超深层复杂碳酸盐岩滩相储层发育特征<br/>——以YB地区长兴组为例

超深层复杂碳酸盐岩滩相储层发育特征
——以YB地区长兴组为例

2019-10-18贾晓静柯光明徐守成周贵祥

石油地质与工程 2019年5期

贾晓静，柯光明，徐守成，周贵祥

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610041）

YB地区长兴组气藏是国内规模开发的、埋藏最深的超深层高含硫生物礁气藏，具有埋藏超深，高温、高压、高含硫，礁滩储层复杂，天然气组分复杂，气水关系复杂，压力系统复杂，地形、地貌复杂等“一超三高五复杂”的特点。其中，气藏埋深约 6500.0～7300.0 m，气井平均完钻井深7650.0 m，滩体主要发育在长兴组中下部，埋深均在6800.0 m以下。天然气组分复杂，H2S平均含量约5.32%，CO2平均含量约6.56%，甲硫醇平均含量约172.27 mg/m3，羰基硫平均含量约 144.25 mg/m3，总有机硫含量约582.00 mg/m3。礁滩展布复杂，生物礁单体规模小，礁盖面积0.12～3.62 km2，平均约0.99 km2；纵向上礁滩多期叠置，平面上组合方式不一，礁滩体类型多，优质储层薄，厚度约10.0～40.0 m，储层物性差，非均质性强，滩相储层平均孔隙度为4.1%，平均渗透率为0.180×10-3μm2。气水关系复杂，各礁滩体具有相对独立的气水系统，具有“一礁一滩一藏”的特点。

YB地区长兴组开发区以礁相生产为主，前期研究认为生屑滩主要发育在长兴组早期，生物礁还没大规模生长之前，滩相储层发育比礁相差，平面上分布相对局限。长兴组滩相提交探明储量 438.00×108m3，其中YB12井区滩面积最大，目前该区生产井因含水高均已关井。礁相区随着开发深入也不同程度产水，很多出水井测井、测试时均不含水，导致分析水体来源难度大，难以提出针对性的治水控水对策，随着出水井数增多，长兴组气藏稳产难度越来越大。开发初期滩区评价井多数产水，针对滩区储层研究相对较少，滩体平面展布规律不清，缺乏不同期次滩体沉积相平面展布及储层厚度预测。目前生产井产能低且不同程度含水，导致滩区动用程度低，开发潜力需要进一步评价。

因此，需要综合地质、地震资料研究不同期次滩体成因类型及储层发育特征，明确储层发育的滩体类型及储层平面展布，进一步评价滩相开发潜力，以确保长兴组气藏高产稳产。

1 研究区概况

1.1 区域地理构造位置

YB区块位于四川盆地东北部巴中、广元、南充市境内，为川北坳陷与川中低缓构造带结合部（图1），自下而上发育长兴组、须家河组、珍珠冲组、大安寨组等多套含气层系，以海相长兴组气藏为主，气藏埋深约6500.0～7100.0 m，为世界上已发现并成功开发的埋藏最深的高含硫生物礁大气田[1-3]。

图1 川东北地区构造位置

1.2 长兴组沉积特征

在四川盆地东北部，晚二叠世至早三叠世为飞仙关组沉积时期，始于东吴运动形成的茅口组侵蚀面上，由盆地北部、东部向西南方向海侵，经历了两个完整的由海侵到海退的沉积旋回。峨嵋地裂运动导致的拉张动力学背景影响到了川东北地区，自晚二叠世吴家坪组沉积时期，川东北地区开始处于构造拉张状态，开江-梁平陆棚开始发育，吴家坪组沉积含燧石结核灰岩；由于构造拉张和差异沉积，局部地区快速下沉，成为深水盆地，沉积大隆组硅质岩，部分地区下沉慢，为台地沉积环境，沉积长兴组碳酸盐岩[4-5]。

YB地区长兴组早期台地与盆地间地形坡度较小，表现为碳酸盐缓坡沉积模式，中晚期演变为碳酸盐台地沉积模式，在台地边缘发育生物礁及浅滩相，沉积生物碎屑灰岩、砂屑灰岩，生物礁虽小，但与其共生的浅滩面积广，形成规模巨大的台缘礁滩相储层[6]。

