川中地区凉高山组湖岸线识别及致密油气有利区

2022-03-09徐相前司国帅张少敏

天然气工业 2022年2期

白桦杨晓熊艳关旭徐相前司国帅董伟夏铭章雄张少敏

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2. 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司西南物探研究院

1 概述

四川盆地在震旦系到侏罗系的24个层系中发现了油气藏且以气藏为主[1]，其中埋藏最浅的为三角洲—湖相沉积体系的侏罗系[2]。平面上侏罗系油气主要分布在四川盆地中部（以下简称川中地区）（图1），纵向上主要分布在自流井组大安寨段、凉高山组和沙溪庙组[2]（图2）。

图1 四川盆地构造略图及研究区位置

图2 川中地区地层综合柱状图

前人以测井、岩心资料为基础，研究了川中地区凉高山组低孔渗储层特征[4-9]、滩坝沉积特征[10]、含油气性控制因素[5,9,11]等。关于凉高山组沉积特征，唐大海[7]认为凉高山组是继大安寨末湖盆萎缩之后，又一次大规模湖侵的沉积产物；厚刚福等[10]认为川中地区凉高山组下段（凉下）主要发育泛滥平原—滨湖沉积，凉高山组上段（凉上）主要为浅湖沉积环境。关于凉高山组致密油成藏的控制因素，魏嘉宝[5]和郭海洋等[11]认为裂缝最为关键；陈世加等[9]认为输导体系、储层物性和裂缝是主控因素。

笔者应用岩心、录井、测井和地震资料，基于地震沉积学，开展了凉高山组沉积演化及致密油有利相带的预测工作，首次明确指出了凉高山组湖岸线对高产井分布的控制作用，与油源断层沟通且位于湖岸线附近的滩坝是凉高山组最有利的致密油“甜点”发育区。

湖岸线具有“控砂、控圈、控藏”的特点，在鄂尔多斯盆地延长组与石盒子组、松辽盆地青山口组、渤海湾盆地沙河街组等均已发现大量的位于湖岸线附近的受湖岸线控制的油气藏[12-15]。可见，开展凉高山组湖岸线研究具有重要理论和现实意义，以期能为四川盆地湖相层系油气富集主控因素的研究提供启发与借鉴。

2 区域地质背景

四川盆地自震旦纪以来，经历了从海相沉积向陆相沉积的转变，以海相沉积为主；震旦纪—中三叠世为海相碳酸盐岩沉积，晚三叠世早期为海陆过渡相沉积，晚三叠世中期以后为陆相碎屑岩沉积（厚度介于 2 ～ 5 km）[1]。

四川盆地是一个大型含油气叠合盆地，已发现多套含油气层系，其中埋藏最浅的为侏罗系[2]。油气资源评价表明，侏罗系石油资源丰富，其中凉高山组石油资源量在 2.3×108～ 4.2×108t。自 1958 年充3井和女2井在凉高山组获得工业油流以来，基于裂缝（洞）型油藏勘探开发思路，在该构造高部位和低部位均获得了高产井；同时工业油流井分布还明显受烃源岩分布控制，但在厚烃源岩分布区，也存在失利井[9,11]，因此，有必要深入开展该区油气富集主控因素的研究。

侏罗纪时期四川盆地为大型陆内坳陷盆地[15]，发育以碎屑岩为主，夹介壳灰岩的三角洲—湖相沉积体系，厚度一般介于2～3 km，地层埋深具有南浅北深、东浅西深的特征[1,2,16]。

侏罗系自下而上依次发育[2]：自流井组（珍珠冲段、东岳庙段、马鞍山段、大安寨段、过渡层）、凉高山组、沙溪庙组、遂宁组和蓬莱镇组。自流井组，厚度230～410 m，主要发育灰绿色、紫红色、黑色泥岩夹灰色细砂岩和介壳灰岩；自流井组大安寨段沉积时期，湖盆进入大规模的湖泛期，形成了侏罗系最为重要的烃源岩[2]；凉高山组，厚度60～140 m，为灰色粉砂岩和细砂岩，夹黑色页岩和紫红色泥岩（图 2）。

