長嶺斷陷SZJ洼槽致密氣藏成藏模式及目標優選

摘要：

為了探尋吉林探區天然氣接替資源，本文采用精細智能構造解釋技術、低井控下速度場建模技術和特征參數反演技術，對探區內資源潛力最大的松遼盆地長嶺斷陷SZJ洼槽進行了研究，預測了SZJ洼槽沙河子組烴源巖及儲層分布規模和洼槽整體含氣性。結果表明：研究區內優質烴源巖生烴疊加面積約356 km2，累計厚度100～300 m，沙河子組有利儲層分布疊加面積316 km2，累計厚度56～125 m。根據分析研究區的源儲配置關系，沙河子組致密氣藏成藏模式有斷鼻式、上傾尖滅式和側向對接式3種類型；優選出氣藏A、B、C 3個高產富集有利目標區。目標區均位于洼槽T41反射層中部斷裂帶斷背斜圈閉范圍內，且優選區已經得到鉆井證實。松遼盆地長嶺斷陷深洼內致密氣藏資源潛力較大。

關鍵詞：長嶺斷陷；SZJ洼槽；烴源巖分布；有利儲層預測；成藏模式；圈閉優選評價

doi：10.13278/j.cnki.jjuese.20220046

中圖分類號：TE122

文獻標志碼：A

收稿日期：2022-02-27

作者簡介：仇謝（1982—），女，高級工程師，主要從事地震地質綜合勘探方面的研究，E-mail：ciux-jl@petrochina.com.cn

基金項目：國家科技重大專項（2017ZX05008-006-002-002）；中國石油科技重大專項（JJKH20180990KJ）

Supported by the National Science and Technology Major Project （2017ZX05008-006-002-002） and the Major Project of PetroChina Science and Technology （JJKH20180990KJ）

Reservoir Forming Mode and Target Optimization of Tight

Gas Reservoir in SZJ Sub-Sag of Changling Depression

Qiu Xie

Geophysical Exploration Research Institute of Jilin Oilfield Company， PetroChina， Songyuan 138000， Jilin ，China

Abstract：

In order to explore the natural gas replacement resources in Jilin exploration area， the SZJ sag in Changling fault depression of Songliao basin， which has the most significant resource potential in the exploration area， was studied by using fine intelligent structural interpretation technology， low well control velocity field modeling technology， and characteristic parameter inversion technology. The distribution scale of hydrocarbon source rocks and reservoirs of Shahezi Formation in SZJ sag and the overall gas bearing capacity of the sag are predicted. The results show that the superimposition area of high-quality hydrocarbon source rocks in the study area is about 356 km2， with a cumulative thickness of 100-300 m. The superimposition area of favorable reservoir distribution in Shahezi Formation is 316 km2， with a cumulative thickness of 56-125 m. According to the analysis of the source-reservoir configuration relationship in the study area， the tight gas reservoir formation model of Shahezi Formation has three types： fault-nose type， updip pinch-out type and lateral docking type; The three favorable target areas for high yield and enrichment of gasaccumulation A， B and C are all located in the fault anticlinal trap range of the central fault zone of the T41 reflector in the depression， and the optimized areas have been confirmed by drilling. The tight gas reservoir resources in the deep depression of Changling fault depression in Songliao basin have great potential.

Key words： Changling fault depression；SZJ sub-sag; distribution of source rocks; favorable reservoir prediction; reservoir forming model; trap optimization and evaluation

0 引言

SZJ洼槽區域構造位于長嶺斷陷哈爾金構造東南部斜坡帶上，受構造運動控制，洼槽自中心向南抬升，南部掀斜嚴重，頂部剝蝕角度不整合上超在東部凸起帶上［1-2］。其為西斷東超的NNE向狹長洼槽，東西向寬7～8 km，南北長30 km，面積為550 km2，殘余地層厚度平均為2 100 m，基底深度平均為7 000 m。區內現有完鉆探井18口，揭示由老到新地層為盆地基底、火石嶺組、沙河子組、營城組，分別對應地震反射標準層T5、T42、T41、T4，其中勘探目的層沙河子組分布受邊界斷層控制，為扇三角洲相，上部及下部以深湖—半深湖灰黑色泥巖為主，中部主要為砂泥巖互層。沙河子組儲層致密物性差，孔隙度在3.0%～7.0%之間，滲透率為（0.06～0.14） ×10-3μm2。