长兴组早期碳酸盐岩缓坡划分为深缓坡和浅缓坡相，发育浅缓坡生屑滩和深缓坡泥；长兴组中晚期台地划分为开阔台地和台地边缘相，发育台地边缘生物礁、台内滩、台地边缘浅滩等亚相以及礁基、礁核、礁盖、滩核、滩缘等多种微相。生屑滩是浅水生物碎屑密集堆积的一种高能微相，可沉积于浅缓坡、台地边缘、开阔台地内等背景，岩性为生屑滩灰岩或白云岩。生物礁是台地边缘由造礁生物原地密集生长构成岩石的一类微相，以能量较高、高速生长、块状构造、规模较大、组分复杂为特征，生物礁的典型岩性是骨架岩和障积岩。

YB地区长兴组整体属于缓坡型台地边缘礁滩相沉积，纵向上具“早滩晚礁”的沉积特征，早期以生屑滩沉积为主，晚期以生物礁沉积为主；平面上具有“南滩北礁”的展布特征，早期生屑滩主要分布于南部，呈片状展布，晚期生物礁主要分布于北部，呈条带状展布；受缓坡型台地边缘沉积背景的影响，礁滩体具有小、散、多期的特点。

2 滩相沉积特征

2.1 滩体发育期次

综合岩心、录井、测井等资料开展单井生屑滩划分，Y12等井长兴组岩心可见生屑滩发育，生物碎屑包括有孔虫、蜓、珊瑚、腕足等，其中有孔虫是最主要的生物碎屑类型，生物碎屑间可被粒状亮晶方解石、微晶灰岩胶结，局部可见藻粘结结构。测井曲线上，生屑滩灰岩层段表现为自然伽马值低、声波时差值较小、密度值较大、电阻率值较高的特征；生屑滩云岩层段表现为自然伽马值低、密度值较低、电阻率值较低、声波时差值升高的特征。

通过对 YB地区钻井及地震资料综合分析，长兴组纵向上划分为SQ1和SQ2两个三级层序，分别对应长兴组下段和长兴组上段；根据长兴组内部各级层序界面（主要是岩性突变面）的发育特征，每个三级层序又细分为两个四级层序[7-8]，长兴组内部不同期次礁、滩之间的界面一般为岩性突变的四级层序界面。

根据层序划分成果，长兴组纵向上共发育三期生屑滩。Ⅰ期生屑滩发育在长兴组下段底部，属于SQ1-1层序高位体系域；Ⅱ期生屑滩发育在长兴组下段顶部，属于SQ1-2层序高位体系域；Ⅲ期生屑滩发育在长兴组上段，属于 SQ2-1层序海侵体系域、高位体系域。

2.2 滩相沉积特征

YB地区长兴组礁滩生长发育与沉积环境关系密切。通过长兴组沉积古地貌和不同期次生屑滩沉积特征分析，长兴组Ⅰ、Ⅱ期生屑滩为缓坡沉积环境，此时，生物礁还未大规模生长，利于缓坡高能滩沉积；晚期长兴组演化为开阔台地沉积，有利于台地边缘生物礁生长发育，Ⅲ期滩受生物礁影响较大，发育环境受限，滩体分布在台内和礁后。因此，根据YB地区长兴组生屑滩沉积环境划分为三种成因类型，分别为浅缓坡高能滩、礁后低能滩和开阔台地低能滩，建立三种生屑滩沉积模式[9]（图2），并分析不同类型滩体平面展布特征。

图2 YB地区长兴组不同类型滩体沉积模式

2.2.1 浅缓坡高能滩

YB地区长兴组下段I、II期滩均属浅缓坡高能滩。Ⅰ期滩体是在长兴早期碳酸盐缓坡沉积、整体地形较平缓的背景下，局部地形较高、能量较强的地区发育的一种生屑滩，缓坡沉积背景下生屑滩易发生白云石化，甚至完全白云石化[10-11]，岩性以白云岩和灰质白云岩为主。平面上分布局限，处于深、浅缓坡转折带，滩体呈北西-南东向条带状展布，主要分布在Y25、Y5等井区。Ⅱ期滩属于台地边缘礁发育初期还未形成障壁之前的高能生屑滩沉积，岩性以含生屑白云质灰岩、含云质生屑灰岩为主；电性特征表现为自然伽马值低、曲线平直、变化平缓，电阻率值低的特点。平面上滩体具有由西向东、由南向北前积的特征，与 I期滩相比，滩体分布范围较大、厚度较大、连片性好（图3）。

