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      川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層預(yù)測(cè)

      2014-11-29 08:42:30蔡左花劉詩(shī)榮宋曉波王瓊仙龐河清
      海相油氣地質(zhì) 2014年4期
      關(guān)鍵詞:風(fēng)化殼波阻抗川西

      蔡左花,馮 霞,劉詩(shī)榮,宋曉波,王瓊仙,隆 軻,龐河清

      (1 中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院;2 中國(guó)石化西南油氣分公司博士后科研工作站)

      近年來(lái),隨著普光特大型整裝氣田的發(fā)現(xiàn),以及龍崗、元壩地區(qū)海相碳酸鹽巖勘探的突破,掀起了針對(duì)四川疊合盆地海相層系油氣勘探的熱潮[1]。對(duì)于盆地的海相層系,尤其是有勘探發(fā)現(xiàn)的中三疊統(tǒng)雷口坡組(如盆地西北部中壩氣田的雷口坡組三段,盆地中部磨溪?dú)馓锏睦卓谄陆M一段),更是重中之重[2]。鑒于雷口坡組的重要性,從2007年開始,勘探部門加大了對(duì)四川盆地川西坳陷雷口坡組的勘探力度,相繼部署鉆探的風(fēng)險(xiǎn)井XS3井、XS5井和XS6井,經(jīng)測(cè)試分別獲86.8×104m3/d、45.6×104m3/d和115×104m3/d的高產(chǎn)工業(yè)氣流,充分表明了川西地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組的勘探潛力巨大[3]。然而,由于川西坳陷雷口坡組的地層埋深大,以溶蝕孔洞縫為主的風(fēng)化殼型儲(chǔ)層具有很強(qiáng)的縱橫向非均質(zhì)性,再加上受膏巖層效應(yīng)的影響,其地震資料主頻和分辨率都低,因而依靠任何單一的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)皆難以實(shí)現(xiàn)風(fēng)化殼儲(chǔ)層的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)[4-5]。因此,針對(duì)川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部風(fēng)化殼灘相、蒸發(fā)潮坪相儲(chǔ)層的地質(zhì)特征,采用多學(xué)科、多技術(shù)方法進(jìn)行儲(chǔ)層綜合預(yù)測(cè)就顯得尤為重要。

      本研究綜合利用地震響應(yīng)特征、多屬性組合、相干體以及波阻抗反演等技術(shù)方法開展風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)結(jié)果與鉆井取得的認(rèn)識(shí)一致,表明本研究的方法適用于本區(qū)雷口坡組頂部風(fēng)化殼型儲(chǔ)層預(yù)測(cè),有利于降低鉆井部署風(fēng)險(xiǎn)。

      1 地質(zhì)概況

      1.1 區(qū)域構(gòu)造

      XC構(gòu)造帶是位于四川盆地川西坳陷中段的一個(gè)呈北東走向的大型隆起構(gòu)造,其南北兩翼分別緊鄰成都凹陷與梓潼凹陷,西為龍門山推覆構(gòu)造帶,東為東坡構(gòu)造帶[6](圖1)。該構(gòu)造帶在縱向上的各層段具有一定的相似性,且還具有多層疊置發(fā)育的特征。中三疊世以來(lái),本區(qū)經(jīng)歷了印支、燕山、喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的推覆擠壓作用,使得該構(gòu)造帶由深到淺構(gòu)造形狀略有不同:深層三疊系中上統(tǒng)發(fā)育的背斜總體上為西低東高且具有多個(gè)構(gòu)造高點(diǎn)(XQ構(gòu)造、XC構(gòu)造、LXC構(gòu)造、HXC構(gòu)造、GMZ構(gòu)造、WX構(gòu)造和FG構(gòu)造)組成的完整復(fù)式背斜(圖1),裂隙較為發(fā)育;而中淺層侏羅系發(fā)育的背斜則漸變?yōu)橄驏|傾沒(méi)的鼻狀構(gòu)造,斷裂發(fā)育程度明顯減弱。由于川西坳陷烴源巖質(zhì)量好,再加上優(yōu)良的生儲(chǔ)蓋組合類型,使得XC構(gòu)造帶十分有利于油氣運(yùn)移聚集[7]。目前川西地區(qū)鉆達(dá)海相雷口坡組的井有6口,分別為XS1井、XS2井、XS3井、XS4井、XS5和XS6井(圖1)。經(jīng)過(guò)這6口井的勘探,證實(shí)雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層具有良好的勘探前景。

