川东北元坝气田长兴组生物礁精细刻画及储层预测

王浩，马如辉

(中石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川 成都 610041)

陈志强

(中国石油集团测井有限公司新疆分公司,新疆 阜康 831511)

简高明

(中石化西南油气分公司石油工程技术研究院，四川 成都 610041)

近年来，四川盆地二叠系生物礁滩油气开发取得了一系列突破，中石化勘探分公司在开江-梁平拉张槽两侧的探井证实生物礁滩富含天然气。2007年A1井因钻遇礁前斜坡而改为开窗侧钻，钻遇台缘生物礁获得成功，揭示了碳酸盐岩台地边缘生物礁滩具有巨大的油气勘探开发潜力。

已有的研究成果集中在二叠系长兴组沉积成藏主控因素、生物礁识别等方面，且基本上从勘探角度出发。王一刚等[1～4]研究认为，开江-梁平海槽对生物礁形成起着明显的控制作用，它决定了礁气藏的类型、规模和分布；邓剑等[5～7]研究认为，生物礁主要发育于长兴组二段，海槽西边生物礁更为发育，并且优势生长区由东向西迁移；郭彤楼[8]研究认为，东吴运动控制储层发育的位置，早、中燕山运动控制了油气藏形成，大面积发育的礁滩相白云岩储层与源岩生烃的有效匹配是成藏的关键；刘殊等[9～13]从生物礁地震响应特征和多尺度预测上进行研究，发现生物礁在地震剖面上表现为丘状反射，顶部披盖、两侧上超、内部空白-杂乱反射。但是，上述成果未能刻画生物礁内幕结构和期次。为此，笔者在前人探索基础上，从开发角度出发，运用古地貌恢复技术刻画台地边缘形态，还原生物礁生长的位置；采用地震反射特征技术刻画生物礁的边界，利用三维可视化雕刻技术雕刻礁体的空间形态和内幕期次，采用地震反演技术预测储层的展布。

1 地质背景

自普光、元坝气田发现后，众多学者对生物礁做了大量研究工作。目前四川盆地内，从震旦系到二叠系证实至少发育2条拉张槽：川东北的开江-梁平拉张槽，川西-川中的绵阳-长宁拉张槽。元坝气田生物礁受控于开江-梁平拉张槽。对于开江-梁平拉张槽，学者们从不同角度给予命名：罗自立[14]从峨眉地裂运动和板块构造演化格局的观点出发，将其称为广旺-开江-梁平拗拉槽；王一刚等[15]从沉积相上研究表明，四川盆地上二叠统的沉积是海侵型碳酸盐缓坡带沉积，在Wilson划分相带的基础上对碳酸盐缓坡进行次一级划分，提出开江-梁平海槽的概念。

生物礁气藏的分布与古沉积环境关系十分密切。开始阶段受露头及钻井资料限制，未能深化对盆地上二叠统沉积相的认识。随着钻井数量及其他地质资料的丰富，对沉积古地理格局及沉积相演化做了大量工作。川东北地区二叠系沉积环境与开江-梁平海槽的形成、南秦岭洋扩张及峨眉山玄武岩喷发有关。结合钻井资料和野外露头剖面分析结果表明，长兴组纵向上划分为2个Ⅲ级层序和4个成礁旋回，元坝生物礁主要发育在长兴组上段，微古地貌控制了生物礁生长发育的差异。川东北元坝气田长兴组-飞仙关组沉积为碳酸盐台地沉积体系，平面上进一步划分为台地蒸发岩、局限台地、开阔台地、台地边缘生物礁滩和台地边缘斜坡相，长兴期沿台地边缘发育台缘生物礁[6]。

2 生物礁精细刻画

2.1 研究思路

图1 元坝气田生物礁精细刻画技术体系

不同学者对生物礁预测采取了多种方法，也取得了一定的效果。笔者在前人研究的基础上，从点、线、面、体4个角度解剖生物礁形态及内部结构，预测生物礁礁盖优质储层的展布。总体思路是利用地质分析结果，从单井出发，利用成因旋回法开展生物礁成礁旋回分析，在该基础上利用生物礁的反射特征识别生物礁的外形包络和内幕结果，结合地震反演技术和三维可视化雕刻技术刻画生物礁空间形态及储层分布(图1)。

