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        利用井震結(jié)合刻畫川東石炭系印支期古隆起特征及其意義

        2021-07-02 12:49:40任紀博楊榮軍
        天然氣勘探與開發(fā) 2021年2期

        葉 茂 彭 平 劉 輝 任紀博 楊榮軍

        1. 中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2. 中國石油勘探開發(fā)研究院四川盆地研究中心

        0 引言

        川東石炭系迄今仍是四川盆地天然氣勘探的主力儲產(chǎn)層系。但經(jīng)歷了近40年的勘探開發(fā)之后,多數(shù)老氣田相繼出水,進入產(chǎn)能遞減期,生產(chǎn)形勢日趨嚴峻。近年川東石炭系勘探領(lǐng)域轉(zhuǎn)向高陡構(gòu)造主體、復(fù)合圈閉和盆地邊緣圈閉,地質(zhì)條件復(fù)雜,勘探難度加大。目前石炭系已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大天池、五百梯、相國寺主體、巫山坎、馮家灣、萬順場、建南等50余個石炭系氣藏,除少數(shù)幾個是典型的構(gòu)造圈閉氣藏外,其余均是與構(gòu)造相關(guān)的地層—構(gòu)造復(fù)合圈閉或巖性—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏。

        川東地區(qū)石炭系現(xiàn)今多數(shù)氣藏分布于開江古隆起及其周緣[1],因此氣藏與開江古隆起之間存在密切關(guān)系,且具有繼承性。黃籍中通過有機質(zhì)成熟度分析認為印支期古隆起有利于油氣的富集和儲存,川東、川東北高陡構(gòu)造是有利的勘探目標(biāo)區(qū)[2-5]。韓克猷[6]認為印支運動形成的開江古隆起為疊隆起,其對應(yīng)了志留系烴源巖的生油高峰,有利于大、中型氣田的形成;徐國盛[7]等認為川東地區(qū)主要產(chǎn)氣構(gòu)造帶多數(shù)分布于開江古隆起的高地及周圍斜坡上,現(xiàn)今成組氣田的分布及成藏機理與古隆起的形成與發(fā)育存在密切的聯(lián)系,具有繼承性;沈平等[8]研究認為,雖然石炭系現(xiàn)今氣藏氣水界面各不相同,但是卻具有東、西區(qū)各一個統(tǒng)一的壓力分區(qū);徐國盛,劉樹根等[9]認為燕山運動期之前,志留系烴源巖大量生烴,在高壓驅(qū)使下初次運移至石炭系“倉儲式”儲集體內(nèi)并呈常壓游離態(tài);燕山運動期,石炭系中天然氣向開江古隆起區(qū)運移,形成石炭系早期古隆起大氣藏;喜馬拉雅運動期打破了古隆起氣藏的分布格局,促使天然氣在此期形成的高陡構(gòu)造帶各圈閉中重新調(diào)整分配,最終再聚集成藏。

        前人認為石炭系成藏與川東開江古隆起演化關(guān)系密切,并且對其進行了大量的研究,但是也存在一定的問題:①石炭系現(xiàn)今氣藏的分布范圍遠遠大于開江古隆起的面積(約2 812 km2)[10],石炭系古油藏的分布范圍需要進一步研究;②開江古隆起與石柱古隆起、瀘州古隆起以鞍部相接[11],但這兩個古隆起對于現(xiàn)今石炭系成藏的控制作用需要進一步研究。

        在前人研究的基礎(chǔ)上,根據(jù)區(qū)內(nèi)最新的地質(zhì)、地震資料,對川東地區(qū)印支期古隆起進行精細的古構(gòu)造恢復(fù),探討該區(qū)古隆起對現(xiàn)今氣藏的控制作用。

        1 地質(zhì)背景

        加里東運動期間,川東處于樂山—龍女寺古隆起伸向湘鄂西凹陷的斜坡上,在這一斜坡上志留系沉積的砂、泥巖累計有千余米,而且東厚西薄,志留系的泥、頁巖被認為是石炭系的主要烴源巖[12-14]。海西期海水再次侵入川東地區(qū),由于入侵的海水受到北面的大巴山古陸、南面的利川—黔江古陸以及西邊的樂山—龍女寺古陸的限制,石炭系就局限于這種海灣潮坪環(huán)境中沉積。其產(chǎn)物主要為一套泥—粉晶云巖、顆粒云巖、角礫云巖夾灰?guī)r,局部地區(qū)夾膏鹽沉積[15]。石炭紀末的云南運動,使得川東地區(qū)再次上升為陸,整個石炭系又受到不同程度的風(fēng)化剝蝕。石炭系地層殘余厚度一般為10~70 m,巖石受地表淡水淋濾,溶孔十分發(fā)育,是川東地區(qū)的主要儲層段。

