冉 崎 陶夏妍 徐昌海 張連進 黃天俊 劉蜀敏 丁孔蕓 蒲柏宇

中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院

0 引言

四川盆地環(huán)開江—梁平海槽兩側(cè)臺緣帶是天然氣富集的有利相帶，已發(fā)現(xiàn)普光、龍崗、元壩、鐵山、大貓坪、五百梯、黃龍場等多個二疊系生物礁氣藏[1-3]。該盆地生物礁氣藏勘探開發(fā)大致可以分為3 個階段：①1981—1997 年，野外露頭調(diào)查和探井鉆探，先后發(fā)現(xiàn)了建南、石寶寨、鐵山、張家場、臥龍河、板東、雙龍、鐵山、雙家壩、五百梯、黃龍場等眾多生物礁氣藏，當(dāng)時認為所發(fā)現(xiàn)的生物礁均為點礁或塔礁，礁體平面分布具有隨機性[4-6]；②1998—2008 年，王一剛等[7]首次提出川東北部地區(qū)存在開江—梁平海槽，并明確陸棚邊緣相帶控制了臺緣礁的分布，期間先后發(fā)現(xiàn)了普光、龍崗等陡坡加積型臺地邊緣生物礁氣藏，并取得了顯著的天然氣勘探開發(fā)成效；③2009年至今，王一剛等[8]、文龍等[9]、武恒志等[10]進一步明確臺緣斜坡帶具有“南緩北陡、東緩西陡”的特征。該認識推動了四川盆地緩坡型生物礁氣藏的勘探開發(fā)，從而發(fā)現(xiàn)了元壩、龍門、大貓坪、五百梯二排礁等緩坡型生物礁氣藏。

從不同地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組斜坡相的坡度來看，龍崗、普光、鐵山、龍會場、黃龍場等陡坡型生物礁斜坡坡度超過了23°，最大可達40°[8]，礁體垂向加積生長，厚度較大，縱向多期礁發(fā)育，總體以單排礁為主，單個礁體面積介于5 ～20 km2；而元壩、雙家壩、興隆場、大貓坪、五百梯等緩坡型生物礁斜坡坡度介于3°～10°，具有礁體小、平面分散、側(cè)向遷移等顯著特征，常常發(fā)育為多排礁、雁列礁或指狀礁，單礁體面積介于1 ～5 km2。前人識別和預(yù)測生物礁的地震方法較多，主要通過礁體丘型外形、地層厚度增厚、上覆地層披覆構(gòu)造等特征以及礁體地震響應(yīng)模式分析、地震正演模擬、地震屬性提取、古地貌恢復(fù)等方法對生物礁進行刻畫[11-14]。以上方法對陡坡型大礁體的識別精度高，但對于緩坡型小礁體的地震識別卻有著很強的多解性，礁體刻畫精度總體較低，尤其在當(dāng)前新冠肺炎疫情和國際低油價的“雙重大考”下，難以滿足氣藏高效開發(fā)的需求。

鑒于此，在深入認識緩坡型生物礁地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，提出了“雙高”一體化處理技術(shù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動的“盒狀體”透視技術(shù)、殘厚法沉積古地貌恢復(fù)技術(shù)和三維可視化技術(shù)為核心的生物礁刻畫新方法，以期解決緩坡型小礁體三維空間精細雕刻及定量表征的瓶頸問題，并將該方法應(yīng)用到川東地區(qū)大貓坪區(qū)塊長興組氣藏，精細落實了生物礁展布細節(jié)，指導(dǎo)了新井Y012-X16 井“一井雙礁”且天然氣日產(chǎn)量超百萬立方米，取得了生物礁氣藏勘探的重大突破。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于開江—梁平海槽南側(cè)“U”形臺緣帶的轉(zhuǎn)折端[15]，構(gòu)造位置橫跨大天池、七里峽、南門場。受生物礁發(fā)育程度的影響，長興組臺緣帶地層厚度有差異，地層厚度介于220 ～300 m，基于P.R. Vail 為代表的經(jīng)典層序地層學(xué)理論，可以將長興組劃分為2 個三級層序SQ1 和SQ2，依據(jù)巖性、電性特征，自下而上劃分出長一、長二、長三段，其中長二段—長三段為生物礁發(fā)育的主要層位（圖1）。

