(中國石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司西南物探研究院，四川 成都 610213) (中石油西南油氣田分公司勘探事業(yè)部，四川 成都 610041)

2015年，塔里木油田針對奧陶系斷裂系統(tǒng)提出了“斷溶體”的概念，發(fā)現(xiàn)了奧陶系“斷溶體”油藏并開展了大量研究，取得了許多地質(zhì)認(rèn)識[1～6]。四川盆地下二疊統(tǒng)茅口組屬于巖溶儲集層，是主要的產(chǎn)層之一[7，8]。自20世紀(jì)60年代以來，以四川盆地茅口組為重點目的層的海相碳酸鹽巖油氣勘探陸續(xù)取得重大突破，先后在川南地區(qū)的荷包場、陽高寺、鹿角場和川西北JLS地區(qū)發(fā)現(xiàn)大中型天然氣田，說明四川盆地茅口組具有較大的天然氣勘探開發(fā)潛力。但是，由于四川盆地茅口組儲集層具有較強的非均質(zhì)性，均未發(fā)現(xiàn)大中型氣藏[9，10]。近兩年，地震解釋專家發(fā)現(xiàn)川西北JLS地區(qū)及川中高石梯-磨溪地區(qū)茅口組頂部反射同相軸具有扭曲、能量減弱、雜亂等異常特征，且與塔里木油田奧陶系頂界反射特征極為類似。為此，筆者借鑒塔里木盆地奧陶系“斷溶體”油藏的經(jīng)驗，深入分析四川盆地茅口組“斷溶體”的地質(zhì)特征及成因，研究其地震響應(yīng)特征，并對茅口組“斷溶體”的發(fā)育帶進(jìn)行了預(yù)測。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

JLS地區(qū)位于四川盆地西北部，區(qū)域構(gòu)造位于川北低平褶皺帶，由龍門山推覆構(gòu)造帶擠壓力與米倉山臺緣隆起帶產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)垂直上升力共同作用而形成(見圖1)。地面構(gòu)造形態(tài)簡單，為一大型短軸背斜，軸向呈北東-南西向展布，屬地臺北部邊緣凹陷帶中印支期的三級局部構(gòu)造。地下構(gòu)造與地面構(gòu)造相似，軸向不變，構(gòu)造褶皺幅度相對變大，并發(fā)育多排構(gòu)造高帶，工區(qū)東北部斷層更為發(fā)育。

四川盆地茅口組主要為海相碳酸鹽巖，JLS地區(qū)茅口組為臺內(nèi)灘相沉積控制的亮晶生物(屑)灰?guī)r儲集層，局部發(fā)育細(xì)-中晶白云巖。儲集空間主要為生物格架孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、裂縫以及溶蝕孔洞。巖性致密，孔隙度一般在2%以下，滲透率一般小于0.08mD。

圖1 JLS地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置圖

2 “斷溶體”成因

2.1 沉積環(huán)境

茅口組沉積時期，四川海域表現(xiàn)為區(qū)域性下沉和持續(xù)的海侵，JLS地區(qū)總體為碳酸鹽巖緩坡沉積環(huán)境，由南西向北東水體逐漸變深。茅口組一段、二段沉積時期為睛天浪基面與風(fēng)暴浪基面之間的深水環(huán)境，受風(fēng)暴流作用影響，沉積了一套中-薄層狀深色，具“眼球狀”、“似眼球狀”及層面丘狀起伏構(gòu)造，且具周期性變化的生屑細(xì)粉晶灰?guī)r、細(xì)粉晶生屑灰?guī)r，富含有機質(zhì)和泥質(zhì)，生油能力好，但儲集性能較差。茅口組三段是繼茅口組沉積初期海平面上升后又持續(xù)下降至最低時的沉積時期，是川西北地區(qū)的主要產(chǎn)層段。茅口組四段為下二疊統(tǒng)最大的海侵時期，受“峨眉地裂運動”的拉張作用，形成了近東西向的拉張斷陷盆地，并成為“廣旺-開江-梁平”海槽的一部分。