研究区介于龙泉山及华鉴山两大基底断裂之间，大部分属川中古隆中斜平缓带，北部小部分属川北古中坳陷低缓带（图1）。由于受前震旦系变质岩刚性基底控制，历次构造运动多以升降运动为主，因而形成了研究区较为独特的台阶式平缓构造，构造轴线呈近东西向[8]。

3 凉高山组沉积储层特征

研究区面积约1.5×104km2，为一个大面积含油气区[9]，构造格局总体上为南高北低，发育向北西倾末的鼻状构造。由于位于四川盆地中部，距离盆地周缘造山带较远（图1），因此，受其影响相对较弱，断层弱发育，地层相对较平缓（图3、4）。

凉高山组物源主要来自大巴山古陆和龙门山古陆[8]。基于地震剖面（图3、4）和时间厚度图（图5）分析，凉高山组地层厚度具有西薄东厚、东西分带的特征，其沉积中心应当在川中以东，该认识与区域古地貌背景一致：大安寨末，盆地西南部、西部有一次相对抬升运动，形成西南高、东北低的古地貌格局，沉积中心推移到达州—万州一带[8]。

图3 川中地区SW—NE地震大剖面图

图5 川中地区凉高山组时间厚度图

凉高山组为一套退积—强进积旋回[4]，研究区内砂体发育程度主要受滨岸砂坝、滨浅湖砂坝、湖滩及席状砂微相控制，其中砂坝及湖滩是最有利于储层发育的沉积微相[8]，在平面上滩坝沿湖岸线呈环带状分布[10]。

凉高山组砂岩结构成熟度和成分成熟度相对较低[4]。储层岩石类型主要为细粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩及长石岩屑砂岩，中粒砂岩较少，碎屑颗粒以石英为主；储层岩心孔隙度在0.05%～5.14%之间，平均1.35%，渗透率主要在0.01～0.1 mD之间[8]。凉高山组砂岩原生裂缝不发育，主要以次生缝为主，构造缝在岩心上可见，裂缝平直，延伸较长，部分裂缝被充填[4]。

4 凉高山组地震沉积学特征

地震沉积学是地震地层学和层序地层学之后出现的一个新的学科[17-19]，是在地震岩性学、地震地貌学综合分析的基础上，研究地层岩性、沉积成因、沉积体系和盆地充填历史的学科[20]。

本次研究所采用的地震数据，野外原始资料品质较好，处理流程合理，参数恰当，所获得的地震资料质量较好。主要目的层系地震剖面分辨率和信噪比较高，地震反射层层次清楚且信息丰富，反射波能量较强，连续性较好，波形特征及波组关系清晰，断点清楚，能较真实地反映构造形态及细节变化，反射层能可靠地对比追踪解释（图4）。

图4 川中地区NW—SE地震大剖面图

通过对研究区内已钻井的地震合成记录与井旁道对比分析，认为虽然凉高山组储层相对围岩具有相对高速，但由于其厚度较薄（2～10 m），且多为薄互层，因此地震剖面上砂岩储层附近出现的中强或强峰反射为其上下碎屑岩的综合响应特征，常规地震剖面上无法直接识别出砂岩储层。可见，通过地震沉积学研究，判识凉高山组湖岸线，可为寻找优质滩坝储层提供方向：滩坝沿湖岸线分布。

4.1 沉积相分析

沉积物的颜色可以直接反映该岩层沉积时的氧化还原条件[10]。从R1井凉高山组砂岩岩心（图6）和P1井录井资料（图7）来看，红色和褐色的砂岩、泥岩发育，说明凉高山组沉积时期经历过氧化环境；尤其是P1井发育厚层红色泥岩，指示沉积环境为泛滥平原（图7），发育河道砂和河漫泥。P1井凉高山组底部滨浅湖环境中发育的滩坝砂，可能形成优质储层。

