川西九龍山地區(qū)下二疊統(tǒng)高能灘地震預測

摘 要

摘要：近年來，在四川盆地環(huán)“開江-梁平海槽”兩側礁、灘進行的油氣勘探不斷獲得突破，發(fā)現(xiàn)了一批大型氣藏，地震相與沉積相綜合解釋技術對上二疊統(tǒng)生物礁和下三疊統(tǒng)鮞灘
摘要：近年來，在四川盆地環(huán)“開江-梁平海槽”兩側礁、灘進行的油氣勘探不斷獲得突破，發(fā)現(xiàn)了一批大型氣藏，地震相與沉積相綜合解釋技術對上二疊統(tǒng)生物礁和下三疊統(tǒng)鮞灘的勘探突破發(fā)揮了重要作用，但針對下二疊統(tǒng)的灘相勘探一直沒有新的突破。之前，對川西九龍山地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組和茅口組的高能灘預測主要注重地質、測井研究，或利用地震反演方法開展儲層預測，從未對茅口組、棲霞組進行地震相研究。為此，針對該區(qū)棲霞組和茅口組均為典型的碳酸鹽緩坡沉積環(huán)境且不同的沉積環(huán)境具有不同的地震相特征，可利用地震相、沉積相綜合解釋技術，來預測有利的古地貌和沉積相帶，進而預測高能灘的發(fā)育有利區(qū)。通過地震相特征分析，下二疊統(tǒng)具有3大地震相特征：①地震反射時間厚度異常增加；②下二疊統(tǒng)內部反射同相軸增多；③下二疊統(tǒng)底界明顯超覆于志留系之上。利用這3種不同的地震相特征預測了有利于高能灘發(fā)育的古地貌區(qū)域。經(jīng)實鉆證實，采用該預測方法能夠提高下二疊統(tǒng)高能灘儲層的鉆探成功率。
關鍵詞：四川盆地；西北；早二疊世；地震勘探；儲集層；鮞灘；預測
    九龍山構造位于四川盆地西北部蒼溪縣境內，構造上隸屬于四川盆地米倉山臺緣隆起與川北低平褶皺帶過渡區(qū)域，具有隆起幅度適中、圈閉面積大、保存條件好的特征。早期針對下二疊統(tǒng)茅口組部署了龍4井、扁1井、吳家1井，3口井均在茅口組鉆遇裂縫氣藏，通過沉積相分析，吳家1井和扁1井屬深緩坡相，龍4井為淺緩坡相。早期的沉積相研究主要從井出發(fā)，向外推測碳酸鹽巖的灘相發(fā)育有利區(qū)，或利用地震特殊處理預測手段對下二疊統(tǒng)茅口組、棲霞組開展儲層預測。近年來，針對上二疊統(tǒng)長興組生物礁和下三疊統(tǒng)飛仙關鮞灘勘探，利用地震相與沉積相綜合解釋技術取得了較大的突破[1～7]，但從未對茅口組、棲霞組進行地震相和沉積相的綜合研究。因此有必要引入地震相和沉積相綜合解釋技術，在茅口組和棲霞組利用地震相分析技術，預測不同時期的古地貌與沉積相[6～8]，進而有針對性地在古高地尋找高能灘儲層發(fā)育區(qū)。
1 地質概況
    二疊紀開始，地殼全面下沉，上揚子古陸全被淹沒，廣泛的海侵使下二疊統(tǒng)覆蓋在石炭系或志留系之上[8～9]。早期沉積的梁山組為厚度不大的陸源碎屑含煤巖石組合，或者鋁土質頁巖。隨后大規(guī)模海侵到來，主要發(fā)育正常淺海碳酸鹽巖盆地沉積，此時期地殼穩(wěn)定、海域廣闊、生物繁盛，珊瑚、有孔蟲、筵、腕足和藻類等生物均較發(fā)育。縱向上形成棲霞組和茅口組兩套海侵旋回。在棲一時期位于碳酸鹽深緩坡環(huán)境之中，主要堆積了一套厚層深灰和生物(屑)質泥晶灰?guī)r，除局部有深水沉積的珊瑚礁灰?guī)r存在外，無大型生物灘(礁)的存在，其儲集性能差，但具有良好的生油能力。棲二時期，隨海平面的下降和龍門山古斷裂重新活躍，本區(qū)為一個均斜緩坡沉積環(huán)境，有利于高能灘儲層發(fā)育。在米倉山臺緣隆起前緣的深、淺緩坡過渡帶上均可能有高能型生物灘的分布，淺水高能型生物灘體常暴露于水體之上，利于混合水白云化和多期成巖溶解作用的改造而形成良好儲層。
    在茅口期為區(qū)域性下沉和持續(xù)的海侵，研究區(qū)總體為一個碳酸鹽均斜緩坡沉積環(huán)境(圖1)，由南西向北東水體逐漸變深。茅一、茅二時期為晴天浪基面與風暴浪基面之間的深水環(huán)境，受風暴流作用的影響，沉積了一套中-薄生屑灰?guī)r，富含有機質和泥質，生油能力好。茅三段是繼茅口初期海平面上升后又持續(xù)下降至最低時的沉積，為水淺、能量大，淘洗強烈的環(huán)境特征，屬淺緩坡內較高能生屑灘沉積。晶間孔及微裂縫發(fā)育，儲集條件好，并具混合水白云化特征，是儲集巖發(fā)育的有利相帶，儲層巖性主要為生屑灰?guī)r和白云巖。茅四時期為下二疊統(tǒng)最大的海侵時期，受“峨眉地裂運動”的拉張作用形成一近東西向的拉張斷陷盆地，并成為廣旺-開江-梁平海槽的一部分，研究區(qū)為一套盆地相的硅質巖、硅質泥巖和泥晶灰?guī)r沉積。