2.2 巖溶作用

在中國南方加里東期板塊構(gòu)造運動的基礎(chǔ)上，峨眉地裂運動期從中泥盆世開始張裂，晚二疊世達(dá)到高潮，至中三疊世結(jié)束[11～13]。峨眉山玄武巖噴發(fā)的高潮期，也正是晚二疊世茅口組沉積后東吳運動將盆地整體抬升為陸的時期。在地裂運動和古隆起上隆的交相拉張作用下，茅口組石灰?guī)r的頂面形成了許多大小不等、深淺不一、方向不定的張性縫；當(dāng)其露出海面后開始受到大氣淡水的滲入，沿裂縫壁溶蝕擴大，并逐漸向下深入和側(cè)向擴張，經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用，在地腹形成了無數(shù)錯綜復(fù)雜的古巖溶縫。在古巖溶縫向下縱橫擴溶的同時或在淡水停留較長久的地段，茅口組石灰?guī)r溶蝕擴大為巖溶洞穴[14～16]。

2.3 斷裂-裂縫系統(tǒng)

塔里木盆地“斷溶體”是由不規(guī)則狀的斷裂控制巖溶縫洞體構(gòu)成的圈閉類型。“斷溶體”儲集體是由斷裂、裂縫被溶蝕改造形成的柱狀溶蝕孔洞，在上覆泥灰?guī)r、泥巖等蓋層封堵以及側(cè)向致密灰?guī)r遮擋下，后期油氣沿深大斷裂垂向運移、沖注成藏。

四川盆地中二疊世古巖溶形成后地層繼續(xù)沉積，后期流體逐漸充填東吳期形成的張性裂縫。中三疊世末期，印支運動開始，龍門山推覆構(gòu)造帶及米倉山臺緣隆起共同作用造成了JLS地區(qū)地下裂縫系統(tǒng)的再次發(fā)育。強烈的喜馬拉雅運動是四川盆地構(gòu)造的最后定型期，在構(gòu)造運動的同時伴生了更多大小不等、方向不一的斷裂。因此，JLS地區(qū)完全具備“斷溶體”油氣藏形成的構(gòu)造因素。

3 “斷溶體”地震響應(yīng)特征及識別

“斷溶體”的溶洞常常與裂縫伴生發(fā)育，裂縫及大的溶蝕孔洞在地震剖面上會呈異常響應(yīng)特征。因此，筆者通過開展川西北JLS地區(qū)茅口組“斷溶體”的地震響應(yīng)特征研究，確定研究區(qū)“斷溶體”的發(fā)育特點及規(guī)律。

3.1 地震剖面特征

塔里木盆地典型“斷溶體”地震剖面特征如圖2(a)所示，“斷溶體”以斷裂為中心分布，由于地層受構(gòu)造應(yīng)力擠壓或拉伸作用時會發(fā)生彎曲變形，因此“斷溶體”表現(xiàn)為上覆地層具有明顯的同相軸撓曲、凸起異常，內(nèi)部斷穿多個層系的走滑斷層表現(xiàn)為同相軸錯斷，斷裂帶旁邊出現(xiàn)了能夠表征大溶蝕孔洞局部強弱變化的“亮點”串珠反射。

JLS地區(qū)斷裂系統(tǒng)地震剖面 (見圖2(b))也具有類似塔里木盆地“斷溶體”的花狀斷裂特征，向上、向下同相軸錯位較明顯，主要發(fā)育在深層下古生界至三疊系內(nèi)部，向上主要斷至飛仙關(guān)組，向下消失在寒武系和震旦系燈影組。上部的三疊系飛仙關(guān)組-二疊系長興組具有頂薄翼厚的披覆構(gòu)造特征，引起茅口組褶皺變形。深層斷層斷距小，多為拉張運動形成的正斷層。二疊系-奧陶系斷層的斷距增大，為擠壓運動形成的逆斷層，同相軸錯斷明顯，有明顯的凸起及反射空白特征。根據(jù)JLS地區(qū)地震剖面精細(xì)解釋，表明該區(qū)斷裂構(gòu)造晚期以擠壓構(gòu)造逆沖活動為主，早期以拉張活動為主；走滑斷層附近地震異常明顯，表現(xiàn)為凸起、反射弱、空白、雜亂等特征，與塔里木盆地“斷溶體”地震反射特征極為類似。

