川東北元壩地區(qū)隱蔽氣藏的勘探突破及其意義

摘 要

摘要：隱蔽油氣藏識(shí)別難度大，其勘探面臨很大的挑戰(zhàn)，但通過(guò)轉(zhuǎn)變油氣勘探i思路，中國(guó)石化勘探南方分公司在四川盆地東北部元壩地區(qū)深層二疊系、三疊系礁灘相隱蔽油氣藏勘探中獲得了
摘要：隱蔽油氣藏識(shí)別難度大，其勘探面臨很大的挑戰(zhàn)，但通過(guò)轉(zhuǎn)變油氣勘探i思路，中國(guó)石化勘探南方分公司在四川盆地東北部元壩地區(qū)深層二疊系、三疊系礁灘相隱蔽油氣藏勘探中獲得了突破，分析其成功經(jīng)驗(yàn)對(duì)于四川盆地隱蔽性油氣藏的勘探工作具有指導(dǎo)意義。為此，歸納總結(jié)了發(fā)現(xiàn)元壩隱蔽圈閉采用的技術(shù)手段：①應(yīng)用層序地層學(xué)理論指導(dǎo)沉積相研究；②應(yīng)用地震沉積學(xué)原理指導(dǎo)沉積微相解釋；③通過(guò)地震相轉(zhuǎn)換為沉積相的地震沉積學(xué)解釋，為儲(chǔ)層預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)等。同時(shí)，分析了該區(qū)深層碳酸鹽巖礁灘相巖性圈閉具備的成藏有利條件：烴源條件好，具有良好的側(cè)向遮擋條件，油氣配置關(guān)系良好，油氣運(yùn)聚保存條件好。最后，闡述了該區(qū)隱蔽氣藏取得勘探突破的重要意義。
關(guān)鍵詞：川東北；元壩地區(qū)；二疊紀(jì)-三疊紀(jì)碳酸鹽巖；臺(tái)緣礁灘相帶；隱蔽性油氣藏；層序地層學(xué)；地震沉積學(xué)
    中國(guó)石化勘探南方分公司川東北元壩勘探區(qū)塊位于四川蒼溪、閬中、巴中和旺蒼等縣市，油氣勘查面積為3251km2。該區(qū)塊早期勘探進(jìn)展不大，自2002年以來(lái)，在普光氣田勘探成功的啟示下，轉(zhuǎn)變油氣勘探思路，在隱蔽油氣藏的勘探理論指導(dǎo)下，應(yīng)用層序地層學(xué)和地震沉積學(xué)原理，通過(guò)加強(qiáng)區(qū)域基礎(chǔ)地質(zhì)研究，應(yīng)用二維、三維高精度地震勘探技術(shù)，加強(qiáng)隱蔽性圈閉油氣評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)了深層二疊、三疊系臺(tái)緣礁灘相帶巖性圈閉目標(biāo)。2006年部署在元壩地區(qū)構(gòu)造低部位的巖性圈閉的第一口預(yù)探井——元壩X井在長(zhǎng)興組頂部鉆獲一套溶孔白云巖儲(chǔ)層，長(zhǎng)興組中上部發(fā)育礁灰?guī)r；儲(chǔ)層主要發(fā)育晶間孔和晶間溶孔，發(fā)育裂縫；在長(zhǎng)興組(斜深7330.7～7367.6m段)酸壓測(cè)試獲日產(chǎn)50.3×104m3的天然氣流，天然氣中甲烷含量為86.23%，硫化氫含量為7.18%，地層壓力為常壓。元壩X井首鉆取得突破后，甩開部署的一批井均獲成功，大型氣藏特征已基本落實(shí)?？碧匠晒M(jìn)一步證實(shí)了元壩地區(qū)隱蔽性油氣成藏特征。川東北元壩地區(qū)油氣勘探的突破，對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)四川盆地油氣成藏富集規(guī)律，應(yīng)用隱蔽性油氣藏勘探的技術(shù)方法，加強(qiáng)四川盆地油氣勘探工作具有指導(dǎo)意義。
1 區(qū)域概況
1.1 地質(zhì)特征
