1、高分辨率层序地层学在川西须家河组砂体分布研究中的应用天然气工业 2008 年 2 月.-.I?._Ej同分辨率层序地层学在川西须家河组砂体分布研究中的应用叶泰然郑荣才刘兴艳*(1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院德阳分院 2“油气藏地质及开发工程“国家重点实验室?成都理工大学)叶泰然等.高分辨率层序地层学在川西须家河组砂体分布研究中的应用.天然气工业,2008,28(2):3841.摘要陆相地层横向变化大,等时对比困难,而前期岩相古地理编图尺度大,难以满足油气勘探的要求,而且对重点区块高精度储层预测约束不够.为此,以高分辨率层序地层学理论和技术方法为指导,通过基准面旋回结构,叠加样式的沉积
2、动力学分析,结合地表露头,钻井岩心,测井,地震资料的综合研究,将川西上三叠统须家河组划分为 5 个长期层序,16 个中期层序,以地震反射为约束,建立了四川盆地及川西坳陷长,中期基准面旋回层序地层格架.采用层序岩相古地理编图方法,以长,中期基准面旋回上升,下降相域为单元编制了四川盆地,川西坳陷岩相古地理图.在三维地震区块内,识别出数十个与小层单砂体相当的短期旋回层序,以短期旋回为单元,建立高分辨率层序地层格架;以长,中期层序界面,湖泛面为单元建立地震低频模型 ,以此为约束进行地震岩性反演;以区域岩相古地理背景为约束,编制短期旋回小层砂体厚度图和沉积微相图,详细讨论了典型小层砂体的纵横向分布与基准
3、面旋回变化的关系,进而预测了该区有利砂岩储层的横向分布.主题词四川盆地西晚三叠世高分辨率层序地层学层序地层格架岩相古地理砂体分布川 I 西陆相砂岩储层一直是四川 I 盆地油气勘探的热点之一.目前,作为陆相气藏勘探关键因素之一的砂岩储层预测研究尚存在诸多问题:早期编图基础资料相对薄弱,区域沉积相研究成果存在诸多多解性;由于陆相地层横向变化大,地层等时对比困难,钻井,地震信息对早期地层对比约束不够,对比多解性大;编图尺度较大,通常仅进行针对层段(如须二,须三段) 的编图_1, 对同一层段内由于基准面旋回变化导致的纵横向沉积微相与砂体分布的变化研究不够;从区域岩相古地理背景研究人手,限定局部区块沉积
4、相特征,借助高精度三维地震反演数据体进行小层砂体精细预测的系统研究还不够高分辨率层序地层学理论和技术方法目前已广泛应用于陆相隐蔽岩性油气藏的勘探开发中,为上述问题的解决提供了理论依据及技术支撑_2.笔者首先从四川 I 盆地及其川西坳陷入手,在前期研究基础上 l1,沿盆地周边的龙门山和米仓山一大巴山前缘实测了 l0 余条须家河组典型的地表剖面,结合四川 I 盆地内近 200 口典型钻井资料,连井二维地震剖面,三维地震岩性反演数据体,建立不同尺度等时地层与砂体对比格架,以基准面旋回上升,下降相域为单元,系统地编制了四川 I 盆地,川 I 西坳陷以及川 I西坳陷中段 XXHF 三维地震勘探区内的岩相
5、古地理图及沉积微相图,系统地进行了沉积微相及砂体分布研究,为三维区块,川 I 西坳陷乃至整个四川 I 盆地的油气勘探提供了基础资料.一,层序划分及等时层序地层格架1.层序地层划分方案在四川 I 盆地上三叠统须家河组的沉积充填序列中,可识别出 6 种具不同性质,成因特征和产出规模的界面类型,可作为划分不同级别基准面旋回层序的依据.针对上三叠统须家河组的层序发育具有同时受构造,气候,物源,A/S 值变化和地层的自旋回过程等多种因素控制的特点,以 T.A.Cross 创立的高分辨率层序地层学为理论指导,以基准面旋回层*本文受到中国石化西南油气分公司的资助(编号:ZGJ 一 0401).作者简介 l
