普光气田长兴组礁滩体精细刻画及认识

2023-11-30付东阳汪功怀彭鑫岭杜浩坤刘忠亮张渊程杨李娜

断块油气田 2023年6期

付东阳，汪功怀，彭鑫岭，杜浩坤，刘忠亮，张渊，程杨，李娜

（1.中国石化中原油田分公司物探研究院，河南濮阳 457001；2.中国石化中原油田普光分公司，四川达州 635000）

0 引言

川东北地区二叠—三叠系海相碳酸盐岩层系是四川盆地重要的含气层系，尤其是开江—梁平陆棚两侧油气勘探成果丰硕，发现了普光、元坝、龙岗等大中型气田［1］。研究发现，长兴组—飞仙关组礁滩相储层的分布和发育是天然气富集的主控因素［2-4］。陆棚东侧普光气田的礁滩相储层探明储量达4 000×108m3，飞仙关组滩相气藏占比超90%。长兴组礁滩相储层气水关系复杂，因此，长期以来勘探开发以飞仙关组为主，导致长兴组礁滩体认识很难细致深入［5］。

近年来，随着勘探开发推进，长兴组在探明区外围取得一些新的发现，大湾构造北部远离台缘带地区钻遇生屑滩气层。但也存在失利井，如毛坝构造部署的毛坝5 井未钻遇生物礁、滩，台缘礁部署的新井钻遇气层往往已经泄压。造成这些问题的原因是对礁滩体分布规律和台缘礁内幕结构及储层连通性认识不清楚［6］。因此，有必要对长兴组礁滩体及台缘礁内幕结构开展精细识别与刻画，分析其展布规律及内幕储层的连通性，为勘探部署提供依据。

1 地质背景

川东北地区龙潭组—长兴组的沉积始于中二叠统剥蚀面上的海侵，总体表现为拉张背景下差异沉降导致了沉积环境的分异，形成 “陆棚-台地” 沉积格局，从而控制了长兴期生物礁、滩的发育［7-9］。梁平—开江一带为陆棚沉积环境，两侧为台地沉积环境，从陆棚向台地沉积相的展布依次为陆棚相—斜坡相—台地边缘相—台地相，陆棚西侧的元坝气田长兴组礁滩具有成排成带、前礁后滩的特征（见图1）；普光地区台缘坡度陡，生物礁群高大且相对独立，相互之间形成宽窄不一礁间水道而区别于元坝地区［10］，台缘靠台内一侧因钻井揭示较少，礁滩体虽有钻遇，但分布规律尚不明确。

图1 四川盆地长兴组沉积相及普光工区位置Fig.1 Sedimentary facies of Changxing Formation and location of Puguang working area in Sichuan Basin

2 古地貌与礁滩体展布规律

礁滩体分布与古地貌环境关系密切，因此，恢复长兴组沉积期古地貌对生物礁分布规律研究具有指导意义［11-25］。

2.1 古地貌恢复

古地貌恢复的原理是利用地层厚度来直接或间接反映地貌形态，因此，地层厚度直接影响最终古地貌图的精确度［13］。普光地区长兴组生物礁属于典型的台地边缘生物礁，台缘坡度陡、礁体高大。在二叠纪末期其短暂暴露遭受剥蚀［14］，但对地层厚度影响微弱，台缘礁群在地层厚度上仍然明显高出其他相带，因此，采用残厚法能较好复原长兴组沉积末期古地貌。

上二叠统龙潭组沉积时，川东北地区开江—梁平拗拉槽开始发育，海湾构造幅度小［15］，水深与海平面基本平行，沉积了一套海相泥页岩（有别于上下地层），地震剖面上易于识别，因此选取龙潭组顶界作为基准面，利用长兴组残余厚度恢复长兴组沉积期古地貌。

普光工区北部长兴组沉积期古地貌图显示，残余地层厚度沿陆棚—台地边缘—开阔台地方向依次呈现薄—巨厚—中等厚的变化趋势；平面上自西北—南东向发育5 个相对独立并呈线性排列的地貌高地，相互之间以水道分隔，北部水道宽，南部水道狭窄（见图2）。

图2 普光工区北部长兴组沉积期古地貌Fig.2 Paleogeomorphological map of Changxing Formation in northern Puguang working area