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2.2.2 礁后低能滩、开阔台地低能滩

长兴组沉积中晚期 YB地区演化为台地边缘-开阔台地，生物礁开始大量生长，生屑滩沉积环境受限，主要发育在生物礁后与开阔台地内，由于生物礁的障壁作用，水体能量较弱，形成低能滩，白云岩化作用弱。长兴组沉积中晚期大致可分为两个短期沉积旋回，早期沉积旋回的海侵体系域为长兴期生物礁生长的繁盛期，这一时期台地镶边格局并未形成，表现为前礁后滩的沉积特征；礁后低能滩是在生物礁后发育的一种低能滩，当台地边缘开始出现生物礁礁基沉积，由生屑加积及礁屑不断向礁后充填形成。台地边缘生屑滩发育在生物礁形成之前的相对高部位，后期一部分生屑滩适合生物生长，演化为生物礁而快速生长，一部分礁体被波浪破碎，产生礁屑或生屑，进一步堆积。晚期旋回在早期礁滩的基础上发育了第二期礁滩沉积，随礁的生长和海平面下降在礁后部分地区形成局限环境，为滩后泻湖相沉积。

图3 长兴组浅缓坡高能滩平面分布

长兴组沉积中晚期第Ⅲ期滩平面分布较分散，礁后滩发育在Y12井区、Y3-Y16井区等，台内滩发育在Y24、Y13、Y14等井区（图4）。

图4 长兴组礁后滩和台内滩平面分布

通过生屑滩沉积环境分析认为，浅缓坡高能滩发育于长兴组沉积早中期的坡折带，局部地形较高、沉积能量强、白云石化程度高、储层厚度大、物性较好、储层最发育，为储层发育有利沉积相带。礁后低能滩发育于长兴组沉积中晚期生物礁后，水体相对较深、沉积能量较小、白云石化程度低、储层欠发育。开阔台地低能滩发育于长兴组沉积中晚期开阔台地内，水体较深、沉积能量弱、基本未白云石化，储层不发育。

3 滩相储层特征

3.1 储层基本特征

长兴组滩相储层岩石类型主要为灰色溶孔晶粒白云岩、残余生屑细粉晶白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩等，前三种为主要的储层岩石类型。晶粒白云岩白云石化程度强烈，粉-细晶白云石及细-粗晶白云石常具雾心亮边结构，晶间孔和溶蚀孔洞发育，可形成优质储层；残余生屑晶粒白云岩为生屑灰岩白云石化形成，晶间孔、溶孔发育，也可形成优质储层。

测井资料解释表明单井孔隙度为 2.1%～8.1%，平均值为4.1%；单井渗透率为0.010×10-3～15.900×10-3μm2，平均值为 0.180×10-3μm2。YB 地区长兴组储层物性分类标准为：Ⅰ类储层孔隙度≥10.0%，Ⅱ类储层孔隙度为 5.0%～10.0%，Ⅲ类储层孔隙度为2.0%～5.0%。储层岩石类型和物性之间关系密切，晶粒白云岩、残余生屑白云岩以Ⅰ、Ⅱ类储层为主，灰质白云岩、白云质灰岩、生屑（生物）灰岩主要为Ⅲ类储层。总体上，YB长兴组滩相储层物性比礁相差，表现为低孔、低渗特征。

3.2 储层平面展布特征

通过钻井标定、地震反射结构等多属性分析及正演模拟进行滩体识别，长兴组生屑滩地震响应特征为波峰强振幅，表现为“断续、短轴-微幅丘状”地震反射特征，其中缓坡型生屑滩在地震剖面上表现为“低频、中强振幅、微幅丘状复波”的特征，开阔台地台内滩在地震剖面上表现为“低幅度丘状外形、杂乱或亮点”的反射特征。滩相白云岩储层具有“亮点”反射、中低波阻抗特征。