    元壩地區(qū)位于四川盆地川中構(gòu)造北斜坡與九龍山和通南巴構(gòu)造帶向南傾末端的過(guò)渡帶，主體處于區(qū)域構(gòu)造的較低部位；北西發(fā)現(xiàn)了九龍山典型構(gòu)造圈閉，北東及南面分別發(fā)育通南巴高構(gòu)造帶和川中高陡構(gòu)造帶；區(qū)內(nèi)縱向以三疊系嘉陵江組厚層膏鹽巖滑脫層為界，發(fā)育上、下2套構(gòu)造層。上構(gòu)造層斷層較發(fā)育，局部構(gòu)造成排成帶展布，下構(gòu)造層為海相地層，構(gòu)造平緩，向南、向西北和東北方向逐步抬高；地層埋藏深，二疊系埋深介于6500～7800m，斷層不發(fā)育。
1.2 勘探概況
    對(duì)于四川盆地二疊、三疊系長(zhǎng)興組飛仙關(guān)組礁灘的勘探可謂歷經(jīng)坎坷[1]。20世紀(jì)79年代原四川石油管理局在建南地區(qū)發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)長(zhǎng)興組的生物礁氣藏以后，由于對(duì)鮞粒灘、生物礁的地質(zhì)分布規(guī)律和氣藏成藏規(guī)律認(rèn)識(shí)不清楚，一直以來(lái)未有新的發(fā)現(xiàn)和突破。傳言稱“專層布井打不到，不打又碰到”[1]。但是長(zhǎng)興組-飛仙關(guān)組一直無(wú)法作為四川盆地油氣接替生產(chǎn)層系。2002年以后，通過(guò)創(chuàng)新勘探思路，預(yù)測(cè)了環(huán)開江梁平陸棚周緣發(fā)育臺(tái)緣生物礁和鮞灘有利相帶，確定了一批邊緣相帶大中型氣藏勘探的礁、灘目標(biāo)，有效地指導(dǎo)了川東北地區(qū)礁、灘氣藏的勘探工作[1]，發(fā)現(xiàn)了普光大氣田。研究表明，普光氣田具有構(gòu)造-巖性復(fù)合圈閉成藏特征，而元壩地區(qū)則是完全沒有構(gòu)造圈閉背景的勘探區(qū)塊，是否值得冒險(xiǎn)勘探呢?
2 元壩地區(qū)隱蔽圈閉的發(fā)現(xiàn)及成藏分析
    元壩地區(qū)深層海相由于構(gòu)造平緩，背斜及斷層均不發(fā)育，與普光、羅家寨等氣田的構(gòu)造演化具有明顯的差異[2]，對(duì)尋找構(gòu)造圈閉不利。元壩地區(qū)是否發(fā)育有利的巖性圈閉目標(biāo)，能否形成油氣的運(yùn)聚成藏，這是能否在該區(qū)找到大型油氣田的關(guān)鍵因素。
2.1 應(yīng)用層序地層學(xué)理論指導(dǎo)沉積相研究
    層序地層學(xué)的作用就是在層序格架中尋找最有利于儲(chǔ)層發(fā)育的體系域及沉積微相[3]。元壩地區(qū)東側(cè)普光氣田的發(fā)現(xiàn)揭示川東北地區(qū)海相烴源條件好，發(fā)育二疊系、志留系多套烴源巖，油氣保存條件好，控制圈閉成藏的主要因素是儲(chǔ)層的發(fā)育及側(cè)向遮擋條件。開江梁平陸棚至臺(tái)地方向的臺(tái)緣是優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利地區(qū)，受普光氣田勘探成功的啟示，應(yīng)加強(qiáng)陸棚西側(cè)露頭區(qū)地質(zhì)調(diào)查和覆蓋區(qū)沉積相帶預(yù)測(cè)研究。
2.1.1區(qū)域沉積微相研究確定有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶
    2006年通過(guò)露頭區(qū)地質(zhì)調(diào)查在開江-梁平陸棚西側(cè)沿江油-廣元發(fā)現(xiàn)二疊、三疊系臺(tái)緣沉積相典型沉積特征和鮞灘白云巖儲(chǔ)層。