   勘探實踐表明：川西九龍山地區(qū)下二疊統(tǒng)有利的儲集相帶為棲二段、茅三段灘相，這類灘相沉積時水體較淺，大多為潮間和潮下的高能環(huán)境，各類粒屑灰(云)巖較發(fā)育。由于這類粒屑灰(云)巖的結構較粗、質純、性脆，故在沉積、成巖過程中易被改造而產(chǎn)生多種空隙，包括一些原生孔隙、各種次生孔隙和構造裂縫，從而改善碳酸鹽巖的儲滲性能，成為油氣富集的有利場所。
2 地震相與沉積相的綜合解釋
   高能灘預測的重點在于預測有利的沉積古地理環(huán)境，在相對的高地勢，其水動力能量高，篩選作用強烈，有利于碳酸鹽巖高能灘體的形成，若古地表暴露，有利于次生云化的儲層改良。如川東、川中地區(qū)飛仙關高能灘儲層的發(fā)育均受古地貌控制。因此如何利用地震資料通過地震相屬性預測不同時期的古地貌，進而有針對性地在古高地尋找勘探有利區(qū)是高能灘預測的重點。通過地震相分析，該區(qū)下二疊統(tǒng)地震相具有3大特征(如圖2所示，該測線為圖4中的A線)：①地震反射時間厚度異常增加；②下二疊統(tǒng)內部反射同相層增多；③下二疊統(tǒng)底界明顯超覆于志留系之上。

    在相鄰的川中、川北正常淺海碳酸鹽巖臺地區(qū)域，其下二疊統(tǒng)的波組特征主要由下二疊統(tǒng)頂、底2個連續(xù)強反射夾1個茅口組底界的中強地震反射構成。圖3為川中地區(qū)“開江-梁平海槽”兩側地震測線拼接圖，圖中下二疊統(tǒng)頂和下二疊統(tǒng)底兩套強反射特征明顯，下二疊統(tǒng)內部茅口組底界反射為中強反射。本區(qū)下二疊統(tǒng)內部反射層增多，出現(xiàn)多套連續(xù)反射層。在相對古高地，海水較淺，沉積的碳酸鹽巖質相對單一，內部通常不形成較大的阻抗差，因此內部無明顯反射層，只有在古斜坡-凹陷區(qū)的較深水或深水區(qū)，海水較深，沉積的石灰?guī)r中富含泥質甚至夾薄層泥巖帶，下二疊統(tǒng)內部容易形成較連續(xù)的反射層。因此在茅口組、棲霞組內部地震反射層增多表明其沉積環(huán)境較深，反射層較少的區(qū)域為古地貌相對較高區(qū)域，為高能灘儲層發(fā)育的有利區(qū)。

