鄂爾多斯盆地延安氣田南部巖溶古地貌分級識別及有利區(qū)預(yù)測

周宇成，姚光明，魏荷花，權(quán)蓮順，高 飛，趙梅葉，劉 鵬

(1.中國石油大學(xué)(華東)，山東 青島 266000；2.中國石化江蘇油田分公司，江蘇 揚州 225200；3.陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000；4.中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

0 引 言

鄂爾多斯盆地延安氣田南部區(qū)域下古生界馬家溝組馬5段上部主要為海相碳酸鹽巖風(fēng)化殼溶孔型儲層，斷裂和構(gòu)造圈閉不發(fā)育，為典型的巖性氣藏。目前已鉆探井試氣結(jié)果顯示其具有巨大的天然氣勘探潛力[1-6]，為延長氣田增儲上產(chǎn)的主要接替層系。海相碳酸鹽巖巖溶儲集體具有發(fā)育時間長、巖溶期次多、儲層非均質(zhì)性強等特點，儲層預(yù)測的難度較大[7-8]。古地貌不僅控制著碳酸鹽巖巖溶儲層后期沉積和古地理展布，而且影響著儲層的巖溶效應(yīng)，控制著儲層有利區(qū)帶的分布[9-11]。目前研究普遍認(rèn)為巖溶古地貌有利儲層多發(fā)育在殘丘邊緣地帶及溝槽兩側(cè)上方斜坡，受風(fēng)化淋濾作用強烈，溶孔、溶洞等儲集體發(fā)育[12-14]。因此，精細恢復(fù)奧陶系頂部巖溶古地貌，對風(fēng)化殼優(yōu)質(zhì)儲層的預(yù)測至關(guān)重要。目前學(xué)者嘗試使用不同的技術(shù)方法對古地貌進行恢復(fù)，如印模法、層序地層學(xué)法、沉積學(xué)法以及殘厚法等[15-16]，這些方法各有優(yōu)缺點，且精度有限，難以滿足精細勘探的要求。隨著勘探的深入，需要不斷修正原有侵蝕溝槽古地貌，研究恢復(fù)古地貌的方法。該文綜合運用古地質(zhì)圖法、印模法編制古地貌圖，識別區(qū)內(nèi)二級古地貌單元，利用地震解釋在二級古地貌單元的基礎(chǔ)上識別三級古地貌單元，達到分級識別古地貌單元的目的，并利用已有鉆探井試氣結(jié)果揭示古地貌單元與油氣分布的規(guī)律，指導(dǎo)天然氣高效勘探開發(fā)。

1 地質(zhì)背景

延安氣田南部位于鄂爾多斯盆地南部，西南部緊鄰鄂爾多斯盆地“L”型中央古隆起，構(gòu)造較為單一，斷裂不發(fā)育。奧陶系末加里東運動使盆地整體抬升遭受剝蝕，導(dǎo)致中奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)地層缺失，馬家溝組上部地層長期經(jīng)受風(fēng)化剝蝕和淋濾作用[7，16-18]。其中，研究區(qū)西南部靠近中央古隆起處，剝蝕尤為嚴(yán)重。下古生界奧陶系馬家溝組為海相碳酸鹽巖，地層自上而下發(fā)育馬6—馬1段。其中，馬5段地層劃分為馬51—馬510亞段[1，3]，為主要的產(chǎn)氣層段。研究區(qū)受風(fēng)化剝蝕嚴(yán)重，由西向東地層出露由老至新，西南部地層出露馬55—馬56，東北部地層出露馬51、馬6。馬5段上部以風(fēng)化殼溶孔型儲層為主，儲集類型包括溶孔型、孔隙型、溶孔-裂縫型，溶孔和孔隙為主要儲集空間類型。

2 古地貌分級識別

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料，首先利用已有鉆井分層資料繪制古地質(zhì)圖；其次，由于風(fēng)化殼不整合面上覆太原組底部煤層在全區(qū)分布較為穩(wěn)定，將其選為基準(zhǔn)面，編制基準(zhǔn)面與不整合面的地層厚度圖，以此鏡像反映古地貌特征；第三，對地震資料進行精細解釋，識別古溝槽，并通過解釋風(fēng)化殼不整合面與上覆基準(zhǔn)面之間地層厚度間接反映古地貌特征；最后綜合以上古地貌恢復(fù)成果，識別出二級古地貌單元以及三級古地貌單元，達到分級識別的目的。