3.2.1 浅缓坡高能滩储层展布特征

浅缓坡高能滩共发育两期，Ⅰ期滩储层相对较薄，物性较好。储层主要发育于Y25井、Y5-Y9井区；测井解释储层厚度10.0～25.7 m，孔隙度4.1%～12.3%；Y5-Y9井区滩体面积5.31 km2，Y25井区滩体面积15.00 km2。Ⅱ期滩储层预测厚度为4.0～57.0 m，孔隙度为2.0%～14.3%。平面上，由东往西、自南而北，储层厚度逐渐变薄，西区储层厚度小（4.0～12.0 m），东区储层厚度大（12.0～57.0 m）；测井孔隙度2.0%～7.5%。Y5井滩区面积28.30 km2，Y12井滩区面积31.76 km2，Y3-Y16滩区面积24.10 km2（图5）。

图5 长兴组浅缓坡高能滩储层预测厚度

3.2.2 礁后滩、台内滩储层展布特征

礁后滩、台内滩总体储层物性差，以Ⅲ类储层为主，分布面积158.94 km2，最厚大厚度60.0 m，平均厚35.0 m左右，可分为东西两个滩区。西区共发育4个滩体，Y22、Y21井钻遇滩体边缘，预测储层厚度薄（＜20.0 m），均为Ⅲ类储层。东区发育两个滩体：Y12-Y24-Y16滩体储层厚度15.0～35.0 m，孔隙度1.6%～3.4%；Y3滩体储层厚度30.0 m，孔隙度 5.0%，酸化压裂后日产气 5.30×104m3、日产水290.00 m3。

通过滩体储层特征研究，沉积相是储层发育的基础，白云岩化是储层发育的主要控制因素[19-20]。早期浅缓坡高能滩受古地貌控制，水体能量强，白云岩化作用强，储层物性好；长兴组沉积晚期礁滩共生，滩体发育受限，沉积于礁后和开阔台地，水动力较弱，白云岩化作用弱，储层发育差。综合评价滩相储层有利区主要分布于Y5井区和Y12井区（表1）。

4 滩相开发潜力评价

通过以上研究成果认为，Y5井区和Y12井区发育浅缓坡高能滩，滩体连片展布，面积大，为储层发育有利区。根据YB地区长兴组滩相储层测井解释、测试及试采情况分析，除研究区西北部构造高部位含气外，其他区域均不同程度含水。通过气水界面分析认为，长兴组Ⅰ、Ⅱ期生屑滩具有大致统一水线-6300.0 m左右，Y5井区为边水气藏，Y12井区为底水气藏，其余滩体均为高含水区或纯水区。

表1 长兴组滩区储层发育特征

4.1 Y5井滩区

通过对滩相平面展布特征分析，Y5-Y9井区发育Ⅰ生屑期滩，滩体连片展布。通过对Y5井和Y9长兴组下段滩进行射孔酸化压裂测试，分别日产气82.00×104，53.00×104m3。目前 Y5井长兴组上下段礁滩合采，累计产气7.60×108m3。Y18井为明显含水特征，Y9-1井长兴组上下段礁滩合采，产地层水，分析认为Y9-1水体来自下部Ⅰ期生屑滩，礁带构造高部位Y5井和Y9井不产地层水。

综合评价认为Y5井区滩体分布局限、单井产能高、物性好，但储层较薄、储量规模小。由于滩体发育边水，构造高部位Y5井随着生产时间延长有一定产水风险，根据滩体展布面积及储层参数计算水体规模768.00×104m3，结合数值模拟可以预测Y5井见水时间，为礁相生产井水侵预测提供依据。

4.2 Y12井滩区

Y12井区滩体平面分布范围相对较大，储层厚度大，物性好，储层较发育、有一定储量规模。根据测试、试采评价，Y12井日产气11.60×104m3、日产水 15.00 m3；Y24井日产气 57.00×104m3、日产水43.00 m3。Y12井滩区累计产气552.00×104m3、产水0.21×104m3，由于发育边（底）水，目前生产井均已高含水，难以实现效益开发，不具备开发潜力。