利用井震結(jié)合刻畫(huà)川東石炭系印支期古隆起特征及其意義

葉 茂 彭 平 劉 輝 任紀(jì)博 楊榮軍

1. 中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院 2. 中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院四川盆地研究中心

0 引言

川東石炭系迄今仍是四川盆地天然氣勘探的主力儲(chǔ)產(chǎn)層系。但經(jīng)歷了近40年的勘探開(kāi)發(fā)之后，多數(shù)老氣田相繼出水，進(jìn)入產(chǎn)能遞減期，生產(chǎn)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。近年川東石炭系勘探領(lǐng)域轉(zhuǎn)向高陡構(gòu)造主體、復(fù)合圈閉和盆地邊緣圈閉，地質(zhì)條件復(fù)雜，勘探難度加大。目前石炭系已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大天池、五百梯、相國(guó)寺主體、巫山坎、馮家灣、萬(wàn)順場(chǎng)、建南等50余個(gè)石炭系氣藏，除少數(shù)幾個(gè)是典型的構(gòu)造圈閉氣藏外，其余均是與構(gòu)造相關(guān)的地層—構(gòu)造復(fù)合圈閉或巖性—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏。

川東地區(qū)石炭系現(xiàn)今多數(shù)氣藏分布于開(kāi)江古隆起及其周緣[1]，因此氣藏與開(kāi)江古隆起之間存在密切關(guān)系，且具有繼承性。黃籍中通過(guò)有機(jī)質(zhì)成熟度分析認(rèn)為印支期古隆起有利于油氣的富集和儲(chǔ)存，川東、川東北高陡構(gòu)造是有利的勘探目標(biāo)區(qū)[2-5]。韓克猷[6]認(rèn)為印支運(yùn)動(dòng)形成的開(kāi)江古隆起為疊隆起，其對(duì)應(yīng)了志留系烴源巖的生油高峰，有利于大、中型氣田的形成；徐國(guó)盛[7]等認(rèn)為川東地區(qū)主要產(chǎn)氣構(gòu)造帶多數(shù)分布于開(kāi)江古隆起的高地及周圍斜坡上，現(xiàn)今成組氣田的分布及成藏機(jī)理與古隆起的形成與發(fā)育存在密切的聯(lián)系，具有繼承性；沈平等[8]研究認(rèn)為，雖然石炭系現(xiàn)今氣藏氣水界面各不相同，但是卻具有東、西區(qū)各一個(gè)統(tǒng)一的壓力分區(qū)；徐國(guó)盛，劉樹(shù)根等[9]認(rèn)為燕山運(yùn)動(dòng)期之前，志留系烴源巖大量生烴，在高壓驅(qū)使下初次運(yùn)移至石炭系“倉(cāng)儲(chǔ)式”儲(chǔ)集體內(nèi)并呈常壓游離態(tài)；燕山運(yùn)動(dòng)期，石炭系中天然氣向開(kāi)江古隆起區(qū)運(yùn)移，形成石炭系早期古隆起大氣藏；喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期打破了古隆起氣藏的分布格局，促使天然氣在此期形成的高陡構(gòu)造帶各圈閉中重新調(diào)整分配，最終再聚集成藏。

前人認(rèn)為石炭系成藏與川東開(kāi)江古隆起演化關(guān)系密切，并且對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，但是也存在一定的問(wèn)題：①石炭系現(xiàn)今氣藏的分布范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開(kāi)江古隆起的面積（約2 812 km2）[10]，石炭系古油藏的分布范圍需要進(jìn)一步研究；②開(kāi)江古隆起與石柱古隆起、瀘州古隆起以鞍部相接[11]，但這兩個(gè)古隆起對(duì)于現(xiàn)今石炭系成藏的控制作用需要進(jìn)一步研究。

在前人研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)內(nèi)最新的地質(zhì)、地震資料，對(duì)川東地區(qū)印支期古隆起進(jìn)行精細(xì)的古構(gòu)造恢復(fù)，探討該區(qū)古隆起對(duì)現(xiàn)今氣藏的控制作用。