2.2 古地貌的恢复技术

现代生物礁的生长模式认为，生物礁的生长需要水体环境具备“暖、浅、清、咸”4个条件[16]。特殊的生长环境说明生物礁生长不仅受控于沉积环境，而且与沉积古地貌有关。元坝气田长兴组生物礁属于典型的台地边缘生物礁，因此恢复生物礁沉积晚期台缘形态对于分析生物礁发育位置具有指导意义。

川东北地区长兴组古地貌恢复主要采用“印模法”，选择飞仙关组三段沉积的一套稳定的含泥灰岩为基准面(地震上表现为一套连续稳定的波峰反射)。 主要原因是飞仙关组期纵向上划分为2个Ⅲ级层序，飞仙关组一期和二期水体总体较深，开江-梁平台盆相区碳酸盐岩迅速填平补齐[17～19]。采用层拉平技术，利用上覆飞仙关组的厚度镜像反映长兴组沉积末期的地貌特征。图2为垂直于礁带飞仙关组三段拉平的地震剖面，由于生物礁的生长速率快于潟湖和陆棚碳酸盐岩的沉积速率，在上覆地层填平补齐的过程中，飞仙关组一段、二段沉积的厚度薄，潟湖和陆棚上覆地层沉积厚。上覆地层沉积厚度的变化能反映长兴组沉积晚期古地貌特征，高古地貌位置有利于生物礁的生长及后期白云岩储层改造，易于油气富集。

图2 垂直于礁带飞仙关组三段拉平的地震剖面

图3 长兴组沉积晚期古地貌

图3为采用“印模法”恢复的长兴组沉积晚期古地貌图，可以看出，整体上表现为台-盆沉积格局，台地内表现为滩-洼相间的沉积格局。沿南西至北东方向，依次为台内滩相、台缘礁相、台缘斜坡相和陆棚相[20]。长兴期台缘沿海岸线近似平行分布，呈北西-南东展布，自东向西共发育4个条带，彼此之间相互独立，分别为①、②、③和④号礁带。经A204井、A27井、A101井等钻井证实，元坝气田生物礁主要分布在台地边缘上，靠海的一侧以礁前斜坡为主，主要沉积泥灰岩，礁带靠陆一侧主要以生屑滩为主，局部古构造高点发育点礁，古地貌恢复能判断生物礁生长的位置。生物礁的发育不仅受控于古地貌差异，还与潮汐沟道有关。长兴组沉积晚期古地貌图揭示，在生物礁与生物礁之间还发育潮汐沟道，即礁沟。礁沟一般属于高能环境，是涨、落潮时潮汐水流冲刷切割形成的沟道，垂直于礁带方向展布。潮汐水流为生物礁的生长提供了丰富的食物，因此一般在礁沟两侧生物礁较发育。A204井和A205井位于礁沟两侧，生物礁发育。对古地貌图进一步研究发现，西北方向位置的礁沟较东南方向的礁沟规模大且密集。综合构造研究结果认为，北西方向存在基底古突起，更有利于生物礁的生长和后期溶蚀改造。因此，②、③、④号礁带生物礁的规模与储层性质均优于①号礁带，研究成果与钻井结果相符。

2.3 生物礁及内幕期次刻画

图4 过A204井的地震剖面及地震属性剖面

图5 生物礁内幕反射特征

古地貌恢复可识别生物礁发育的位置，未能刻画礁体边界形态和内幕结构，不能满足开发需求。为实现高效开发，需独立解释出每条礁带上共发育多少个小礁体，及小礁体内部共发育几期生物礁。在古地貌恢复的基础上，利用地震反射特征技术和三维可视化雕刻技术对礁体进行精细解剖。

前人对生物礁地震响应特征从正演模拟角度做了分析，认为生物礁具有独特的地震响应特征[21～23]：即生物礁的外形为丘状、透镜状反射，礁体内部为空白或断续弱反射；礁体顶部呈披覆构造，具波峰或振幅变弱特征；礁体翼部呈泥灰岩上超反射。因礁核、礁盖和礁翼的岩性差异，导致不同位置地震反射特征存在差异。以生物礁地震反射特征为指导，开展垂直礁带地震精细解释，同时结合地震瞬时相位属性和地震相干属性识别生物礁。图4为过A204井的地震剖面及地震属性剖面，分析表明A204井生物礁在地震剖面上具备上述礁体的地震响应特征；地震瞬时相位属性上表现为礁翼相位错断，内部杂乱反射，缺乏成层性；地震相干属性上表现为礁体边界和内幕呈低相干团块结构。通过生物礁地震响应特征和地震反射特征技术能够识别出生物礁外部形态。