2 緩坡型生物礁的基本特征

2.1 緩坡型臺緣形態(tài)特征

生物礁的發(fā)育及生長受海槽形態(tài)的控制，碳酸鹽巖斜坡的形態(tài)及與其相連的臺地邊緣沉積地貌是影響礁體規(guī)模、期次及展布特征的關(guān)鍵因素，在不均勻拉張作用的控制下，環(huán)開江梁平海槽兩側(cè)長興組沉積期斜坡坡度存在著較大的差異，最低不足3°，最大可至40°。陡坡帶（如儀隴—鐵山坡地區(qū)）斜坡坡度可達23°～40°[8-9]，緩坡帶（如五百梯、大貓坪地區(qū)）斜坡坡度僅2°～4°。由北至南，海槽兩側(cè)斜坡帶呈現(xiàn)出由緩變陡再變緩的特征，在海槽南部臺緣轉(zhuǎn)折端大貓坪地區(qū)斜坡坡度減至最小，僅2°～3°，為典型的緩斜坡沉積，斜坡坡度小，臺緣帶地貌起伏不明顯（圖2）。

2.2 緩坡型生物礁發(fā)育特征

開江—梁平海槽臺緣生物礁的遷移演化主要受古地貌、海平面變化等多重因素影響和控制。由于緩坡型臺緣離斷陷沉降中心較遠，未能形成明顯的地貌差異，長一時期生物礁不發(fā)育，在長二時期，斷陷沉降繼續(xù)發(fā)展，海槽形態(tài)逐漸形成，該區(qū)深淺水地貌差異逐漸明顯，生物礁開始生長發(fā)育，因此緩坡型臺緣生物礁于長二段的中上部開始發(fā)育；在穩(wěn)定的熱沉降構(gòu)造背景下，古海平面的旋回變化直接控制著生物礁灘體沉積的疊加樣式，當(dāng)海平面下降時，造礁生物為尋求最有利的生長發(fā)育條件則向海盆一側(cè)生長，從而出現(xiàn)臺地邊緣向海盆遷移的現(xiàn)象；當(dāng)海平面上升時，造礁生物為避免被“淹死”，則會向陸一側(cè)，即臺地內(nèi)部一側(cè)生長，從而導(dǎo)致臺地邊緣向臺內(nèi)遷移，進而形成多排、多期的小礁體（圖3）。

圖2 開江—梁平海槽斜坡—臺緣形態(tài)特征圖

圖3 開江—梁平海槽南側(cè)長興組緩坡型生物礁發(fā)育模式及地震剖面特征圖

2.3 緩坡型生物礁氣藏氣水分布特征

環(huán)開江—梁平海槽長興組生物礁氣藏為構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉氣藏，氣水關(guān)系復(fù)雜，完鉆井氣水界面不統(tǒng)一，單礁體為獨立氣水系統(tǒng)，具有“一礁一藏”的特征，既有邊水氣藏，也有底水氣藏，氣水分布主要受生物礁儲集體及現(xiàn)今構(gòu)造的控制[10,16-19]。以大貓坪區(qū)塊長興組為例，區(qū)內(nèi)生物礁氣藏“一礁一藏”特征明顯，無統(tǒng)一的氣水界面，長二段早期礁整體含氣性較差，氣層分布局限且多口井見水，長三段晚期礁整體含氣性較好，氣層大面積分布，構(gòu)造高部位為氣，構(gòu)造相對低部位見水，單礁體內(nèi)部存在著“上氣下水”的特征，礁體頂部含氣性好（圖4）。

圖4 長興組生物礁氣藏剖面圖

3 緩坡型生物礁識別新方法

早期主要通過層拉平、“亮點”等技術(shù)識別生物礁體，在龍崗等地區(qū)取得了較好的應(yīng)用效果[20]。隨著天然氣勘探開發(fā)工作的深入，由于地震資料橫縱向分辨率低、成像效果較差[21]，生物礁相帶窄且橫向變化快、生物礁體積小、隆起幅度低等問題，緩坡型生物礁的預(yù)測存在著較大的困難（圖5）。

圖5 緩坡型生物礁典型地震反射特征圖

3.1 地震資料“雙高”一體化處理技術(shù)