    江油二郎廟剖面飛仙關(guān)組厚258.4m，飛二段下亞段(厚33.59m)發(fā)育淺灰灰白色厚層塊狀溶孔亮晶鮞粒灰?guī)r夾同色厚層塊狀溶孔亮晶豆粒鮞?；?guī)r，巖石中溶孔發(fā)育，部分被瀝青及稠油充填，大部分未被充填；飛二段上亞段(厚14.48m)發(fā)育淺灰-灰白色厚層塊狀溶孔殘余鮞粒細(xì)-中晶白云巖，白云巖呈爐渣狀或蜂窩狀，含瀝青及稠油，對(duì)比分析認(rèn)為臺(tái)緣淺灘相沉積。往東北至廣元地區(qū)二疊、三疊系相變?yōu)榈湫完懪锷钏畢^(qū)沉積。露頭區(qū)研究揭示陸棚西側(cè)具有臺(tái)緣沉積背景并發(fā)育鮞粒白云巖儲(chǔ)層。
2.1.2通過(guò)區(qū)域地震大剖面解釋建立沉積演化格局
    晚二疊世吳家坪組沉積時(shí)期，在川東北地區(qū)整體下沉的背景下，古地理面貌出現(xiàn)分化，元壩地區(qū)吳家坪早期為碳酸鹽巖緩坡沉積，吳家坪晚期初步具有臺(tái)地、斜坡、陸棚的沉積格局，在長(zhǎng)興期元壩地區(qū)東部下沉速度快，沉降幅度大，成為深水區(qū)，沉積大隆組硅質(zhì)巖[4]；西部地區(qū)沉降幅度小，為碳酸鹽巖開闊臺(tái)地相沉積，在臺(tái)地與陸棚間發(fā)育臺(tái)地邊緣及斜坡沉積。通過(guò)對(duì)地震老資料的復(fù)查解釋，在元壩地區(qū)發(fā)現(xiàn)了與普光氣田類似的二疊系地震異?，F(xiàn)象，分析認(rèn)為可能屬臺(tái)緣礁灘相[5]。
2.2 應(yīng)用地震沉積學(xué)原理指導(dǎo)沉積微相解釋
2.2.1實(shí)施高精度二、三維地震，提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度
    在區(qū)域地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，為了提高相帶落實(shí)和儲(chǔ)層預(yù)測(cè)精度，元壩地區(qū)迅速實(shí)施了高精度二、三維地震，深層資料品質(zhì)明顯提高，為元壩深層碳酸鹽巖相帶的落實(shí)和儲(chǔ)層的描述提供了重要的資料支撐。通過(guò)鉆井、測(cè)井、區(qū)域地質(zhì)和地震資料相結(jié)合，采用地震相描述技術(shù)、屬性分析技術(shù)、古地貌恢復(fù)技術(shù)、精細(xì)切片技術(shù)等綜合方法，落實(shí)了元壩地區(qū)二疊、三疊系沉積微相展布及沉積演化規(guī)律。表明礁灘沉積相帶的地震特征十分典型，由西南向東北由臺(tái)地相-臺(tái)緣相-斜坡陸棚相展布，總體呈北西一南東向展布(圖1)。預(yù)測(cè)臺(tái)地與斜坡之間的臺(tái)緣相帶是儲(chǔ)層發(fā)育的有利地區(qū)。
 

2.2.2元壩典型地震相特征
    通過(guò)精細(xì)解釋，應(yīng)用地震沉積學(xué)(實(shí)際上就是地震地層學(xué)中的地震相轉(zhuǎn)換為沉積相的)原理[6～7]解釋出了元壩長(zhǎng)興組發(fā)育7類典型地震相。①生物礁地震相：具有明顯的“底平頂凸”丘狀外形、內(nèi)部空白或雜亂反射結(jié)構(gòu)、兩翼同相軸中斷、上超特征；②礁后淺灘地震相：具有低頻、中強(qiáng)變振幅、微幅蚯蚓狀復(fù)波、亞平行反射結(jié)構(gòu)特征；③礁間淺灘地震相：具有低幅度丘狀外形、中強(qiáng)振幅、低頻、復(fù)波特征；④礁間水道：具有低頻、單軸強(qiáng)振幅、連續(xù)性好特征；⑤礁后渴湖：具有底部短軸強(qiáng)振幅、上部空白弱反射特征；⑥礁間潮道：具有中弱振幅、雜亂復(fù)波特征；⑦礁前斜坡；⑧陸棚深水(圖2)。張延充等也總結(jié)了泛梁平-開江古海槽的地震相預(yù)測(cè)方法[8]。
3 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)
   通過(guò)地震相轉(zhuǎn)換為沉積相的地震沉積學(xué)的解釋，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)奠定了基礎(chǔ)。
