川東北元壩氣田長興組生物礁精細刻畫及儲層預測

王浩，馬如輝

(中石化西南油氣分公司勘探開發研究院，四川 成都 610041)

陳志強

(中國石油集團測井有限公司新疆分公司,新疆 阜康 831511)

簡高明

(中石化西南油氣分公司石油工程技術研究院，四川 成都 610041)

近年來，四川盆地二疊系生物礁灘油氣開發取得了一系列突破，中石化勘探分公司在開江-梁平拉張槽兩側的探井證實生物礁灘富含天然氣。2007年A1井因鉆遇礁前斜坡而改為開窗側鉆，鉆遇臺緣生物礁獲得成功，揭示了碳酸鹽巖臺地邊緣生物礁灘具有巨大的油氣勘探開發潛力。

已有的研究成果集中在二疊系長興組沉積成藏主控因素、生物礁識別等方面，且基本上從勘探角度出發。王一剛等[1～4]研究認為，開江-梁平海槽對生物礁形成起著明顯的控制作用，它決定了礁氣藏的類型、規模和分布；鄧劍等[5～7]研究認為，生物礁主要發育于長興組二段，海槽西邊生物礁更為發育，并且優勢生長區由東向西遷移；郭彤樓[8]研究認為，東吳運動控制儲層發育的位置，早、中燕山運動控制了油氣藏形成，大面積發育的礁灘相白云巖儲層與源巖生烴的有效匹配是成藏的關鍵；劉殊等[9～13]從生物礁地震響應特征和多尺度預測上進行研究，發現生物礁在地震剖面上表現為丘狀反射，頂部披蓋、兩側上超、內部空白-雜亂反射。但是，上述成果未能刻畫生物礁內幕結構和期次。為此，筆者在前人探索基礎上，從開發角度出發，運用古地貌恢復技術刻畫臺地邊緣形態，還原生物礁生長的位置；采用地震反射特征技術刻畫生物礁的邊界，利用三維可視化雕刻技術雕刻礁體的空間形態和內幕期次，采用地震反演技術預測儲層的展布。

1 地質背景

自普光、元壩氣田發現后，眾多學者對生物礁做了大量研究工作。目前四川盆地內，從震旦系到二疊系證實至少發育2條拉張槽：川東北的開江-梁平拉張槽，川西-川中的綿陽-長寧拉張槽。元壩氣田生物礁受控于開江-梁平拉張槽。對于開江-梁平拉張槽，學者們從不同角度給予命名：羅自立[14]從峨眉地裂運動和板塊構造演化格局的觀點出發，將其稱為廣旺-開江-梁平拗拉槽；王一剛等[15]從沉積相上研究表明，四川盆地上二疊統的沉積是海侵型碳酸鹽緩坡帶沉積，在Wilson劃分相帶的基礎上對碳酸鹽緩坡進行次一級劃分，提出開江-梁平海槽的概念。

生物礁氣藏的分布與古沉積環境關系十分密切。開始階段受露頭及鉆井資料限制，未能深化對盆地上二疊統沉積相的認識。隨著鉆井數量及其他地質資料的豐富，對沉積古地理格局及沉積相演化做了大量工作。川東北地區二疊系沉積環境與開江-梁平海槽的形成、南秦嶺洋擴張及峨眉山玄武巖噴發有關。結合鉆井資料和野外露頭剖面分析結果表明，長興組縱向上劃分為2個Ⅲ級層序和4個成礁旋回，元壩生物礁主要發育在長興組上段，微古地貌控制了生物礁生長發育的差異。川東北元壩氣田長興組-飛仙關組沉積為碳酸鹽臺地沉積體系，平面上進一步劃分為臺地蒸發巖、局限臺地、開闊臺地、臺地邊緣生物礁灘和臺地邊緣斜坡相，長興期沿臺地邊緣發育臺緣生物礁[6]。

2 生物礁精細刻畫

2.1 研究思路

圖1 元壩氣田生物礁精細刻畫技術體系

不同學者對生物礁預測采取了多種方法，也取得了一定的效果。筆者在前人研究的基礎上，從點、線、面、體4個角度解剖生物礁形態及內部結構，預測生物礁礁蓋優質儲層的展布。總體思路是利用地質分析結果，從單井出發，利用成因旋回法開展生物礁成礁旋回分析，在該基礎上利用生物礁的反射特征識別生物礁的外形包絡和內幕結果，結合地震反演技術和三維可視化雕刻技術刻畫生物礁空間形態及儲層分布(圖1)。