在识别生物礁外部形态的基础上，对生物礁内部进行精细解释，结合元坝长兴组生物礁发育期次，解剖生物礁内幕结构。元坝长兴组生物礁内幕反射可划分为两种，即双强波峰反射和单强波峰反射。双强波峰反射纵向上反映Ⅲ、Ⅳ期生物礁均发育，以A205井为代表；单强波峰反射纵向上反映Ⅲ期生物礁发育，无Ⅳ期生物礁，以A10-1井为代表(图5)。

由于受地震分辨率及生物礁发育规模的影响，Ⅰ、Ⅱ期生物礁在地震剖面上难以识别，因此该次研究重点刻画Ⅲ、Ⅳ期生物礁。采用三维可视化技术，刻画Ⅲ、Ⅳ期生物礁的空间分布，可以看出，总体上Ⅲ期生物礁分布广泛，Ⅳ期生物礁分布较集中，推测与生物礁生长的地貌和海平面的升降速率有关，即在Ⅲ期生物礁发育后，部分地区环境可能不适合生物礁生长，仅在局部地区发育Ⅳ期生物礁(图6)。

图6 不同期次生物礁空间分布面

元坝气田生物礁精细刻画结果表明：元坝气田长兴组共发育4个礁带和1个礁滩叠合区，可识别21个礁群、90个单礁体；纵向上地震可识别Ⅲ、Ⅳ期生物礁，两者之间具有一定的继承性。

3 生物礁白云岩储层预测

3.1 生物礁相储层特征

元坝气田长兴组生物礁储层薄、物性差、横向非均质性强，储层与非储层弹性属性叠置严重。地质研究结果表明：长兴组生物礁储层主要发育在礁盖位置，礁顶储层物性优于礁前和礁后。储层岩性主要以晶粒白云岩和生屑白云岩为主，其次为生屑灰岩和礁灰岩。物性上主要表现为低孔、中低渗的特性。钻井统计结果表明[24]，元坝气田单井礁带储层平均厚度58.8m，以Ⅲ类储层为主，平均厚度25.8m，占储层总厚度45.83%；储层平均孔隙度4.87%，平均渗透率0.99mD。

3.2 生物礁相储层预测

图7 过A28井的约束稀疏脉冲反演与地质统计学反演剖面

分岩性统计交汇表明，该区优质白云岩储层和泥灰岩在波阻抗上表现为低阻特征，围岩为相对高阻抗特征，采用以反演为核心的储层预测技术，在常规约束脉冲反演的基础上，利用储层与泥灰岩在自然伽马曲线上的差异特点，利用伽马拟声波反演技术剔除低阻泥灰岩；预测有利沉积微相，进一步运用地质统计学反演提高薄储层的识别能力[25～27]。钻井证实A28井发育2套优质白云岩储层集中段，累计钻遇礁相储层61.6m，基于约束稀疏脉冲反演结果受地震频带限制，难以识别2套储层(图7(a))，且预测储层厚度有误差。地质统计学反演技术能提高储层的识别能力，两套优质储层段能反映出来，预测储层厚度约55m，反演预测精度大幅提高(图7(b))。

图8为元坝气田生物礁预测平面分布，优质储层主要为低阻特征，主要分布位于礁体的顶部，礁前和礁后储层不发育，储层主要集中在西北端。

图8 元坝气田长兴组生物礁储层平面分布

4 结论

1)结合地震层序地层研究结果，采用“印模法”恢复长兴组沉积晚期的古地貌，对沉积相划分和识别生物礁位置具有指导意义。

2)在古地貌恢复的基础上，运用地震反射特征技术和三维可视化雕刻技术识别出生物礁外形和内幕期次。

3)元坝气田长兴组生物礁储层薄，储层与非储层之间弹性属性叠置严重，在常规约束稀疏脉冲反演的基础上，运用地质统计学反演能够有效识别储层，提高储层预测精度。