   研究表明川東北二疊、三疊系臺(tái)緣相帶是礁灘儲(chǔ)發(fā)育的有利地區(qū)，對(duì)比分析元壩地區(qū)與普光氣田具相似的儲(chǔ)層響應(yīng)特征，針對(duì)該區(qū)相帶控制儲(chǔ)層發(fā)育、變快及層間低速泥灰?guī)r可能的影響，勘探南方分公發(fā)展形成一套“相控三步法”儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)，較好地決了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題，完成了該區(qū)深層碳酸鹽儲(chǔ)層預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)沿臺(tái)緣相帶儲(chǔ)層疊合連片發(fā)育，儲(chǔ)展布規(guī)律性強(qiáng)，往臺(tái)地和斜坡方向儲(chǔ)層逐漸變薄至滅，臺(tái)地區(qū)和斜坡區(qū)儲(chǔ)層不發(fā)育，臺(tái)緣相帶內(nèi)儲(chǔ)層具非均質(zhì)性，主要受沉積微相的控制。后期鉆探證實(shí)地震沉積學(xué)的解釋、預(yù)測(cè)成果，表明該區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層要發(fā)育礁灘復(fù)合體、礁后淺灘和礁灘過(guò)渡帶3種類，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要發(fā)育在礁和礁后淺灘地區(qū)，實(shí)鉆厚度50～120m，物性較好(以Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層為主)，通過(guò)流體測(cè)和實(shí)鉆揭示，具有整體含氣、局部富集高產(chǎn)的特征。
4 圈閉成藏分析
   除上述通過(guò)層序地層學(xué)、地震地層學(xué)理論解釋并測(cè)了儲(chǔ)層發(fā)育的地區(qū)(圖1)，元壩地區(qū)深層碳酸鹽礁灘巖性圈閉的隱蔽性氣藏在成藏方面還具備以下利條件。
4.1 烴源條件好
   根據(jù)研究元壩地區(qū)天然氣氣源主要來(lái)自二疊系龍組(吳家坪組)烴源巖，該套烴源巖主要發(fā)育于開一梁平陸棚區(qū)，厚度介于20～140m，有機(jī)碳含量過(guò)3%，部分達(dá)8%，類型為偏腐泥混合型，生烴強(qiáng)度化在(100～1000)×104t/km2，具有豐度高、類型、厚度大的特點(diǎn)，而且二疊系臺(tái)緣相帶儲(chǔ)層緊鄰生烴，有利于烴源巖初次排出的烴類進(jìn)入儲(chǔ)層。
4.2 具有良好的側(cè)向遮擋條件
   巖性變化是元壩圈閉油氣側(cè)向遮擋的關(guān)鍵因素，究表明，元壩圈閉向西南上傾方向發(fā)育一種側(cè)向接觸關(guān)系：①臺(tái)緣儲(chǔ)滲體與臺(tái)地致密巖性體形成接觸；②礁灘相帶向上傾方向發(fā)育礁間低能相致密巖性體形成遮擋。通過(guò)三維地震精細(xì)解釋，相變線展布清楚，縱向上區(qū)域飛一段泥灰?guī)r構(gòu)成了氣藏的直接蓋層，從而使該區(qū)臺(tái)緣儲(chǔ)滲體具備了良好的油氣運(yùn)聚成藏條件。
2.4.3油氣配置關(guān)系良好
    元壩地區(qū)巖性圈閉形成早，油氣配置關(guān)系良好。研究表明圈閉的成藏演化主要經(jīng)歷古油藏形成、原油裂解成氣藏及后期構(gòu)造抬升3個(gè)階段(圖3)。
 

2.4.4油氣運(yùn)聚保存條件好