1 地質(zhì)背景

加里東運(yùn)動(dòng)期間，川東處于樂(lè)山—龍女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上，在這一斜坡上志留系沉積的砂、泥巖累計(jì)有千余米，而且東厚西薄，志留系的泥、頁(yè)巖被認(rèn)為是石炭系的主要烴源巖[12-14]。海西期海水再次侵入川東地區(qū)，由于入侵的海水受到北面的大巴山古陸、南面的利川—黔江古陸以及西邊的樂(lè)山—龍女寺古陸的限制，石炭系就局限于這種海灣潮坪環(huán)境中沉積。其產(chǎn)物主要為一套泥—粉晶云巖、顆粒云巖、角礫云巖夾灰?guī)r，局部地區(qū)夾膏鹽沉積[15]。石炭紀(jì)末的云南運(yùn)動(dòng)，使得川東地區(qū)再次上升為陸，整個(gè)石炭系又受到不同程度的風(fēng)化剝蝕。石炭系地層殘余厚度一般為10～70 m，巖石受地表淡水淋濾，溶孔十分發(fā)育，是川東地區(qū)的主要儲(chǔ)層段。

中三疊世末，印支運(yùn)動(dòng)早期，川東南的瀘州古隆起、石柱古隆起和川東北的開(kāi)江古隆起開(kāi)始定形，同時(shí)烴類開(kāi)始形成和運(yùn)移，是成藏的關(guān)鍵時(shí)期。喜山運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于川東地區(qū)強(qiáng)烈的褶皺形變并伴有逆沖斷層的發(fā)生，至使古氣藏中的大量天然氣沿?cái)嗔焉⑹?，部分進(jìn)入褶皺形成的新圈閉中被保存下來(lái)，形成了眾多以高陡構(gòu)造為主要特征的各類圈閉的中、小型天然氣藏（圖1、圖2）。

圖1 川東石炭系構(gòu)造綱要圖

圖2 川東地區(qū)地層綜合柱狀圖

2 研究方法

目前，學(xué)者們常利用印模法、地層殘厚法、沉積特征法、層序地層分析法等來(lái)恢復(fù)古地貌，同時(shí)結(jié)合地震剖面，重建盆地的古構(gòu)造特征。前人研究認(rèn)為印支期古構(gòu)造的形態(tài)與石炭系現(xiàn)今氣藏的形成關(guān)系密切，借鑒前人恢復(fù)古地貌的方法，利用印模法，基于更加全面的地震和鉆井?dāng)?shù)據(jù)來(lái)恢復(fù)印支期古構(gòu)造形態(tài)。

晚三疊世是上揚(yáng)子地臺(tái)由淺海臺(tái)地轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸湖盆的一個(gè)重要時(shí)期，川東地區(qū)須家河組一段主要為有障壁海岸沉積相的濱海沼澤亞相，少部分地區(qū)為障壁砂壩亞相，巖性主要為一套泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖薄層為主，局部夾薄層細(xì)砂巖。以須家河組底界作為等時(shí)面，分別統(tǒng)計(jì)實(shí)鉆井地層厚度與地震時(shí)差，計(jì)算機(jī)平面成圖，并對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行可靠性分析，恢復(fù)須家河組一段沉積前的古構(gòu)造形態(tài)。主要數(shù)據(jù)來(lái)源為實(shí)鉆井地層厚度以及地震時(shí)差換算數(shù)據(jù)。以實(shí)鉆井地層厚度數(shù)據(jù)（須家河組底界至梁山組底界）。目前川東地區(qū)穿過(guò)或者鉆遇石炭系完鉆井大約800余口，主要分布于石炭系厚區(qū)，構(gòu)造位置位于高陡構(gòu)造帶主體及逆斷層陡翼潛伏構(gòu)造，優(yōu)選早期探井，井斜較小，盡量規(guī)避井斜影響。地震時(shí)差數(shù)據(jù)：在對(duì)川東地區(qū)石炭系分布區(qū)約4.2×104km2范圍內(nèi)的二維、三維地震資料進(jìn)行精細(xì)解釋的基礎(chǔ)上，讀取須家河組底界至梁上組底界地震時(shí)差數(shù)據(jù)。

