碳酸盐台地内部滩相薄储集层预测——以四川盆地威远地区寒武系洗象池群为例

李凌，谭秀成,2，赵路子，刘宏，夏吉文，罗冰

（1.西南石油大学资源与环境学院；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室；3.中国石油西南油气田公司勘探处；4.中国石油西南油气田公司蜀南气矿；5.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院）

1 研究区概况

近年来，随着油气勘探的不断深入，构造-岩性和岩性油气藏越来越受到重视[1-3]，但这类油气储集层非均质性极强，如何准确预测储集层分布是制约其油气勘探的一大难题[4-6]。海相碳酸盐岩是中国油气勘探的重要领域，特别是一些规模较小的颗粒滩相储集层。目前通常采用的地震储集层识别技术只能识别厚度大于 10 m的储集层[7-8]，但台地内部的滩相储集层规模较小，往往表现出米级的薄储集层特征[9-14]。因此，探讨解决这类薄储集层的预测问题具有重要意义。

四川盆地威远构造位于乐山—龙女寺古隆起西南部的上斜坡地带，是四川盆地目前发现的最大背斜构造（见图1）。该构造于1964年发现了震旦系整装气藏，1965年发现下二叠统茅口组气藏，但经过40余年的开发其储采比迅速下降，需要寻找新的战略接替层系。2005年，针对中上寒武统洗象池群的老井试井获得井口测试产能129.19×104m3/d，展示了该构造寒武系良好的勘探前景，但最近新完钻的 6口探井却均未试获工业气流。实际取心（见图2）观测表明，储集层分布的非均质性是问题关键。威远构造共有 121口井钻穿（遇）寒武系，其中115口主要为20世纪60—70年代以震旦系为目的层的钻探完钻井，这些老井测井系列不全，具备测井储集层解释条件的仅10多口井，难以表征储集层平面分布规律。鉴于此，本文以威远地区寒武系洗象池群为例，探寻预测滩相薄储集层分布的地质方法，并对其实际应用效果进行实践检验。

图1 研究区位置、区域构造单元划分及寒武系岩性柱状图

图2 威寒103井洗象池群台内滩与储集层发育关系图

2 洗象池群颗粒滩特征

威远气田中上寒武统洗象池群以白云岩为主，岩性主要为灰色、深灰色泥—粉晶云岩夹浅灰色鲕粒云岩、砂屑云岩和砂砾屑云岩等。综合分析钻井、录井和测井等资料以及沉积相标志发现，洗象池群以发育局限台地相为特征，其中台内滩亚相为主要的储集岩相（见图2）。台内滩沉积水体能量较高，受潮汐和波浪作用的影响，发育多种颗粒岩，主要由浅灰色鲕粒云岩、砂（砾）屑云岩等组成；对应次级海平面升降变化，发育向上变深和向上变浅两种垂向沉积序列[15-16]，储集层发育与颗粒滩密切相关，多发育于单个颗粒滩沉积的中上部（见图2）。

储集层为“针孔”鲕粒云岩、砂屑云岩及砂砾屑云岩（见图 2），镜下鉴定“针孔”以残余粒间孔和溶扩残余粒间孔为主（见图3），储集层低孔、低渗。另外，储集层规模较小，测井解释单层厚度小于4 m，表现为层薄、横向可对比性差、多套薄储集层纵向叠加（见图4）。

图3 威寒1井2 217.74 m洗象池群颗粒滩亮晶砂屑云岩残余粒间孔照片

3 滩相储集层成因

研究表明，以原生粒间孔为主要储集空间的滩相储集层具有如下特征：颗粒支撑、初期压实早期浅埋藏阶段胶结物不发育、存在粒间胶结物未被溶蚀现象等[9]。对比分析发现，本区原生粒间孔型储集层具有受颗粒滩控制、储集空间类型以残余粒间孔和溶扩残余粒间孔为主、孔隙具有组构选择性、颗粒接触处仅有海底胶结物发育、初期压实作用使颗粒呈线-凹凸接触格架支撑等特征（见图3）。从储集空间类型看，储集层中少见早期选择性溶蚀形成的粒内溶孔和铸模孔，表明颗粒滩沉积后未经历早期暴露（见图3），也说明区内洗象池群颗粒滩相储集层发育与保存的粒间孔密切相关。

