四川盆地龍崗東地區(qū)臺緣帶生物礁含氣性評價

韓 建

中國石油西南油氣田公司重慶氣礦

0 引言

油氣勘探實踐證實，四川盆地上二疊統(tǒng)長興組生物礁主要圍繞開江—梁平海槽兩側(cè)分布，在開江—梁平海槽東側(cè)發(fā)現(xiàn)了鐵山坡、羅家寨、普光、五百梯、大貓坪等生物礁大氣田，其西側(cè)北段發(fā)現(xiàn)了龍崗、元壩等生物礁大氣田[1]。川東地區(qū)生物礁已成為繼石炭系氣藏后重要的產(chǎn)能接替領(lǐng)域[2]，尤其是勘探程度不高的川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣生物礁，是川東地區(qū)主要滾動勘探對象，也是轄區(qū)內(nèi)主要增儲上產(chǎn)方向。

針對川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣生物礁已鉆探7口井，鉆井證實海槽西側(cè)臺緣帶生物礁發(fā)育、整體規(guī)模較其他地區(qū)生物礁大，儲層較理想，儲層整體發(fā)育程度優(yōu)于海槽東側(cè)，但含氣性差，7口井中僅1口井測試獲純氣，3口井測井及測試成果為上段氣層，下段水層，3口井測井及測試成果為水層，可見海槽西側(cè)臺緣帶生物礁整體含氣性不理想，影響了區(qū)內(nèi)生物礁勘探開發(fā)步伐。截至2021年底，針對四川盆地長興組生物礁的報道多，王一剛[3-6]等主要研究了海槽及生物礁的形成 ，周剛[7-8]等研究了生物礁類型特征及演化；王丹[9-10]等研究了生物礁儲層特征，徐安娜[11]等研究了生物礁儲層發(fā)育影響因素。含氣性方面報道少，通常認為生物礁為“一礁一藏”特征，但通過區(qū)內(nèi)生物礁勘探開發(fā)發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)生物礁含氣性復(fù)雜，受多方面因素影響。

本文基于區(qū)內(nèi)地震、鉆井和測井資料，從臺緣生物礁沉積及儲層發(fā)育因素入手，分析了儲層展布，結(jié)合區(qū)內(nèi)構(gòu)造及斷裂展布特征，深入剖析川東地區(qū)海槽西側(cè)生物礁含氣特征，總結(jié)生物礁含氣性控制因素，指導(dǎo)生物礁井位目標(biāo)部署及優(yōu)選，助推川東地區(qū)海槽西側(cè)生物礁勘探開發(fā)，為川東地區(qū)老氣田穩(wěn)產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 沉積相帶、生物礁及儲層特征

1.1 沉積相帶展布特征

四川盆地在二疊紀長興期拉張背景下基底斷塊差異升降分化出深水海槽[12-15]。根據(jù)長興組沉積時期水動力條件、沉積環(huán)境等，在川東、川北地區(qū)長興組沉積相可劃分為海槽相、陸棚斜坡相、臺緣帶、碳酸鹽開闊臺地相。

1.1.1 海槽相

該相是最大浪擊面以下的深水環(huán)境沉積，經(jīng)薄片鑒定，海槽內(nèi)發(fā)育硅質(zhì)巖、黑色泥巖，遠離物源呈“饑餓”沉積，地層厚度薄，約30 m。

1.1.2 陸棚斜坡相

該相是在晴天浪底之下沉積淺海陸棚環(huán)境，主要發(fā)育鈣藻、有孔蟲 、棘屑、腕足屑等泥粒巖類石灰?guī)r。這類富生屑的石灰?guī)r色深、常含數(shù)量不等的燧石結(jié)核、硅質(zhì)條帶。