2.1 奧陶系頂面古地質(zhì)圖

利用研究區(qū)內(nèi)564口井的奧陶系分層數(shù)據(jù)分別劃分出各小層的地層分布范圍，疊合各個小層的分布圖，得到研究區(qū)奧陶系風(fēng)化殼不整合面地層出露圖即古地質(zhì)圖(圖1)，可用于認(rèn)識研究區(qū)巖溶古地貌的分布格局，對后期編制巖溶古地貌圖起到重要作用。

圖1 研究區(qū)古地質(zhì)圖

由圖1可知：志丹西部、吳起全部剝蝕較為嚴(yán)重，出露地層多為馬55、馬56；黃陵大部分及洛川西部剝蝕較為嚴(yán)重，出露地層多為馬55、馬56；安塞及富縣地區(qū)出露地層為馬52、馬51；研究區(qū)中部以及東部出露地層為馬6、馬51。研究區(qū)西部以及西南部緊鄰“L”型古隆起，處于構(gòu)造高點，風(fēng)化淋濾剝蝕尤為嚴(yán)重，向東變?yōu)樾逼乱约巴莸兀瑒兾g變?nèi)酢?/p>

2.2 印模法古地貌恢復(fù)

古地質(zhì)圖僅通過地層出露情況展示古地貌特征，但出露層位相同區(qū)域的厚度不一致，即剝蝕量并不相同。由于研究區(qū)受風(fēng)化淋濾作用影響，溝槽網(wǎng)絡(luò)分布廣泛，地貌特征多樣，地層出露情況不盡相同。

通過印模法恢復(fù)古地貌能夠解決以上問題，印模法的基本原理是選取臨近風(fēng)化殼侵蝕面的某一上覆地層界面作為基準(zhǔn)面，利用上覆地層與風(fēng)化殼不整合面之間的鏡像關(guān)系，通過上覆地層的厚度來定量恢復(fù)古地貌形態(tài)[19-21]。目標(biāo)區(qū)564口井太原組底部煤層與風(fēng)化殼剝蝕面之間的印模地層厚度統(tǒng)計結(jié)果表明：太原組底部煤層在全區(qū)分布穩(wěn)定，易于識別追蹤，且距離風(fēng)化殼剝蝕面較近，受后期構(gòu)造運動以及壓實作用影響較小，可以作為上覆基準(zhǔn)面。通過印模厚度與古地貌的鏡像關(guān)系編制古地貌圖(圖2)。由圖2可知：圖中研究區(qū)西部的吳

圖2 研究區(qū)印模法古地貌

起志丹地區(qū)、西南部的黃陵洛川地區(qū)以及富縣西地區(qū)印模厚度較薄，普遍在20 m以下，東北部清澗、延川以及延長地區(qū)印模厚度較大，普遍在70 m以上。此外，圖中溝槽分布廣泛，溝槽處剝蝕明顯，表明全區(qū)奧陶系不整合面風(fēng)化淋濾較為嚴(yán)重。

2.3 地震解釋識別古地貌

前人對利用地震資料解釋恢復(fù)古地貌特征多有研究，包括正演模擬識別古溝槽、地震屬性分析預(yù)測古地貌及應(yīng)用地震相恢復(fù)古地貌等[16，22-23]。該文通過對研究區(qū)地震資料同相軸分析以及資料解釋，在二維地震資料中識別古溝槽，解釋風(fēng)化殼不整合面以及上覆基準(zhǔn)面分析古地貌特征。

2.3.1 地震同相軸溝槽識別

以過地震測線的鉆井成果為依據(jù)，精細研究溝槽與非溝槽的地震反射特征，包括振幅、相位、頻率、波形等，歸納出研究區(qū)侵蝕溝槽的反射模式，結(jié)合工區(qū)地質(zhì)認(rèn)識，綜合研究侵蝕溝槽在地震測線上的分布。

溝槽部位奧陶系頂部高速碳酸鹽巖地層遭受剝蝕，充填了石炭系的低速泥質(zhì)沉積，導(dǎo)致界面處波阻抗差較大，從而使得地震反射同相軸出現(xiàn)下拉以及分叉[1，24](圖3)。該現(xiàn)象在研究區(qū)廣泛存在，因此，充分利用地震解釋資料可以更加精確地識別研究區(qū)古溝槽分布及走向。

圖3 07YC357地震測線古地貌識別

2.3.2 地震資料解釋以及古地貌恢復(fù)

