川東北元壩地區長興組大型生物礁灘體巖性氣藏儲層精細刻畫技術及勘探實效分析

蔡希源

(中國石油化工股份有限公司，北京 100728)

1 前言

川東北地區近年來海相碳酸鹽巖油氣勘探取得了重大突破，尤其是普光特大型氣田的發現，使該區成為國內外油氣勘探關注的焦點之一［1～8］。元壩氣田被石油勘探領域認為是繼普光大型氣田之后另一個潛在的大型隱蔽臺緣礁灘巖性氣田，其儲層主要是上二疊統長興組生物礁灘體，然而，元壩地區的長興組礁灘體往往埋深大于5000 m，地震資料品質普遍不高，因此，如何對地層埋深如此大的礁灘體儲層進行精細刻畫是目前勘探面臨的一個關鍵問題，成為制約勘探繼續深入的瓶頸。筆者等針對這一難題，最大程度發揮井－震之間的結合性，在嚴格井震標定的約束下，綜合地震有效預測方法研究，通過地質地球物理的聯合反饋，對元壩地區長興組礁灘體進行了精細的識別及刻畫，探索出一套生物礁灘沉積微相及其相關儲層的綜合精細預測方法，預測了有利的潛在目標帶，在近期的勘探實踐中取得了很好的驗證效果。

2 元壩地區地質背景

元壩地區位于九龍山背斜、池溪凹陷和蒼溪—巴中低緩構造帶三者之間的交界處，其構造總體平緩，區內構造變形弱。長興組沉積期，川東北地區以開闊臺地、臺緣礁灘、臺緣斜坡和陸棚沉積為主(見圖1)，元壩地區位于開江—梁平陸棚的西側，整體表現為寬緩的低角度緩坡臺緣，整體上臺緣生物礁灘發育，具有礁灘共生、下灘上礁的特點，最為有利的儲集相主要為礁蓋和生屑灘［1，9～12］。

3 臺緣區礁灘體地質建模

地質模型建立是進行儲集體精細刻畫的基礎。必須借助多項的資料，利用多種手段，發揮多方優勢進行綜合分析。筆者等在研究過程中，充分考慮了地上和地下資料的融合，從宏觀野外露頭到微觀鏡下鑒定，從點上刻畫到線上對比，完整建立了具川東北不同臺緣特色的地質模型。

圖1 川東北地區長興組沉積相平面展布及研究區位置圖Fig．1 The study area and the sedimentary facies of Changxing Formation，Yuanba Area

3．1 礁灘體系微相構成及建造特征

元壩地區長興組臺緣生物礁－灘沉積體系中識別出了生物礁、生屑灘及背景沉積三種成因相組合，其中生物礁成因相組合主要包含礁核和礁基，生屑灘成因相組合主要包含礁前生屑灘和礁后生屑灘(見表1)。

表1 臺緣生物礁－灘沉積體系的成因相構成Table 1 The microfaices of platform margin reef-beach system

1)礁核。礁核是生物礁的主體部分，由多種造礁生物在原地所建造，其生長速率明顯快于圍區，是具有堅固抗浪特征的隆起構造。礁核巖性主要為骨架巖、障積巖和粘結巖(見圖2－A1)，主要造架生物為串管海綿、纖維海綿、硬骨海綿，另有少量的苔蘚蟲、珊瑚和層孔蟲等，主要粘結生物為藍綠藻、古石孔藻等。附礁生物種類繁多，常見的有海百合莖、腕足、有孔蟲、蜓、腹足、瓣鰓類、介形蟲等。

2)礁蓋。礁蓋發育于長興組生物礁的上部，主要為白云巖，礦物成分以白云石為主，含量達90%以上，溶蝕作用強烈，溶孔發育，儲集物性好。溶孔大小一般在1～10 mm，最大可達2．5 cm，含量一般可達5% ～10%(見圖2－A1)。

3)礁前灘。礁前灘處于臺緣帶靠近盆地一側，主要為生物碎屑灰巖和白云巖，生物碎屑含量為60% ～70%。生物個體較大，直徑在 0．3～1．5 mm，多數在0．5～1．0 mm，保存較為完整。顆粒中多見由生物礁破碎形成的內碎屑，顆粒之間多見亮晶膠結。白云石化，生物碎屑均遭嚴重破壞，模糊不清;局部可見殘余的蜓、海綿等生物經強烈白云石化后殘留的陰影(見圖2－B1)。

4)礁后灘。礁后灘緊鄰生物礁并靠近臺地一側，巖性為灰色生屑灰巖、生屑云巖(見圖2－C1)，生屑成分主要為海綿碎片、粗枝藻碎片、有孔蟲、蜓等。與礁前生屑灘不同的是內碎屑顆粒含量高，顆粒更為破碎，水體改造程度更高，一般顆粒含量＜50%，常呈次圓狀－次棱角狀，生屑顆粒個體較大，平均在0．5～1．0 mm，顆粒之間多亮晶膠結。