針對緩坡型生物礁體積小、隆起幅度低的特征，以地質(zhì)目標為導(dǎo)向驅(qū)動，以橫向高保真為核心，在“雙高”標準處理流程的基礎(chǔ)上，重點做好保真保幅疊前多域去噪、井控Q 補償和反褶積子波處理、高精度速度場約束下疊前時間偏移成像等關(guān)鍵步驟，充分保護低頻信息，處理成果頻寬由10 ～60 Hz 拓寬到 6 ～58 Hz，空間偏移歸位準確，生物礁邊界、礁間潮道地震特征明顯（圖6）。

3.2 生物礁識別新方法

3.2.1 數(shù)據(jù)驅(qū)動，利用“盒狀體”透視技術(shù)快速識別生物礁發(fā)育范圍

生物礁地震反射特征表明，長頂振幅能量、連續(xù)性發(fā)生變化是生物礁最重要的識別依據(jù)[12]，丘狀體之上出現(xiàn)的披覆構(gòu)造，尤其是高部位出現(xiàn)的上隆特征，會對上覆飛仙關(guān)組的地震反射波形及能量造成影響，這是利用地震屬性進行生物礁識別的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的時間切片或沿層切片技術(shù)存在著不等時或依賴長頂人工解釋精度的問題，不能較快較好地鎖定生物礁發(fā)育范圍。

三維可視化透視技術(shù)是利用有一定厚度的“盒狀體”，將目的層附近有可能是地質(zhì)體反射的地震數(shù)據(jù)容納其中，剔除或弱化不必要的干擾信息，將目標反射最大限度地呈現(xiàn)出來。因“盒狀體”、拉平技術(shù)和透視技術(shù)的特點，解釋員能夠看到縱向上一定范圍的地震反射特征，避免了由于不等時或者數(shù)據(jù)遮擋帶來的不確定性。該方法僅需解釋離目的層最近的一個可連續(xù)追蹤標志性層位，不依賴于長興組頂部解釋精度，是典型的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法。棕黃—亮黃色的就是生物礁的地震響應(yīng)，藍綠色為海槽或礁間潮道，展布是比較清晰的（圖7）。該方法能夠較為快速和準確地呈現(xiàn)生物礁的橫向展布特征，圈定礁群發(fā)育范圍，指導(dǎo)下一步精細解釋。

圖6 地震“雙高”處理成果對比剖面圖

圖7 生物礁三維可視化透視圖

3.2.2 利用殘厚法沉積古地貌恢復(fù)技術(shù)精細刻畫生物礁隆起細節(jié)

利用地震資料對生物礁形態(tài)的刻畫，傳統(tǒng)方法是精細解釋長興組頂部，但由于生物礁大小多變、礁頂巖性組臺多變、儲層發(fā)育情況多變等因素，長頂?shù)姆瓷洳⒉粏我?，沒有統(tǒng)一的解釋標準，導(dǎo)致無法精細、準確刻畫其形態(tài)，生物礁井鉆探失利的原因多歸結(jié)于此。

通過長期的鉆探總結(jié)，認為生物礁發(fā)育的部位，地震剖面具有上覆下伏地層“頂凸底凹”特征（圖8）?！绊斖埂笔侵赣捎谏锝赴l(fā)育形成局部高地貌，造成飛仙關(guān)組地層繼承性隆起現(xiàn)象，“底凹”是指由于礁儲層發(fā)育或含氣帶來的速度變化，造成長興組底界地震反射同相軸下凹現(xiàn)象[22]。因此可以利用地層厚度的變化，來間接指示生物礁的發(fā)育。同時，也可以利用厚度變化趨勢指導(dǎo)長興組頂部的解釋方案，將原來不能識別的細節(jié)變化識別出來，新的解釋原則及方案已經(jīng)得到了鉆探成果的證實。

圖8 生物礁發(fā)育區(qū)“頂凸底凹”反射特征圖

3.2.3 利用三維可視化技術(shù)明確生物礁空間展布形態(tài)