1.1.3 臺緣相

在陸棚斜坡相和開闊臺地相之間，水溫和鹽度適宜，養(yǎng)分充分，有利于造礁生物生長繁殖，海綿、苔蘚、水螅等造礁生物在內(nèi)的群落高度發(fā)育，于是形成了沿海槽邊緣呈狹窄帶狀展布，寬約1～3 km的臺緣帶生物礁發(fā)育區(qū)。臺緣帶生物礁常具有生物骨架結(jié)構(gòu)，骨架間充填灰泥及顆粒，以黏結(jié)巖、骨架巖及障積巖為主。生物礁可進一步分為礁基微相、礁核微相、礁坪微相。礁基和礁間主要為生屑灰?guī)r，礁坪主要為白云巖，白云巖常發(fā)生重結(jié)晶作用，晶間孔、粒間孔及溶蝕孔洞豐富。生物礁體厚度變化大，數(shù)米至上百米。結(jié)合沉積時期古地貌，通過地震和鉆井資料證實，海槽西側(cè)臺緣生物礁發(fā)育，沿臺緣斷續(xù)分布；由于沉積時古地貌等差異，海槽西側(cè)臺緣生物礁較東側(cè)臺緣礁規(guī)模更大、沿臺緣分布連續(xù)性更好。

1.1.4 碳酸鹽巖開闊臺地相

該相帶沉積物主要為灰色至淺灰色中層—塊狀的生屑、顆?；?guī)r，少見燧石條帶和結(jié)核，可見平行層理和波狀層理。這些特征表明其沉積時水體較淺,常受波浪作用的影響。地層厚度常小于 200 m。

1.2 海槽西側(cè)臺緣帶生物礁儲層發(fā)育特征

根據(jù)巖心及鑄體薄片、測井、錄井、測試等資料證實，川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣生物礁儲層發(fā)育，厚度較大，物性較好，發(fā)育裂縫—孔洞型儲層。

1.2.1 儲集巖特征

巖心觀察、薄片鑒定指出長興組生物礁儲集巖包括細—粉晶白云巖、粉晶灰?guī)r、溶孔白云巖、生屑白云巖等，主要儲集巖以生物礁組合中的殘余顆粒云巖或具顆?；糜暗募殹芯г茙r為主。

顆粒白云巖：巖石多呈塊狀，主要由微—粉晶白云石組成，局部可達細晶級。白云石含量高，可達 90.00 %，成因為礁灰?guī)r或生物碎屑灰?guī)r白云石化形成，巖石白云石化強烈。顆粒包括礫屑、生屑和少量砂屑，以生屑為主。巖石中發(fā)育有孔蟲、殘余棘皮、藻屑、藻紋層等生物殘跡。

殘余顆粒細—中晶云巖：主要由細—中晶云巖組成，巖石中白云石含量高低不等，主要為成巖時期白云石晶體重結(jié)晶形成。

角礫狀白云巖：礫屑云巖以角礫巖為主，磨圓度低，棱角明顯，大小混雜，多在靠近海槽及斷裂形成陡坡的礁前，平均孔隙度為3.20%。

生屑云質(zhì)灰?guī)r和生屑灰質(zhì)云巖為長興組次要儲集巖。生屑種類與生屑灰?guī)r基本相同，白云石化作用較強但不徹底，白云石多呈他形、半自形粉—細晶結(jié)構(gòu)，多選擇性交代有孔蟲、藻屑、苔蘚蟲及部分基質(zhì)。

1.2.2 儲集空間類型

生物礁儲層儲集空間類型,包括孔、洞、縫。根據(jù)儲集空間成因、大小、形態(tài)和巖石結(jié)構(gòu)組分的關(guān)系等，將其劃分為孔隙、孔洞和裂縫三類，其中粒間（內(nèi)）溶孔、晶間（溶）孔及生物溶?？诪橹饕獌臻g，溶洞、裂縫也發(fā)育。

1.2.3 儲層物性特征

根據(jù)表1可知，川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣生物礁儲層發(fā)育，其中LG82井儲層最為發(fā)育，測井解釋儲層厚度達到了109.5 m，有效孔隙度達到了6.71%。LG84井測井解釋儲層厚62.5 m，平均孔隙度達到了4.12%；針對LG82、LG84、TD110井巖心分析指出長興組孔隙度6.0%～12.0%的樣品占總數(shù)的15.36%，2.0%～6.0%的儲層占總數(shù)的83.60%，可見海槽西側(cè)生物礁物性較好（表1）。

