摘  要  鈣屑砂巖一般都致密，被認(rèn)為是非儲(chǔ)集巖類。2012年2月，中國(guó)石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區(qū)所鉆X7井在上三疊統(tǒng)須家河組須三段獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，薄片鑒定確認(rèn)儲(chǔ)層巖性為鈣屑砂巖，由此點(diǎn)亮了鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣勘探的希望。為此，通過(guò)對(duì)YB地區(qū)高產(chǎn)氣井--X7井產(chǎn)層段巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征、儲(chǔ)層物性特征、儲(chǔ)層電性特征、儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征分析，建立了YB地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式：鈣屑砂巖分布+有利的成巖作用(包括早期短期暴露溶蝕作用以及晚期有機(jī)酸溶蝕作用)+構(gòu)造裂縫發(fā)育帶+合理斷層匹配。并結(jié)合沉積相、地震屬性分析和裂縫分布研究成果，對(duì)X7井附近須三段儲(chǔ)層進(jìn)行了綜合預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示：油氣富集區(qū)主要集中在鈣屑砂巖發(fā)育帶疊加構(gòu)造裂縫發(fā)育帶。在此基礎(chǔ)上，提交了3口開(kāi)發(fā)建議井井位。

關(guān)鍵詞  四川盆地  X7井  晚三疊世  鈣屑砂巖  儲(chǔ)集層  氣藏形成  主控因素  成藏模式

鈣屑砂巖是指砂巖中的巖屑成分主要為碳酸鹽巖且該巖屑含量大于50％者^[1-2]。此類巖石一般都致密，為非儲(chǔ)集巖類，此前并未引起重視。2012年2月，中國(guó)石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區(qū)所鉆X7井在上三疊統(tǒng)須家河組第三段砂巖地層中(以下簡(jiǎn)稱須三段，T₃x₃)獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，酸化壓裂后日產(chǎn)天然氣30.31×10⁴ m³，通過(guò)儲(chǔ)層巖屑薄片鑒定確認(rèn)為鈣屑砂巖儲(chǔ)層。X7井須三段鈣屑砂巖氣藏的發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)亮了鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣勘探的希望。

筆者意在通過(guò)對(duì)X7井產(chǎn)層段鈣屑砂巖的巖石學(xué)特征、儲(chǔ)集空間特征、儲(chǔ)層物性特征、儲(chǔ)層電性特征、儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征的分析，弄清鈣屑砂巖氣藏成藏的主控因素，建立一直困擾科研工作者們的YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式；并選擇針對(duì)性的地震預(yù)測(cè)技術(shù)手段進(jìn)行預(yù)測(cè)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣富集區(qū)的綜合預(yù)測(cè)。

1  儲(chǔ)層特征

1．1巖石學(xué)特征

X7井油氣產(chǎn)層段(井深3 465～3474 m)砂巖礦物組分特征主要表現(xiàn)為：石英含量介于50％～55％，長(zhǎng)石含量一般低于3％，巖屑含量介于40％～50％，以極富碳酸鹽巖屑為顯著特征。膠結(jié)物主要為方解石粉晶，屬于比較典型的細(xì)粒鈣屑砂巖。

1．2儲(chǔ)集空間及物性特征

X7井須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空問(wèn)以微構(gòu)造裂縫以及溶蝕裂縫為主，局部發(fā)育次生粒間以及粒內(nèi)溶孔，裂縫呈網(wǎng)狀，連通性較好。儲(chǔ)層原生孔隙極少，巖屑鏡下面孔率為1％～3％(圖1)。裂縫主要發(fā)育在粒屑顆粒間，局部裂縫切割了巖屑顆粒，裂縫寬度較大，反映裂縫主要為構(gòu)造縫為主，同時(shí)伴有鈣質(zhì)膠結(jié)物的溶蝕作用。