    構(gòu)造研究表明，元壩西南臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)滲體長(zhǎng)期處于構(gòu)造斜坡帶上，后期構(gòu)造以升降運(yùn)動(dòng)為主，利于油氣的多期大面積運(yùn)聚，且后期構(gòu)造變形弱，油氣保存條件好。
3 對(duì)勘探實(shí)踐的意義
    元壩地區(qū)二疊、三疊系礁灘相隱蔽油氣藏勘探的突破不僅僅是該區(qū)塊獲得油氣勘探效益的成功，而且是一次根據(jù)現(xiàn)代先進(jìn)的石油地質(zhì)理論指導(dǎo)，勇于創(chuàng)新、善于探索的成功實(shí)踐活動(dòng)，是勘探主動(dòng)從構(gòu)造圈閉氣藏走向低部位的非構(gòu)造圈閉尋找隱蔽性油氣藏的嘗試，總結(jié)其理論對(duì)勘探實(shí)踐的意義如下。
3.1 勘探工作需要不斷解放思想，堅(jiān)持探索
    解放思想，開拓創(chuàng)新是油氣勘探永恒的主旋律，四川盆地幾十年的勘探史充分說(shuō)明了創(chuàng)新的重要性。早期川東高陡構(gòu)造的突破，川西致密砂巖氣藏的突破，普光氣田和元壩氣田的相繼突破等，都是解放思想、堅(jiān)持創(chuàng)新和勇于探索的成果。四川盆地由于經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，油氣運(yùn)聚成藏模式和油氣富集規(guī)律具有復(fù)雜性，油氣勘探具有極大的挑戰(zhàn)性，如果不解放思想，因循守舊，依靠已有的經(jīng)驗(yàn)，解決不了復(fù)雜油氣的勘探問(wèn)題，也發(fā)現(xiàn)不了新的、難以發(fā)現(xiàn)的隱蔽性油氣資源。元壩地區(qū)深層隱蔽性油氣勘探在早期勘探前景評(píng)價(jià)不明朗的情況下，沒有因循守舊、沒有放棄，而是積極應(yīng)用先進(jìn)的尋找隱蔽性油氣藏的理論——層序地層學(xué)、地震沉積學(xué)等指導(dǎo)，加強(qiáng)基礎(chǔ)油氣地質(zhì)研究，創(chuàng)新油氣認(rèn)識(shí)，評(píng)價(jià)提出巖性圈閉有利成藏目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)了元壩地區(qū)深層隱蔽性油氣資源。
3.2 技術(shù)創(chuàng)新和有效集成是隱蔽性油氣勘探的助推器
    元壩地區(qū)深層隱蔽性油氣勘探是新技術(shù)、新方法創(chuàng)新與集成有效運(yùn)用的成功實(shí)踐。該區(qū)目標(biāo)埋藏深介于6500～7800m，高分辨地震采集處理解釋一體化攻關(guān)技術(shù)提高了深層地質(zhì)目標(biāo)的成像精度；層序地層理論、地震沉積相精細(xì)解釋技術(shù)、相控儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)等應(yīng)用提高了隱蔽圈閉描述精度，為勘探部署提供了科學(xué)依據(jù)；超深井鉆井工藝技術(shù)、空氣鉆井技術(shù)、深層酸壓改造技術(shù)等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)安全有效鉆井獲得天然氣流，保障了油氣的發(fā)現(xiàn)。曰前方興未艾的頁(yè)巖氣的勘探開發(fā)熱潮也是基于水平井、叢式井、大型水力壓裂和提高采收率等各種新技術(shù)、新方法來(lái)以經(jīng)濟(jì)獲益的成本開采天然氣，同樣證明了新技術(shù)和新方法應(yīng)用的重要性。
3.3 加強(qiáng)油氣資源評(píng)價(jià)，拓寬勘探領(lǐng)域
