川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测.pdf
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1、天 然 气 勘 探 与 开 发 NATURAL GAS EXPLORATION AND DEVELOPMENT 1 2023 年 9 月 第 46 卷 第 3 期川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测周 刚1文 龙2王文之1张本健1严 威1魏朋辉3蒋 航1 和 源1汪 华1卞艳红3曾云贤1杨岱林11.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院2.中国石油西南油气田公司3.北京源烃泰克科技有限公司摘要在川东高陡构造带内,构造复杂、地震资料差,寻找震旦系灯影组油气富集带具有重大挑战。为此,运用构造形迹分析构造期次,环状构造结合地震相特征预测藻丘滩;丘滩相特征结合构造形迹期次分析 WT1 井失利原因;综
2、合丘滩相与构造的叠合关系以预测开江地区灯影组油气富集带。结果表明:开江地区的 NE 构造主体为川东高陡构造带在燕山中晚期挤压形成,喜山期强烈改造定型。EW 向低幅度构造为大巴山于晚燕山期弱挤压形成。SN 向构造形成于喜马拉雅晚期,动力来自龙门山南段挤压。燕山中晚期的 NE 构造与裂解气富集晚期匹配。发育大量的环状构造,为藻丘滩刚性地质体形成,为古岩性圈闭,与原油成藏期匹配。环状构造+NE 向构造是油气富集带。综合构造形迹与地震相预测了多个油气目标:七里南背斜内的七 3 环是最有利目标,藻丘滩地震相最为明显,且叠加 NE 向构造;铁 1 环是现实的目标;里 1 环是潜在的目标区。环状构造在开江地
3、区大量存在,具有较好的油气勘探远景。关键词川东高陡构造带开江古隆起灯影组藻丘滩构造形迹环状构造DOI:10.12055/gaskk.issn.1673-3177.2023.03.001Prediction for mound-beach gas reservoirs of Sinian Dengying Formation in high-steep structural belt,eastern Sichuan BasinZHOU Gang1,WEN Long2,WANG Wenzhi1,ZHANG Benjian1,YAN Wei1,WEI Penghui3,JIANG Hang1,HE
4、Yuan1,WANG Hua1,BIAN Yanhong3,ZENG Yunxian1,and YANG Dailin1(1.Exploration and Development Research Institute,PetroChina Southwest Oil&Gasfield Company,Chengdu,Sichuan 610041,China;2.PetroChina Southwest Oil&Gasfield Company,Chengdu,Sichuan 610051,China;3.Geoscience Solu-tions Company,Beijing,100102
5、,China)Abstract:It is a great challenge to find hydrocarbon-enriched zones of the Sinian Dengying Formation in the high-steep structural belt of eastern Sich-uan Basin,with the complex structures and poor seismic data.For this reason,some analyses and predictions were carried out,including:tectonic
6、period analysis by structural features,the prediction for algal mound beach by ring structure and seismic facies characteristics,the analysis on failure of Well Wutan-1 according to the characteristics of mound-beach facies and structural features and periods,and the prediction for hydrocarbon-enric