6、叶泰然,1973 年生,高级工程师;2003 年毕业于原成都理工大学能源学院矿产普查与勘探专业,获硕士学位,目前为成都理工大学沉积地质研究院博士研究生;主要从事地震地层学及高分辨率层序地层学研究工作.地址:(618000)四 JIJ省德阳市二五信箱德阳分院.电话:(0838)2310855,13890219386.Email:ytrok163.corn?38?第 28 卷第 2 期天然气工业序级别划分方案和命名原则为基础引,同时考虑界面性质,界面级别,层序结构和叠加样式,对四川盆地多条地表和井下剖面的须家河组进行了高分辨率层序地层学分析,提出超长期,长期(即经典级层序),中期和短期 4 个级别
7、的层序地层综合划分方案,将须家河组划分为 2 个超长期(SLSC1,SLSC2),5 个长期(LSC1 一 ISC5),16 个中期(MSC1-MSC16)和数十个短期旋回层序(表 1).表 1 四川盆地上三叠统须家河组高分辨率层序划分一览表地层 l 系善统构造演化.鼍整一 i 罄匾艇强.系绕组段段强食 l 构造活动超长期 CSISC)(斗嗍(ISC 谴凝 ssl 六段.前陆盆地|ssc2|2 个9 个=颈 3 段浪段 ll 强烈坳陷I|sc12令.一.上家四段|LSC33l8 个叠绕系组三段太盖缘 Ic2I令 l12i6 令:段盆地演化阶段稳定坳陷薯 SLSC1 一 Lsci 令令|须家河期
8、对应于四川盆地演化阶段的类前陆盆地阶段的龙门山亚阶段,构造演化表现为早期强烈坳陷晚期强烈隆升,为 2 个以断陷扩展和沉积充填作用为主的构造层序,即分别对应于须家河早期(须下盆)和须家河晚期( 须上盆)的 2 个超长期基准面旋回,其中早期超长期旋回层序(SLSC1)由须家河组二段和三段叠加组成,分别对应于 LSC1 和 LSC2这 2 个长期旋回层序,晚期超长期旋回层序(SLSC2)由须四 ,五,六段叠加组成 ,分别对应于LSC3,LSC4 和 LSC5 这 3 个长期旋回层序(川西坳陷地区缺失相当须六段的 LSC5 层序).2.层序地层格架在多井岩心及测井剖面精细沉积相和高分辨率层序分析基础上
9、,运用旋回等时对比法则 r3,以长,中期旋回层序的二分时间单元(即基准面上升和下降两个半旋回时间单元)分界线(即层序界面和洪泛面)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,通过井一震对比约束,以中,长期基准面旋回为单元建立了四川盆地,川西坳陷等时地层对比格架,以中,短期基准面旋回为单元,建立了川西坳陷中段 XXHF地区三维区内高精度层序地层格架(图 1).将单井一维地层和岩相信息转化为二维地层和岩相信息.采用从较长期高级别旋回到较短期低级别旋回的多层次逐级对比的技术思路,将砂体纳入相关时间尺度和层次的等时地层格架中,较传统以区域标志层为等时对比依据的“砂对
10、砂 ,泥对泥“ 的韵律层逐层对比,非常有效地提高了砂体等时对比精度,所形成图 1 川西坳陷中段 XXHF 地区须家河组四段东西向层序地层格架图?39?天然气工业 2008 年 2 月的方法技术思路亦是当前砂体等时对比的重要技术成果.二,岩相古地理编图1.区域须家河期层序一岩相古地理编图岩相古地理研究是重建地质历史中海陆分布,构造背景,盆地配置和沉积演化的重要途径和手段,可在二维平面图上反映特定时间间隔内某地区的沉积发育史.编图中,除要求进行地层的等时对比外,另一焦点问题是怎样选择等时地质体或等时面来编制更加接近等时岩相古地理图.笔者采用以高分辨率层序分析为核心的层序一岩相古地理编图技术,将岩相