3．2 礁灘體系沉積微相地質－地球物理建模

3．2．1 井－震精細標定

深度域的井資料與時間域的地震資料準確匹配是沉積微相研究的前提。此次研究中通過精細的井震標定，建立合理的時深關系，通過相互反饋的方式達到井、震信息的最佳吻合(見圖3)，準確揭示各沉積微相類型的地震響應特征，為沉積微相的空間展 布研究奠定基礎。

圖2 元壩地區長興組礁灘體微相地質－地球物理響應特征Fig．2 The geological and geophysical characteristics of reef microfacies in Changxing Formation，Yuanba Area

圖3 生物礁灘體地震反射特征及等時格架解析Fig．3 The seismic characteristics and isochronous stratigraphic analysis of organic reef-beach body

3．2．2 礁灘體微相綜合模版構建

a．礁核。測井響應上，礁核表現為“四高一低”(見圖2－A2):自然伽馬(GR)曲線低值，平均值為12 API，大小為8～15 API;光電吸收截面指數(PE)為高值，平均值為11 b/e，大小為8～14 b/e;井徑(CAL)為高值，平均值為7 in(1 in=2．54 cm)，大小為6．3～7．5 in;雙側向測井電阻率高，曲線呈箱型。

yb27井以發育生物礁為主，主體為礁核，通過井－震標定發現:地震剖面上(見圖2－A3)，礁核位于早三疊飛仙關組底界面(T1f1)以下15～25 ms的區域內，yb27井處生物礁整體表現為丘狀隆起，內部空白反射或雜亂反射，通過提取該處礁核所處的層段的均方根振幅屬性可見(見圖2－A4)，礁核主要表現為低振幅值，顏色主要為亮灰色(見圖3)。

2)礁蓋。白云巖化作用導致礁蓋在其測井曲線上的響應特征不完全同于礁核，主要表現為GR為低值，平均值為12．5 API，大小在9～16 API;光電吸收截面指數(PE)為低值，平均值為6．56 b/e，大小在4～12 b/e;CAL為低值，平均值為6．63 in，大小在6．6～7．1 in;雙側向測井電阻率低，曲線呈箱型;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度較未白云巖化的礁核大;總體分析，礁蓋發生白云巖化會導致PE降低，CAL減小，雙側向測井電阻率大幅降低，孔隙度增大。

礁蓋地震反射特征清晰，主要位于生物礁礁核雜亂反射的頂部，地震反射連續性較好。

3)礁前灘。GR為低值，PE為低值，平均值為6 b/e，大小在2～18 b/e;CAL為低值，平均值為6．92 in，大小在6．5～7 in;深、淺側向電阻率均表現為低值，深電阻率(RD)平均值為1500 Ω·m，數值在325～4000 Ω·m，淺電阻率(RS)平均值在650 Ω·m，數值為 100 ～1500 Ω·m，形態上呈指形或齒形;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度高(見圖2－B2)。

元壩2井以發育生物礁為特色，生屑灘發育的規模較小，通過井－震標定發現生屑灘位于晚二疊長興組(P2ch2)頂界面之下10～20 ms范圍內，在地震剖面上可以看到在該段生屑灘發育朝向盆地方向，所以判斷該段生屑灘為礁前生屑灘。提取P2ch2頂界面之下10～20 ms時窗范圍內的均方根振幅屬性，由圖2－B4可知，礁前灘主要為中低值，顏色主要為深灰色。

4)礁后灘。GR為中—高值，平均值為15 API，大小在10～38 API;PE為低值;CAL為中高值;雙側向測井電阻率低值，曲線形態呈箱型;孔隙度測井(CNL、AC、DEN)顯示孔隙度高(見圖2 －C2)。

礁后灘在地震剖面上主要表現為低頻、不連續反射特征(見圖2－C3);通過提取礁后灘所處區域內的均方根振幅屬性可見，礁后灘主要為中低值，顯示為深灰－淺灰色。

4 礁灘體沉積微相精細刻畫

長興組生物礁灘體沉積期地貌起伏明顯，且礁體內部期次較多，如果將地震上生物礁異常體按一個單元來研究勢必會存在穿時現象。針對這一問題，文章在精細標定基礎上，對生物礁灘的垂向生長和疊置特征進行了精細的期次解剖;在此基礎上，對不同期次的礁灘體進行等時格架下的屬性提取及刻畫，以期更真實地反映沉積微相及儲層空間展布規律。

4．1 井－震互饋精描生物礁期次

井－震互饋分析手段可有效地識別生物礁灘帶層序地層構成及生物礁的生長期次結構。分析認為，長興組由兩個三級層序構成，層序內部可清晰地識別出最大海泛面以及內部的礁體生長期次，在上部層序可以很清楚地識別出五期生物礁生長期(見圖3)。

