川中–川東地區(qū)下二疊統(tǒng)茅口組二段白云巖發(fā)育規(guī)律研究

徐 敏，陸林超，段 杰，梁 虹，席 彬，江 娜

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川中–川東地區(qū)下二疊統(tǒng)茅口組二段白云巖發(fā)育規(guī)律研究

徐 敏，陸林超，段 杰，梁 虹，席 彬，江 娜

（中國(guó)石油東方地球物理公司西南物探分公司，四川成都 610213）

結(jié)合四川盆地3 000 km地震剖面實(shí)際資料和1 200口井鉆井資料，從典型井和典型區(qū)塊研究出發(fā)，地震與地質(zhì)相結(jié)合，研究了川中–川東地區(qū)下二疊統(tǒng)茅口組二段白云巖測(cè)井、地震等響應(yīng)特征，尋找茅口組二段白云巖分布的規(guī)律。研究結(jié)果表明，當(dāng)茅二a段發(fā)育白云巖時(shí)，白云巖底界在地震剖面上具有弱–較強(qiáng)反射特征，白云巖發(fā)育區(qū)呈北西–南東向展布，靠近泥巖發(fā)育區(qū)左側(cè)邊界是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的最有利區(qū)。四川盆地下二疊統(tǒng)茅口組白云巖分布呈條帶狀大面積分布，勘探潛力巨大，為下一步勘探的接替目標(biāo)。

川中–川東地區(qū)；下二疊統(tǒng)；茅口組；白云巖；地震響應(yīng)特征

四川盆地下二疊統(tǒng)茅口組是重要的含油氣層系，經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的勘探實(shí)踐，早期在盆地南部發(fā)現(xiàn)了一批中小型氣田及含氣構(gòu)造[1–6]，近期在四川盆地中部南充構(gòu)造及東部石福場(chǎng)構(gòu)造均鉆遇了白云巖儲(chǔ)層，展示了其良好的勘探前景。

前人立足于整個(gè)四川盆地針對(duì)茅口組主要開(kāi)展了沉積相、古巖溶、古地貌及成因特征的地質(zhì)研究，僅對(duì)局部區(qū)域開(kāi)展了地質(zhì)、地震、沉積相方面的綜合研究。李毅等[2]針對(duì)川東–川中地區(qū)茅口組白云巖成因提出了熱次盆的概念，并利用鉆井資料進(jìn)行了白云巖分布帶的初步劃分；宋文海于1985年提出了茅口組白云巖發(fā)育于茅口組上部，川東、川南地區(qū)均有發(fā)育的初步認(rèn)識(shí)，但由于勘探和研究相對(duì)較少，沒(méi)有開(kāi)展深入分析[11]。本次研究針對(duì)川中–川東茅口組白云巖，開(kāi)展鉆井、測(cè)井及地震三方面的綜合研究，對(duì)白云巖分布規(guī)律進(jìn)一步深入認(rèn)識(shí)。

1 茅口組白云巖沉積演化及儲(chǔ)層特征

加里東運(yùn)動(dòng)奠定了四川盆地中–下二疊統(tǒng)的基本地貌格局，形成了盆內(nèi)南西高、北東低的古地勢(shì)。川中–川東地區(qū)在下二疊統(tǒng)沉積期，位于上揚(yáng)子地臺(tái)西北緣的臺(tái)緣隆起帶，為繼承性古地貌高帶，高能灘發(fā)育且易于發(fā)生混合水白云石化，為臺(tái)緣高能灘相白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)。研究區(qū)位于基底斷裂帶附近，配合古斷裂帶可發(fā)生多期溶蝕及次生白云石化作用，形成優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層。汪華[9]等人研究認(rèn)為該套白云巖儲(chǔ)層受熱次盆微相控制，具有熱水成因性質(zhì)，即茅口組沉積期川北地區(qū)可能已經(jīng)進(jìn)入構(gòu)造拉張活躍期，深部熱水沿深大斷裂向上運(yùn)移，使茅口組發(fā)生次生白云石化。白云石化作用與溶蝕作用相互促進(jìn)，形成了川西–川中–川東地區(qū)圍繞川中臺(tái)內(nèi)凹槽兩側(cè)古地貌高帶廣泛發(fā)育的優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層[13]。