表1 川東地區(qū)海槽西側(cè)生物礁井測井儲層參數(shù)統(tǒng)計表

1.2.4 儲層類型

對海槽西側(cè)長興組巖心樣品滲透率與孔隙度作相關(guān)分析，儲層滲透率隨孔隙度增加而增加，滲透率和孔隙度具有正相關(guān)性，但部分巖心樣品表現(xiàn)出孔隙度低、滲透率高的特征，表明裂縫對儲層滲透性具有改善作用。同時，通過觀察巖心（圖1），測井曲線段特征等，也反映儲層為裂縫—孔隙（洞）型。

圖1 川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣生物礁巖心及薄片圖

1.3 海槽西側(cè)臺緣帶生物礁儲層展布特征

生物礁發(fā)育規(guī)模和展布受臺緣帶控制，礁儲層發(fā)育程度及展布受沉積微相控制[16-18]。臺緣帶生物礁沉積時受海平面升降旋回影響，在海退時有利于上部高能礁坪灘體發(fā)育，并暴露于大氣之下，發(fā)生淡水淋濾、溶蝕和云化作用，云化率可達76 %，形成生物礁體中早期儲層，并為后期儲層改造提供有利條件。海槽相—臺緣相—開闊臺地相方向，生物礁沉積時沉積微相變化極快，生物礁在迎浪面（靠海槽相面）水體能量強，營養(yǎng)物豐富，造礁生物和灘體發(fā)育，有利于儲層形成；生物礁背浪面（靠近開闊臺地相面）水體能量較弱，礁體規(guī)模和灘相欠發(fā)育，進而儲層發(fā)育程度不理想。沿臺緣帶方向，生物礁發(fā)育處地貌高，水體能量強，灘體大致沿臺緣帶分布，進而生物礁儲層沿臺緣帶發(fā)育。可見，生物礁儲層隨礁體沿臺緣帶較連續(xù)分布，海槽相—臺緣相—開闊臺地相方向礁儲層變化快，即礁儲層具有較強的方向非均質(zhì)性。

基于相控的生物礁及儲集層預(yù)測技術(shù)[19-21]，以LM區(qū)塊為例，地震精細刻畫礁體沿臺緣帶長約3 km，地震預(yù)測儲層隨生物礁大致沿臺緣帶展布，實施的TD110井縱向鉆遇礁云巖厚度大于128.5 m，測井解釋成果有效儲層厚達54 m，可見，海槽西側(cè)生物礁規(guī)模大，儲層沿臺緣帶連續(xù)性較好。海槽東側(cè)臺緣帶生物礁規(guī)模、儲層沿臺緣帶連續(xù)性整體較西側(cè)臺緣帶生物礁小，儲層連續(xù)性差，儲層非均質(zhì)性更強，導(dǎo)致東側(cè)臺緣帶生物礁鉆井過程中時常失利，需調(diào)整目標(biāo)靶區(qū)，甚至調(diào)整3次目標(biāo)靶區(qū)才鉆遇生物礁及儲層，在西側(cè)臺緣生物礁鉆井過程中未遇見該現(xiàn)象。

2 含氣性特征

2.1 生物礁成藏特征

針對開江—梁平海槽臺緣生物礁成藏，蔣裕強[22]等基于天然氣組分、碳同位素等，指出直接與長興組接觸的下腹二疊系龍?zhí)督M是主要烴源層，龍?zhí)督M烴源巖于中侏羅世到晚侏羅世早期處于生油高峰期并充注，以斷裂為疏導(dǎo)系統(tǒng)，實現(xiàn)古油藏；早白堊世中晚期—晚白堊世中期原油裂解成氣，形成生物礁巖性油氣藏。

燕山—喜馬拉雅期以前四川盆地以水平向構(gòu)造運動為主，對原有油氣藏影響有限。燕山—喜馬拉雅期造山運動對川東地區(qū)各層系氣藏影響大，導(dǎo)致原有油氣藏遭調(diào)整重新成藏。斷層系統(tǒng)發(fā)育，主控斷層斷開志留系—三疊系，甚至“通天”，由于斷裂系統(tǒng)發(fā)育且開啟，部分油氣藏甚至遭破壞，進而控制了石炭系、二疊系、三疊系等多套地層含氣性。生物礁氣藏在該時期一邊充足，一邊遭遇不同程度的調(diào)整，甚至是破壞。川東地區(qū)開江—梁平海槽東側(cè)臺緣礁規(guī)模整體較西側(cè)小，整體含氣性好。而海槽東側(cè)生物礁在自身礁體規(guī)模、儲層展布以及構(gòu)造（斷裂）影響下，含氣性差（表2）。