7、hed zones of the Dengying Formation in Kaijiang area based on the superimposed relationship between mound-beach facies and structure.The results are obtained in five aspects.(i)The main NE-trending structure in Kaijiang area was formed by the compressional movement of the high-steep structural belt
8、during the middle-late Yanshan period,and its strong transformation was finalized during the Himalayan period.(ii)The EW-trending low-amplitude structure was formed by the weak compression of Daba Mountain during the late Yanshan period.(iii)The SN-trending structure was formed during the late Hi-ma
9、layan period by the compression of the southern Longmen Mountain.(iv)The NE-trending structure in the middle-late Yanshan period matches the late period of pyrolysis gas enrichment.There develops a large number of ring structures,which were formed by algal-mound-beach rigid terrains.They are paleo-l
10、ithologic traps,matching the oil accumulation period.(v)The ring structure plus NE-trending structure indicates hydrocarbon-enriched zone.Several oil and gas targets were predicted by combining the structural features with seismic facies.Result shows that,the Qi-3 ring in Qilinan anticline is the mo
11、st favorable target,with the most obvious algal-mound-beach seismic facies,and superimposed with the NE-trending structure;the Tie-1 ring is a realistic target;and the Li-1 ring is a potential one.The ring structures are abundant in the Kaijiang area,which have a good prospect of oil and gas.Key wor
12、ds:High-steep structural belt of eastern Sichuan Basin;Kaijiang paleo-uplift;Dengying Formation;Algal mound beach;Structural feature;Ring structure作者简介:周刚,1984 年生,高级工程师,博士,主要从事油气地质综合研究工作。地址:(610041)四川省成都市高新区天府大道 12 号。E-mail:周刚等:川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测 2 2023 年 9 月 第 46 卷 第 3 期0引言震旦系灯影组气藏是最古老地层中的气藏之一1,气