早二疊世末，受東吳運(yùn)動(dòng)抬升作用影響，茅口組遭受不同程度剝蝕，殘余厚度分布不均，總的趨勢(shì)是由盆地東南向西北變薄[14–16]。茅口組厚119~508 m，平均237 m，一般為200~300 m。整個(gè)茅口組自下而上可劃分為4個(gè)巖性段（圖1），茅一段為黑灰色泥質(zhì)生屑灰?guī)r與含泥質(zhì)的泥晶綠藻屑灰?guī)r；茅二段為灰褐色泥晶生屑灰?guī)r、蟲(chóng)藻灰?guī)r夾亮晶生屑、紅藻灰?guī)r；茅三段為淺灰、灰白色亮晶灰?guī)r、亮晶紅藻灰?guī)r；茅四段受剝蝕作用影響大，多保存不全，主要為深灰–黑灰色含生屑泥晶灰?guī)r、泥晶綠藻灰?guī)r和泥晶蟲(chóng)屑灰?guī)r，川東地區(qū)缺失。茅二段生屑灰?guī)r

層段白云石化作用較強(qiáng)，是主要的儲(chǔ)層發(fā)育段，巖性以灰褐–褐灰色細(xì)粉晶云巖、針孔溶孔云巖、角礫云巖為主，白云巖孔隙發(fā)育，鏡下構(gòu)造縫較發(fā)育，表明茅口組是以裂縫為主的孔隙裂縫型儲(chǔ)層。

圖1 四川盆地下二疊統(tǒng)綜合柱狀圖

2 茅二段白云巖鉆井及測(cè)井響應(yīng)特征

通過(guò)對(duì)川中–川東地區(qū)鉆達(dá)下二疊統(tǒng)的近千口鉆井資料研究發(fā)現(xiàn)，部分井在茅口組有厚層白云巖，并集中分布于茅二段；部分井則發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r，有些井則兩者均不發(fā)育，僅為灰?guī)r。針對(duì)這些現(xiàn)象，對(duì)盆地內(nèi)川中–川東地區(qū)所有鉆穿二疊統(tǒng)茅口組的井進(jìn)行鉆井、測(cè)井、地震綜合分析，以尋找茅二a段（P1m2a）巖性變化規(guī)律，劃分出茅口組白云巖發(fā)育區(qū)，為地震勘探目標(biāo)提供有力依據(jù)。

茅二段白云巖在整個(gè)川中–川東地區(qū)均有分布，厚度為1.0~34.0 m。整體上川東地區(qū)臥龍河構(gòu)造及板橋構(gòu)造鉆遇白云巖的井位相對(duì)較多，白云巖相對(duì)更為發(fā)育，厚度較大；川中構(gòu)造鉆達(dá)該目的層的井相對(duì)較少，僅廣安構(gòu)造的GT2井及GC2井鉆遇該套白云巖，厚度也達(dá)到20.0 m。川中–川東地區(qū)茅二段多口井測(cè)試獲得了工業(yè)氣流（表1）。

利用自然伽馬（）曲線和速度曲線對(duì)鉆遇白云巖的井進(jìn)行了分析，獲得了新的發(fā)現(xiàn)。白云巖發(fā)育層段相對(duì)圍巖具有較明顯的低速和低特征，速度值在5 200~6 300 m/s，值小于40 API，白云巖厚度向南西方向逐漸減?。荒嗷?guī)r發(fā)育段為高和明顯的低速特征，值大于80 API，速度值低于5 500 m/s，泥質(zhì)灰?guī)r由東到西逐漸增厚。但到了東部及北部高峰場(chǎng)構(gòu)造、七里峽構(gòu)造及龍會(huì)場(chǎng)構(gòu)造一帶，泥質(zhì)灰?guī)r則不再發(fā)育，茅口組地層厚度減薄，茅三、茅四段地層缺失。川中–川東地區(qū)茅口組二段從西到東分別發(fā)育灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r，最有利的白云巖分布在中部區(qū)域，靠近泥灰?guī)r區(qū)白云巖厚度相對(duì)較厚（圖2）。

表1 川中–川東地區(qū)茅二段白云巖厚度及測(cè)試統(tǒng)計(jì)

3 茅二段白云巖地震響應(yīng)特征

白云巖的厚度及泥質(zhì)含量在川中–川東地區(qū)存在較大的變化。由于白云巖的速度與密度和泥灰?guī)r之間存在較大的差異，因此，當(dāng)?shù)貙又邪l(fā)育不同的巖性時(shí)，其與圍巖之間的波阻抗差也會(huì)不同，從而在地震剖面上的地震響應(yīng)也會(huì)存在差異。利用波動(dòng)方程正演模擬技術(shù)，對(duì)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r地震反射特征進(jìn)行模擬，是研究地震波傳播的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征的重要手段，也是地震資料偏移成像的基礎(chǔ)。