      圖1 川西坳陷XC構(gòu)造帶位置圖

      1.2 沉積儲(chǔ)層特征

      在中三疊世末,受印支早期運(yùn)動(dòng)影響,四川盆地整體抬升,雷口坡組頂部遭受暴露剝蝕和喀斯特化,以致于在馬鞍塘組與雷口坡組之間形成區(qū)域不整合面①馮霞,王瓊仙,許國(guó)明,等.新場(chǎng)構(gòu)造帶馬鞍塘組—雷口坡組區(qū)帶評(píng)價(jià)研究[R].中國(guó)石油西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院,2012.(圖2)。按巖性的組合特征,雷口坡組四段可進(jìn)一步劃分為三個(gè)亞段:下亞段巖性以膏巖為主夾白云巖,為潟湖亞相沉積;中亞段主要為白云巖與膏巖不等厚互層,為蒸發(fā)潮坪亞相沉積;上亞段巖性主要為粉晶白云巖、灰質(zhì)白云巖、顆粒白云巖(灰?guī)r),為潮坪、臺(tái)內(nèi)灘亞相沉積。雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層主要發(fā)育于中—上亞段[8-9]。

      實(shí)鉆揭示,雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層的巖性主要為晶粒白云巖、藻砂屑白云巖、灰質(zhì)白云巖、藻砂屑白云質(zhì)灰?guī)r等。儲(chǔ)層孔隙度為1.12%~14.92%,平均為5.17%,滲透率為(0.02~21.06)×10-3μm2,平均為3.06×10-3μm2;儲(chǔ)集空間以次生溶蝕孔洞和溶縫為主,屬孔隙型、裂縫-孔隙型儲(chǔ)層;儲(chǔ)層厚38~75m,以Ⅱ—Ⅲ類儲(chǔ)層為主。

      2 儲(chǔ)層地球物理響應(yīng)特征

      2.1 地震響應(yīng)特征分析

      圖2 川西坳陷XC構(gòu)造帶中上三疊統(tǒng)地層綜合柱狀圖[9]

      地震響應(yīng)上,雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層由于受馬鞍塘組一段灰?guī)r及雷口坡組四段上亞段白云巖展布的影響而具有不同的特征(圖3)。圖中,T6反射層對(duì)應(yīng)的是馬鞍塘組一段石灰?guī)r頂界面或者雷口坡組四段頂界面(馬鞍塘組一段灰?guī)r尖滅處),稱之為第一相位,緊鄰第一相位之下,由于雷口坡組頂部風(fēng)化殼巖溶縫洞儲(chǔ)層的發(fā)育而形成斷續(xù)狀的另一中強(qiáng)相位,稱之為第二相位(圖3)。

      總體上,第一相位在地震剖面上表現(xiàn)為強(qiáng)振幅反射特征、連續(xù)性好、單相位寬度穩(wěn)定。在泥巖與石灰?guī)r接觸段,波形寬度受含氣灘體的影響,出現(xiàn)微弱寬窄及振幅強(qiáng)度變化,石灰?guī)r含氣后波形變窄,振幅能量降低;進(jìn)入馬鞍塘組二段泥巖與雷口坡組四段頂部巖溶層的接觸段,波形變寬,振幅變強(qiáng),若出現(xiàn)巖溶縫洞儲(chǔ)層,則同相軸下拉,相位出現(xiàn)波動(dòng),振幅強(qiáng)度微弱降低。緊鄰第一相位之下的第二相位,表現(xiàn)為“斷續(xù)狀”中強(qiáng)相位特征,其振幅能量的強(qiáng)弱主要與風(fēng)化殼巖溶縫洞儲(chǔ)層的厚度呈正相關(guān),風(fēng)化層越厚,振幅越強(qiáng),且相位不穩(wěn)定,總體上呈透鏡狀、斷續(xù)分布,這在雷口坡組四段上亞段白云巖分布區(qū)最為明顯。