X7井須三段產(chǎn)層7段氣層測(cè)井平均孔隙度為4.67％，平均滲透率為0.14 mD，較之于川西豐谷地區(qū)，YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層的孔隙條件略差，但滲透條件較好。表明YB地區(qū)X7井須三段儲(chǔ)層油氣儲(chǔ)集以及油氣運(yùn)移通道主要以裂縫以及微裂縫為主，溶蝕孔隙對(duì)于油氣成藏處于相對(duì)次要地位。

1．3  電性特征

X7井須三段產(chǎn)層段砂體表現(xiàn)為很低的伽馬值(30API)，測(cè)井電阻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于上部砂體(800～1 000 Ω· m)，反映砂體致密，并且含有較多的鈣質(zhì)碎屑，低聲波時(shí)差55μs／ft(1 ft=0．3048 m)，反映砂體主要為高阻抗砂體。在3468 m存在典型的聲波跳波現(xiàn)象，反映該處可能裂縫發(fā)育(圖2)。

1．4地震響應(yīng)特征

通過(guò)合成地震記錄標(biāo)定，確定X7井須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層為強(qiáng)振幅地震反射特征，砂體頂?shù)追謩e對(duì)應(yīng)強(qiáng)波峰或者強(qiáng)波谷；地震剖面上測(cè)試段砂體表現(xiàn)為“透鏡狀”反射特征，表明砂體為分流主河道砂體；X7井測(cè)試段東部200 m處發(fā)育2條小斷裂，斷裂僅僅發(fā)育在須三段內(nèi)部，對(duì)X7井儲(chǔ)層段油氣富集具有積極作用。過(guò)井剖面儲(chǔ)層段地震波形具有微弱的“雜亂”反射特征，反映儲(chǔ)層段位裂縫可能發(fā)育，與實(shí)際薄片鑒定結(jié)果基本一致(圖3)。

2成藏主控因素

2．1主河道鈣屑砂巖分布

鈣屑砂巖沉積物沉積顆粒粗、沉積巖屑含量高，屬于短距離快速搬運(yùn)沉積。沉積物的磨圓度、分選性相對(duì)較差，同時(shí)鈣屑巖屑顆粒硬度大，在應(yīng)力條件下易于形成一些微小裂縫，裂縫通常順著巖屑顆粒膠結(jié)物展布構(gòu)成網(wǎng)狀，形成油氣運(yùn)聚條件非常有利的裂縫系統(tǒng)^[3]。如X7井中薄片溶蝕裂縫發(fā)育，并且具有一定規(guī)模的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔發(fā)育。這些都與鈣屑砂巖的巖石學(xué)特征密不可分。

2．2有利的成巖作用

YB地區(qū)最有利的成巖作用為溶蝕作用以及晚成巖一構(gòu)造變形階段的構(gòu)造破裂及有機(jī)酸溶蝕作用。從須三段產(chǎn)層巖心分析結(jié)果看：晚期構(gòu)造破裂以及有機(jī)酸溶蝕作用對(duì)產(chǎn)層油氣聚集具有決定性作用(圖4)^[4]。

早期短期暴露溶蝕作用是指在砂巖沉積后，由于砂體處于短期的古地理高部位，短期內(nèi)后期沉積物沒(méi)有覆蓋到沉積地層，或者沉積后存在小范圍的不整合面，導(dǎo)致大氣淡水以及地表滲流水對(duì)易于溶蝕的鈣屑砂巖地層進(jìn)行溶蝕、滲透，在靠近地表地區(qū)形成一定規(guī)模的溶蝕縫洞系統(tǒng)(圖5)^[5]。但早成巖階段形成的溶蝕縫洞規(guī)模有限，在中-晚期成巖階段容易被膠結(jié)、壓實(shí)、充填，對(duì)儲(chǔ)層孔隙建設(shè)的作用非常有限。

晚期有機(jī)酸溶蝕作用是指在須三段泥巖壓實(shí)過(guò)程中排出的有機(jī)酸對(duì)鈣屑砂巖中的碳酸鹽鹽巖膠結(jié)物以及碳酸鹽巖碎屑顆粒進(jìn)行溶蝕，形成溶蝕裂縫及溶蝕孔隙(圖6)。