SZJ洼槽屬預探階段，勘探目的層沙河子組埋深大于4 500 m，現僅有1口井打在洼槽內部，其余井均打在洼槽邊部，導致井控程度低，洼槽內烴源巖品質揭示程度低，且構造對沉積的控制作用認識不清、烴源巖和儲層預測困難，影響對氣藏形成及分布規律的認識，在一定程度上制約勘探部署進程。根據研究區實際地質情況及勘探需求，首先應用精細構造解釋技術，明確斷陷結構特征并對斷裂期次分級分類；然后按照源內勘探的思路尋找優質烴源巖，應用低井控下速度場建模及校正技術厘定烴源巖分布范圍及規模，并利用特征參數反演技術落實有效儲層分布；進而總結洼槽內源儲匹配關系，在致密砂巖氣藏成藏模式關系研究基礎上進行圈閉統計，優選評價部署有利目標，以期探查深洼內致密氣藏資源潛力。

1 斷陷結構特征及垂向輸導體系

1.1 斷陷結構特征

首先應用等時追蹤技術［3］精細解釋SZJ洼槽斷陷期區域標準層；再使用曲面與剖面求交技術［4］將斷層曲面分解成主測線方向和聯絡線方向兩組解釋線，并通過樣條擬合技術自動修正主測線方向上的那組解釋線，確保兩組解釋線間閉合實現斷層約束；最后通過精細智能化構造解釋將SZJ洼槽的斷陷結構清晰地呈現出來。SZJ洼槽主要受西側NNE向控陷斷層的控制形成大型鼻隆構造，營城組及火石嶺組兩期火山巖疊置成盾狀熔巖臺地形成源上陡坡帶（圖1a、b），哈爾金斷背斜向洼槽延伸的西傾斜坡為下洼帶，局部發育被斷裂切割的小型鼻狀凸起［5-6］。沉降中心沿NNE向控陷斷層下降盤展布，由下至上洼槽具有沉積范圍逐漸變大的趨勢：沙一段沉積期前SZJ洼槽發育2個獨立的斷陷，分布在南北兩側；沙二段沉積期在中部發育一個獨立斷陷，由3個沉降中心沿NNE向控陷斷層下降盤呈串珠展布；沙三段沉積期在中部發育一個獨立斷陷，且只有一個沉降中心。沙河子沉積中心由兩側向中部逐漸遷移和統一［7］（圖1c）。

1.2 斷裂分級分類及疏導斷層分布特征

上述解釋結果精細高效地反映出控陷斷裂分布在SZJ洼槽東西兩側，為基底形成初期產生并持續活動至營城早期的生長斷裂，其控制著由火山作用及強剝蝕改造作用所形成的西斷東超箕狀斷陷［8-9］。除控陷斷裂外，其余斷層皆為正斷層，在縱向上大多發育于T4、T41，部分斷至T42反射層（圖2），在平面上發育3組斷裂帶，斷裂以近NNW向呈斜列式展布全區，其中中部斷裂帶持續活動。

按氣源斷層與沙河子組及火石嶺組烴源巖的臨接關系，可將本區斷層分為3類（表1）。

分析發現，一類氣源斷層主要分布在區內北—中部位，南部不發育，并且中部斷裂帶持續活動呈斜列式展布，與二類及三類斷層錯列疊置，在斷裂帶內部與沙河子組大型楔狀體組合形成局部斷塊、斷鼻構造，具備一定規模數量，斷裂帶之間發育一些微幅度構造、數量較少。

2 烴源巖與儲層預測研究

2.1 有利巖相曲線劃分

通過曲線交會分析技術對沙河子組敏感曲線進行優選，其中自然伽馬（GR）、縱波速度（VP）曲線區分砂泥巖特征明顯，當GRlt;105 API、VPlt;4 800 m/s時為砂巖，而當密度ρlt;2.56 g/cm3、深側向電阻率RTgt;200 Ω·m時為有利含氣砂巖（圖3）；因此首先選用VP和ρ作為本區的特征參數進行預測，其次用VP作為低頻趨勢參與波阻抗反演預測本區烴源巖，用ρ反演轉化成孔隙度（φ）體確定本區有效含氣砂巖分布。