圖2 JLS地區(qū)斷裂系統(tǒng)與塔里木盆地“斷溶體”地震剖面特征對比

3.2 地震模式識別

對地震剖面上走滑斷層附近的凸起、反射弱、空白、雜亂等地震異常是否是縫洞存在引起的，以及裂縫與溶洞以何種方式組合才能夠引起上述地震特征等問題，開展模型正演研究。

3.2.1 模型正演原理

為了將地質(zhì)模型和地震響應(yīng)特征真正地聯(lián)系起來，明確地震響應(yīng)特征的地球物理意義和地質(zhì)意義，通常在綜合鉆井、地質(zhì)、測井分析的基礎(chǔ)上，建立合適的地質(zhì)模型，采用數(shù)值模擬方法，研究其地震響應(yīng)特征。

地震勘探中常采用的數(shù)值模擬方法可歸納為波動方程數(shù)值解法、積分方程法和射線追蹤法3大類。其中，波動方程數(shù)值解法采用頻率域單程波動方程中的頻率域延拓算子進(jìn)行波場延拓，利用等時疊加原理進(jìn)行波場成像，計算速度快，模擬記錄信噪比高，模擬的場動力學(xué)特征信息豐富，對復(fù)雜介質(zhì)中地震波傳播現(xiàn)象描述具有較好的、廣泛的適應(yīng)性和有效性，能夠準(zhǔn)確反映地震波的運動學(xué)和動力學(xué)特征。該次研究采用波動方程數(shù)值解法進(jìn)行正演模擬。

4）經(jīng)驗總結(jié)。根據(jù)枝條強弱，使用不同的稀釋倍數(shù)處理。對于強枝條，土壤持水量高，空氣濕度大，在果粒增大處理時，每10 mL吡效隆對水 9.5～10 kg；中等枝條，每 10 mL吡效隆對水8～8.5 kg；弱枝條，每10 mL吡效隆對水7.5～8 kg處理。

波動方程正演的核心是在頻率-波數(shù)域進(jìn)行波場延拓，波動方程為：

(1)

式中：p為地震波波場；x為橫向位置，m；z為深度位置，m；t為時間，s；v為地震波傳播速度，m/s。

對于垂向變速介質(zhì)，利用二維標(biāo)量波動方程，在頻率-波數(shù)域可以得到深度節(jié)點的相位移延拓的正演和偏移公式。

二維正演延拓公式如下:

(2)

(3)

二維偏移延拓公式如下:

(4)

3.2.2 縫洞模型設(shè)計

JLS地區(qū)鉆井豐富，儲層主要發(fā)育在茅口組頂部。高產(chǎn)工業(yè)氣井在茅口組四段發(fā)育20m左右厚層塊狀淺灰、灰白色泥-亮晶生物(屑)石灰?guī)r，中間夾似“眼球”狀泥晶石灰?guī)r，局部夾有豹斑狀白云質(zhì)石灰?guī)r和粉細(xì)晶白云巖，速度有明顯降低。上二疊統(tǒng)底界地震反射特征與茅四段內(nèi)低速泥晶灰?guī)r厚度相關(guān)，而縫洞的充填內(nèi)容可能為茅四段泥灰?guī)r。

通過對研究區(qū)鉆、測井資料綜合分析，得到了茅口組、棲霞組及上覆長興組、龍?zhí)督M的地層速度和密度。據(jù)成像測井資料顯示，儲層發(fā)育段均伴生縫洞系統(tǒng)。為了查明JLS地區(qū)地震異常的地質(zhì)含義，該次縫洞模型正演設(shè)計了包含縫間隔排列、斷層、縫洞雜亂排列、未發(fā)育縫洞4種類型的縫洞地質(zhì)模型(見圖3(a))，在茅口組頂部設(shè)計厚度20m，速度4000m/s的泥灰?guī)r充填的縫洞。