2.2 古地貌的恢復技術

現代生物礁的生長模式認為，生物礁的生長需要水體環境具備“暖、淺、清、咸”4個條件[16]。特殊的生長環境說明生物礁生長不僅受控于沉積環境，而且與沉積古地貌有關。元壩氣田長興組生物礁屬于典型的臺地邊緣生物礁，因此恢復生物礁沉積晚期臺緣形態對于分析生物礁發育位置具有指導意義。

川東北地區長興組古地貌恢復主要采用“印模法”，選擇飛仙關組三段沉積的一套穩定的含泥灰巖為基準面(地震上表現為一套連續穩定的波峰反射)。 主要原因是飛仙關組期縱向上劃分為2個Ⅲ級層序，飛仙關組一期和二期水體總體較深，開江-梁平臺盆相區碳酸鹽巖迅速填平補齊[17～19]。采用層拉平技術，利用上覆飛仙關組的厚度鏡像反映長興組沉積末期的地貌特征。圖2為垂直于礁帶飛仙關組三段拉平的地震剖面，由于生物礁的生長速率快于潟湖和陸棚碳酸鹽巖的沉積速率，在上覆地層填平補齊的過程中，飛仙關組一段、二段沉積的厚度薄，潟湖和陸棚上覆地層沉積厚。上覆地層沉積厚度的變化能反映長興組沉積晚期古地貌特征，高古地貌位置有利于生物礁的生長及后期白云巖儲層改造，易于油氣富集。

圖2 垂直于礁帶飛仙關組三段拉平的地震剖面

圖3 長興組沉積晚期古地貌

圖3為采用“印模法”恢復的長興組沉積晚期古地貌圖，可以看出，整體上表現為臺-盆沉積格局，臺地內表現為灘-洼相間的沉積格局。沿南西至北東方向，依次為臺內灘相、臺緣礁相、臺緣斜坡相和陸棚相[20]。長興期臺緣沿海岸線近似平行分布，呈北西-南東展布，自東向西共發育4個條帶，彼此之間相互獨立，分別為①、②、③和④號礁帶。經A204井、A27井、A101井等鉆井證實，元壩氣田生物礁主要分布在臺地邊緣上，靠海的一側以礁前斜坡為主，主要沉積泥灰巖，礁帶靠陸一側主要以生屑灘為主，局部古構造高點發育點礁，古地貌恢復能判斷生物礁生長的位置。生物礁的發育不僅受控于古地貌差異，還與潮汐溝道有關。長興組沉積晚期古地貌圖揭示，在生物礁與生物礁之間還發育潮汐溝道，即礁溝。礁溝一般屬于高能環境，是漲、落潮時潮汐水流沖刷切割形成的溝道，垂直于礁帶方向展布。潮汐水流為生物礁的生長提供了豐富的食物，因此一般在礁溝兩側生物礁較發育。A204井和A205井位于礁溝兩側，生物礁發育。對古地貌圖進一步研究發現，西北方向位置的礁溝較東南方向的礁溝規模大且密集。綜合構造研究結果認為，北西方向存在基底古突起，更有利于生物礁的生長和后期溶蝕改造。因此，②、③、④號礁帶生物礁的規模與儲層性質均優于①號礁帶，研究成果與鉆井結果相符。

2.3 生物礁及內幕期次刻畫

圖4 過A204井的地震剖面及地震屬性剖面

圖5 生物礁內幕反射特征

古地貌恢復可識別生物礁發育的位置，未能刻畫礁體邊界形態和內幕結構，不能滿足開發需求。為實現高效開發，需獨立解釋出每條礁帶上共發育多少個小礁體，及小礁體內部共發育幾期生物礁。在古地貌恢復的基礎上，利用地震反射特征技術和三維可視化雕刻技術對礁體進行精細解剖。

前人對生物礁地震響應特征從正演模擬角度做了分析，認為生物礁具有獨特的地震響應特征[21～23]：即生物礁的外形為丘狀、透鏡狀反射，礁體內部為空白或斷續弱反射；礁體頂部呈披覆構造，具波峰或振幅變弱特征；礁體翼部呈泥灰巖上超反射。因礁核、礁蓋和礁翼的巖性差異，導致不同位置地震反射特征存在差異。以生物礁地震反射特征為指導，開展垂直礁帶地震精細解釋，同時結合地震瞬時相位屬性和地震相干屬性識別生物礁。圖4為過A204井的地震剖面及地震屬性剖面，分析表明A204井生物礁在地震剖面上具備上述礁體的地震響應特征；地震瞬時相位屬性上表現為礁翼相位錯斷，內部雜亂反射，缺乏成層性；地震相干屬性上表現為礁體邊界和內幕呈低相干團塊結構。通過生物礁地震響應特征和地震反射特征技術能夠識別出生物礁外部形態。

