四川盆地東北地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組地震響應(yīng)特征

四川盆地東北地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組地震響應(yīng)特征

1川東北中-下生界研究區(qū)位于四川省巴中區(qū)，包括元寶和龍眼試驗(yàn)區(qū)（圖1）。構(gòu)造位置處于川北坳陷腹部,南鄰川中隆起,東鄰川東褶皺帶,整體構(gòu)造變形較弱,地層產(chǎn)狀平緩。川東北地區(qū)的構(gòu)造演化與米倉-大巴山密切相關(guān)。加里東期—早海西期,區(qū)域整體隆升,志留系地層逐漸超覆于底部不整合面之上;晚海西期—印支早期(飛仙關(guān)期)為區(qū)域拉張構(gòu)造演化階段,長興期—飛仙關(guān)期普遍發(fā)育一套碳酸鹽巖臺(tái)地及臺(tái)地邊緣相沉積;印支中期(嘉陵江期—雷口坡期),上揚(yáng)子板塊北緣開始隆升,海水逐漸西退,在川東北地區(qū)形成嘉陵江組、雷口坡組泥膏巖沉積;印支中期末—燕山早、中期發(fā)育前陸盆地,整個(gè)川東北地區(qū)處于周圍山系的擠壓環(huán)境,沉積了一套近6000m的山前紅色內(nèi)陸河湖相碎屑巖建造;燕山晚期—喜馬拉雅期發(fā)育陸內(nèi)造山運(yùn)動(dòng),川東北地區(qū)構(gòu)造變型形成現(xiàn)今的構(gòu)造形態(tài)。研究區(qū)地表出露侏羅系、白堊系砂巖地層,其下地層齊全,地層層序正常,中三疊統(tǒng)雷口坡組又可細(xì)分為雷(雷口坡組)四、雷三、雷二和雷一段。川東北部分地區(qū)雷四段被剝蝕殆盡,但研究區(qū)保存完整,平均厚度為400～900m。中生界發(fā)育多套儲(chǔ)-蓋組合。以往主要是在下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組海相碳酸鹽巖為儲(chǔ)層、嘉陵江-雷口坡組泥膏巖為蓋層的儲(chǔ)-蓋組合中,以及在須家河組陸相碎屑巖為儲(chǔ)層、須家河組泥巖為蓋層的儲(chǔ)-蓋組合中發(fā)現(xiàn)規(guī)模工業(yè)氣藏。近年雷口坡組在元壩、龍崗地區(qū)取得重大突破,如元壩4井、龍崗22井分別獲得日產(chǎn)氣68.37×104m3和15.22×104m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流,發(fā)現(xiàn)雷口坡組為儲(chǔ)層、須家河組一段泥巖為蓋層的儲(chǔ)-蓋組合。雷口坡組展現(xiàn)為又一個(gè)有利的勘探層系。2層的特性2.1雷片段儲(chǔ)集巖巖石雷口坡組主要形成于潮間-潮上泥云坪相,主要巖性為黃灰、深灰、灰色白云巖、灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r與膏鹽巖互層,在元壩地區(qū)厚度為550～750m,在龍崗地區(qū)厚度為420～870m。雷四段儲(chǔ)集巖巖石類型主要為泥-粉晶白云巖、泥-粉晶云質(zhì)角礫巖、泥-粉晶礫屑灰?guī)r以及白云質(zhì)灰?guī)r。該段根據(jù)沉積旋回可劃分為上、下兩個(gè)亞段:上亞段為深灰色灰?guī)r、含膏灰?guī)r,逐步演化為以白云巖為主的巖性,反映了雷四末期海水逐漸退出的過程,元壩22井、龍崗23井鉆井巖心資料反映了該巖性變化特征(圖2);下亞段的上部巖性為膏巖與白云巖、膏質(zhì)云巖的互層,下部則為局限臺(tái)地相的灰?guī)r沉積,說明在雷四早期該區(qū)由局限海逐漸演化為蒸發(fā)臺(tái)地相。2.2波峰、低頻、連續(xù)反射結(jié)構(gòu)的特性雷口坡組波組品質(zhì)相對(duì)較好,地層展布形態(tài)清楚。經(jīng)過儲(chǔ)層的標(biāo)定及正演,識(shí)別出雷四段儲(chǔ)層呈現(xiàn)“弱波峰、較低頻、較連續(xù)反射結(jié)構(gòu)”的特征(圖3)。