3.2.3 “斷溶體”地震響應(yīng)特征及識別

從縫洞模型的地震正演剖面上看，雜亂反射主要由4種縫洞幾何體形成(見圖3(b))，獨立的同相軸凸起異常是由未被充填的局部高速灰?guī)r形成的。二疊系上覆低速巖性變化對茅口組頂界地震反射同相軸有明顯影響，且對地震反射產(chǎn)生下壓現(xiàn)象(見圖3(c)紅色箭頭所指)。

根據(jù)正演結(jié)果，結(jié)合地震剖面對“斷溶體”進(jìn)行識別?！皵嗳荏w”在地震剖面上具有目的層頂界面反射同相軸雜亂反射、凸起、下凹等地震反射異常；由于“斷溶體”是由斷裂、裂縫被溶蝕改造形成的柱狀溶蝕孔洞，常常發(fā)育在斷裂附近，因此再結(jié)合目的層上、下發(fā)育的斷層特征進(jìn)行綜合識別。

圖3 縫洞地質(zhì)模型及正演剖面對比

4 “斷溶體”平面預(yù)測

由于地層受構(gòu)造應(yīng)力擠壓或拉伸作用時會產(chǎn)生彎曲，采用相干和曲率屬性對JLS地區(qū)“斷溶體”的平面展布進(jìn)行了預(yù)測。研究區(qū)發(fā)育大量走滑斷層，從相干及曲率屬性融合平面圖(見圖4)上可以看出，區(qū)內(nèi)分為2個組系，近東西向走滑斷裂和北東-南西向走滑斷裂，其中北東-南西向斷裂規(guī)模更大；區(qū)內(nèi)存在3類“斷溶體”異常區(qū)域。

Ⅰ類“斷溶體”，在相干及曲率屬性融合平面圖上表現(xiàn)為帶狀-圓形集合體異常區(qū)，在地震剖面上表現(xiàn)為同相軸振幅減弱和撓曲，且常伴有斷層發(fā)育。L004-x1井區(qū)屬于該類型。

Ⅱ類“斷溶體”，在相干及曲率屬性融合平面圖上表現(xiàn)為帶狀異常帶，在地震剖面上表現(xiàn)為波形細(xì)微變化，常伴有斷層。L104井區(qū)屬于該類型。

Ⅲ類“斷溶體”，在相干及曲率屬性融合平面圖上表現(xiàn)為空白區(qū)，在地震剖面上無明顯異常響應(yīng)，同相軸為強連續(xù)反射特征。L17井區(qū)屬于該類型。

結(jié)合構(gòu)造、斷裂、縫洞發(fā)育特征，研究區(qū)分布有4個Ⅰ類“斷溶體”發(fā)育帶(L004-x1井區(qū)、LT1井區(qū)、L4井區(qū)、L16井區(qū))，累計面積375km2。

圖4 研究區(qū)相干及曲率屬性融合平面圖

JLS地區(qū)“斷溶體”的存在，為下一步地震勘探指明了方向。已鉆井成果顯示：Ⅰ類“斷溶體”區(qū)域內(nèi)的鉆井效果最好，儲層厚度大、物性好、產(chǎn)能大；Ⅱ類次之；Ⅲ類巖性致密，物性差，基本不發(fā)育儲層。

5 結(jié)語

JLS地區(qū)“斷溶體”概念的提出給四川盆地的勘探與開發(fā)帶來了新的啟示，深化“斷溶體”油氣藏特征及控制因素研究，可為四川盆地同類油氣藏部署新井井位、編制產(chǎn)能建設(shè)方案、提高地質(zhì)儲量動用程度等提供地質(zhì)依據(jù)，提高油氣的最終采收率。