关于粒间孔的保存机制，谭秀成等[17-18]认为，在海底胶结后，初期压实使具早期环边胶结物的颗粒呈格架支撑、喉道减小；压释流体胶结使滩体周缘致密化，并且粒间孔内有限的浅埋藏胶结物使喉道堵塞，成岩流体达到溶蚀-胶结平衡后胶结作用终止；经历浅埋藏之后的颗粒滩储集层形成了孤立的成岩透镜体，储集体的孤立面貌一直持续至大规模储集层改造时期。上述分析表明，未暴露浅滩原生孔保存程度与上

覆静压力相关，而上覆静压力与不同微环境下的沉积速率密切相关。微地貌高地易处于浪基面之上，沉积速率较高，以发育滩核微环境为特征，颗粒滩单滩体厚度和累计厚度较大，有利于保存原生孔形成储集层；而地貌相对较低处，沉积速率较慢，颗粒滩呈指状，上覆地层静压力使沉积颗粒以点接触为主，压释饱和流体能够有效排出而使粒间孔完全胶结，不利于粒间孔保存。因此，在一个相同时间段内形成的颗粒滩厚度不仅可以代表微地貌的起伏，而且可以近似表征储集层的发育概率。

4 颗粒岩厚度与微地貌、储集层发育关系

图4 威89井—威88井—威寒102井—威26井—威37井洗象池群储集层纵横向分布特征（φCNL—中子孔隙度）

碳酸盐台地内微地貌高地易处于浪基面之上，从而发育颗粒滩，颗粒滩的沉积速率高于台地内其他微相区。对于非暴露浅滩区，微地貌高地的颗粒滩始终较其他区域沉积速率快[18]，因此该地貌差异得到强化。此外，颗粒滩沉积之后，由于上覆沉积物的加积，颗粒沉积物在物理压实作用下形成颗粒格架支撑，压实率远低于细粒沉积物，从而使不同微相区地貌差异导致的沉积厚度差异得到进一步强化[19]，表明台地内部沉积期的微地貌近似恢复可以不考虑压实校正。镜下观察也表明，砂屑由泥晶白云岩构成，具有这种特征的亮晶砂屑云岩是早期蒸发浓缩形成的泥晶白云岩因水动力增强破碎而成，且白云石化为等体积置换，对新增储集空间贡献不大，白云石化对颗粒滩储集层的重要贡献在于提供了抗压溶格架，较少的压溶产物对粒间孔的胶结充填影响不大，有利于粒间孔的保存[20]。岩心观察发现，颗粒岩中压溶缝合线不发育，因而在早期白云石化未暴露颗粒滩的微地貌恢复中也可不考虑压溶校正。总之，以颗粒滩为主体的沉积岩体，其近等时地质体厚度可用于近似恢复其形成时的微地貌起伏，进而表征储集层发育概率。

台地内部微地貌在地质历史时期也存在变化，尤其是同沉积构造活跃时期，构造活动会导致沉积、沉降中心的变化[18]；在相对大的区域，不同相带的沉积、沉降速率也可能存在较大差异[21]；而中上寒武统洗象池群沉积早中期，四川盆地内构造相对平静，以稳定沉降为主[22]。在台地内部同一相带的较小区域，沉积速率差异相对较小，但由于浪基面扰动深度较小，局部高地和洼地仍存在较大沉积差异，伴以海平面高频变化的影响，形成的单旋回等时地质体往往规模较小，且纵向上体现出多旋回的叠置，给等时地质体的识别和对比带来了困难。如果盆地同沉降，沉积环境可较长时间稳定，则形成厚度较大、区域可追踪对比的等时地质体。由于台地内部微地貌差异较小，在较短的时间段内形成的等时地质体之间厚度多为米级差异，但正是这种沉积厚度的细微变化可以近似表征沉积期微地貌的变化。

综上，对于构造相对平静期同沉积稳定沉降的台地内环境，可以利用近等时地质体（以可追踪且大致同层的颗粒岩沉积为主体）的厚度变化近似表征未暴露浅滩的微地貌起伏或储集层发育概率。

4.1 近等时地质体的选取与地貌起伏

中上寒武统洗象池群储集层主要为颗粒滩控型储集层，其发育分布应与沉积相带的展布密切相关。基于这一原理，利用洗象池群颗粒滩厚度分布预测有利储集区带的展布应具有可行性。对研究区洗象池群沉积演化的分析表明，洗象池群沉积期，构造稳定沉降，初期海侵使盆内能量回升，处于高台组局限台坪基础之上海侵的浅滩发育时期，区内在洗象池群沉积早期沉积了大面积稳定分布的、以高能颗粒岩为主体的白云岩[22]，自然伽马测井曲线响应为两高夹一低，这套底部颗粒岩发育层位一致，可视为一套近等时地质体（见图5），该套以颗粒岩为主体的等时地质体在横向上可追踪对比，只是存在米级厚度差异，这种差异反映了沉积期的地貌差异。威26井和威42井洗象池群底部等时地质体厚度较大，代表沉积期地貌高地。