      圖3 川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部—馬鞍塘組一段連井地震剖面

      2.2 波形分類

      由圖4所示,XC構(gòu)造帶T6反射層上10 ms—下35 ms 時(shí)窗段內(nèi)主要發(fā)育三大類波形。

      第一類波形 第一相位波形穩(wěn)定,相位寬度、振幅強(qiáng)度都變化不大;第二相位波形亦較為穩(wěn)定,振幅能量變化明顯,相位的上拉、下拉特征顯著(圖4 中的粉—黃色區(qū)域)。

      第二類波形 第一、第二相位合并,波形明顯變寬,出現(xiàn)上強(qiáng)、下弱的復(fù)合波峰,振幅能量弱—中變化(圖4 中的綠—淡藍(lán)色區(qū)域)。

      第三類波形 第一相位具有振幅能量的強(qiáng)弱變化和波形相位的寬窄變化,存在相位下拉現(xiàn)象,該時(shí)窗段內(nèi)未出現(xiàn)第二相位,僅在第一相位之下見一弱反射影子(圖4 的藍(lán)色區(qū)域)。

      將上述三類波形特征與儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征作對(duì)比,認(rèn)為第一類和第二類波形特征出現(xiàn)于雷口坡組頂部—馬鞍塘組一段儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū)內(nèi);第三類波形特征出現(xiàn)于雷口坡組頂部—馬鞍塘組一段儲(chǔ)層欠發(fā)育區(qū)內(nèi)。

      2.3 振幅變化特征

      根據(jù)地震響應(yīng)特征分析,T6反射層以下包括第一相位與第二相位,其中第二相位中—強(qiáng)振幅異常是預(yù)測(cè)的雷口坡組四段上亞段白云巖展布(即巖溶儲(chǔ)層發(fā)育)的有利區(qū)。如圖5所示,XC構(gòu)造帶T6反射層第二相位振幅能量值存在明顯的東西差異,平均正振幅值主要分布于XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶,其強(qiáng)弱變化明顯;至HXC構(gòu)造及其以東地區(qū),平均振幅值降至負(fù)數(shù),僅有局部地區(qū)存在正振幅值。

      結(jié)合地震剖面分析發(fā)現(xiàn),XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶發(fā)育有較為穩(wěn)定的第二相位,至HXC構(gòu)造及其以東地區(qū)第二相位總體消失,僅有零星分布??傮w上,振幅變化異常與之前的預(yù)測(cè)成果基本吻合,故振幅變化特征可作為本區(qū)雷口坡組四段上亞段白云巖展布預(yù)測(cè)的主要參數(shù)之一。

      圖4 川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部—馬鞍塘組一段波形分類圖

      圖5 川西坳陷XC構(gòu)造帶T6 反射層第二相位振幅能量分布圖

      2.4 波阻抗剖面特征

      風(fēng)化殼儲(chǔ)層的地震響應(yīng)特征源于儲(chǔ)集層溶蝕孔洞發(fā)育及所含流體引起的地震波阻抗及速度變化,因此速度和波阻抗反演是進(jìn)行儲(chǔ)集層預(yù)測(cè)的有效方法[10-12]。本次研究在XC構(gòu)造帶連片三維地震數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,通過(guò)錄井、測(cè)試及測(cè)井資料的標(biāo)定,開展波阻抗反演工作,反演結(jié)果與鉆井、測(cè)井和錄井解釋對(duì)應(yīng)較好。