YB地區(qū)須三段屬于煤系地層，富含水生和陸生植物，埋藏后易產(chǎn)生腐殖酸，因而成巖早期砂體頂?shù)撞磕鄮r在成巖壓實(shí)進(jìn)程中排出的弱酸性水對(duì)鈣屑砂巖中的石灰?guī)r巖屑進(jìn)行溶蝕，形成一些溶蝕孔、洞、縫系統(tǒng)；在深埋藏地層中，泥巖生烴過(guò)程中的有機(jī)酸(羧酸)對(duì)鈣屑及鈣質(zhì)膠結(jié)物的溶解作用對(duì)次生孔隙的形成至關(guān)重要，配合構(gòu)造變形期形成的微裂縫，形成的溶蝕縫洞有效地改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能^[6]。

2．3裂縫發(fā)育帶及小斷層匹配

根據(jù)微觀分析資料，鈣屑砂巖發(fā)育微裂縫，微裂縫對(duì)提高儲(chǔ)層的滲透性起到了重要作用。另一方面，研究區(qū)鈣屑砂巖儲(chǔ)層經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，在區(qū)內(nèi)形成多類型、多期次斷層，繼而形成一系列斷背斜、斷鼻等局部構(gòu)造^[7]。伴隨斷裂作用以及構(gòu)造變形作用形成多種類型的伴生裂縫系統(tǒng)，這些裂縫系統(tǒng)既是油氣儲(chǔ)集空間，也能作為油氣運(yùn)移通道以及有機(jī)酸滲流溶蝕通道^[8]，如再匹配上小斷層那就是最有利的勘探開(kāi)發(fā)目標(biāo)(圖7)。

2．4氣藏模式

根據(jù)對(duì)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層成藏主控因素的分析研究認(rèn)為：鈣屑砂巖分布帶是油氣成藏的基礎(chǔ)；有利的成巖作用是油氣成藏的重點(diǎn)構(gòu)造裂縫發(fā)育帶以及合理斷層匹配是油氣高產(chǎn)的關(guān)鍵。建立的成藏模式為：油氣富集區(qū)=(鈣屑)砂巖+微裂縫+小斷層匹配+短期暴露面(圖8)。

3儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

3．1鈣屑砂巖預(yù)測(cè)

鈣屑砂巖屬于短距離快速搬運(yùn)沉積物，沉積物顆粒粗、巖屑含量高，通常沉積在水退層序頂部的分流河道中。因此鈣屑砂巖識(shí)別目標(biāo)為：水退層序界面下的分流主河道砂體。

圖9是分流主河道地質(zhì)模型正演結(jié)果與實(shí)際地震剖面對(duì)比圖。圖9中顯示分流主河道因該具有“高阻抗、透鏡狀、強(qiáng)反射”地震響應(yīng)特征，與實(shí)際過(guò)井地震剖面特征一致。因此可以利用“高阻抗、強(qiáng)振幅、透鏡反射”預(yù)測(cè)分流主河道鈣屑砂巖分布。

利用振幅屬性、反演屬性、相分類屬性分別對(duì)鈣屑砂巖分流主河道的“強(qiáng)振幅、高阻抗、透鏡反射”異常分布進(jìn)行預(yù)測(cè)(圖10)，最終實(shí)現(xiàn)分流主河道分布綜合預(yù)測(cè)。

3．2  裂縫預(yù)測(cè)

3．2．1  區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)特征

YB構(gòu)造位于四川盆地北部，地處龍門山前、米倉(cāng)山前、大巴山前推覆褶皺帶交合處，具有三重構(gòu)造應(yīng)力擠壓背景。元陸7井附近地層屬于九龍山構(gòu)造西南翼斜坡帶，其構(gòu)造應(yīng)力主要來(lái)源于龍門山南東向的水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力以及大巴山縱向擠壓造成的膏鹽巖“上拱”應(yīng)力(圖11、12)。

