川西坳陷须2段高分辨率层序分析和储层预测
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发布时间：2022-11-20 16:32
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时间：2024-12-12 17:53
一、地质背景
川西坳陷位于龙门山中段前缘(图8-15)，走向NE—SW，地史时期主要经历印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动，这些构造运动是控制晚三叠世以来龙门山前陆盆地陆相沉积物厚度、性质、结构的主要因素。川西坳陷须家河组2段低渗透致密砂岩储层是川西须家河组气藏的主力储层之一，亦是川西坳陷最重要的储层发育层位和勘探热点。已有研究成果证实，川西坳陷中段须2段属于三角洲沉积体系，具有地层厚度、岩性和岩相变化大及等时异相沉积特征突出等特点，区域地层等时对比难度很大。如何实现须2段等时地层对比、建立层序地层格架，进而预测有利储集相带，已成为该坳陷进行气藏勘探开发首先需要解决的课题。在分析不同规模构造作用及其对沉积层序控制、盆-山转换关系和界面区域分布特征、层序结构以及叠加样式的基础上，运用地震地层学与高分辨率层序地层学多学科交叉的综合研究方法，通过地震信息与钻井层序分析的相互验证与补充，剖析基准面旋回层序及地震层序特征，建立地震约束的等时层序地层格架的技术方法，已成为解决争议较大的须家河组2段等时异相地层对比问题的有效技术手段，在此基础上结合地震属性和层序分析成果有效地预测了有利储集相带的分布规律。
二、川西坳陷上三叠统须家河组层序地层学特征
以地表露头、钻井岩心、测井资料、地震资料的综合分析为主要依据，将发育于上三叠统须家河组中的层序界面划分为四个级别。以Ⅰ级盆地范围内的不整合面为界，划分出龙门山前陆盆地充填层序，该层序内沉积了上三叠统须家河组第四系地层;以Ⅱ级“安县运动”区域不整合面为界将须家河组划分为两个构造层序，其中构造层序Ⅰ由须2段和须3段组成，区域上地层厚度表现为北西厚南东薄的变化趋势;构造层序Ⅱ由须4段和须5段组成，区域上地层厚度表现为北西厚南东薄的变化特征;以Ⅲ级整合界面-长期基准面旋回层序转换面为界，可将须家河组划分为分别代表较大规模区域性湖进-湖退沉积旋回的四个长期基准面旋回层序LSC1—LSC4(图8-16)，分别对应须2段、须3段、须4段和须5段。
图8-15四川晚三叠世前陆盆地构造纲要和川西坳陷地理位置略图
图8-16北西向J－S－2(1)线地震剖面须家河组长期基准面旋回层序划分
川西坳陷中段须家河组地质分层一直存在较大的争议，尤其是须2段与须3段的分界争议最大，研究中运用高分辨率层序地层学地层基准面原理和旋回等时对比法则，对纵贯全区NEE和SN向的九口钻井的须家河组进行了多井等时层序地层划分和对比，对长约200km的最新二、三维过井剖面进行数据拼接和“三高”处理，通过对层序界面的合成地震记录精细标定，引入地震反射作为地层对比基础和约束条件，验证层序划分的等时性，使钻井层序界面与地震层位一致，建立须家河组层序地层格架，提出新的与区域范围内可追踪对比的地层划分意见。
(一)须2段地震地层及层序地层特征
1.须2段地震地层特征
地震剖面上，以相当于反射波T1－15的长期湖泛面为界，须2段可划分为Ⅰ、Ⅱ两个地震亚层序，通过对各中期基准面旋回层序的合成记录标定，下部地震亚层序Ⅰ对应MSC1、MSC2、MSC3;上部地震亚层序Ⅱ对应MSC4、MSC5。本文研究重点为上部地震亚层序Ⅱ，该地震亚层序的反射结构和地震相组合具备不同的纵横相变化特征，其横向变化规律主要与中期旋回层序中湖泛面附近发育的三角洲前缘低波阻抗泥页岩层、中波阻抗过渡层、高波阻抗分流河道砂岩的纵横向组合有关。其横向变化在东部地区表现为强振幅、高连续、以平行反射为主，对应厚层以分流河道砂体、河口坝砂体与上覆须3段及层序内部分布较稳定的厚层湖相泥页岩的地层组合特征。在西部地区为较强-中振幅、短连续、亚平行反射结构为主，主要代表多种水动力条件下形成的三角洲前缘河口坝、滨岸席状砂和分流间湾泥质交替发育的沉积微相组合特征。
