魏子博 ,陳雷 ,馮亮 ,陳鑫 ,蔡家蘭 ,閆夢(mèng)楠 ,譚秀成
(1.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川 成都 610500;2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西南石油大學(xué)研究分室,四川 成都 610500;3.天然氣地質(zhì)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610500;4.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦,重慶 400021;5.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院,四川 成都 610041)
中國(guó)海相碳酸鹽巖油氣資源量占全國(guó)油氣資源的40%[1],近年來,在臺(tái)緣礁灘帶狀油氣與成藏地質(zhì)理論指導(dǎo)下,在川東地區(qū)發(fā)現(xiàn)了普光、元壩等大型油氣田,證實(shí)了四川盆地臺(tái)緣帶可形成萬億立方米大氣區(qū)[2-3]。位于四川省宣漢縣的盤龍洞剖面,生物礁發(fā)育非常完整且厚度大,生物礁厚度可達(dá)129 m,是川東北地區(qū)最具特色的二疊系長(zhǎng)興組生物礁[4],因此,帶動(dòng)了大量關(guān)于城口—鄂西海槽生物礁儲(chǔ)層的研究。
本次研究主要基于研究區(qū)及周緣地區(qū)的野外剖面、測(cè)井及三維地震等資料,對(duì)奉節(jié)地區(qū)沉積相特征及儲(chǔ)層發(fā)育特征展開研究。研究成果對(duì)該地區(qū)之后的勘探開發(fā)有重要的參考價(jià)值。
奉節(jié)地區(qū)長(zhǎng)興組早期,沉積相與下伏地層具有關(guān)聯(lián)性,西側(cè)為淺水沉積,向東逐漸轉(zhuǎn)化為深水緩坡沉積。長(zhǎng)興組中—晚期,受到克拉通內(nèi)部裂陷等構(gòu)造作用,海槽側(cè)出現(xiàn)坡折帶,沉積環(huán)境也由早期的碳酸鹽巖緩坡沉積轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}巖臺(tái)地沉積(見圖1)[5]。
圖1 四川盆地長(zhǎng)興組沉積時(shí)期巖相古地理及尖山剖面
碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣是斜坡與臺(tái)地的轉(zhuǎn)換帶,水動(dòng)力較強(qiáng),是淺水沉積與深水沉積的變化帶,有利于生物礁發(fā)育。城口—鄂西海槽西側(cè)礁灘分布相對(duì)穩(wěn)定,且延展規(guī)模大,礁體多呈點(diǎn)狀分布,儲(chǔ)層多發(fā)育在臺(tái)地邊緣經(jīng)過白云石化和巖溶改造的礁核頂部(礁蓋微相)。巖石主要有淺灰—灰色溶孔云巖、海綿礁灰?guī)r和溶孔海綿礁白云巖等[6-7]。長(zhǎng)二—長(zhǎng)三時(shí)期是奉節(jié)地區(qū)長(zhǎng)興組生物礁發(fā)育最為繁盛的時(shí)期,沿城口—鄂西海槽發(fā)育的臺(tái)地邊緣礁,養(yǎng)料豐富,能形成堅(jiān)固的格架,加之發(fā)育的時(shí)間長(zhǎng),故多發(fā)育如紅花、盤龍洞和見天壩等臺(tái)緣生物堤礁[8-12]。