在識別生物礁外部形態的基礎上，對生物礁內部進行精細解釋，結合元壩長興組生物礁發育期次，解剖生物礁內幕結構。元壩長興組生物礁內幕反射可劃分為兩種，即雙強波峰反射和單強波峰反射。雙強波峰反射縱向上反映Ⅲ、Ⅳ期生物礁均發育，以A205井為代表；單強波峰反射縱向上反映Ⅲ期生物礁發育，無Ⅳ期生物礁，以A10-1井為代表(圖5)。

由于受地震分辨率及生物礁發育規模的影響，Ⅰ、Ⅱ期生物礁在地震剖面上難以識別，因此該次研究重點刻畫Ⅲ、Ⅳ期生物礁。采用三維可視化技術，刻畫Ⅲ、Ⅳ期生物礁的空間分布，可以看出，總體上Ⅲ期生物礁分布廣泛，Ⅳ期生物礁分布較集中，推測與生物礁生長的地貌和海平面的升降速率有關，即在Ⅲ期生物礁發育后，部分地區環境可能不適合生物礁生長，僅在局部地區發育Ⅳ期生物礁(圖6)。

圖6 不同期次生物礁空間分布面

元壩氣田生物礁精細刻畫結果表明：元壩氣田長興組共發育4個礁帶和1個礁灘疊合區，可識別21個礁群、90個單礁體；縱向上地震可識別Ⅲ、Ⅳ期生物礁，兩者之間具有一定的繼承性。

3 生物礁白云巖儲層預測

3.1 生物礁相儲層特征

元壩氣田長興組生物礁儲層薄、物性差、橫向非均質性強，儲層與非儲層彈性屬性疊置嚴重。地質研究結果表明：長興組生物礁儲層主要發育在礁蓋位置，礁頂儲層物性優于礁前和礁后。儲層巖性主要以晶粒白云巖和生屑白云巖為主，其次為生屑灰巖和礁灰巖。物性上主要表現為低孔、中低滲的特性。鉆井統計結果表明[24]，元壩氣田單井礁帶儲層平均厚度58.8m，以Ⅲ類儲層為主，平均厚度25.8m，占儲層總厚度45.83%；儲層平均孔隙度4.87%，平均滲透率0.99mD。

3.2 生物礁相儲層預測

圖7 過A28井的約束稀疏脈沖反演與地質統計學反演剖面

分巖性統計交匯表明，該區優質白云巖儲層和泥灰巖在波阻抗上表現為低阻特征，圍巖為相對高阻抗特征，采用以反演為核心的儲層預測技術，在常規約束脈沖反演的基礎上，利用儲層與泥灰巖在自然伽馬曲線上的差異特點，利用伽馬擬聲波反演技術剔除低阻泥灰巖；預測有利沉積微相，進一步運用地質統計學反演提高薄儲層的識別能力[25～27]。鉆井證實A28井發育2套優質白云巖儲層集中段，累計鉆遇礁相儲層61.6m，基于約束稀疏脈沖反演結果受地震頻帶限制，難以識別2套儲層(圖7(a))，且預測儲層厚度有誤差。地質統計學反演技術能提高儲層的識別能力，兩套優質儲層段能反映出來，預測儲層厚度約55m，反演預測精度大幅提高(圖7(b))。

圖8為元壩氣田生物礁預測平面分布，優質儲層主要為低阻特征，主要分布位于礁體的頂部，礁前和礁后儲層不發育，儲層主要集中在西北端。

圖8 元壩氣田長興組生物礁儲層平面分布

4 結論

1)結合地震層序地層研究結果，采用“印模法”恢復長興組沉積晚期的古地貌，對沉積相劃分和識別生物礁位置具有指導意義。

2)在古地貌恢復的基礎上，運用地震反射特征技術和三維可視化雕刻技術識別出生物礁外形和內幕期次。

3)元壩氣田長興組生物礁儲層薄，儲層與非儲層之間彈性屬性疊置嚴重，在常規約束稀疏脈沖反演的基礎上，運用地質統計學反演能夠有效識別儲層，提高儲層預測精度。