對研究區(qū)地質(zhì)背景進行分析，利用地震資料重點解釋2套層位：①研究區(qū)二疊系下統(tǒng)太原組底部煤層穩(wěn)定發(fā)育，可以作為該次研究確定的平衡剖面下的填平補齊標(biāo)志層位，同時由于該煤層在鄂爾多斯盆地穩(wěn)定發(fā)育，在地震剖面上形成鐵軌狀的強反射軸，容易對本溪組頂(Tc2)全區(qū)進行追蹤解釋；②研究區(qū)下古生界奧陶系頂界面能夠充分反映現(xiàn)今奧陶系馬家溝組殘余地層的分布特征，且處于碎屑巖與碳酸鹽巖的地質(zhì)分界面，是巖相古地理的反映界面，上下地層具有明顯的波阻抗差，形成較強的地震反射，有利于對奧陶系頂(Tc)全區(qū)開展追蹤解釋。

通過分析奧陶系頂界面與二疊系太原組煤層之間的沉積厚度可恢復(fù)奧陶系殘余地層巖溶古地貌，呈現(xiàn)奧陶世馬家溝期末巖溶古地貌形態(tài)(圖4)。由圖4可知，研究區(qū)溝壑林立，洼隆相間，在區(qū)域北部發(fā)育近東西向主溝槽，區(qū)域中部多發(fā)育洼陷、殘丘以及臺地。結(jié)合古地質(zhì)圖以及印模法古地貌圖，將原有二級古地貌細分為三級古地貌單元，西部巖溶高地劃分為鞍地、臺地、殘丘、溝谷等，中部巖溶斜坡劃分為殘丘、臺地、臺緣、階坪、溝谷等(圖4)。

圖4 奧陶系馬家溝組頂古地貌平面圖

3 古地貌與油氣分布

通過對古地貌圖與實際鉆井試氣資料分析表明，巖溶古地貌與氣藏分布具有強烈的關(guān)聯(lián)性，巖溶古地貌能夠控制巖溶儲層的發(fā)育。

研究區(qū)西部巖溶高地出露馬55和馬56，自西向東地層出露變新，東部出露馬51和馬6。馬53、馬55為海侵環(huán)境，其巖性自西向東由白云巖、灰云坪至石灰?guī)r漸變，馬51+2、馬54、馬56處于海退環(huán)境，其巖性自西向東由白云巖、含膏白云巖漸變至膏鹽巖[25-26]。已有鉆井顯示溝槽兩翼以及高地洼地轉(zhuǎn)換地帶由于垂向滲流以及水平徑流共同作用，致使溶蝕作用強烈，儲層物性較好，試氣產(chǎn)量較高。如圖5所示：志丹中部地區(qū)處于高低地形轉(zhuǎn)換地帶，其部分井試氣無阻流量為50×104m3，而溝槽、洼地以及遠離溝槽處試氣井產(chǎn)量較低。

圖5 研究區(qū)油氣分布與古地貌關(guān)系

由圖5可知，研究區(qū)中部巖溶斜坡由于地貌特征多樣，洼隆相間，有利于儲層發(fā)育。通過對比志丹甘泉地區(qū)已有鉆井試氣資料，85%的下古氣層位于臺地與洼地轉(zhuǎn)換部位，充分表明隆洼相間地帶為有利儲層區(qū)，進而圈定志丹西南部、甘泉大部為有利巖溶儲層控制區(qū)。吳起西南部及東北部、黃陵富縣西地區(qū)、延安南部以及宜川部分地區(qū)也處于古地貌高低轉(zhuǎn)換部位，為預(yù)測有利巖溶儲層區(qū)。

4 結(jié) 論

(1) 通過古地質(zhì)圖法、印模法以及地球物理法等多項技術(shù)有機結(jié)合，將研究區(qū)劃分為3個二級古地貌單位，即西部巖溶臺地、中部巖溶斜坡以及東部巖溶盆地。

(2) 在二級古地貌單元上進一步分級識別出三級古地貌單元，西部巖溶高地劃分為鞍地、臺地、殘丘、溝谷，中部巖溶斜坡劃分為殘丘、臺地、臺緣、階坪、溝谷，達到精細恢復(fù)古地貌形態(tài)。

(3) 巖溶古地貌控制儲層物性發(fā)育有利區(qū)帶，影響氣藏分布。其中，溝槽兩翼及高地洼地轉(zhuǎn)換部位為最有利目標(biāo)區(qū)，溝槽、洼地以及遠離溝槽處產(chǎn)量較低。預(yù)測吳起西南部及東北部、黃陵富縣西區(qū)為最有利目標(biāo)區(qū)。