2.2 礁滩体地震识别

2.2.1 台缘生物礁地震识别

普光地区长兴组台缘生物礁以纵向叠置生长为主，礁体生长速度快于周围地层，以海绵礁骨架岩为主的岩性有别于以灰岩为主的围岩，因此，可以利用地震属性识别生物礁的外形结构。在地震波形剖面上，拉平长兴组底界，生物礁呈典型丘状外形，向海一侧略陡，两侧地层上超，上覆地层呈批覆状；在地震反射强度属性剖面上，长兴组顶面反射整体表现为中—强反射强度，明显强于上下地层，在不同沉积相带反射强度略有差别（陆棚区域偏强，台缘区相对弱，台地区为中等强度反射）；相干属性剖面上，生物礁内部呈相干团块结构反映礁体内部为弱—杂乱反射；地震瞬时相位属性对细节反映更为敏感，相位突变或错断表明岩石物理特性发生了变化（见图3）。

图3 典型台缘生物礁垂直台缘方向各地震属性剖面Fig.3 Seismic attribute profile in vertical platform margin direction of typical platform margin reef

2.2.2 台内礁滩体地震识别

除了台缘生物礁，普光地区台地内部还发育小型点礁及大片生屑滩，二者在平面上交叉分布。点礁规模小，在地震识别时难以和周围生屑滩区分开，所以在地震剖面上表现为礁滩复合连片发育。钻井揭示这类礁滩储层岩性主要为生屑灰岩，存在一定程度的弱白云岩化，集中发育在长兴组顶部，地震响应为长兴组顶部地震反射轴呈下拉-复波特征，局部轻微隆起。

2.3 礁滩体平面分布

在钻井合成记录标定的基础上，对长兴组顶面反射轴进行精细追踪解释，结合平面属性及礁滩体地震识别特征，开展台缘生物礁及台内礁滩体识别。台缘生物礁与周边存在明显地貌高差，地震反射轴在礁体边缘通常存在串轴现象，利用波形分类、振幅及相位等属性能清晰有效地表征台缘生物礁边界。台内礁滩体岩性以灰岩为主，后期发生白云岩化，但整体上与围岩差异较小。受白云化程度差异影响，部分地区白云化程度较强，白云质灰岩厚度大，地震识别特征相对明显（见图4a）。

图4 长兴组顶面波形分类属性和晚期沉积相Fig.4 Waveform classification attributes and late sedimentary facies maps on the top surface of Changxing Formation

另一部分白云化程度低，地震识别特征不明显，需要结合钻井资料手工解释识别。由图4b 可知，台缘一线发育5 片大型生物礁群，台地内部发育多片点礁与生屑滩交叉分布的礁滩复合区。

2.4 礁间水道对台内礁滩体的控制

礁间水道受两侧生物礁的障壁作用，形成由陆棚海向台地内部的单向水流，水体流速快，能量强。当水体自台缘礁间水道进入台地后，两侧变开阔，同时受海底地形阻挡，水体能量逐渐降低，在水体能量由强变弱的过程中，形成合适礁滩体发育的沉积环境。在水道口附近长期单向水流冲击环境下，只有抗浪能力强的生物礁能保存下来，弱固结、抗浪能力差的生物礁被打碎并携带到水体能量相对低的环境沉积。向台地内部方向，随着波浪及海流作用减弱，台地内部更适合生屑滩沉积，直至水体能量减弱到不适合生物礁、滩沉积［12］；因此，平面上礁滩复合区往往以水道出水口向台内呈扇形展开分布，水道越宽，海流、波浪能量波及范围越广阔，礁滩复合区面积越大；水道越窄，海流、波浪能量波及范围有限，礁滩复合区面积就越小（见图5）。

图5 台缘礁间水道控制礁滩复合区沉积模式Fig.5 Sedimentary model of reef-beach complex area controlled by interreef channel on the edge of the platform

普光长兴组台缘5 大礁群之间发育宽窄不同的礁间水道，总体上北宽南窄。礁间水道与礁滩复合区的分布也符合这个规律。北部地区台缘礁间水道宽，水体能量波及范围广，礁滩复合区向台地内部延伸距离远，规模大；南部礁间水道狭窄，相应的礁滩复合区规模较小，仅在贴近台缘带附近发育；普光主体区域礁滩复合区呈规则的扇状分布。

3 台缘礁内幕结构及连通性

一直以来，气水关系复杂成为制约长兴组开发的首要因素。台缘带新钻井常常钻遇多个气水界面，或者钻遇气层已泄压，而礁体内幕结构的刻画可以为储层连通性及气水关系研究提供依据。