得到關(guān)鍵性的解釋成果后，利用三維可視化技術(shù)可以更加直觀地表示出多個地質(zhì)體的相對空間關(guān)系，最大限度地明確生物礁的空間展布形態(tài)[23]。某地區(qū)飛四底—上二疊統(tǒng)底的時間厚度在三維空間中的展示，可以清晰看到礁群呈多個條帶狀展布（圖9-a），礁體與礁體、礁體與潮道的接觸關(guān)系清晰可辨，相對“盒狀體”透視技術(shù)的成果，精度有了大幅度的提高。在地層厚度成果的指導(dǎo)下，對長興組頂部層位做了精細的調(diào)整解釋后，利用三維可視化成果，將生物礁的真實構(gòu)造形態(tài)及隆起幅度等細節(jié)（圖9-b），與實鉆井進行對比分析，可以幫助我們更好地設(shè)計、跟蹤鉆井軌跡。

圖9 生物礁三維可視化表征圖

4 精細雕刻方法的應(yīng)用

4.1 大貓坪緩坡型生物礁的識別

大貓坪區(qū)塊沉積相帶位于開江—梁平海槽東南側(cè)轉(zhuǎn)折端，是構(gòu)造位置位于四川盆地川東斷褶帶云安廠構(gòu)造帶南段東南翼斷下盤的一個潛伏構(gòu)造，氣藏類型為構(gòu)造—巖性復(fù)合圈閉氣藏[13,24]。區(qū)內(nèi)斜坡帶坡度僅2°～3°，礁體上隆特征不明顯，為典型的緩坡型生物礁氣藏。根據(jù)前述的緩坡型生物礁刻畫新方法，基于地震資料“雙高”一體化處理，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動和“盒狀體”透視技術(shù)快速識別生物礁發(fā)育范圍，利用地層厚度異常精細刻畫生物礁隆起細節(jié)，最終實現(xiàn)大貓坪地區(qū)生物礁的精細刻畫（圖10）。

圖10 大貓坪區(qū)塊長興組礁體精細刻畫成果圖

4.2 緩坡型生物礁氣藏高效開發(fā)實踐

4.2.1 Y012-X16 水平井鉆探歷程

根據(jù)前述生物礁精細刻畫成果，2018 年中國石油西南油氣田公司首次在開江—梁平海槽生物礁氣藏中探索水平井垂直臺緣帶“一井雙礁”部署模式，部署了水平井Y012-X16 井（圖11），完鉆層位為長三段，完鉆井深6 970 m，水平段長度1 628 m，最大井斜角92°，測井解釋儲層厚度為546.3 m，平均孔隙度為5.7%，礁體儲層鉆遇率為81.25%。地震精細標定表明，水平井井眼軌跡在兩個礁體均鉆遇長三段晚期礁礁頂部位，測井曲線上表現(xiàn)為低自然伽馬、高聲波時差、高孔隙度的特征。2020 年12 月2 日，②號礁體已成功測試獲氣103.46×104m3/d；2021 年1 月26 日對兩個礁體進行測試，獲113.65×104m3/d 的高產(chǎn)工業(yè)氣流，硫化氫含量為103.27 g/m3，天然氣無阻流量達236×104m3/d。實鉆效果與預(yù)期完全吻合，刷新了中石油生物礁儲層鉆遇長度新紀錄，為小生物礁氣藏群的效益開發(fā)開辟了新途徑。

4.2.2 長水平段“一井雙礁”開發(fā)模式

大貓坪長興組生物礁氣藏儲層縱向上集中發(fā)育在上部成礁旋回的高位體系域中[9,25]，主要分布于長三段頂部晚期礁礁頂微相中[26]。合成記錄及儲層精細標定成果表明，臺地邊緣生物礁長興組頂界為斷續(xù)亮點之上的波谷位置，生物礁在地震剖面上表現(xiàn)為明顯的丘狀隆起正形地貌，礁體內(nèi)部為不連續(xù)的雜亂、空白地震反射特征，與非礁相振幅差異明顯，生物礁儲層（礁頂）地震響應(yīng)特征為“斷續(xù)亮點”反射，儲層主要分布于亮點波峰零相位至飛仙關(guān)組底部波谷之間的位置（圖11）。結(jié)合小礁體展布特征、儲量動用情況、井控程度等，采用不規(guī)則井網(wǎng)進行開發(fā)，根據(jù)生物礁儲層分布規(guī)律及地震響應(yīng)模式，明確礁頂儲層分布及地震響應(yīng)特征，進行井軌跡優(yōu)化設(shè)計，建立了緩坡型小礁體長水平段“一井雙礁”的開發(fā)模式，鑒于大貓坪區(qū)塊生物礁礁體規(guī)模小、平面較分散、優(yōu)質(zhì)儲層垂厚薄且靠近長興組頂部分布、礁頂部位含氣性較好的特征，水平井長水平段穿越多個小礁體礁頂優(yōu)質(zhì)儲層，根據(jù)礁體儲層地震響應(yīng)特征，井軌跡設(shè)計水平段位于靠近飛仙關(guān)組底部下部的斷續(xù)亮點波峰位置，使水平井盡可能鉆遇礁頂優(yōu)質(zhì)儲層，以達到同時動用多個礁體天然氣儲量的目的，極大地提高了儲量動用率，降低了經(jīng)濟成本?！耙痪p礁”開發(fā)模式的成功開辟了跨生物礁氣藏群效益開發(fā)的先例，使近年來開發(fā)井接連失利的大貓坪西區(qū)塊迅速復(fù)蘇，也為四川盆地開江—梁平海槽兩側(cè)甚至國內(nèi)外生物礁氣藏的高效開發(fā)提供了借鑒。