        中三疊世末,印支運動早期,川東南的瀘州古隆起、石柱古隆起和川東北的開江古隆起開始定形,同時烴類開始形成和運移,是成藏的關(guān)鍵時期。喜山運動時,由于川東地區(qū)強烈的褶皺形變并伴有逆沖斷層的發(fā)生,至使古氣藏中的大量天然氣沿斷裂散失,部分進入褶皺形成的新圈閉中被保存下來,形成了眾多以高陡構(gòu)造為主要特征的各類圈閉的中、小型天然氣藏(圖1、圖2)。

        圖1 川東石炭系構(gòu)造綱要圖

        圖2 川東地區(qū)地層綜合柱狀圖

        2 研究方法

        目前,學(xué)者們常利用印模法、地層殘厚法、沉積特征法、層序地層分析法等來恢復(fù)古地貌,同時結(jié)合地震剖面,重建盆地的古構(gòu)造特征。前人研究認為印支期古構(gòu)造的形態(tài)與石炭系現(xiàn)今氣藏的形成關(guān)系密切,借鑒前人恢復(fù)古地貌的方法,利用印模法,基于更加全面的地震和鉆井?dāng)?shù)據(jù)來恢復(fù)印支期古構(gòu)造形態(tài)。

        晚三疊世是上揚子地臺由淺海臺地轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸湖盆的一個重要時期,川東地區(qū)須家河組一段主要為有障壁海岸沉積相的濱海沼澤亞相,少部分地區(qū)為障壁砂壩亞相,巖性主要為一套泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂巖薄層為主,局部夾薄層細砂巖。以須家河組底界作為等時面,分別統(tǒng)計實鉆井地層厚度與地震時差,計算機平面成圖,并對數(shù)據(jù)源進行可靠性分析,恢復(fù)須家河組一段沉積前的古構(gòu)造形態(tài)。主要數(shù)據(jù)來源為實鉆井地層厚度以及地震時差換算數(shù)據(jù)。以實鉆井地層厚度數(shù)據(jù)(須家河組底界至梁山組底界)。目前川東地區(qū)穿過或者鉆遇石炭系完鉆井大約800余口,主要分布于石炭系厚區(qū),構(gòu)造位置位于高陡構(gòu)造帶主體及逆斷層陡翼潛伏構(gòu)造,優(yōu)選早期探井,井斜較小,盡量規(guī)避井斜影響。地震時差數(shù)據(jù):在對川東地區(qū)石炭系分布區(qū)約4.2×104km2范圍內(nèi)的二維、三維地震資料進行精細解釋的基礎(chǔ)上,讀取須家河組底界至梁上組底界地震時差數(shù)據(jù)。

        3 古構(gòu)造恢復(fù)

        3.1 地層信息

        在對川東地區(qū)已鉆至石炭系的井進行地層的重新對比劃分基礎(chǔ)上,建立了區(qū)域地層大剖面,將須家河組底界拉平,剖面均顯示中三疊統(tǒng)至二疊系由川東周緣向達州—開江地區(qū)超覆沉積,揭示了石炭系古隆起的發(fā)育。

        從實鉆井地層厚度剖面圖上可以看出,北西南東向剖面清楚地顯示川東地區(qū)石炭系開江古隆起,核心部位位于渡口河—檀木廠—雙家壩一線,西陡東緩(圖3)。

        圖3 川東地區(qū)古隆起地層對比剖面圖(據(jù)實鉆井?dāng)?shù)據(jù))

        3.2 地震信息

        須家河組底界反射層一般表現(xiàn)為一單強相位,其上常出現(xiàn)一較強相位,其下常為復(fù)波。該層反射連續(xù)性好,振幅強、相位特征明顯。梁山組底界反射層由前強后弱兩個較窄的相位組成,以前相位標(biāo)層,該層反射連續(xù)性好、相位較穩(wěn)定,與龍?zhí)督M底界反射層間時差在110~130 ms之間。這兩層是標(biāo)準反射層,可在川東地區(qū)全區(qū)對比跟蹤(圖4)。

        圖4 WT1井合成記錄標(biāo)定及過井剖面對比

        川東地區(qū)石炭系鉆井眾多,在對川東地區(qū)已鉆至志留系的井進行精細合成記錄標(biāo)定的基礎(chǔ)上,建立了由川中至川東區(qū)域地震大剖面(圖5)。將須家河組底界拉平后,其趨勢與實鉆井地層厚度保持一致。

        圖5 川東地區(qū)古隆起地震剖面圖

        3.3 相關(guān)性分析

        采用地層方法和地震方法利用計算機生成平面圖,并對原始數(shù)據(jù)可靠性進行分析。對實鉆井資料分析認為,川東地區(qū)石炭系絕大部分鉆井分布于高陡構(gòu)造主體及陡翼下盤潛伏高帶,因此,這些區(qū)域數(shù)據(jù)較為可靠,而在盆地邊緣鉆井?dāng)?shù)量 稀少,數(shù)據(jù)可靠性較差。對地震資料分析認為,在高陡構(gòu)造主體區(qū)域由于逆斷層的存在導(dǎo)致地層重復(fù),其時間層位存在重復(fù),數(shù)據(jù)可靠性較差。兩種方法均具有一定的局限性,無法獨立精細刻畫印支期古構(gòu)造圖。