3 古構(gòu)造恢復(fù)

3.1 地層信息

在對(duì)川東地區(qū)已鉆至石炭系的井進(jìn)行地層的重新對(duì)比劃分基礎(chǔ)上，建立了區(qū)域地層大剖面，將須家河組底界拉平，剖面均顯示中三疊統(tǒng)至二疊系由川東周緣向達(dá)州—開(kāi)江地區(qū)超覆沉積，揭示了石炭系古隆起的發(fā)育。

從實(shí)鉆井地層厚度剖面圖上可以看出，北西南東向剖面清楚地顯示川東地區(qū)石炭系開(kāi)江古隆起，核心部位位于渡口河—檀木廠—雙家壩一線，西陡東緩（圖3）。

圖3 川東地區(qū)古隆起地層對(duì)比剖面圖（據(jù)實(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)）

3.2 地震信息

須家河組底界反射層一般表現(xiàn)為一單強(qiáng)相位，其上常出現(xiàn)一較強(qiáng)相位，其下常為復(fù)波。該層反射連續(xù)性好，振幅強(qiáng)、相位特征明顯。梁山組底界反射層由前強(qiáng)后弱兩個(gè)較窄的相位組成，以前相位標(biāo)層，該層反射連續(xù)性好、相位較穩(wěn)定，與龍?zhí)督M底界反射層間時(shí)差在110～130 ms之間。這兩層是標(biāo)準(zhǔn)反射層，可在川東地區(qū)全區(qū)對(duì)比跟蹤（圖4）。

圖4 WT1井合成記錄標(biāo)定及過(guò)井剖面對(duì)比

川東地區(qū)石炭系鉆井眾多，在對(duì)川東地區(qū)已鉆至志留系的井進(jìn)行精細(xì)合成記錄標(biāo)定的基礎(chǔ)上，建立了由川中至川東區(qū)域地震大剖面（圖5）。將須家河組底界拉平后，其趨勢(shì)與實(shí)鉆井地層厚度保持一致。

圖5 川東地區(qū)古隆起地震剖面圖

3.3 相關(guān)性分析

采用地層方法和地震方法利用計(jì)算機(jī)生成平面圖，并對(duì)原始數(shù)據(jù)可靠性進(jìn)行分析。對(duì)實(shí)鉆井資料分析認(rèn)為，川東地區(qū)石炭系絕大部分鉆井分布于高陡構(gòu)造主體及陡翼下盤(pán)潛伏高帶，因此，這些區(qū)域數(shù)據(jù)較為可靠，而在盆地邊緣鉆井?dāng)?shù)量 稀少，數(shù)據(jù)可靠性較差。對(duì)地震資料分析認(rèn)為，在高陡構(gòu)造主體區(qū)域由于逆斷層的存在導(dǎo)致地層重復(fù)，其時(shí)間層位存在重復(fù)，數(shù)據(jù)可靠性較差。兩種方法均具有一定的局限性，無(wú)法獨(dú)立精細(xì)刻畫(huà)印支期古構(gòu)造圖。

因此，綜合以上兩種方法，分別讀取實(shí)鉆厚度值與地震時(shí)差數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)性分析，樣本數(shù)392個(gè)（表1），相關(guān)系數(shù)0.79，相關(guān)性強(qiáng)（圖6）。

表1 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時(shí)差統(tǒng)計(jì)表（部分）

圖6 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時(shí)差相關(guān)系圖

3.4 川東石炭系分布區(qū)印支期古構(gòu)造特征

川東石炭系分布區(qū)印支期古構(gòu)造總體表現(xiàn)為三個(gè)大的古隆起：開(kāi)江古隆起、瀘州古隆起、石柱古隆起。根據(jù)前人的研究，印支期瀘州古隆起展布面積小于8×104km2，開(kāi)江古隆起面積較小，小于4×104km2，至白堊紀(jì)—新近紀(jì)，瀘州—開(kāi)江古隆起自川西南至川東北沉積厚度減薄，總體上以隆起—斜坡為主。在實(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合地震資料的基礎(chǔ)上，對(duì)梁山組至雷口坡組厚度進(jìn)行平面成圖，應(yīng)用印模法恢復(fù)川東地區(qū)印支期石炭系古復(fù)合圈閉分布圖（圖7）。古隆起構(gòu)造線疊加石炭系的地層剝蝕線形成了3個(gè)地層-古構(gòu)造復(fù)合圈閉油藏，其復(fù)合圈閉要素如表2所示。