4.3 潛力展望

圖11 過Y012-X16 井軌跡深度剖面（左）及礁體精細雕刻（右）圖

大貓坪主體區(qū)氣藏目前處于開發(fā)中期穩(wěn)產(chǎn)階段，大貓坪西區(qū)塊由于氣井產(chǎn)量普遍較低，一度被認為該區(qū)生物礁欠發(fā)育，氣藏開發(fā)長期處于停滯不前的狀態(tài)。Y012-X16 井的高產(chǎn)，開辟了大貓坪西區(qū)塊小礁體氣藏高效開發(fā)的新篇章，通過小礁體的精細雕刻及定量表征，建立小礁體氣藏高效開發(fā)模式，突破制約氣藏高效開發(fā)的瓶頸問題，大貓坪區(qū)塊預(yù)計可新增多個礁體開發(fā)區(qū)，可為大貓坪長興組生物礁氣藏開發(fā)提供近100×104m3/d 的補充產(chǎn)能，具有較大開發(fā)潛力，可作為四川盆地生物礁氣藏下一步滾動勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域。

5 結(jié)論

1）緩坡型臺緣斜坡坡度僅2°～4°，生物礁面積小、隆起幅度低，礁體遷移演化規(guī)律主要受沉積古地貌及海平面變化控制，形成多排、多期的小礁體。緩坡型生物礁氣藏氣水關(guān)系復(fù)雜，氣水界面不統(tǒng)一，具有“一礁一藏”的特征，長二段早期礁整體含氣性較差，長三段晚期礁整體含氣性較好，構(gòu)造高部位為氣，構(gòu)造相對低部位見水，單礁體內(nèi)部存在著“上氣下水”的特征，礁體頂部含氣性好。

2）基于地震資料“雙高”一體化處理，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動法及“盒狀體”透視技術(shù)快速識別生物礁發(fā)育范圍，利用殘厚法沉積古地貌恢復(fù)技術(shù)精細刻畫生物礁隆起細節(jié)，通過三維可視化技術(shù)明確生物礁空間展布形態(tài)，實現(xiàn)了緩坡型生物礁三維空間精細雕刻。

3）將生物礁識別新方法應(yīng)用于大貓坪區(qū)塊長興組氣藏，落實了生物礁展布細節(jié)，建立了長水平段“一井雙礁”開發(fā)模式，Y012-X16 井鉆探取得重大突破，刷新了中石油生物礁儲層鉆遇長度新紀錄，為小生物礁氣藏群的效益開發(fā)開辟了新途徑。大貓坪區(qū)塊預(yù)計可新增多個礁體開發(fā)區(qū)，為大貓坪生物礁氣藏開發(fā)提供近100×104m3/d 的補充產(chǎn)能，具有較大開發(fā)潛力，可作為四川盆地生物礁氣藏下一步滾動勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域。

致謝：在整個研究期間，中國石油西南油氣田公司楊雨總地質(zhì)師、勘探開發(fā)研究院肖富森專家、川西北氣礦文龍副礦長給予了悉心指導(dǎo)和解惑；中石油東方物探公司西南物探研究院完成了疊前資料處理；中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院張紅英老師完成測井評價。在此一并表示感謝！