13、藏勘探不断取得突破2,2019 年 PT1 井在北斜坡发现 100 m 厚的气层,测试获得高产工业气流3,进一步展示震旦系灯影组气藏具有重大的油气远景。多年来,大量专题持续地进行震旦系灯影组气藏的研究。灯影组气藏的成藏过程复杂,生气中心、储气中心、有效圈闭决定油气藏的最终分布4。多期构造作用形成原生型和次生型 2 类4-5:灯影组天然气为原油热裂解气,川东地区(WT1 井)在中二叠世液态烃裂解生气,中三叠世为裂解高峰,持续到晚侏罗世;早期古构造或者古岩性圈闭,有利于形成规模性原生型气藏;在喜马拉雅期形成的晚期构造,天然气重新调整富集,形成晚期次生型气藏。在灯影组气藏的诸多控藏因素中,储层最为关
14、键,灯影组储集岩类型主要为溶蚀(假)角砾岩、粉晶白云岩、藻白云岩和砂屑白云岩6;为相对较强水动力环境沉积,暴露溶蚀形成大量孔洞。岩相古地理是储层发育的主控因素7:拉张槽大型断裂的上升盘形成古地理高带,为滩体形成最有利区带;潮坪区至透光带为微生物席发育带,局部发育微生物丘滩,为优质储层发育基础8-9。桐湾运动地层抬升,发生表生期岩溶作用;沉积的微生物丘滩岩石经过岩溶作用和埋藏溶蚀作用,由此形成优质储层8-10。台地内的储层单层厚度薄,古地貌控制丘滩体沉积,岩溶残丘、坡折带是岩溶最有利古地貌单元11;局部的微地貌高地,以及台内洼地边缘高带,可分布沉积型台内丘滩12。不同的相带的沉积岩有差异9,13
15、:古地貌高地带具有较高沉积速率,藻丘滩体厚度更大;局限台地内的低洼区,沉积细粒碳酸盐岩、泥粉晶白云岩,原生粒间孔隙不发育、溶蚀作用改造弱,储集性能较差;斜坡盆地相水体深、能量弱,以泥质泥晶白云岩、泥晶灰岩、泥岩、硅质岩等深水低能沉积物为主。关于丘滩的地震预测技术较为成熟,灯影组丘滩体的地震相通常为14:丘状反射或括弧状外形、内部为杂乱或蚯蚓状反射、中弱振幅、中低频率。震旦系灯影组气藏埋藏深度大、地层古老。灯影组古油藏至古气藏烃态的转变发生在晚白垩世前,由于晚白垩世后喜马拉雅期发生构造强烈变形,气藏分布再次调整1,4-5,故控藏因素多1,4、成藏过程极为复杂4-5。其勘探历程总是重大突破伴随突然
16、的挫折15。现有的灯影组气藏建产区在川中地区,高产井主要分布川中拉张槽边缘带上。川中基底地块为刚性地体16,地质变形弱,一直相对稳定17,地震资料品质较高、勘探成功率高,勘探历史长。尤其是拉张槽的发现2,4,7,取得了丰富的研究成果。但在盆地边缘带,由于构造复杂,揭示灯影组气藏的深钻井很少、研究程度也较低。川东地区位于大巴山突变型盆山结构和川东渐变型盆山结构交汇带18,多口钻井均告失利,未取得实质性进展,勘探颇为困难。在中、新生代的多次构造运动中,龙门山、华蓥山、大巴山等均发生强烈断褶变形,形成了巨大的高陡构造。川东渐变型盆山结构区,其构造圈闭形成相对较晚18-20。在川东七里至华蓥山地区,一
17、系列高陡构造的主体部分形成于燕山中晚期(J2K2),于喜马拉雅期(EN)强烈褶皱定型21-24。大巴山前陆盆地始于燕山中幕(J3K1),于喜马拉雅期最终定型4,18,23,25。川东开江地区位于南大巴山川东高陡构造交汇处,两个造山带多期次、多方向的复合与叠合,形成较为复杂构造变形。早期气藏可能有一定程度的破坏、重新分布调整;晚期构造多数都是无效圈闭,使得气藏的分布更为复杂4-5,15,18。由于构造高陡,地震资料也较差。复杂构造带上寻找震旦系灯影组的油气富集带,具有重大挑战。川东地区的开江古隆起是一个海西期发育、印支期燕山期继承的古隆起26;近期成果发现开江古隆起也是基底至灯影期发育隆起27,
18、是灯影组油气运移的指向带,有利于成藏。其上 WT1 井钻穿灯影组,岩心上发现有沥青,表明曾经有过古油藏,但勘探未获成功。为此,利用丘滩相相对坚硬的力学性质,首先从构造形迹入手预测丘滩相发育带,结合地震相特征进一步确认;利用冲沟预测岩溶发育带;构造形迹的相互关系预测构造期次,分析 WT1 井的失利因素。构造期次+藻丘滩岩性圈闭,以探索川东地区复杂构造带中震旦系灯影组气藏的预测方法,预测有利的勘探目标。1区域地质背景1.1地层、岩性特征WT1井位于川东地区开江古隆起,揭穿灯影组,川东地区地层、岩性特征以该井为例(图 1)。1.1.1灯影组从下至上根据藻类含量为 4 岩性段(简称灯 1灯4段)。灯4
19、段(Zdn4)厚223 m,通常为“上富藻段”,周刚等:川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测 3 2023 年 9 月 第 46 卷 第 3 期但 WT1 整体“贫藻”;主要为薄中层状粉细晶白云岩、藻纹层白云岩、残余砂屑白云岩、硅质白云岩。局部含硅质角砾岩,有较好溶蚀孔洞,表明有暴露溶蚀作用。灯 3 段(Zdn3)厚 17 m,称“上贫藻段”,为含砂质白云岩和白云质砂岩;含少量砂岩,泥岩欠发育。灯 2 段(Zdn2)厚 61 m,称“下富藻段”;藻砂屑云岩较为发育,反映沉积期水体浅,能量较高;但镜下未见溶蚀孔洞,受桐湾幕岩溶改造程度较低。岩性以泥粉晶白云岩、砂屑云岩为主。灯 1(Zdn1)