通過地震屬性提取與分析以及地震相分析描述地震特征的橫向變化,推斷沉積環(huán)境的變化,確定出有利儲(chǔ)層沉積相帶,再利用波阻抗、孔隙度反演精細(xì)刻畫雷口坡組巖性圈閉的邊界,結(jié)合地質(zhì)上雷四段的殘留厚度,可以識(shí)別出研究區(qū)雷四段巖性圈閉的分布。2.3儲(chǔ)層電性特征由元壩4井、元壩12井、龍崗22井儲(chǔ)層段電性含氣響應(yīng)特征對(duì)比分析,雷四段儲(chǔ)層電性特征3口井基本一致(表1),主要表現(xiàn)為:自然伽馬值較低,電阻率曲線為中-低值齒化箱狀,深、淺側(cè)向電阻率之間有較為明顯的正幅度差,三孔隙度曲線具有較高聲波時(shí)差及低密度的特點(diǎn),具“挖掘效應(yīng)”。雷四段儲(chǔ)層電性特征明顯。2.4儲(chǔ)集空間類型巖心樣品統(tǒng)計(jì)顯示,元壩地區(qū)雷四段孔隙性儲(chǔ)層厚幾米到十幾米不等,孔隙度最大值為6.01%,最小值為1.40%,孔隙度主要分布在2%～5%,平均值為2.81%;滲透率主要分布在小于0.05×10-3μm2的區(qū)間,幾何平均值為0.0424×10-3μm2;總體上為Ⅲ類儲(chǔ)層,以低滲為主。測井解釋龍崗地區(qū)雷四段孔隙性儲(chǔ)層厚幾米到二十余米不等,孔隙度分布在3%～5%(表2),滲透率在0.02×10-3～0.05×10-3μm2,含水飽和度在30%～40%。平均滲透率大于巖心樣品統(tǒng)計(jì)值。總體上看出,雷四段儲(chǔ)層橫向具有較好的可對(duì)比性,大范圍分布。結(jié)合巖心分析資料統(tǒng)計(jì),研究區(qū)儲(chǔ)集空間類型主要為溶洞、溶擴(kuò)縫、構(gòu)造縫,約占總孔隙的98%以上;僅存少量晶間孔,約占總孔隙的1%～2%。1體裂縫儲(chǔ)集性好對(duì)取心巖心鏡下觀察發(fā)現(xiàn),雷四段儲(chǔ)層整體裂縫非常發(fā)育,部分被白云石、方解石、鐵質(zhì)、泥質(zhì)等充填,但是還是有一定數(shù)量的裂縫未被充填,具有較強(qiáng)的儲(chǔ)集性。2溶解溶擴(kuò)縫是由構(gòu)造裂縫在地下流體的作用下進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大而形成的,與構(gòu)造裂縫相比具有更大的儲(chǔ)集能力。3般孔徑nm溶洞由溶擴(kuò)縫和晶間孔溶蝕而來,大小不一,一般孔徑在幾毫米至幾厘米左右,常呈帶狀分布,并具有較強(qiáng)的連通性[11,12,13,14,15,16]。4泥-粉晶白云巖中晶間溶孔是晶間孔因溶蝕擴(kuò)大而形成的,發(fā)育于泥-粉晶白云巖中。由薄片可以看出,泥-粉晶白云巖中晶間溶孔較為發(fā)育,但部分后期被方解石充填。雷口坡組儲(chǔ)集層表現(xiàn)為巖溶儲(chǔ)層特征。2.5氣層和含氣地層研究區(qū)雷口坡組油氣顯示主要集中在雷四段頂部,表現(xiàn)為含氣性好、氣源條件好的特點(diǎn)。以元壩地區(qū)元壩4井為例,在埋深5001～5011m井段,氣測錄井全烴由1.96%上升至37.70%,槽面針孔狀氣泡覆蓋達(dá)10%,現(xiàn)場解釋為氣層。測井解釋巖性為白云巖、灰質(zhì)云巖,三孔隙度曲線顯示為尖刺狀高孔隙度曲線形態(tài)特征,綜合解釋為裂縫氣層。完井對(duì)該層進(jìn)行酸壓測試,9mm油嘴測試,日產(chǎn)氣量68.37×104m3。龍崗地區(qū)多井在雷四段顯示油氣異常,其中龍崗8、龍崗9、龍崗11、龍崗12、龍崗20、龍崗21、龍崗22井顯示最好。通過測試,3口井獲工業(yè)氣流,2口井微含氣。其中,龍崗22井在埋深3509～3543m井段,用9mm油嘴測試,日產(chǎn)氣量15.22×104m3,H2S含量低,含量值為0.029g/m3。