    下二疊統(tǒng)除具有上述特征外，其頂、底地震反射時差變化幅度較相鄰區(qū)域更明顯。在川東上萬平方千米的廣大區(qū)域，下二疊統(tǒng)頂、底時差主要在100～120ms間，時差變化幅度僅20ms(圖4)，而九龍山構造僅有1500余平方千米，其時差卻在95～135ms間變化，時差變化幅度差可達40ms(圖3)。根據(jù)近年來對橫跨“梁平-開江海槽”大剖面地震相解釋發(fā)現(xiàn)，在海槽段，雖整個上二疊統(tǒng)存在沉積厚度減薄(時差減少)的現(xiàn)象，但下二疊統(tǒng)卻出現(xiàn)了沉積厚度增加(時差增大)現(xiàn)象。這說明在川東地區(qū)早二疊世茅口-棲霞期的臺凹沉積是一種充填模式。一般在相同的沉積環(huán)境下，地層沉積的厚度是穩(wěn)定的，地層變薄的原因主要是沉積時存在古地貌的相對高低，或是沉積后期位于構造高部位遭受剝蝕所致，但本區(qū)茅口組無剝蝕現(xiàn)象，因此沉積厚度主要受由古地貌控制。下二疊統(tǒng)時差厚度相對小的地方為古地貌相對高的位置；時差厚度大的地方為古地貌低的位置，通過厚度恢復能反映出當時古地貌的主要形態(tài)(圖4)。
    從下二疊統(tǒng)底部和志留系地震反射結構特征看，下二疊統(tǒng)底反射層有超覆現(xiàn)象，在下二疊統(tǒng)時差由120ms朝100ms變化范圍內，明顯可見下二疊統(tǒng)底界反射層由大時差方向朝小時差方向超覆在中志留統(tǒng)殘余剝蝕面上(圖3)。當海水快速上升時，在原有的相對高地形頂部會形成明顯的超覆地層，下二疊統(tǒng)底部地層超覆(上超)在志留系殘余剝蝕面上，說明在下二疊統(tǒng)早期，志留系具有相對高、低古背景。下二疊統(tǒng)低界超覆區(qū)域為志留系相對高地勢區(qū)域，在該區(qū)域為繼承性的古高地沉積，這種繼承性的沉積影響了下二疊統(tǒng)的古地貌特征，從而影響高能灘發(fā)育的分布區(qū)域。
3 預測效果分析
    孤立的一種地震相屬性，會有多種不同的沉積相解釋，但上述3種彼此有聯(lián)系的地震相變化，反映出該區(qū)在茅口-棲霞期的古沉積環(huán)境的共同點。將下二疊統(tǒng)的等厚線、下二疊統(tǒng)底界超覆線及下二疊統(tǒng)內部反射層減少的異常區(qū)域綜合疊加成圖(圖4)。從疊合圖看，本區(qū)中部龍4井-JLSL17井一帶在下二疊世早期可能存在一個朝東北傾伏的大型古鼻狀構造，吳家1、扁1井區(qū)均分別位于東部傾伏端上的深水古斜坡坡上。按古地貌分析(下二疊統(tǒng)等厚圖)，吳家1、扁1井茅口組、棲霞組古地理位置比龍4井和JLSL17井低。根據(jù)下二疊統(tǒng)底界的超覆范圍來看，志留系殘余古高地主要位于JLSL17井附近和龍4井以西區(qū)域。按茅口組、棲霞組內部反射層特征分析，龍4井區(qū)下二疊統(tǒng)內部地震反射層較少，其古地理位置相比JLSL17井更加有利。綜合3種不同的特征來看，最有利于高能灘發(fā)育的區(qū)帶應主要位于JLSL17井附近和龍4井以西附近的淺水區(qū)，這一預測結果與地質綜合推測基本相同。
    本次預測成果經(jīng)JLSL16井實鉆證實，在茅口組獲氣，從平面成果圖分析，JLSL16井應與龍4井具有相似的沉積環(huán)境。圖5為過JLSL16井下二疊統(tǒng)頂層拉平地震剖面(該測線為圖4中測線B)，圖中3種不同的地震相特均表明JLSL16井在茅三時期該區(qū)域為灘相儲層發(fā)育有利區(qū)，預測成果與實鉆結果吻合。

4 結論
川西九龍山地區(qū)下二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組為典型的碳酸鹽緩坡沉積環(huán)境，沉積環(huán)境主要受下伏志留系相對淺水和深水古環(huán)境的控制。探索性地采用地震相與沉積相的綜合解釋技術，預測高能灘發(fā)育的有利區(qū)域。通過地震相分析，下二疊統(tǒng)內部地震反射時間厚度異常增加，反射同相軸增多，底界明顯超覆于志留系上，3種不同的地震相特征表明下二疊統(tǒng)為志留系殘余古高地繼承性沉積，古地貌特征決定了本區(qū)高能灘的有利發(fā)育區(qū)。利用3種地震相特征綜合分析，預測了高能灘發(fā)育的有利區(qū)域，經(jīng)實鉆證實，地震相與沉積相分析方法能提高下二疊統(tǒng)高能灘儲層的鉆探成功率。
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(本文作者：張延充1 劉克難1 彭才1 楊慧芬2 蒲平文1 1.川慶鉆探工程有限公司地球物理勘探公司；2.中國石油西南油氣田公司)