图5 威远地区洗象池群微地貌解释剖面

4.2 近等时地质体与储集层发育程度的相关性

谭秀成等认为构造稳定背景下的碳酸盐台地内部沉积期微地貌可以在较长时间内得到继承，从而控制颗粒岩与滩相储集层的分布[18]。四川盆地中上寒武统洗象池群沉积期构造相对平静，因而这种地貌差异在一定程度内可以控制后期的颗粒滩厚度变化和储集层分布。从洗象池群底部近等时地质体的厚度变化与测井解释的储集层累计厚度相关关系可以看出，两者具有良好的正相关性（见图6），说明区内洗象池群储集层发育可以近似利用底部以颗粒岩为主体的近等时地质体的厚度来表征，并建立地质模型。

图6 洗象池群底部颗粒岩厚度与测井解释储集层厚度关系图

从研究区老井重新试油的测试产能情况看，威远构造近等时地质体厚度与老井重新试油产能正相关关系明显，例如，处于微地貌高地或近等时地质体厚度大的威26井和威42井测试产能皆超过10×104m3/d，而微地貌低地或近等时地质体厚度小的区域，单井测试产能多小于1×104m3/d，说明等时地质体的厚度与微地貌、储集层发育程度及测试产能关系密切（见图7、图8）。上述勘探生产成果也表明，利用洗象池群底部以颗粒岩为主体的近等时地质体进行威远地区中上寒武统洗象池群滩相薄储集层预测的思路和方法符合客观地质实际。

4.3 洗象池群储集层预测模型与有利储集区带预测

图7 洗象池群底部颗粒岩厚度与测试产能关系图

图8 威远地区洗象池群微地貌起伏与试油结果关系

利用研究区洗象池群近等时地质体的厚度数据，编绘了其厚度分布图（见图9），区内颗粒滩呈北东—南西向成排成带展布，外带颗粒滩规模较大，受外带颗粒滩的遮挡，内带颗粒滩的规模相对较小。结合产能测试数据和储集层厚度数据，确定了储集层发育区带预测的标准：①最有利储集区，底部颗粒云岩厚度大于18 m；②有利储集区，底部颗粒云岩厚17～18 m；③较有利储集区，底部颗粒云岩厚16～17 m；④一般储集区带，底部颗粒云岩厚度小于16 m。

最有利储集区为威55井—威5井区、威42井—威水2井—威78井—威21井区、威26井—威37井区、威54井区、威13井—威89井区。这些最有利储集区带中已有多口井测试具高产工业气流；有利储集区成北东—南西向带状展布，一般以低产气井为主（见图 9）。

4.4 方法有效性分析

地质模型建立之初，威远地区寒武系洗象池群的井资料局限于以往针对震旦系所钻探的井以及威寒 1井、威寒101井—威寒105井6口寒武系专层井。地质模型建立之后，于2007年针对震旦系二次开发部署了威001-H1井与威001-2井，分别位于储集层预测区的有利储集区带和一般储集区带，两口井的测井解释成果显示两口井的储集层发育差异明显，其储集层累计厚度分别为13.4 m和8.0 m，这充分验证了上述预测思路和方法的正确性。结果表明，利用颗粒岩为主体的近等时地质体厚度表征沉积期地貌和预测储集层发育概率是可信的。

图9 洗象池群底部等时地质体颗粒白云岩体厚度与有利储集区带分布

5 结论

威远地区洗象池群储集层为多套叠加未暴露浅滩薄储集层，微地貌高地以发育滩核微环境为特征，颗粒滩单滩体厚度和累计厚度较大，有利于保存原生孔形成储集层；而地貌相对较低处，沉积速率较慢，颗粒滩呈指状，单滩体厚度和累计厚度小，不利于粒间孔保存。因此，在相同时间段内形成的颗粒滩厚度不仅可以代表微地貌的起伏，而且可以近似表征储集层的发育概率。

碳酸盐台地内沉积期微地貌在较长时间内可继承发展，并控制相邻层序沉积、储集层的分布格局，因此可利用以颗粒岩为主体的近等时地质体厚度间接预测储集层发育概率。此方法在威远地区洗象池群的应用效果良好，表明该方法可用于钻探程度高、资料老、缺乏三孔隙度测井系列的老区的储集层预测和新层挖潜。

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