      在參與反演的XS4井、XS3井和XS5井雷口坡組頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層內(nèi),低波阻抗異常明顯,反映效果好(圖6)。低波阻抗有利儲(chǔ)集層發(fā)育區(qū)主要分布于XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶,與第二相位展布區(qū)基本吻合。

      圖6 川西坳陷XC構(gòu)造帶過(guò)XS3井—XS4井—XS5井波阻抗反演剖面

      經(jīng)實(shí)踐證實(shí),波阻抗參數(shù)對(duì)雷口坡組頂部溶蝕縫洞型儲(chǔ)層的識(shí)別敏感,本區(qū)存在的低波阻抗異常實(shí)際上與雷口坡組四段上亞段的白云巖分布有關(guān)。因而在進(jìn)行本區(qū)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作時(shí),波阻抗也可作為預(yù)測(cè)的主要參數(shù)之一。

      2.5 地震相干體特征

      對(duì)碳酸鹽巖成巖作用的分析認(rèn)為,儲(chǔ)層發(fā)育除受白云巖重結(jié)晶作用及早期暴露溶蝕外,后期深埋溶蝕對(duì)儲(chǔ)層改造亦起重要作用,早期裂縫的發(fā)育更是會(huì)直接影響到儲(chǔ)層的進(jìn)一步改造[13]。裂縫預(yù)測(cè)是碳酸鹽巖油氣藏勘探開發(fā)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),也是風(fēng)險(xiǎn)井、勘探井部署的重要依據(jù)[14]。在此,本文采用相干分析方法進(jìn)行裂縫預(yù)測(cè)。

      相干分析是一種基于對(duì)地震道相似性分析的方法,它與裂縫、巖性變化、資料品質(zhì)的關(guān)系密切[15-18]。本區(qū)雷口坡組上部主要為一套白云巖地層,其上覆的馬鞍塘組則為石灰?guī)r地層,由于雷口坡組巖性橫向變化小,因此相干分析表現(xiàn)出的低相干特征主要是由裂縫及縫洞體的變化造成的。為了滿足細(xì)小裂縫檢測(cè)的需要,筆者選取了小時(shí)窗來(lái)對(duì)目標(biāo)層段做相干分析,分析結(jié)果如圖7所示。

      由圖7 可見,在XC構(gòu)造帶雷口坡組—馬鞍塘組發(fā)育有NE 向和NW 向兩組呈X 剪切的層間小斷裂,NE 向小斷裂較為發(fā)育,近等距切割巖層??v向上,斷裂系統(tǒng)向上延伸至上三疊統(tǒng)小塘子組,向下延伸至雷口坡組四段。分析認(rèn)為,該斷裂系統(tǒng)形成于印支晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),主要受NW—SE 向擠壓,使得介于馬鞍塘組二段頁(yè)巖層和雷口坡組四段膏鹽層兩個(gè)軟弱層之間的石灰?guī)r和白云巖剛性層發(fā)生脆性斷裂而形成斷裂帶。該斷裂系統(tǒng)既可作為油氣運(yùn)移的通道,也可較好地改善雷口坡組四段的儲(chǔ)集性能,形成了裂縫-孔隙型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育帶[19-20]。

      3 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)

      對(duì)本區(qū)雷口坡組頂部風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層的地球物理響應(yīng)特征研究表明,采用任何單一的技術(shù)方法去預(yù)測(cè)儲(chǔ)層,風(fēng)險(xiǎn)極大,難于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布,因而需集多學(xué)科、多技術(shù)方法進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[21]。通過(guò)前述分析后綜合認(rèn)為,本區(qū)風(fēng)化殼縫洞型儲(chǔ)層主要發(fā)育于T6反射層(第一相位)之下的第二相位;其振幅能量的強(qiáng)弱主要與風(fēng)化殼巖溶縫洞儲(chǔ)層的厚度呈正相關(guān),風(fēng)化層越厚,振幅越強(qiáng);相位不穩(wěn)定,總體上呈透鏡狀、斷續(xù)分布;儲(chǔ)層均表現(xiàn)出相對(duì)低阻抗特征。根據(jù)多技術(shù)方法預(yù)測(cè)的結(jié)果認(rèn)為,XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶屬于雷口坡組頂部?jī)?chǔ)層發(fā)育有利區(qū),HXC構(gòu)造—FG構(gòu)造一帶為儲(chǔ)層發(fā)育較有利區(qū),其余地區(qū)儲(chǔ)層相對(duì)較差(圖8)。

