)力作用，產(chǎn)生北西向斷層。這股應(yīng)力同時(shí)作用于上二疊統(tǒng)，只是由于茅口組上覆柔性地層龍?zhí)督M和須家河組的泥巖作用，淺層的斷層沒有斷至二疊系，只是在茅口組內(nèi)剛性地層薄弱地帶產(chǎn)生了北西向小斷裂。

5 裂縫—巖溶系統(tǒng)分布

陳立官等人研究認(rèn)為，古巖溶有利于形成褶皺和斷層[4]102，而東吳運(yùn)動(dòng)之后，特別是燕山—喜馬拉雅期形成的小斷裂、裂縫有利于溝通被封隔的古巖溶，裂縫與古巖溶共同作用形成了更大規(guī)模的巖溶—裂縫體系[3，11]。DTC地區(qū)相干—裂縫屬性融合平面圖見圖5，從圖5可以看出，茅口組巖溶縫洞體儲(chǔ)層一般都沿?cái)嗔寻l(fā)育，強(qiáng)振幅區(qū)域一般沿高相干異常分布。北北東向和北西向裂縫系統(tǒng)與巖溶共同形成了規(guī)模較大的巖溶—裂縫發(fā)育系統(tǒng)。綜合構(gòu)造因素分析認(rèn)為，圖5中紅色線條區(qū)域?yàn)榱芽p—巖溶發(fā)育有利區(qū)。研究區(qū)西部沿T12井和T1井發(fā)育的北北東向斷層和沿T1井和T4井發(fā)育的北西向裂縫系統(tǒng)，與茅口組內(nèi)部的古巖溶共同組成了規(guī)模較大的裂縫—巖溶系統(tǒng)。研究區(qū)東南部雖然裂縫也較發(fā)育，但古巖溶呈團(tuán)狀分布，裂縫—巖溶系統(tǒng)明顯不如研究區(qū)西部T12井、T1井和T4井附近發(fā)育，實(shí)際井也印證了預(yù)測結(jié)果。根據(jù)井間連通性分析，T12井、T4井和T1井都屬于T4井裂縫—巖溶圈閉，該圈閉自投產(chǎn)以來至2014年底累計(jì)產(chǎn)氣4.04×108m3，剩余儲(chǔ)量為1.36×108m3。研究區(qū)T6井測試產(chǎn)氣28×104m3，投產(chǎn)初期產(chǎn)氣量大，但生產(chǎn)過程中產(chǎn)氣量與壓力都下降較快，單位壓力產(chǎn)氣量越來越少，至停產(chǎn)累計(jì)產(chǎn)氣483.2×104m3。分析其原因在于雖然T6井裂縫發(fā)育，但由于裂縫連通的古巖溶有限，使該井所控制的儲(chǔ)量較小。

圖5 DTC地區(qū)相干—裂縫屬性融合平面圖

6 結(jié)論

1）研究區(qū)茅口組裂縫溶洞型儲(chǔ)層在常規(guī)地震時(shí)間剖面上常表現(xiàn)為茅口組頂界反射振幅能量減弱，透鏡體或眼球狀反射、相位雜亂。

2）沿?cái)鄬影l(fā)育的縫洞體使茅口組頂界反射振幅變?nèi)酰瑫r(shí)茅口組內(nèi)部形成斜強(qiáng)反射，斜交于茅口組頂界的強(qiáng)反射層上，在斜亮點(diǎn)的尖滅上傾方向，上二疊統(tǒng)底界振幅減弱且出現(xiàn)上凸現(xiàn)象。

3）利用相面法、振幅屬性、裂縫預(yù)測、時(shí)間厚度等多種方法都能較好地刻畫茅口組縫洞體橫向展布特征。

4）利用裂縫與振幅屬性融合技術(shù)刻畫茅口組裂縫和古巖溶共同作用的裂縫—巖溶系統(tǒng)，尋找較大規(guī)模的裂縫—巖溶系統(tǒng)，為茅口組縫洞體研究提供一種新的思路。

5）裂縫—巖溶發(fā)育有利區(qū)呈網(wǎng)狀分布，主要沿北北東向斷裂和北西向斷裂分布，同時(shí)在研究區(qū)東南部也有零星分布。