        因此,綜合以上兩種方法,分別讀取實鉆厚度值與地震時差數(shù)據(jù),進行相關(guān)性分析,樣本數(shù)392個(表1),相關(guān)系數(shù)0.79,相關(guān)性強(圖6)。

        表1 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時差統(tǒng)計表(部分)

        圖6 須家河組底界—梁山組底界厚度與地震時差相關(guān)系圖

        3.4 川東石炭系分布區(qū)印支期古構(gòu)造特征

        川東石炭系分布區(qū)印支期古構(gòu)造總體表現(xiàn)為三個大的古隆起:開江古隆起、瀘州古隆起、石柱古隆起。根據(jù)前人的研究,印支期瀘州古隆起展布面積小于8×104km2,開江古隆起面積較小,小于4×104km2,至白堊紀—新近紀,瀘州—開江古隆起自川西南至川東北沉積厚度減薄,總體上以隆起—斜坡為主。在實鉆井?dāng)?shù)據(jù)結(jié)合地震資料的基礎(chǔ)上,對梁山組至雷口坡組厚度進行平面成圖,應(yīng)用印模法恢復(fù)川東地區(qū)印支期石炭系古復(fù)合圈閉分布圖(圖7)。古隆起構(gòu)造線疊加石炭系的地層剝蝕線形成了3個地層-古構(gòu)造復(fù)合圈閉油藏,其復(fù)合圈閉要素如表2所示。

        表2 印支期石炭系古復(fù)合圈閉要素統(tǒng)計表

        圖7 川東地區(qū)印支期石炭系古復(fù)合圈閉分布圖

        4 古隆起控制的現(xiàn)今石炭系油氣藏

        喜山運動造就了現(xiàn)今四川盆地的構(gòu)造面貌,現(xiàn)今構(gòu)造格局成形。強烈的褶皺和剝蝕作用改造了燕山運動時期形成的氣藏圈閉的形態(tài)和保存條件,并形成新的圈閉和氣藏,天然氣重新分配、聚集于各種類型圈閉中。根據(jù)對目前川東地區(qū)石炭系獲氣井及儲量區(qū)的復(fù)查、梳理,現(xiàn)今氣藏的分布與古油藏具有密切的聯(lián)系,現(xiàn)今石炭系氣藏均為印支期古油藏范圍內(nèi)的重新分配、調(diào)整,而非印支期斜坡區(qū)、向斜區(qū)成藏。

        1)川東地區(qū)石炭系已獲儲量區(qū)塊均位于最低海拔古構(gòu)造線-3 000 m之上,石炭系目前已鉆獲氣井均位于古復(fù)合圈閉之內(nèi),證明利用古構(gòu)造圖刻畫的古復(fù)合圈閉油藏含油范圍真實可靠。

        2)對臥龍河石炭系氣藏精細描述,認為其可分為三個不同壓力系統(tǒng)、互不連通的氣藏,中間由巖性致密帶相隔。其中,北區(qū)、中區(qū)兩個氣藏邊界與最低海拔構(gòu)造線-3 000 m對應(yīng),認為可能是由于古油藏含油邊界控制。

        3)在印支期開江古隆起高部位的川東北石炭系低滲區(qū)塊發(fā)育巖性-構(gòu)造復(fù)合圈閉,其巖性、物性變化形成對流體的圈閉有較大的不確定性,氣水倒置,不完全符合等深線閉合規(guī)律。如鉆遇的G5井、G31井位于構(gòu)造圈閉之外,可能為巖性、物性致密帶所封隔(圖8)。

        圖8 川東地區(qū)安仁-沙罐坪-溫西石炭系氣藏剖面圖

        4)在渝東石柱區(qū)的一些井如MA1井、CZ1井等水井的石炭系取心段中,至今未發(fā)現(xiàn)儲層中有瀝青存在。因此,開江與石柱古油藏之間的邊界位于大池干構(gòu)造帶和方斗山構(gòu)造帶之間。

        5)開江古隆起控制了石炭系大部分氣藏,瀘州古隆起控制了相國寺、臥龍河南,新市、雙龍、茍西等石炭系氣藏,石柱古隆起控制了建南石炭系氣藏。其中,開江古隆起對應(yīng)四川盆地志留系生烴中心;而瀘州古隆起、石柱古隆起分別對應(yīng)生烴邊緣地區(qū),生烴中心與保氣中心配合程度較差。

        5 結(jié)論

        四川盆地川東地區(qū)存在印支期古構(gòu)造復(fù)合圈閉,對現(xiàn)今石炭系油氣富集成藏具有控制作用:

        1)古隆起核部油氣充滿度高,疊合巖性(儲層)致密帶可形成巖性—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏或者疊合高陡構(gòu)造主體傾末端可形成地層—構(gòu)造復(fù)合圈閉氣藏;

        2)最低古構(gòu)造線(-3 000 m)之下及生烴邊緣地區(qū)的勘探需要慎重。

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