20、段称为“下贫藻段”,WT1井缺失。与川中地层对比2-3,灯影组厚度明显减薄。川 中 地 区 的 灯 2 段 厚 400 500 m,灯 4 段 厚240 360 m(非拉张槽内);开江地区灯 1 段缺失。显示灯影组沉积早期,开江古隆起上容积空间有限,总体为古隆起上的局限台地27。WT1 井在灯影组多次取心,从下至上的取心段岩性系列为:下部泥晶云岩中部砂屑云岩上部凝块云岩,显示沉积相由深至浅过程。从下至上的沉积序列为:灯 2 段局限台地台内滩、云坪灯3 段混积潮坪灯 4 段云坪、藻丘滩。WT1 井灯影组测井解释有 4 个储层段。灯 4段的岩心以泥粉晶云岩、凝块砂屑云岩为主;藻凝块云岩、砂屑云岩上
21、见溶蚀孔洞、次生溶蚀孔洞;储层累计垂厚 13.2 m,平均孔隙度 3.0%,总体为类储层。孔隙度大于 4.0%的储层厚度仅 0.1 m。岩性、储集空间类型与高磨地区一致,但储层发育程度略差。孔洞中沥青较为发育,表明有过较好暴露溶蚀,且经历过古油藏充注。测井解释、测试均为水层,显示成藏较差。1.1.2寒武系洗象池组(2-3x)主要岩性为生物碎屑微晶灰岩、泥粉晶灰质白云岩与白云质灰岩、砂屑白云岩与砂屑灰岩互层。高台组(2g)上段主要岩性以膏质白云岩为主,夹少量砂屑鲕粒白云岩;下段为含膏质白云岩、泥晶白云岩和少量泥质粉砂岩。地层厚度 255 m,膏岩厚度约 100 m。龙王庙组(1l)岩性为粉晶白云
22、岩、砂屑白云岩、泥质灰岩;砂屑白云岩分布于中段,底部为云质灰岩、泥晶灰岩。沧浪铺组(1c)主要岩性以钙质粉砂岩、细砂岩、灰质白云岩与白云岩为主。筇竹寺组(1q)底部为黑色碳质页岩,以钙质粉砂岩、钙质泥岩、碳质泥岩为主,顶部夹薄层粉砂质灰岩。由于高台组发育较厚的膏岩(图 1),在构造变形中形成揉皱,下伏地层的地震成像通常较差,对灯影组地震相识别有很大的影响。这是川东地区预测灯影组丘滩体的主要难点。1.2区域构造特征及演化概述开江研究区位于四川盆地内的川东地区(图 2),图 1WT1 井震旦系寒武系岩性柱状图周刚等:川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测 4 2023 年 9 月 第 46 卷
23、第 3 期基底为开江古隆起,为南大巴山、川东高陡构造带交汇区。两个造山带对川东地区的构造变形都有较大影响。研究区总体位于川东高陡构造内,以川东高陡构造带的影响最为明显。图 2川东地区构造地质简图及印支期后挤压动力方向示意图(动力方向及递进挤压引自 21-24)四川盆地是在扬子克拉通基底之上发育起来的叠合盆地,其构造特征及演化有较深入的研究28-30。依据盆地构造类型分为:早期为海相克拉通盆地、中期为前陆盆地,晚期褶皱隆升。可根据地层分为海相盆地演化阶段(ZT2)、陆相盆地演化阶段(T3Q)两大阶段。魏国齐28、何登发29等将盆地演化分为 7 个阶段:新元古代晚期陆内裂谷,前震旦纪基底形成;震旦
24、纪早寒武世,为扬子克拉通及其周缘裂谷盆地;中寒武世早奥陶世,为裂谷克拉通被动大陆边缘盆地;泥盆纪早三叠世,总体为张裂构造环境,为裂谷克拉通盆地、克拉通残留海盆弧后(浊积);石炭纪中二叠世克拉通内拗陷;晚二叠世早三叠世克拉通内裂陷;晚三叠世新生代陆内造山。在克拉通盆地内部,为伸展期盆地(ZO、DPT3 3、J1-2)与挤压期盆地(S、T3x4-6、J3K1)交替发育29。从四川盆地演化可知中三叠世以前为海相克拉通28-30,总体为拉张环境,海相地层几乎没有变形。挤压变形均在第 7 阶段后,即在印支期末以后进入前陆盆地演化阶段,由此形成一系列挤压构造、逆断层。有关南大巴山、川东高陡构造这两个造山带
25、有大量的研究成果,南大巴山构造演化主要为 3 个阶段:印支期末早燕山期,秦岭海关闭、造山带碰撞造山,挤压动力表现为 SN 向挤压,盆地内形成 EW 向部分构造形迹;城口断裂形成,挤压动力消失在城口断裂中,对川东影响较小。燕山中晚期,镇巴断裂形成,挤压沿着嘉陵江组雷口坡周刚等:川东高陡构造带震旦系灯影组丘滩相气藏预测 5 2023 年 9 月 第 46 卷 第 3 期组、寒武系、震旦系滑脱层向盆地内挤压,浅层地层(T2以上)表现为宽缓背斜,深部海相(T1以下)地层几乎没有变形29。喜马拉雅期以来,南大巴山向南强烈挤压、扩展变形;浅层地层(T2l 及以上)强烈变形,深部海相(T1以下)也形成近 E
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