2.2 烴源巖分布特征

為準確求取洼槽內沙河子組各層段主力烴源巖厚度及分布情況，以退積地質模式指導深湖相地層識別與精細解釋［10-11］，利用低井控條件下地震速度場建模、校正及反演技術進行預測：1）根據DIX公式將初始疊加速度譜轉換成層速度，并應用克里金插值建立速度場；2）用洼槽內現有的一口VSP（垂直地震剖面）測井數據進行標定得到準確的時深關系，并對本區其他井所采用的聲波曲線標定結果做校正;3）對建立的速度場抽取偽井曲線和井標定得到的層速度做交會，求取地震速度場對井誤差值，應用該誤差值做速度相對誤差網格，對初始速度場做校正，使速度場對井相對誤差在0～1.2‰內，精度能夠滿足反演預測要求；4）將校正后得到的速度場作為低頻模型輸入，經3次迭代波阻抗反演最終確定烴源巖分布。

通過反演預測發現SZJ洼槽沙河子組發育3套烴源巖（圖4），有利生烴疊加面積約356 km2，累計厚度100～300 m，平均厚150 m。3套烴源巖分布趨勢基本一致，邊界范圍逐漸擴大后略有縮減：沙二段烴源巖范圍最大，主要發育在研究區中部，北部兩個厚值區呈NE向條帶斜列式展布；沙三段烴源巖主要集中在控陷斷裂下降盤一側，烴源巖發育區與沉降中心基本吻合；沙一段烴源巖具有發育集中的特點，厚值區在工區南部范圍最小，有利生烴分布范圍及厚度為SZJ洼槽成藏分析確立了良好的基礎條件。

2.3 有利儲層巖相劃分及內幕解剖

限于埋深及儲層致密，應用常規波阻抗反演技術預測有效含氣儲層分布效果較差，在本區研究試用特征參數反演技術求取孔隙度φ，從而對有效砂體進行預測取得良好效果；其中ρ與φ交會相關系數最高，達到0.953，經擬合得到沙河子組ρ與φ關系式為

φ=—40.53ρ+108.43。（1）

SZJ洼槽沙河子組扇三角洲前緣相帶地震表現

GR. 自然伽馬；VP. 縱波速度；RT. 深側向電阻率；ρ. 密度。

為弱振幅不連續，前扇三角洲或濱淺湖砂壩相為中強振幅弱連續反射特征，扇體在地震剖面主要特征

為前積和退積疊加樣式［12-13］，先據此對沙河子組一、

二、三段頂面進行精細解釋；在此基礎上進行構造建模，選用ρ曲線作為特征參數進行反演，再將獲得的反演體應用上述關系式進行轉換，得到用孔隙度表征的沙河子組有效孔隙砂巖體；最后借鑒長嶺斷陷內臨近洼槽已鉆井巖心取樣試氣法［14-16］分析數據，對反演結果的有效孔隙度門檻值的下限設定為4%。

首先根據門檻值對反演體進行截取，只保留數值≥4的部分，進而識別出沙河子組地層自下而上縱向上共5個有效儲層段，有效儲層厚度H按下式求取：

H=v（Tdown-Tup）/2。（2）

其中：v為層速度；Tup為有效儲層頂界面反射時間;Tdown為有效儲層底界面反射時間。

再按一、二、三砂組對各單層厚度進行累加，最終得到各砂組儲層發育段的平面累積厚度［17］。

沙一段平面上發育有效儲層2塊，總面積94.3 km2，這兩塊均位于西部陡坡扇體和東部緩坡扇體前緣相帶的交會部位，并以前緣相帶為主（圖5a）；其中南塊厚度最大達43 m（圖5b），其面積也較大。

沙二段是沙河子組主力儲層發育區，平面上發育有效儲層3塊，總面積211.9 km2砂體沉積以西部陡坡扇為主，東部緩坡扇體規模較小，在工區北部陡坡扇與緩坡扇體交會（圖5c）；最大厚度125 m（圖5d）。