表2 川東地區(qū)海槽西側(cè)長興組生物礁測井、測試成果統(tǒng)計表

2.2 含氣性因素分析

2.2.1 構(gòu)造及斷裂對含氣性影響

燕山—喜山期造山運動在川東地區(qū)形成了7排隔擋式北東—南西向高陡構(gòu)造帶[23-24]，具有背斜隆起狹長，向斜寬緩特征，整個地層近似同心圓褶皺構(gòu)造展布，構(gòu)造展布復(fù)雜。根據(jù)斷裂特征可將高陡構(gòu)造帶進一步分為構(gòu)造主體、陡翼潛伏帶、緩翼潛伏帶。高陡構(gòu)造帶狹長，地層褶皺強烈，大斷裂發(fā)育，且斷裂延伸遠，斷裂系統(tǒng)平行于構(gòu)造帶走向。主控斷層控制了構(gòu)造展布格局，常斷開志留系—三疊系地層，控制了石炭系、二疊系、三疊系等多套地層含氣性，構(gòu)造陡翼潛伏隆起帶構(gòu)造完整，是油氣富集區(qū)。

高陡構(gòu)造帶及其斷裂走向幾乎垂直于臺緣帶展布，同時斷裂系統(tǒng)幾乎垂直切過、斷開臺緣帶、生物礁及其隨臺緣帶較連續(xù)分布的儲層，斷層破壞了生物礁氣藏，并導(dǎo)致臺緣帶生物礁（氣藏）處于海拔懸殊的高陡構(gòu)造帶各部位。處于構(gòu)造陡翼潛伏帶隆起的生物礁氣藏，因斷裂欠發(fā)育，生物礁氣藏調(diào)整后，油氣在此聚集成藏。處于構(gòu)造主體位置的生物礁氣藏，因此主體構(gòu)造斷裂發(fā)育，生物礁氣藏遭破壞。構(gòu)造緩翼常發(fā)育單斜構(gòu)造，上傾方向被斷層切割，該處生物礁氣藏因此保存條件不理想，導(dǎo)致含氣性差。寬緩向斜區(qū)構(gòu)造簡單，保存條件好，含氣性理想，（圖2）。可見構(gòu)造及斷裂控制了儲層連續(xù)較好的海槽西側(cè)臺緣帶生物礁含氣性。

圖2 川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣帶生物礁含氣模式圖

實鉆資料證實構(gòu)造及斷裂控制了海槽西側(cè)臺緣帶生物礁含氣性。TD110井處于大天池構(gòu)造帶東側(cè)陡翼潛伏構(gòu)造軸部，且在長興組頂界構(gòu)造圖上處于構(gòu)造高部位，二疊系構(gòu)造完整性好，該井鉆遇厚層生物礁及儲層，測試獲高產(chǎn)純氣。LG84井處于七里峽高陡構(gòu)造帶東側(cè)陡翼潛伏與寬緩向斜區(qū)之間，二疊系地層具有微隆構(gòu)造特征，該井測井解釋成果為上部氣層，下部水層，上段測試獲氣0.5 104m3/d。M004-C1、LG82、LG83井處于高陡構(gòu)造不同部位，依次是構(gòu)造主體、西側(cè)緩翼構(gòu)造區(qū)和東側(cè)陡翼潛伏構(gòu)造區(qū)，各井均鉆遇生物礁及良好儲層，但井位目標(biāo)所在生物礁（氣藏）被上傾主控斷層切割，生物礁氣藏遭破壞，無保存條件，測井和測試成果均產(chǎn)水。