11、古地理研究和编图与沉积学和层序地层学的研究紧密结合起来,利用层序界面和其他关键界面划分的地质单元为等时地层编图单元编制反映岩相古地理特征的沉积相图和砂体分布图,预测有利储集砂体横向分布.为真正弄清川西坳陷中段 XXHF 地区须家河组砂体的分布状况,首先对遍布整个四川盆地的百余条地表和单井剖面进行精细的沉积相分析和高分辨率层序地层划分,在区域等时对比的基础上,以长期基准面上升和下降相域为等时地层单元,分别编制了四川盆地,川西坳陷须家河组各长期旋回地层等厚图,砂体等厚图和沉积相图.编图结果表明,四川盆地须家河期具有“三坳围一隆 “的构造一沉积格局:三坳分别是龙门山类前陆盆地“川西前渊坳陷“,米仓山
12、大巴山类前陆盆地“川东北前渊坳陷“ 和“川东南内克拉通坳陷“, 一隆为呈北北东向展布的川中古隆起(或乐山一龙女寺古隆起).须家河期川西坳陷属于龙门山类前陆盆地的前渊坳陷带,主要沿龙门山前缘发育,其沉降和沉积中心主要位于川西地区,川北地区属于前渊坳陷带的北段,自南西向向北东方向,沿该坳陷轴部的构造沉降幅度和水体深度都逐渐变小,具有自北东向南西方向加宽,加深和自然拐弯的递降坡度.因此,无论是来自西部龙门山造山带的沉积物,东部川中古隆起的沉积物,还是来自北部米仓山一大巴山造山带西侧的沉积物,都以川西坳陷为沉积物的主要搬运通道和堆积场所,而且砂质沉积物一旦进入川西坳陷后,均作向南西方向的偏转,由此而控
13、制了进入川西坳陷的大部分砂体延伸方向和储集砂体空间展布的基本规律,此特征以 XXHF 地区须家河组各岩性段中的水道砂体的延伸方向大部分呈自北西向依次向南东和正南向乃至向南西方向的偏转特征最为典?40?型.位于川东北的米仓山一大巴山地区构造活动主要处于低幅隆升的稳定期,因而须家河早期的SLSC1 超长期旋回层序时期,仍属于受龙门山逆冲推覆作用远端效应影响的前隆斜坡带,至须家河晚期 SLSC2 超长期旋回阶段,由米仓山大巴山开始进入逆冲推覆状态而引发较大幅度的构造沉降和坳陷,沉积充填厚度之间加大,但相对川西和川西南地区前渊深坳陷的沉降幅度和沉积厚度要小得多.须三段是前期公认的烃源岩发育层段,而依据
14、本次区域编图认为,在坳陷边缘依然发育有良好储层(图 2).2006 年大邑地区的实钻证实了这一结论,大邑 1 井在须三段中上部钻遇河流相砂岩储层,且获得中高产工业气流,结合本次研究认为该区须三段具有很好的勘探前景.2.XXHF 地区沉积微相编图整个四川盆地和川西坳陷为对象的大范围,大尺度层序一岩相古地理图成果,非常有效地限定了XXHF 地区须家河组构造一沉积背景,在此基础上进行的沉积相分析和岩相古地理研究无疑是更加接近地质背景所提取的沉积模式和相控概念,直接指导了 XXHF 地区砂体等厚图和沉积微相图的编制.为实现三维地震勘探区内小层砂岩储层横向预测,以中长期层序地层格架中的层序界面,湖泛面为
15、单元建立较构造面更高精度的低频模型,进行 GR拟声波岩性反演,反演效果好.在反演剖面上,由于有效屏蔽了泥岩,砂体/砂组可以准确标定,由于地震反射所代表的信息往往为宏观砂层组的信息,而对中间的泥质夹层则难以分辨,这就决定了地震预测单元应以砂组为单位,依据砂体横向分布与地震的可预测性等特征,将 XXHF 地区须四段主要砂体归并为 7 套砂组,自下而上依次命名为 Tx 一 T组(图 1).以相控模式为指导,对基于地震反演的砂组厚度图进行优化,编制出须四段与短期旋回对应的各砂组或砂体的等厚图.依据“单因素分析多因素综合作图法“(冯增昭 ,2004),以 10m 等值线为水下辫状分流河道(重力流沉积)