3形成條件3.1盆地地質(zhì)背景中三疊世雷口坡組沉積時(shí)期(安尼期)是川東北地區(qū)海相沉積的最后時(shí)期,也是陸相沉積開始的前奏。整個(gè)四川盆地處在一個(gè)半封閉的環(huán)境中,由于受江南古陸抬升剝蝕和龍門山島鏈與康滇古陸持續(xù)下沉的影響,四川盆地的沉積基底呈東高西低狀,由東向西沉積環(huán)境漸次加深。在川東北地區(qū),雷口坡組整體沉積環(huán)境以蒸發(fā)臺(tái)地為主,沉積了以大套膏巖和白云巖為主的蒸發(fā)巖。在雷三段沉積時(shí)期,盆地內(nèi)經(jīng)歷了一次海侵事件,海水深度有所增加,元壩-龍崗地區(qū)演變?yōu)榫窒藓?巖性以灰?guī)r、泥灰?guī)r為主夾少量的膏巖。雷四段由深灰色灰?guī)r、含膏灰?guī)r逐步演化為以白云巖為主的巖性,反映了雷四末期海水逐漸退出的過程。雷四段沉積之后,整個(gè)川東北地區(qū)沉積了一套近6000m的山前紅色內(nèi)陸河湖相碎屑巖構(gòu)成區(qū)域蓋層。3.2沉積微相對(duì)儲(chǔ)集層物性的作用雷口坡組末期,四川盆地發(fā)生大規(guī)模海退,形成北東向的瀘州-開江古隆起,雷口坡組頂部地層開始岀露地表遭受風(fēng)化剝蝕,殘存厚度400～900m。沉積相研究表明,雷四段頂部存在灰?guī)r潟湖、灰質(zhì)云巖潟湖、云巖潟湖和云巖蒸發(fā)臺(tái)地4種沉積微相,其中灰質(zhì)云巖潟湖、云巖潟湖和云巖蒸發(fā)臺(tái)地沉積微相形成的巖性易受淡水侵蝕,溶蝕產(chǎn)生了大量的孔、縫,對(duì)儲(chǔ)集層物性改良起到了重要的作用。雷四段風(fēng)化殼特征非常清楚,在元壩-龍崗地區(qū)普遍發(fā)現(xiàn)與風(fēng)化殼有關(guān)的角礫和滲流粉砂。如龍崗39井在雷四段頂部的樣品中,鏡下可見垮塌角礫、溶縫切割和巖溶角礫(圖4);龍崗23井雷四段頂部的樣品中,鏡下可見滲流粉砂。3.3構(gòu)造裂縫及溶蝕作用研究區(qū)成巖作用類型主要有膠結(jié)作用、白云石化作用、溶蝕作用、壓實(shí)壓溶作用、構(gòu)造裂縫作用和重結(jié)晶作用等。其中,膠結(jié)作用、溶蝕作用以及構(gòu)造裂縫作用對(duì)儲(chǔ)層形成及儲(chǔ)集性能的優(yōu)劣起到了決定性作用。膠結(jié)作用導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙度明顯降低;溶蝕作用和構(gòu)造裂縫作用則對(duì)儲(chǔ)層的形成及對(duì)儲(chǔ)集性能的改良起到了決定性作用。本地區(qū)由于溶蝕作用形成了優(yōu)質(zhì)白云巖巖溶儲(chǔ)層。燕山期—喜馬拉雅期的構(gòu)造裂縫,是該區(qū)氣層高產(chǎn)的基礎(chǔ)。溶蝕作用包括由晶間孔經(jīng)溶蝕作用形成晶間溶孔,由溶擴(kuò)縫和晶間孔經(jīng)溶蝕作用形成溶洞(圖5),及由構(gòu)造裂縫在地下流體的作用下進(jìn)一步溶蝕擴(kuò)大形成溶蝕縫等。從本區(qū)多口井取得的巖心看,溶蝕作用對(duì)巖石儲(chǔ)、滲性能改善較大,溶蝕縫非常發(fā)育,大大改善了儲(chǔ)層的物性。因此,雷口坡組雷四段儲(chǔ)層發(fā)育與分布受沉積相和風(fēng)化殼共同控制。4雷口坡組下的雷片段儲(chǔ)層1)中三疊世雷口坡組沉積時(shí)期,由于受東南側(cè)江南古陸抬升剝蝕和西側(cè)龍門山島鏈與康滇古陸持續(xù)下沉的影響,川東北地區(qū)雷口坡組整體沉積環(huán)境以蒸發(fā)臺(tái)地為主,沉積了以大套膏巖和白云巖為主的蒸發(fā)巖,為該區(qū)儲(chǔ)層的形成奠定了基礎(chǔ)。2)位于雷口坡組頂部的雷四段儲(chǔ)層,儲(chǔ)層巖石類型主要為泥-粉晶白云巖、泥-粉晶云質(zhì)角礫巖、泥-粉晶礫屑灰?guī)r以及白云質(zhì)灰?guī)r。雷四段地震響應(yīng)表現(xiàn)為“弱波峰、較低頻