2.2.2 儲層非均質(zhì)性對含氣性的影響

生物礁之間發(fā)育礁間水流通道，礁間水流通道處生物礁不發(fā)育，并將相鄰礁體分割，因此臺緣帶發(fā)育若干個獨立的生物礁體，生物礁儲層也隨礁體沿臺緣帶斷續(xù)展布。此外，受沉積時古地貌差異及后期成巖作用影響，海槽西側(cè)生物礁儲層雖沿臺緣帶較連續(xù)發(fā)育，但生物礁儲層沿臺緣仍具有較強非均質(zhì)性，特別是規(guī)模較小的生物礁。生物礁儲層非均質(zhì)性，及儲層有限范圍內(nèi)的斷續(xù)分布使生物礁成為巖性氣藏，儲層邊界控制了生物礁氣藏邊界。

以XL1、LG83井所屬礁體為例，礁體所處的海槽西側(cè)南端長興組沉積時期坡折帶較緩，生物礁規(guī)模較西側(cè)中北段小，儲層隨礁體連續(xù)展布有限。地震精細刻畫發(fā)現(xiàn)XL1、LG83分別鉆遇不同礁體，兩礁體之間發(fā)育水流通道。位于陡翼潛伏構(gòu)造翼部較高位置的LG83井鉆遇生物礁及儲層，測試產(chǎn)純水；距離相鄰，構(gòu)造位置更低的XL1井測試上部產(chǎn)氣，下部產(chǎn)水?？梢娫诤２畚鱾?cè)南端生物礁儲層非均質(zhì)性控制了含氣性。

2.2.3 斷裂和儲層共同控制含氣性

以TD110-1所在生物礁為例。TD110-1位于構(gòu)造緩翼較高部位，在該井上傾方向位置，二疊系遭斷層切割，斷開生物礁體，破壞了原生物礁氣藏，天然氣散失；同時，由于生物礁儲層非均質(zhì)強，在生物礁頂部形成小規(guī)模的巖性圈閉，形成氣頂；因此TD110-1井在長興組測試結(jié)果為上部含氣，下部產(chǎn)水。

根據(jù)上述可知，長興組生物礁氣藏與二三疊系其他氣藏一樣，含氣性受區(qū)內(nèi)高陡構(gòu)造控制，有利于油氣聚集的陡翼潛伏帶隆起區(qū)和保存條件好的寬緩向斜區(qū)生物礁含氣性好，斷裂發(fā)育的主體構(gòu)造和多呈單斜的緩翼區(qū)生物礁含氣性差。海槽西側(cè)臺緣帶生物礁規(guī)模較其他地區(qū)大，儲層隨礁體沿臺緣帶斷繼分布，其連續(xù)性強其他地區(qū)，高陡構(gòu)造強褶皺及斷裂控制下，海槽西側(cè)生物礁氣藏“一礁一藏”特征不明顯，有別于其他地區(qū)。

3 勘探潛力評價

川東地區(qū)海槽西側(cè)臺緣帶潛力大。多口井鉆井證實生物礁發(fā)育，且儲層厚度大，物性好。同時海槽西側(cè)臺緣帶幾乎垂直于高陡構(gòu)造帶（斷裂），正向構(gòu)造發(fā)育，有利于油氣匯集成藏，特別是陡翼潛伏區(qū)。海槽西側(cè)臺緣帶面積約250 km2，根據(jù)TD110井長興組儲量豐度7.69 108m3/km2計算，資源量取計算成果一半，約1 000 108m3，資源豐富，是川東比較現(xiàn)實的滾探區(qū)域。

4 結(jié)論

1）海槽西側(cè)臺緣帶生物礁及儲層發(fā)育，且生物礁及儲層沿臺緣帶斷續(xù)分布，較川東其他地區(qū)生物礁更發(fā)育，儲層厚可達109.5 m，孔隙度可達6.71%，為裂縫—孔洞型儲層，儲層沿臺緣帶隨生物礁體斷續(xù)分布，垂直臺緣帶方向礁儲層非均質(zhì)性強。

2）有利于油氣聚集的陡翼潛伏帶隆起區(qū)和保存條件好的寬緩向斜區(qū)生物礁含氣性好，斷裂發(fā)育的主體構(gòu)造和多呈單斜的緩翼區(qū)生物礁含氣性差。

3）海槽西側(cè)生物礁（相帶）與區(qū)內(nèi)高陡構(gòu)造及斷裂幾乎垂直接觸，構(gòu)造及斷裂系統(tǒng)、儲層非均質(zhì)性兩者共同控制了生物礁含氣性。