      為了進(jìn)一步計(jì)算儲(chǔ)層厚度,以明確本區(qū)資源量潛力,本文以XS3井和XS5井儲(chǔ)層的波阻抗作為門檻值,沿層計(jì)算門檻值內(nèi)波阻抗屬性時(shí)間厚度,再轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)層厚度。在此,對(duì)XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部向下100 m 范圍內(nèi)的儲(chǔ)層進(jìn)行了厚度計(jì)算,儲(chǔ)層厚度總體在0~75 m 之間,以工區(qū)中部HXC構(gòu)造為分界,往西儲(chǔ)層厚度增大,往東儲(chǔ)層厚度則急劇減薄。XC構(gòu)造—WX構(gòu)造及XQ構(gòu)造東南翼,儲(chǔ)層厚度總體上大于35 m;XQ構(gòu)造及其北西翼相對(duì)較薄,儲(chǔ)層厚度總體上大于10 m;東部的HXC構(gòu)造—FG構(gòu)造一帶儲(chǔ)層厚度小于25 m,大于15 m 的儲(chǔ)層主要分布于FG構(gòu)造及FG構(gòu)造—HXC構(gòu)造中部的斜坡帶。

      圖7 川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部—馬鞍塘組一段相干分析圖

      圖8 川西坳陷XC構(gòu)造帶雷口坡組頂部?jī)?chǔ)層綜合評(píng)價(jià)圖

      在完成儲(chǔ)層厚度計(jì)算后,對(duì)雷口坡組頂部?jī)?chǔ)層進(jìn)行綜合評(píng)價(jià):風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層主要分布于XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶,綜合評(píng)價(jià)為Ⅰ—Ⅱ類,以Ⅰ類為主(儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū));其次為HXC構(gòu)造—FG構(gòu)造一帶,綜合評(píng)價(jià)為Ⅰ—Ⅱ類,以Ⅱ類為主(儲(chǔ)層發(fā)育較有利區(qū)),其余地區(qū)儲(chǔ)層相對(duì)較差(圖8)。

      4 結(jié) 語(yǔ)

      (1)川西坳陷XC構(gòu)造帶中三疊統(tǒng)雷口坡組的地質(zhì)條件復(fù)雜,對(duì)雷口坡組頂部風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)極大,采用任何單一的技術(shù)方法皆難于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)儲(chǔ)層分布,因而需要采用多學(xué)科、多技術(shù)方法進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。

      (2)雷口坡組頂部風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層主要發(fā)育于T6反射層(第一相位)之下的第二相位。風(fēng)化層越厚,振幅越強(qiáng);相位不穩(wěn)定,總體上呈透鏡狀、斷續(xù)分布;具有相對(duì)低阻抗特征。

      (3)根據(jù)地球物理響應(yīng)特征,綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為:風(fēng)化殼洞縫型儲(chǔ)層主要分布于XQ構(gòu)造—XC構(gòu)造—WX構(gòu)造一帶,為儲(chǔ)層發(fā)育有利區(qū);HXC構(gòu)造—FG構(gòu)造一帶,基本為儲(chǔ)層發(fā)育較有利區(qū);其余地區(qū)儲(chǔ)層相對(duì)較差。

      致謝:本次研究得到了本項(xiàng)目組其他成員的熱情幫助,李興平高級(jí)工程師對(duì)本文提供了修改意見,一并深表感謝!

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