3.1 茅二段白云巖底界地震反射特征理論分析

合成地震記錄是用井的聲波及密度測(cè)井曲線計(jì)算出的反射系數(shù)與子波褶積計(jì)算而得到，作為地震剖面與地質(zhì)剖面聯(lián)結(jié)的橋梁，在地震解釋中得到了廣泛的應(yīng)用。用密度曲線和聲波曲線聯(lián)合提取反射系數(shù)提高合成記錄的精度。合理的測(cè)井曲線是制作高精度合成地震記錄的前提，通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線的井斜、井徑曲線進(jìn)行分析、解釋，消除明顯的曲線畸變。反射系數(shù)的計(jì)算盡可能對(duì)密度、AVO、多次波等影響因素進(jìn)行考慮，特別是一定要重視實(shí)測(cè)的密度曲線，而不是僅僅用聲波曲線轉(zhuǎn)換成波阻抗和反射系數(shù)，或用Gardner公式來(lái)計(jì)算。如果地層的巖性變化不大，上述做法影響不大；但是當(dāng)?shù)貙又袔r性變化大，要求高分辨率地震解釋，特別是針對(duì)巖性進(jìn)行研究，密度的參數(shù)就顯得尤為重要。

圖2 川中–川東地區(qū)茅口組白云巖發(fā)育測(cè)井響應(yīng)特征

從幾口典型井的合成記錄上看（圖3），當(dāng)白云巖發(fā)育時(shí)，白云巖底部表現(xiàn)為弱波峰反射（紅色底界）；當(dāng)泥灰?guī)r發(fā)育時(shí)，由于泥灰?guī)r與圍巖之間的波阻抗差相對(duì)較大，茅二段底界表現(xiàn)為中強(qiáng)–強(qiáng)波峰反射特征（藍(lán)色底界）；沒(méi)有白云巖和泥質(zhì)灰?guī)r發(fā)育時(shí)，則為空白或者極弱反射特征。隨著白云巖或者泥質(zhì)灰?guī)r厚度的增大，地震反射能量增強(qiáng)。

圖3 茅二段發(fā)育不同巖性理論地震響應(yīng)模式

3.2 實(shí)際地震響應(yīng)特征分析

地震剖面和合成地震記錄經(jīng)過(guò)不同的兩種途徑取得。地震剖面與地震采集過(guò)程中儀器的頻率特性、震源類型、采集方式等有關(guān)，同時(shí)也與處理中水平疊加技術(shù)、偏移技術(shù)、動(dòng)校正技術(shù)、層速度分析技術(shù)等相關(guān)。所以，地震剖面的特征與理論上合成記錄會(huì)有所不同。

從川東地區(qū)臥龍河構(gòu)造地震剖面可以看出（圖4），茅二段鉆遇白云巖的井位為W123、W114、W122、W183，白云巖厚度從12～26 m不等，茅二a段底界在地震剖面上整體表現(xiàn)為隨著厚度的增大而反射能量相對(duì)增強(qiáng)的弱反射特征，厚度越薄，地震反射表現(xiàn)為空白或者極弱反射特征（12 m處）；當(dāng)茅口組二段發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r時(shí)，地震響應(yīng)特征表現(xiàn)為連續(xù)、穩(wěn)定、中強(qiáng)波峰反射特征，并且隨著泥質(zhì)灰?guī)r厚度增大，反射能量增強(qiáng)。從連井地震剖面上看，隨著白云巖或者泥質(zhì)灰?guī)r厚度的增大，地震反射能量增強(qiáng)，與理論合成記錄結(jié)論基本一致。

圖4 茅二段發(fā)育不同巖性的地震剖面特征

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，茅口組白云巖發(fā)育在茅二段上部，距離上二疊統(tǒng)底界（P2l）大約120 m范圍內(nèi)。地震剖面上表現(xiàn)為：當(dāng)茅二段發(fā)育白云巖儲(chǔ)層，弱波峰反射距離標(biāo)志反射層P2l之間的時(shí)差為25 ms左右；當(dāng)茅二段發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r時(shí)，層速度減小，反射時(shí)差增大，距離標(biāo)志反射層P2l時(shí)差在30 ms左右。即當(dāng)茅口組二段發(fā)育白云巖時(shí)，弱波峰反射同相軸距離P2l相對(duì)較近；當(dāng)發(fā)育泥質(zhì)灰?guī)r時(shí)，距離P2l則相對(duì)較遠(yuǎn)。依據(jù)這個(gè)規(guī)律提取P2l反射層向下25 ms處的振幅屬性，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了地震相平面分布研究，結(jié)果表明，弱振幅區(qū)位于探區(qū)的西部及中部，為白云巖發(fā)育有利區(qū)；強(qiáng)振幅區(qū)位于探區(qū)的東部，為泥巖發(fā)育區(qū)，與實(shí)際鉆井情況吻合（圖5）。