3.1 台缘生物礁内幕刻画及单礁体叠加发育模式

普光地区台缘礁群在二叠世末期经历多期次溶蚀作用，原始生物礁灰岩在暴露溶蚀过程中白云化程度不一，但总体上白云岩储层主要集中在长兴组中上部。利用白云岩储层亮点反射特征，结合反映细节敏感的瞬时相位属性，可以有效地开展单礁体识别刻画。单礁体划分原则为：1）以地震波形剖面为刻画背景，利用反射轴错断区分相邻单礁体；2）地震波形反射弱且连续、难以区分时，以瞬时相位属性为依据，利用相位轴错断或扭曲区分单礁体；3）以波阻抗反演储层门槛值零线刻画单礁体边界；4）单礁体应具有一定规模，面积不低于0.1 km2。利用该方法在台缘带5 大礁群内部共识别并区分出50 个单礁体（见图6）。

图6 普光地区长兴组单礁体平面分布Fig.6 Plane distribution of single reef in Changxing Formation in Puguang area

长兴组生物礁储层岩相统计结果表明，礁盖白云岩是长兴组最有利储层，白云岩岩石物理特性区别于围岩地层，在地震剖面上表现为亮点反射特征。结合生物礁 “礁基-礁核-礁盖” 的微相模式可知，礁盖发育在单礁体的顶部，礁盖储层的空间分布能很好反映礁群内部各单礁体叠置关系。据此可以将普光地区台缘礁群的单礁体叠加发育模式分为5 种类型：纵向进积型、纵向退积型、纵向加积型、复合叠加型、横向并列型（见图7）。

图7 普光地区台缘礁群单礁体叠加发育模式Fig.7 Development model of single reef superposition in platform margin reef group in Puguang area

纵向进积型。展示的模型剖面垂直于台缘方向，代表区域为普光5 井区。纵向上发育多期礁体，宏观上可区分早晚2 个期次，每1 期次后生长的单礁体在先前的单礁体上向海进积生长，整体礁群包络较连续，呈向海略高的形态。

纵向退积型。展示的模型剖面垂直于台缘方向，代表区域为分3 井区。纵向上发育多期礁体，宏观上可区分早晚2 个期次，早期礁隐约可识别，晚期礁后生长的单礁体在先前的单礁体上向台地内部退积生长，礁群包络构造较连续。

纵向加积型。展示的模型剖面垂直于台缘方向，代表区域为老君2 井区。纵向上发育多期礁体，后生长的单礁体在先前的单礁体上向上加积生长，整体礁群包络连续。

复合叠加型。展示的模型剖面垂直或平行于台缘方向，代表区域为分3 井北部。纵向上发育多期单礁体，后期礁体在早期礁体上呈不规则加积或侧向迁移生长，礁群包络构造连续或不规则。

横向并列型。展示的模型剖面平行于台缘方向，代表区域为老君3 井南部。纵向上多期次特征不明显，仅晚期礁体发育，各单礁体呈并列或侧向加积状，礁群包络构造连续且呈微弱起伏状。

3.2 单礁体期次及连通性

长兴组台缘生物礁可以区分为早晚2 期礁，早期礁的礁盖储层普遍不太发育，地震响应特征不明显（大量钻井也证实这一特征）；因此，早期礁并不是研究描述及勘探关注的重点目标。本文仅针对长兴组中上部的礁体进行分析，图6 中50 个单礁体是长兴组中上部识别的单礁体。这部分单礁体可以进一步细分为Ⅰ，Ⅱ期：Ⅰ期礁广泛分布，以侧向叠置为主；Ⅱ期礁为长兴组末期礁，仅在局部地区长兴组顶部发育。

在礁盖储层期次划分基础上，结合生产测井解释成果、油田水分析、生产测压等资料，借助频谱能量属性（见图8），对单礁体储层连通性进行分析，得出2 点认识。

图8 两期礁体和同期次单礁体储层连通关系Fig.8 Reservoir connectivity of two-stage reef and contemporaneous subsingle reef

1）Ⅰ，Ⅱ期单礁体储层互不连通。如大湾4011-2井钻遇2 期礁盖储层（见图8a），测井结果显示2 期礁体存在2 个不同的气水界面，说明2 期礁体虽然纵向叠置，但储层互不连通。

2）同期次侧向叠置礁体储层普遍相互连通。侧向弱叠置礁体可以借助频谱能量属性判断储层连通性。相邻单礁体频谱能量团明显分隔开是储层不连通的判断依据。如图8b 中同一期次侧向叠置3 个小礁体，实测地层压力基本一致。图8c 中礁群内部侧向叠置的③、④、⑤号单礁体和①、②号单礁体分别相互连通，但④号和②号单礁体虽然同期次且侧向叠置，但频谱能量团分隔明显（见图8d）。实钻井测压结果显示，①、②号单礁体压力一致且明显高于③、④、⑤号礁体压力，说明④号和②号单礁体储层并不连通。