沙三段平面上發育有效儲層2塊，總面積58 km2，均為退積西部陡坡扇體（圖5e）；其中北塊厚度最大48 m（圖5f）。

綜上所述，沙河子組有利儲層分布疊加面積316 km2，累計厚度56～125 m。

3 致密砂巖氣藏成藏模式

圍繞生烴主洼漕尋找具有有利儲集條件的巖性圈閉是源內勘探尋找效益資源的關鍵［18-22］，在明確沙河子組烴源巖及致密儲層發育位置和斷裂系統分布的基礎上，通過梳理源儲匹配關系，發現SZJ洼槽沙河子組在垂向上發育三套呈“夾心餅干式”的耦合配置，再結合臨接斷裂可組合形成3種成藏類型。

第一類（斷鼻式）在洼槽的構造帶部位，沙河子組頂面發育西傾的大型鼻狀構造，沙河子沉積末期形成區域不整合面與長期活動的邊界斷裂可作為烴類氣運移通道，因此構成多個反向斷塊、斷鼻組合型構造-巖性氣藏（圖6a）；第二類（上傾尖滅式）在洼槽的構造轉換帶部位，沙河子組地層在區域拉張應力條件下產生反向調整所形成的負花狀斷裂與沙河子組大型楔狀砂巖體有機組合（圖6b），構成良好的源儲配置模式；第三類（側向對接式）在洼槽的向斜區部位，中部斷裂帶受地層擠壓反轉產生“洼中隆”結構（圖6c），以沙二段為儲層，沙一、三段為主力源，通過斷層切割形成側向對接，位于生烴洼陷附近的局部隆起是有利于烴類氣聚集的部位。

4 圈閉評價與有利目標優選

根據SZJ洼槽的地質特征及目前勘探進程，設定了圈閉評價目標——重點考察沙二段大型楔狀砂巖體能否連片成藏，探索深度在5 000 m以上的含氣資源能否有效動用，同時探查洼槽整體含氣性；因此，選用海拔深度、烴源巖類別、烴源巖厚度、有效儲層厚度、距離氣源斷層距離、圈閉面積和有效屬性作為評價參數，各評價參數根據重要程度分配不同的權重值，通過各項累加綜合打分進行圈閉有效性評價排序工作［23］。具體而言，各項權重分配總分10.0分，烴源巖類別滿分1.5分，烴源巖厚度滿分1.5分，距氣源斷層距離滿分2.5分，有效儲層厚度、圈閉面積、有無構造圈閉滿分各1.0分，圈閉海拔深度、頻譜屬性、均方根振幅屬性滿分各0.5分。最終優選出有利目標A、B、C 3個，見表2。

根據評價結果，于2020年2月先后部署S1、S2、S3三口井，其均位于洼漕T41 反射層中部斷裂帶斷背斜圈閉范圍內，完鉆井深在5 450～6 100 m，沙河子組氣測見良好顯示，鉆井過程中放噴點火25次，持續時間5 h，泥漿密度1.4～1.5 g/cm3，成像上局部可見微裂縫；測井解釋氣層累計156 m；后采用套管完井體積壓裂技術試氣獲高產氣流、壓力36.8 MPa；現平均日產2.1萬m3/d，累產780萬m3。

5 結論

1）根據吉林探區SZJ洼槽地震地質資料，采用低井控下速度場建模及校正技術預測烴源巖，揭示洼槽內部沙河子組有利生烴疊加面積約356 km2，累計厚度100～300 m，平均厚150 m。

2）利用孔隙度特征參數反演技術，定量預測SZJ洼槽沙二段致密含氣砂巖，識別出有利儲層縱向分布層段及平面分布區域；沙河子組有利儲層分布疊加面積316 km2，累計厚度56～125 m。

3）通過預測及圈閉評價結果，在埋深超過4 500 m部署井位，試采獲得持續高產氣流，證實松遼盆地長嶺斷陷深洼內致密氣藏資源潛力較大。為松遼盆地斷陷層序進一步預探提供理論支持和實踐經驗。

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