圖5 川東WLH區(qū)塊振幅屬性

4 茅口組茅二段白云巖分布規(guī)律

最大波峰振幅是分析時(shí)窗內(nèi)的最大正振幅，對(duì)于地震每一道，在分析時(shí)窗里做一拋物線，恰好通過(guò)最大正的振幅值和它兩邊的兩個(gè)采樣點(diǎn)，沿著這一曲線內(nèi)插得到最大波峰振幅值。最適合繪制層序內(nèi)或沿著特定的反射體上的振幅異常圖，是進(jìn)行振幅異常成圖的最佳屬性之一；這些異常可能是由于氣體和流體的聚集、不整合，或是調(diào)諧效應(yīng)而引起的。它能夠較好地反映層附近巖性或含氣砂巖的變化振幅異常，可用于地層巖性相變分析，計(jì)算薄砂層厚度，識(shí)別亮點(diǎn)、暗點(diǎn)，指示烴類顯示，識(shí)別火成巖等特殊巖性。根據(jù)前述白云巖發(fā)育測(cè)井及地震響應(yīng)特征分析結(jié)果，對(duì)四川盆地川中–川東地區(qū)500條二維測(cè)線 （約3 000 km）歸一化處理，提取茅二段（P1m2a）底界最大波峰振幅屬性。整個(gè)研究區(qū)域振幅強(qiáng)弱分布基本呈北西–南東向，強(qiáng)振幅區(qū)域位于洋度溪構(gòu)造–涼水井構(gòu)造–水口場(chǎng)一帶，為泥質(zhì)相對(duì)較為發(fā)育區(qū)；中弱–弱反射條帶基本位于南充–華淶–臥龍河–茍家場(chǎng)–石福場(chǎng)一帶（圖6），為白云巖較為發(fā)育區(qū)。

利用鉆遇白云巖、泥巖的井位進(jìn)行了振幅門檻值的確定，結(jié)合振幅屬性的平面分布結(jié)果，劃分出白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r平面展布。二疊系茅口組茅二a段發(fā)育白云巖區(qū)帶已被鉆井證實(shí)（74口井）；研究區(qū)有高段的泥質(zhì)灰?guī)r的井一共有32口井，都分布在強(qiáng)振幅條帶內(nèi)，表明整個(gè)條帶預(yù)測(cè)的結(jié)果可靠。

通過(guò)鉆井測(cè)試資料結(jié)果研究發(fā)現(xiàn)，越靠近泥質(zhì)灰?guī)r發(fā)育條帶左側(cè)邊界，白云巖厚度越大，測(cè)試產(chǎn)量相對(duì)也越高。因此，白云巖發(fā)育條帶中，靠近泥質(zhì)灰?guī)r發(fā)育條帶左側(cè)邊界為白云巖儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)更有利區(qū)域，是下一步勘探最為有利目標(biāo)區(qū)。

5 結(jié)論

圖6 川中–川東地區(qū)白云巖、泥質(zhì)灰?guī)r平面分布

（1）茅口組白云巖發(fā)育在茅二段上部，距離上二疊統(tǒng)底界120 m范圍內(nèi)，在地震剖面上位于頂界向下25～30 ms。通過(guò)合成記錄精細(xì)標(biāo)定，地震剖面上白云巖段地震響應(yīng)特征具有隨著白云巖厚度變化而變化的特征，當(dāng)茅二a段發(fā)育白云巖時(shí)，底界具有弱–較強(qiáng)反射的地震反射特征。這個(gè)認(rèn)識(shí)為通過(guò)地震手段研究白云巖的分布提供了重要的依據(jù)。

（2）川中–川東地區(qū)下二疊統(tǒng)茅口組地層上部存在白云巖大面積發(fā)育和泥質(zhì)條帶發(fā)育區(qū)域，發(fā)育條帶呈北西–南東向展布?？拷噘|(zhì)條帶邊界附近的白云巖發(fā)育區(qū)是儲(chǔ)層發(fā)育相對(duì)更為有利的區(qū)域。

（3）四川盆地下二疊統(tǒng)茅口組白云巖分布呈條帶狀大面積分布，勘探潛力巨大，為下一步勘探的接替目標(biāo)。

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編輯：蒲洪果

2017–11–30

徐敏，博士，高級(jí)工程師，1972年生，2016年博士畢業(yè)于成都理工大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)從事油藏地球物理精細(xì)描述技術(shù)研究工作。

中國(guó)石油重大科技專項(xiàng)（2013ZD01–02）。

1673–8217（2018）04–0023–05

TE111.2

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