從基底算起,研究區(qū)經(jīng)歷了多期次區(qū)域造山(構(gòu)造)運(yùn)動(dòng),在揚(yáng)子、加里東、海西和印支三大構(gòu)造旋回中,構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多以升降作用為主,構(gòu)造現(xiàn)象主要為下降交替、局部隆生和繼承性作用。在喜山期運(yùn)動(dòng)期間,又經(jīng)歷了大巴山、米倉山、武陵—雪峰構(gòu)造帶的水平擠壓,導(dǎo)致了研究區(qū)地層構(gòu)造復(fù)雜[13]。
在二疊紀(jì)—三疊紀(jì),四川盆地內(nèi)部分異趨于明顯,晚二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組—早三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組受康滇古陸的影響,從西向東由陸相、海陸過渡相沉積漸變?yōu)橐院O嗵妓猁}巖沉積為主,形成“隆凹相間”的古地理格局[13-16]。
前人研究結(jié)果表明,研究區(qū)存在2種沉積模式:長(zhǎng)興組早期發(fā)育的碳酸鹽緩坡模式和長(zhǎng)興組中—晚期發(fā)育的碳酸鹽臺(tái)地模式[7,17-35]。本次研究將奉節(jié)地區(qū)長(zhǎng)興組臺(tái)地-海槽沉積體系進(jìn)一步劃分為開闊臺(tái)地、臺(tái)地邊緣、斜坡3個(gè)相帶(見表1)。
表1 研究區(qū)長(zhǎng)興組沉積相類型劃分
2.1.1 開闊臺(tái)地
基于巖心觀察、地震剖面分析發(fā)現(xiàn),研究區(qū)開闊臺(tái)地可進(jìn)一步劃分為臺(tái)內(nèi)灘、臺(tái)內(nèi)洼地2個(gè)微相,地震反射層呈平行或亞平反射外形結(jié)構(gòu)(見圖2)。臺(tái)內(nèi)灘發(fā)育在開闊臺(tái)地內(nèi)部,巖性以顆粒巖為主,巖石類型以生屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r為主。臺(tái)內(nèi)洼地位于開闊臺(tái)地上臺(tái)內(nèi)灘之間,巖性以各類石灰?guī)r為主,中下部多發(fā)育燧石結(jié)核灰?guī)r和泥灰?guī)r。
圖2 研究區(qū)長(zhǎng)興組地震相劃分
2.1.2 臺(tái)地邊緣
臺(tái)地邊緣位于碳酸鹽巖臺(tái)地的邊緣,地震反射剖面呈上隆反射外形,內(nèi)部反射紊亂。根據(jù)沉積特征將臺(tái)地邊緣劃分為臺(tái)地邊緣礁和臺(tái)地邊緣灘。臺(tái)地邊緣礁多呈單個(gè)礁體出現(xiàn),巖性主要為生屑灰(云)巖、生物障積灰(云)巖、泥晶灰(云)巖、藻黏結(jié)(云)巖等。臺(tái)地邊緣淺灘巖性主要為砂屑灰(云)巖、生屑泥晶云巖等,因所處水體較淺,臺(tái)地邊緣淺灘白云巖化作用較強(qiáng)。
區(qū)域沉積特征及單井、連井沉積相分析得出(見圖3),奉節(jié)地區(qū)呈現(xiàn)“兩隆三凹”、“隆凹相間”的格局。
圖3 過尖山—馬槽1井—奉1井—奉探2井長(zhǎng)興組沉積相斷面
奉節(jié)地區(qū)南北存在2個(gè)臺(tái)地邊緣,中間由1個(gè)整體水體較深的自西向東緩傾斜的臺(tái)內(nèi)洼地隔開 (見圖1、圖3)。洼地巖性以泥灰?guī)r、燧石灰?guī)r為主,局部發(fā)育硅質(zhì)灰?guī)r。
3.1.1 生屑灰?guī)r