2.须2段长、中期旋回层序划分和特征
川西坳陷须家河组2段为不完全对称型长期基准面旋回层序，上部MSC5页岩段对应长期旋回最大湖泛期沉积(图8-17中的MFS，俗称“腰带子”)，因此，须2段总体上是在沉积物供给率大于可容纳空间增长率的过补偿或超补偿的沉积条件下形成，在这种沉积体系中，主要保留上升半旋回的沉积物，下降半旋回沉积受剥蚀作用影响部分保留或缺失，因而造成这种非对称性特点。这种过补偿或超补偿的沉积条件的区域构造背景，显然是在盆地周缘的构造活动相对活跃、地壳相对隆升的情况下才会出现。结合地震地层分析认为，须2段纵向上层序特征有明显差异，如以Ⅳ级界面为中期基准面旋回界面，对应沉积物间歇暴露面、局部冲刷面或非沉积间断面，以该类界面为依据，可将须2段进一步划分为MSC1—MSC5共计五个中期旋回层序，各层序内部都发育相应级别的中期湖泛面。川西坳陷西部五个中期旋回层序发育齐全，坳陷东部的部分地区缺失MSC1层序(图8-17)，再向东侧的前陆斜坡和前陆隆起方向，下部依次缺失MSC1和MSC1、MSC2及MSC1、MSC2、MSC3等层序，反映须2段具有自西向东，或自前缘坳陷向前陆斜坡和前陆隆起方向上超的沉积演化和层序展布格局。
图8-17 川西坳陷中段须2 段中期旋回层序划分、区域对比和层序地层格架
通过对野外露头、单井沉积相及地震相的综合分析，与各中期基准面旋回对应的三角洲沉积各阶段具有不同的亚相和微相组合，基本特点为:中期基准面处于上升状态时，三角洲沉积环境可容纳空间增大而沉积物补给量减小，具粒度向上变细的沉积充填过程，底部常发育粒度较粗的三角洲平原水上分流河道微相，向上逐渐过渡为粒度趋于变细的三角洲前缘水下分流河道、河口坝、滨湖席状砂等微相，由基准面上升晚期至转换为下降早期，常发育有分流间湾和前三角洲富含有机质的暗色泥质沉积，而中期基准面处于下降状态时，则是一个相反的过程，可容纳空间逐渐减少，沉积物供给量逐渐增大，沉积物粒度由细变粗，以发育河口坝和水下决口扇等沉积微相为主。
(二)须2段层序地层格架
以须家河组2段单井相分析和中短期基准面旋回界面识别和划分为基础，运用二分时间单元(即基准面上升和下降两个半旋回时间单元)的分界线(即层序界面和湖泛面)为优选时间地层等时对比位置，以最具等时对比意义的中期旋回层序为等时地层对比单元。在此基础上，通过多口钻井合成地震记录的制作，在对各级层序界面进行精细标定验证和地震地质特征的综合分析基础上，建立涵盖钻井、测井和地震等综合地质信息的川西坳陷中段须2段高分辨率层序地层格架(图8-17)。
下部MSC1、MSC2、MSC3层序叠置砂体粒度相对较粗、厚度大，地层为过补偿或超补偿的沉积条件下形成，三角洲平原上垂向侵蚀作用大于侧向侵蚀作用，因此形成辫状河三角洲平原，且逐渐由MSC1的A/S1向MSC2的A/S＜1，MSC3的A/S＜1向A/S≥1转化的沉积动力学特征过渡。上部MSC4、MSC5层序叠置砂体粒度相对较细、厚度相对较小，地层逐渐过渡为欠补偿或饥饿的沉积条件下形成，逐渐由MSC4的A/S≥1向MSC5的A/S＞1转化的沉积动力学特征过渡，伴随每一次基准面的上升，有效可容纳空间向盆地东南及北部迁移，造成三角洲前缘位置逐渐随之迁移，湖盆区相应扩展加深，三角洲平原上侧向侵蚀作用大于垂向侵蚀作用，形成曲流河型三角洲平原亚相和三角洲前缘亚相的水下部分沉积。
(三)生、储、盖组合的地质概念模型
在确定层序格架各中期基准面旋回层序产出位置及层序内的沉积演化序列的基础上，再根据高分辨率层序地层理论中的体积划分原理与相分异原理，利用Walther相律和Wisdom面取代定律进行沉积相恢复，绘制川西坳陷鸭子河—丰谷地区须2段上部MSC4、MSC5中期旋回层序层序地层格架和沉积微相解释剖面图(图8-18)，图中非常精细地展示了各沉积微相在地层格架中的展布规律和生、储、盖组合的地质概念模型。
图8-18 川西坳陷中段须2 段上部MSC4、MSC5 层序地层格架及地质概念模型
三、须家河组2段储层预测