图6 川中地区R1井凉高山组岩心照片

图7 川中地区P1井凉高山组岩性剖面图

4.2 地震属性分析

通过对地震属性的解释，可获得关于地层、断层、裂缝、岩性和沉积相等的信息[21]。在地震剖面上，凉高山组地震反射同相轴连续—弱连续，上超（尖灭）现象明显，地层明显向NE方向增厚（图3、4），该特征在凉高山组时间厚度图（图5）和连井剖面图（图8）上均明显可见。因此，为了探究上超点横向延展特征，提取了凉高山组波谷数属性（图9），结果表明，川中凉高山组波谷数从SW向NE依次增加，呈现出三条延伸方向近似的由上超点组成的上超线。再结合川中东部凉高山组滨岸砂坝及湖滩发育[8]以及研究区西部P1井发育泛滥平原的认识，认为凉高山组三期上超线对应于三期湖岸线（图9）。

“地震相是沉积相在地震剖面上表现的总和”，两者之间往往是相当的，通过分析解释可以将地震相转为沉积相[22-24]。在地震剖面上，可见凉高山组底部弱连续的波峰、中部连续的波谷和顶部强连续的波峰（图9），分别对应于连井剖面图（图8）中第一次、第二次和第三次湖泛期沉积体的地震响应。

4.3 湖岸线展布特征

凉高山组地层具有西薄东厚、东西分带（图3～5）的特征，这与湖体水深周期性变化有关。受湖平面升降变化的影响，湖岸线也周期性地迁移。结合地震剖面上不同同相轴之间的上超关系，认为第一期湖岸线位于Q19井与R1井之间，第二期湖岸线位于G8井与L21井之间，第三期湖岸线位于R1井与G8井之间；三期湖岸线总体延伸方向为近南北向（图9）。

图9 川中地区凉高山组波谷数属性图

5 油气勘探意义

沉积盆地古湖岸线明显地控制了砂体和油气的分布，湖岸线附近是岩性地层油气藏发育的有利相带[12-15]。滩坝是在波浪与沿岸流的控制下形成，通常发育于滨岸带[25]，朱筱敏等[26]、操应长等[27]研究认为滩坝砂体相对较厚较纯，孔渗相对较高，是有利的储集体。可见，滨岸带有利砂体发育，为致密油“甜点”形成，提供了有利储集条件。

5.1 累产万吨井沿湖岸线分布

勘探实践表明，川中公山庙地区凉高山组获致密油良好油气显示的井共有49口，其中累产万吨的井有5口（图10）；莲池地区凉高山组致密油获得良好油气显示的井共有73口，其中累产万吨的井有3口（图10）。

从1958年在凉高山组获得工业油流以来，川中凉高山组致密油井中共有9口累产万吨井，其中有8口井（公山庙5口井和莲池3口井）位于第三期湖岸线的滨岸带（图10），湖岸线控藏作用显著。另外，位于川中东南方向的广安地区有6口凉高山组致密油累产万吨井，根据三期湖岸线的大体走向，推测该6口累产万吨井位于第二期湖岸线滨岸带。

图10 川中地区凉高山组湖岸线与断层展布图

5.2 油气聚集模式

累产万吨井分布的区域不仅属于紧邻湖岸线的滨岸带，亦是断层发育区，可见断层对于凉高山组致密油成藏有重要作用。断层可为下伏下侏罗统大安寨段和上三叠统须家河组烃源岩向凉高山组供烃提供通道；断层相关的裂缝使凉高山组致密储层的渗流和储集条件得到改善（图11）。由此可知，与油源断层沟通且位于湖岸线附近的滩坝是凉高山组最有利的致密油“甜点”发育区。