生屑灰?guī)r為研究區(qū)長(zhǎng)興組較為發(fā)育的巖石類型,其中的生物碎屑主要類型有棘皮、有孔蟲、藻類、海綿等。常形成于水動(dòng)力作用較強(qiáng)的沉積環(huán)境(見圖4a)。
圖4 研究區(qū)儲(chǔ)層巖石類型特征
3.1.2 生物礁灰?guī)r
生物礁灰?guī)r野外較為常見,主要發(fā)育于長(zhǎng)二段,奉1井井區(qū)長(zhǎng)二段下部也較發(fā)育,分為藻黏結(jié)礁灰?guī)r和障積礁灰?guī)r。奉節(jié)地區(qū)臺(tái)緣帶由于水動(dòng)作用力較強(qiáng),此類巖石大量發(fā)育(見圖4b)。
3.1.3 生物礁云巖
研究區(qū)的生物礁云巖多為障積云巖。造礁生物主要為海綿,生物體腔常被粉—細(xì)晶方解石充填,雜基主要由藻黏結(jié)泥屑和細(xì)粒生屑組成(見圖4c)。
3.1.4 藻白云巖
藻白云巖進(jìn)一步可分為藻黏結(jié)白云巖和藻疊層白云巖。研究層區(qū)的藻黏結(jié)白云巖呈褐灰色,塊狀構(gòu)造、藻黏連結(jié)構(gòu)、斑馬狀構(gòu)造等,主要為微晶藍(lán)綠藻黏結(jié)云質(zhì)泥和粉屑構(gòu)成的黏結(jié)格架,多期亮晶方解石、白云石和硅質(zhì)等常充填—半充填于格架孔(見圖4d)。
藻疊層白云巖常見中—薄層狀,藻黏結(jié)為主,局部為含砂、粉屑結(jié)構(gòu),常具紋層狀層理,由富藻和富屑紋層組成(見圖4e)。
3.1.5 砂(礫)屑白云巖
砂(礫)屑云巖多以中—薄層狀、透鏡狀?yuàn)A于藻白云巖和泥粉晶白云巖之中。多由它形泥晶—細(xì)粉晶白云石構(gòu)成,顆粒分選、磨圓中等。粒間填隙物有泥晶、亮晶方解石(見圖4f)。
根據(jù)巖心觀察、巖屑和常規(guī)薄片等分析得知,奉節(jié)地區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要由晶內(nèi)溶孔、晶間(溶)孔、孔隙性溶洞和構(gòu)造縫組成。
3.2.1 晶內(nèi)溶孔
較粗粒的白云石和方解石中少量發(fā)育晶內(nèi)溶孔,對(duì)現(xiàn)今研究層段的儲(chǔ)集性能改造不明顯。
3.2.2 晶間(溶)孔
晶間(溶)孔常呈三面體或多面體形態(tài),多發(fā)育在自形—半自形的白云石晶粒間,主要分布于粉晶白云巖和細(xì)—粗晶白云巖中,灰泥或?yàn)r青局部充填—半充填。晶間孔隙隨白云巖孔隙的增大而變大(見圖4g)。
3.2.3 孔隙型溶洞
孔隙型溶洞主要發(fā)育在細(xì)—中晶白云巖和膏質(zhì)白云巖中。一般情況下,這些溶洞常與溶孔構(gòu)成蜂窩狀,被粗晶白云石、巨晶方解石、石英、硅質(zhì)和瀝青半充填—全充填。根據(jù)奉探1井長(zhǎng)興組巖心觀察和統(tǒng)計(jì),這類溶洞在奉節(jié)地區(qū)有一定的發(fā)育(見圖4h)。
3.2.4 構(gòu)造縫
奉節(jié)地區(qū)構(gòu)造縫多發(fā)育在層狀白云巖中,以高角度縫和斜縫為主,多數(shù)為小縫。較大裂縫、中等裂縫多被方解石、白云石等半充填或全充填,發(fā)育少量網(wǎng)狀微裂縫,被有機(jī)質(zhì)侵染,局部可見溶蝕擴(kuò)大縫(見圖4i)。
奉探1井和奉1井物性測(cè)試的分析、統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。
表2 奉探1井、奉1井長(zhǎng)興組物性參數(shù)