由图8-17可以看出，发育于须2段上部的MSC5中期基准面旋回层序生、储、盖组合非常完整，实钻亦显示MSC5油气成果最为丰富，且其三角洲等时异相沉积特征最为明显，具重要研究意义。根据勘探部署需要，优选勘探程度相对较高HXC地区(小图框范围)的MSC5基准面下降半旋回(又名“须2上砂体”)进行有利集相带预测。
(一)预测区MSC5层序和沉积微相特征
通过对该区块七口已知钻井MSC5中期旋回层序沉积相-层序地层对比，认为HXC地区MSC5为下降半旋回厚度略大于上升半旋回不完全对称型旋回，其上升半旋回主要为水上分流河道沉积，于基准面上升晚期普遍发育一套厚度为1.5～8m的向上变细的三角洲前缘席状砂沉积，基准面上升末期及下降早期为广泛沼泽化的分流间湾沉积(露头及岩心中均可见薄煤层的存在)和前三角洲沉积期，基准面下降半旋回的早中期在以CH138、CH148、CH137井为代表的井区以发育连续向上变粗和强烈进积的河口坝和水上分流河道沉积为主，厚达20m左右，晚期为更为广泛的水上分流河道沉积，连续叠置的分流河道砂体的厚度20～30m，为最有利储层发育的层位。
(二)预测区地震属性分析
该区域地震属性异常特征明显，本文主要运用地震振幅属性分析、三维地震波形分类技术进行储层横向预测。根据中期旋回层序标定结果，确定MSC5层序下降半旋回所对应的地震反射波峰为约束条件，沿峰值拾取线上下开时窗，在时窗内提取沿层地震属性。在三维区块内的地震振幅属性图中，可见NE向强振幅异常分带非常明显(图8-19)，由于影响振幅的主要因素为地层厚度及须3段低阻泥页岩与MSC5地层间的波阻抗差值，对于该区MSC5下降旋回所发育的累计厚达40m。对地震可分辨的高阻砂岩储层而言，在钻井揭示上覆须3段地层横向沉积稳定(厚层湖沼泥页岩地层为主)的情况下，该反射振幅的横向变化主要代表两种地质信息，其一为高阻砂岩厚度和岩性横向变化，其二为岩石孔隙度及所含流体横向变化。已有勘探开发成果证实，川西坳陷中段的须2段砂岩埋深近5000m，孔隙度低于4%，渗透率低于0.2mD，为非均质极强的致密裂缝性砂岩储集层，于井区范围内岩性横向变化不大，储层含气后引起的波阻抗变化亦不明显，因此，综合层序分析结果认为，该反射信息主要与储层岩性、厚度的向西横向变化有关，是三角洲等时异相的沉积-地震响应，砂体厚度的减薄乃至消失是导致振幅变化的主要原因。在基于地震波形分类技术的地震相图上，类似的地震相异常特征亦非常清楚，该技术较振幅属性而言，从波形的角度更准确地刻画出地震异常的边界，为层序格架中沉积微相的解释提供地震信息方面的支撑。
图8-19MSC5顶反射地震振幅属性平面图
(三)储层横向预测
根据HXC地区及西部相邻XC地区多井层序地层格架及沉积相分析结果，利用地震属性横向变化规律，编制了MSC5下降半旋回沉积微相平面图(图8-20)。就MSC5下降旋回而言，HXC-XC地区三角洲沉积微相发育齐全，由东部HXC地区的三角洲平原水上分流河道沉积为主向西逐渐过渡为三角洲前缘河口坝、水下分流河道、分流间湾沉积为主，而西部XC地区则为前三角洲泥质沉积为主，地震属性相变位置对应河口坝砂体逐渐变薄尖灭的位置，该图揭示出作为有利储层的三角洲平原水上分流河道-水下分流河道主要呈北东向条带状展布，河口坝砂体呈舌状分布，向南西方向尖灭。
(四)预测效果分析
在预测区西部XC地区的L150实钻结果显示，MSC5层序结构与同位于XC地区的西部相邻的X851井一致，即层序下降期以前三角洲沉积为主，不发育河口坝砂体，与东部相邻的CH100井差异明显，与预测目标基本一致，证实高分辨率层序分析成果可作为对后续布钻及设计施工的重要参考依据之一。
四、结论
采用钻井岩心、测井资料和地震信息紧密结合，充分利用高精度三维地震信息对中小时间尺度的地层单元进行高分辨率层序分析，建立地震约束的等时地层格架，结合地震属性信息预测有利储层分布，有助于提高层序分析和油气地质特征研究的精度，为油气藏描述和有利区块预测提供更为可靠的地质模型和信息，该研究思路及方法是储层油气综合预测的有效手段之一。
图8-20MSC5下降半旋回沉积微相图