表2 印支期石炭系古復(fù)合圈閉要素統(tǒng)計(jì)表

圖7 川東地區(qū)印支期石炭系古復(fù)合圈閉分布圖

4 古隆起控制的現(xiàn)今石炭系油氣藏

喜山運(yùn)動(dòng)造就了現(xiàn)今四川盆地的構(gòu)造面貌，現(xiàn)今構(gòu)造格局成形。強(qiáng)烈的褶皺和剝蝕作用改造了燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期形成的氣藏圈閉的形態(tài)和保存條件，并形成新的圈閉和氣藏，天然氣重新分配、聚集于各種類型圈閉中。根據(jù)對(duì)目前川東地區(qū)石炭系獲氣井及儲(chǔ)量區(qū)的復(fù)查、梳理，現(xiàn)今氣藏的分布與古油藏具有密切的聯(lián)系，現(xiàn)今石炭系氣藏均為印支期古油藏范圍內(nèi)的重新分配、調(diào)整，而非印支期斜坡區(qū)、向斜區(qū)成藏。

1）川東地區(qū)石炭系已獲儲(chǔ)量區(qū)塊均位于最低海拔古構(gòu)造線-3 000 m之上，石炭系目前已鉆獲氣井均位于古復(fù)合圈閉之內(nèi)，證明利用古構(gòu)造圖刻畫(huà)的古復(fù)合圈閉油藏含油范圍真實(shí)可靠。

2）對(duì)臥龍河石炭系氣藏精細(xì)描述，認(rèn)為其可分為三個(gè)不同壓力系統(tǒng)、互不連通的氣藏，中間由巖性致密帶相隔。其中，北區(qū)、中區(qū)兩個(gè)氣藏邊界與最低海拔構(gòu)造線-3 000 m對(duì)應(yīng)，認(rèn)為可能是由于古油藏含油邊界控制。

3）在印支期開(kāi)江古隆起高部位的川東北石炭系低滲區(qū)塊發(fā)育巖性－構(gòu)造復(fù)合圈閉，其巖性、物性變化形成對(duì)流體的圈閉有較大的不確定性，氣水倒置，不完全符合等深線閉合規(guī)律。如鉆遇的G5井、G31井位于構(gòu)造圈閉之外，可能為巖性、物性致密帶所封隔（圖8）。

圖8 川東地區(qū)安仁－沙罐坪－溫西石炭系氣藏剖面圖

4）在渝東石柱區(qū)的一些井如MA1井、CZ1井等水井的石炭系取心段中，至今未發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層中有瀝青存在。因此，開(kāi)江與石柱古油藏之間的邊界位于大池干構(gòu)造帶和方斗山構(gòu)造帶之間。

5）開(kāi)江古隆起控制了石炭系大部分氣藏，瀘州古隆起控制了相國(guó)寺、臥龍河南，新市、雙龍、茍西等石炭系氣藏，石柱古隆起控制了建南石炭系氣藏。其中，開(kāi)江古隆起對(duì)應(yīng)四川盆地志留系生烴中心；而瀘州古隆起、石柱古隆起分別對(duì)應(yīng)生烴邊緣地區(qū)，生烴中心與保氣中心配合程度較差。

5 結(jié)論

四川盆地川東地區(qū)存在印支期古構(gòu)造復(fù)合圈閉，對(duì)現(xiàn)今石炭系油氣富集成藏具有控制作用：

1）古隆起核部油氣充滿度高，疊合巖性（儲(chǔ)層）致密帶可形成巖性—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏或者疊合高陡構(gòu)造主體傾末端可形成地層—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏；

2）最低古構(gòu)造線（-3 000 m）之下及生烴邊緣地區(qū)的勘探需要慎重。