由表2可以看出,長(zhǎng)興組96.38%樣品的孔隙度在2%以下,孔隙度最大值4.23%。83.58%樣品的滲透率小于0.01×10-3μm2。總的來說,奉節(jié)地區(qū)長(zhǎng)興組屬于低孔、低滲儲(chǔ)層,局部為低孔、中滲。
生物礁地震資料的異常反射特征為:1)地震資料反射外形呈丘狀或透鏡狀。2)地震資料內(nèi)部反射特征常表現(xiàn)為雜亂、斷續(xù)、弱反射及無反射。3)因礁體與圍巖地震資料反射速度的差異,地震資料底部邊界通常有彎月形、杏仁狀、平直3種反射特征。4)礁頂?shù)卣鹳Y料通常為亮點(diǎn)反射,連續(xù)性與光滑度較好,礁體生長(zhǎng)狀況特殊時(shí),礁頂?shù)卣鹳Y料也會(huì)出現(xiàn)弱反射。5)生物礁邊緣地震資料常出現(xiàn)上超、披覆、繞射等反射特征[16-17]。
奉節(jié)地區(qū)臺(tái)緣生物礁地震資料反射特征主要表現(xiàn)為丘狀雜亂反射、丘狀層狀連續(xù)反射或丘狀斷續(xù)反射(見圖5),礁體邊緣可見上超和披覆反射特征?;谏锝傅牡卣鹳Y料反射特征,可對(duì)研究區(qū)內(nèi)生物礁儲(chǔ)層的分布進(jìn)行刻畫。
圖5 研究區(qū)長(zhǎng)興組生物礁地震反射特征
在地震剖面解釋基礎(chǔ)上,結(jié)合地震屬性可對(duì)生物礁儲(chǔ)層的分布進(jìn)行預(yù)測(cè)。本次研究中優(yōu)選最大振幅絕對(duì)值屬性對(duì)生物礁儲(chǔ)層進(jìn)行預(yù)測(cè)。振幅絕對(duì)值是時(shí)窗內(nèi)各采樣點(diǎn)振幅,保留了振幅的絕對(duì)值。
當(dāng)巖層向上隆起,且內(nèi)有層理或者礁灘相儲(chǔ)層發(fā)育時(shí),通常會(huì)引起反射振幅的變化,時(shí)窗內(nèi)振幅絕對(duì)值表現(xiàn)出中強(qiáng)的特征(見圖6);因此,該屬性可以在一定程度上表征古地貌形態(tài)和礁灘儲(chǔ)層的發(fā)育程度。
圖6 研究區(qū)長(zhǎng)興組振幅絕對(duì)值屬性
由圖6可以看出,在研究區(qū)的北部存在2個(gè)大的振幅高值區(qū),可能為生物礁儲(chǔ)層,南部存在較大范圍的中強(qiáng)振幅區(qū),中部存在小的中強(qiáng)振幅區(qū)。對(duì)研究區(qū)地震剖面解釋和屬性解釋得出,研究區(qū)北部發(fā)育2排生物礁,南部同樣有生物礁發(fā)育,發(fā)育較為穩(wěn)定(見圖7)。
圖7 研究區(qū)長(zhǎng)興組沉積相及生物礁儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)
1)奉節(jié)地區(qū)總體上形成南北2個(gè)臺(tái)地邊緣,中間由1個(gè)整體水深較深,以泥灰?guī)r、燧石灰?guī)r為主,局部發(fā)育硅質(zhì)灰?guī)r的自西向東緩傾斜的臺(tái)內(nèi)洼地相隔開,南北向總體上呈現(xiàn)“兩隆三凹”、“隆凹相間”的格局。
2)奉節(jié)地區(qū)發(fā)育的儲(chǔ)層主要為生物礁灰(云)巖、藻(藻疊層、藻黏結(jié))云巖生屑灰(云)巖、顆粒白云巖等。儲(chǔ)集空間類型比較多樣,主要發(fā)育晶內(nèi)溶孔、晶間孔、孔隙性溶洞和構(gòu)造縫。
3)奉節(jié)地區(qū)主要發(fā)育南北兩大礁體,在研究區(qū)北部,生物礁具有2排發(fā)育特征,南部同樣有生物礁發(fā)育,發(fā)育較為穩(wěn)定,礁體總面積為26.02 km2。