16、与前扇三角洲或分流间湾的分界线,且综合考虑前述碎屑岩中能反映沉积环境的各种单因素,编制须四段与砂组对应的短期旋回沉积微相平面图.以 XXHF 地区须四段底部 Tx,Tx 砂体(对应 SSC14 短期旋回 )为例 ,该短期旋回层序发育于须四段长期旋回层序的低位体系域内(图 1),受“安县运动“(王金琪,1990,2003)影响,龙门山强烈第 28 卷第 2 期天然气工业图 2 四川盆地须家河期 ISC2 下降相域(须三段上部 )图隆升,致使沉积物供给充沛,研究区内该时期发育的Tx,Tx 砂组以重力流沉积为主.前者发育于层序的底部,其沉积期,基准面处于缓慢上升状态,沉积物补给通量远大于新产生的可容
17、纳空间,可容纳空间完全被沉积物充填,而且过剩的沉积物以主动进积的方式不断向湖推进,使得沉积作用以强烈进积为主,在 XXHF 地区主要发育碎屑流沉积,仅在区块西部和南部的局部地区发育少量分流间湾沉积.Tx 砂组砾岩沉积之后,随着基准面上升速度加快,湖水不断上升,一方面阻止碎屑流沉积向湖进一步推进,使得研究区内沉积物供给不断减少;另一方面可容纳空间不断增大,从而使得沉积作用由Tx 砂组形成时的主动强烈进积转变为 Tx 砂组形成时的加积或弱退积.研究区内以被分流间湾强烈分割的,粒度不断变细,砾石含量迅速减小的颗粒流(液化沉积物流) 含砾砂岩沉积为主,仅在区块南部和 CH137 井以南出现前扇三角洲沉
18、积(图 3).图 3XXHF 地区须四段短期旋回 SSC4 期沉积微相图本次 XXHF 地区的单层储层预测结果与后续钻井(CX568,X2,X3 井等)砂体吻合率 8O 以上,较好地指导了勘探部署.三,结论高分辨率层序地层学在陆相砂岩储层预测中的应用前景广阔,本次在川 I 西陆相砂岩储层预测应用实践中所形成的系统编图思路,对陆相储层预测有借鉴作用,主要体现在以下几方面.(1)在层序划分与砂岩储层等时对比方面:通过井震统一的等时地层对比界面识别和层序划分,建立多尺度等时地层框架,以区域地层框架为约束实现局部区域与短期旋回对应的小层砂岩储层的等时对比,由于是基于旋回而非传统的“砂对砂,泥对泥“对比
19、,砂体对比精度得以提高.(2)在岩相古地理编图方面:以中长期基准面旋回不同相域为单元的区域岩相古地理编图,提高了编图单元级别,可有效反映同一层段内不同基准面旋回相域岩相古地理特征,编图精度更高.(3)在地震岩性反演方面:以层序界面 ,湖泛面为单元的低频模型约束进行的地震岩性反演,由于地质模型精度的提高,获得地震岩性体可为相当于短期旋回的小层砂体预测精度的提高奠定基础.(4)在小层砂体预测方面:以区域岩相古地理特征为约束,以短期基准面旋回相域为编图单元的砂体厚度,沉积微相编图,可实现高精度等时地层格架内有 NsJ-,层砂岩储层预测.逐级次的古地理特征约束,使目标区内砂体预测精度得到了有效保证.(
20、下转第 57 页)?41?第 28 卷第 2 期天然气工业四,结论(1)通过野外露头剖面观察,岩心描述建立典型沉积相序列,结合地震相及测井相研究,识别出 4 种沉积相(海湾,湖泊,辫状河三角洲,正常三角洲)和2O 余种沉积微相.(2)通过层序, 体系域编图,查明了各时期的沉积相及砂体展布.上三叠统沉积砂体分布既有继承性,又有分异性,并随不同时期主物源的变化而发生迁移,砂体发育的控制因素主要为构造,物源供给,古地貌.参考文献2刘树根,罗志立 ,戴苏兰,等.龙门山冲断带的隆升和川 I 西前陆盆地的沉降J.地质,1995,9(3):205213.3杨晓萍,顾家裕 ,贾进华,等.我国中西部中新生界前陆盆