綜合分析認(rèn)為：YB地區(qū)西北部構(gòu)造成因主要為膏鹽巖上拱形成背斜上疊加的水平構(gòu)造擠壓應(yīng)力。

3．2．2裂縫演化特征

根據(jù)X7井附近須三段儲(chǔ)層的地層條件以及應(yīng)力場(chǎng)條件，對(duì)須三段裂縫發(fā)育演化過(guò)程進(jìn)行模擬。

應(yīng)力條件：膏鹽巖上拱應(yīng)力+南東向構(gòu)造擠壓應(yīng)力。地層條件：砂泥巖互層地層。

通過(guò)裂縫演化分析認(rèn)識(shí)到（圖13）：受膏鹽巖“上拱”影響，西區(qū)構(gòu)造變形處砂巖常發(fā)育高角度構(gòu)造縱張縫。受龍門山南動(dòng)向應(yīng)力擠壓，是砂巖間的薄層泥巖發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，從而形成近水平層間滑脫縫。構(gòu)造縫+層間縫=網(wǎng)狀裂縫是儲(chǔ)層重點(diǎn)目標(biāo)。

3．2．3 網(wǎng)狀裂縫地震響應(yīng)

通過(guò)不同類型裂縫網(wǎng)絡(luò)模型正演（圖14）：網(wǎng)狀裂縫具有典型的雜亂反射特征，而近水平裂縫表現(xiàn)為穩(wěn)定強(qiáng)反射特征，高角度垂直縫沒(méi)有明顯地震響應(yīng)。因此，利用“雜亂反射”屬性進(jìn)行須三段裂縫預(yù)測(cè)。

3．2．4 裂縫預(yù)測(cè)

由于須三段儲(chǔ)層的重點(diǎn)勘探目標(biāo)“網(wǎng)狀裂縫”通常具有“雜亂反射”地震響應(yīng)特征，因此，可以利用多種反映地震子波橫向不穩(wěn)定性的地震屬性進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)（圖15、16）。

3．3 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

通過(guò)鈣屑砂巖沉積特征分析，確定鈣屑砂巖沉積在水退層序頂部的分流河道中，利用沉積相、地震屬性分析，實(shí)現(xiàn)鈣屑砂巖分布預(yù)測(cè)；通過(guò)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)，局部應(yīng)力、構(gòu)造變形特征分析、裂縫成因演化分析，確定須三段層有利裂縫為網(wǎng)狀裂縫，具有“雜亂反射”特征，利用多種地震屬性實(shí)現(xiàn)裂縫預(yù)測(cè)；通過(guò)儲(chǔ)層上部地層存在的削截現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了短期沉積暴露面分布預(yù)測(cè)。結(jié)合以上預(yù)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)YB地區(qū)須三段鈣屑砂巖儲(chǔ)層油氣富集區(qū)綜合預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果顯示油氣富集區(qū)主要集中在鈣屑砂巖發(fā)育帶疊加構(gòu)造裂縫發(fā)育帶，在此基礎(chǔ)上分別在1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)砂體提交了3口開(kāi)發(fā)建議井井位(圖17)。

4  結(jié)論

研究認(rèn)為，YB地區(qū)X7井須三段產(chǎn)層屬于鈣屑砂巖儲(chǔ)層，決定其是否規(guī)模成藏的主控因素是相對(duì)粗粒鈣屑砂巖的分布以及是否發(fā)育較大規(guī)模的儲(chǔ)層溶蝕孔隙演化作用；決定其是否能夠獲得高產(chǎn)的因素是是否發(fā)育網(wǎng)狀裂縫以及是否有合理的斷層匹配。而早期短期暴露作用由于暴露時(shí)間較短、尚無(wú)法確定儲(chǔ)層是否受到暴露溶蝕的影響，其對(duì)儲(chǔ)層成藏作用的影響尚待評(píng)估。

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本文作者：馬如輝

作者單位：中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院德陽(yáng)分院