    多年的油氣資源評(píng)價(jià)研究和勘探實(shí)踐表明，四川盆地油氣資源豐富，進(jìn)一步勘探潛力大。盆地具有多套良好的烴源巖，保存條件十分優(yōu)越，從下至上、從老到新廣泛發(fā)育多樣性儲(chǔ)層，發(fā)育多樣性油氣成藏富集模式，形成了廣泛的勘探領(lǐng)域。四川盆地前期勘探總體是以構(gòu)造圈閉目標(biāo)為主，取得了一批重要發(fā)現(xiàn)，但此類勘探目標(biāo)的勘探程度較高。四川I盆地經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，不同時(shí)期大型隆起的斜坡帶、坳陷上傾方向和有利沉積相帶是尋找隱蔽性油氣藏(包括巖性罔閉、地層圈閉等)的有利地區(qū)。重視隱蔽性油氣資源是形勢(shì)發(fā)展的需要。
3.4 加強(qiáng)隱蔽性圈閉目標(biāo)識(shí)別技術(shù)方法研究
    隱蔽性罔閉識(shí)別難度大，需要加強(qiáng)以沉積為重點(diǎn)的基礎(chǔ)地質(zhì)研究工作，開展針對(duì)性的編圖工作，指導(dǎo)勘探選區(qū)選帶；需要加強(qiáng)以儲(chǔ)層評(píng)價(jià)為核心的高精度二、三維地震采集處理和解釋，建立適用的解釋技術(shù)方法，落實(shí)有利相帶的儲(chǔ)層和圈閉要素。要結(jié)合地質(zhì)特點(diǎn)發(fā)展針對(duì)性的評(píng)價(jià)技術(shù)方法。提高圈閉識(shí)別能力，提高油氣勘探效益。
    致謝：文中的許多認(rèn)識(shí)都是與中國(guó)石化勘探南方分公司研究院多位科研人員一起研究、討論形成的，在此深表感謝。
參考文獻(xiàn)
[1] 王一剛，洪海濤，夏茂龍，等.四川盆地二疊、三疊系環(huán)海槽礁、灘富氣帶勘探[J].天然氣工業(yè)，2008，28(1)：22-27.
[2] 馬永生，傅強(qiáng)，郭彤樓，等.川東北地區(qū)普光氣田長(zhǎng)興飛仙關(guān)氣藏成藏模式與成藏過(guò)程[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2005，27(5)：455-460.
[3] SANGREE J B，VAILP R，MITCHUM R M.A summary of exploration applications of sequence stratigraphy[C]∥Eleventh Annua[Research Conference Gulf Coast Section Society of Economic Paleonttologists and Mineralogists.Houston，Texas：GCSSEPM，1990.
[4] 陳宗清.四川盆地長(zhǎng)興組生物礁氣藏及天然氣勘探[J].石油勘探與開發(fā)，2008，35(2)：148-156，163.
[5] 劉劃一，張靜.四川盆地東北部長(zhǎng)興組飛仙關(guān)組氣藏形成條件研究[J].天然氣勘探與開發(fā)，2001，24(2)：30-38.
[6] PAYTON C E.地震地層學(xué)[M].牛毓荃，徐懷大，譯.北京：石油工業(yè)出版社，1980.
[7] ZENG Hongliu，TUCKER F HENTZ.High-frequency sequence stratigraphy from seismic sedimentology：applied to Miocene，Vermilion Block 50，Tiger Shoal area，offshore Louisiana[J].AAPG Bulletin，2004，88(2)：153-174.
[8] 張延充，楊愛國(guó)，梅燕，等.泛開江-梁平海槽及勘探有利相帶地震預(yù)測(cè)[J].天然氣工業(yè)，2009，29(10)：28-30.
 
(本文作者：胡東風(fēng) 中國(guó)石化勘探南方分公司)