4．2 地震屬性刻畫礁灘體微相空間展布

沉積微相刻畫是有效儲層預測的基礎，但是生物礁灘體期次多，相變快，鉆孔少，傳統的沉積學分析方法不能精細的刻畫各微相的平面展布特征。該研究中，通過多種技術手段對比認為，地震均方根振幅屬性對各沉積微相的空間構成有較好的響應性(見圖4)。因此，在經過優選之后，將均方根振幅屬性提取和分析技術作為刻畫礁灘體微相空間展布的主要手段。

圖4是長興組均方根振幅屬性分析圖，不同顏色區域蘊含有不同的地質意義。白色區域主要代表生物礁的礁核主體部位，深灰色區域代表生物礁的礁前和礁后灘發育區，灰色部分反映生物礁的邊緣部分，主要是礁前和礁后灘的邊緣薄層部位，黑色略帶灰色區域為灘間海沉積，純黑色區域則主要為臺緣斜坡部位，斜坡內部的淺灰色部位可能為礁前滑塌。

在屬性分析的技術上，結合鉆孔定位、地質分析，對生物礁灘空間展布進行了綜合刻畫，認為長興組臺緣帶生物礁灘空間分布具有明顯差異性。在長興地區，由西部向東和東北方向依次發育開闊臺地、臺緣礁灘體以及臺緣斜坡，并可體現出臺緣生物礁灘帶內部沉積微相精細構成特點。生物礁總體呈指狀向西北方向延伸，礁核、礁前灘以及礁后灘明顯，如yb27井所處的礁核部位;區內生屑灘發育，主要位于生物礁的周圍，且總體表現出迎浪面窄背浪面寬的特點。灘間以灘間海沉積為主，開闊臺地內廣泛發育臺內生屑灘(見圖4)。

圖4 長興組上部成礁旋回礁灘體均方根振幅屬性分析圖Fig．4 The RMS amplitude of reef-beach body in the upper part of Changxing Formation，Yuanba Area

4．3 反演波阻抗預測礁灘體孔隙度

眾所周知，礁灘體內部孔隙度都較為發育，但并非所有的礁體都能作為有效儲層，因此，需要對礁灘體儲集體性能進行精細評價。研究認為，生物礁灘帶儲層主要以孔隙型為主，且孔滲具有明顯的正相關性［6］，因此，孔隙度特征能直接反映儲層的物性分布特點。

然而，常用的基于地震資料的儲層滲透率手段不僅預測難度大，而且預測誤差大，因此，筆者等嘗試在精細刻畫沉積微相空間展布的基礎上，利用波阻抗反演對孔隙度進行了計算和預測，以顯示元壩地區儲層物性的總體分布格局。其方法是根據Wyllie的時間平均方程，分別求出速度—孔隙度的關系、密度—孔隙度的關系，進而得到波阻抗—孔隙度之間的計算公式，通過波阻抗與孔隙度的關系求得研究區孔隙度反演平面圖。

圖5是長興地區礁灘體孔隙度分布預測圖，結果顯示孔隙度高值區位于臺緣礁、灘帶主體區，主要對應生物礁的礁蓋部分，垂向上，位于生物礁礁核主體區的上部，孔隙度一般在5%以上，最高可達到7%以上;次高值區位于礁前灘和礁后灘部位，孔隙度可達到3%～5%;低值區則主要位于臺緣斜坡帶以及灘間海的泥晶和泥質灰巖發育區，孔隙度一般小于2%。由此認為，高值區可以作為潛在的目標區。

5 勘探實效分析

圖5 元壩地區長興組上部成礁旋回礁灘體孔隙度分布預測圖Fig．5 The porosity prediction reef-beach body in the upper part of Changxing Formation，Yuanba Area

近兩年，在已完鉆的11口井中有10口部署在長興組礁灘體儲層，儲層預測成功率為90．9%，證實了生物礁灘帶及相關有利高孔滲儲層發育區預測的準確性(見圖5)。目前部署井位大部分位于礁前、礁后灘區域內，并且儲層發育的井位均位于礁、灘高的主體區，且分布于孔隙度預測區，這證實研究結果與實際勘探吻合程度較高(見圖5)，也反映了較高的預測精度。高孔滲帶的 yb27、yb205、yb29、yb271及與yb272井均獲得油氣突破，這也與預測的沉積微相中生屑灘及礁蓋的分布位置吻合。2009年以后，獲得突破的13口井，均位于臺緣生物礁灘的生屑灘及礁蓋部位對yb103井的礁蓋部分進行常規測試，天然氣產量為93．9×104m3/d。

6 結語

在精細地質建?；A上，在等時地層格架約束下，探索了地質－地球物理相互反饋驗證的臺緣生物礁灘隱蔽油氣藏儲層精細刻畫和預測方法，指出了長興地區礁灘體有效儲層發育區，并已得到實際鉆孔很好地驗證，證實了該套技術方法手段的實效性，為該區沉積微相及儲層的空間展布的精細刻畫提供了重要的技術支撐。同時，對具有類似發育背景的生物礁灘體隱蔽油氣藏也有較好的借鑒和指導意義。

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