賽51井古生界潛山油藏勘探技術研究

王連君

（長江大學地球物理與石油資源學院，湖北 武漢430100）

（中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

陳亞青，隋麗敏，黃曉軒

周 斌，李向陽 （中石油華北油田分公司勘探開發研究院，河北 任丘062552）

1 賽51井古生界潛山油藏的特點

1.1 背斜背景，潛山幅度高，面積大

賽51井古生界潛山油藏位于賽漢塔拉凹陷扎布構造帶南端。扎布構造帶南北方向上為一西南抬、東北傾的斜坡，東西方向上為受扎布等北東方向斷層切割的斷階，構造帶東側的扎布斷層是區內主控斷層。該構造帶基底南部斜坡高部位出露地層新，為侏羅系煤系地層，向北部斜坡低部位出露地層老，依次為古生界石炭系灰巖、泥盆、石炭系片巖，具有早期 （白堊系沉積前）向東北方向隆起剝蝕，后期（白堊系沉積時）又向西南方向抬升翹傾的結構特點。

扎布構造帶基底內部發育有一個形態完整的背斜，該背斜長7km，寬2～2.5km，圈閉面積近20km2，由賽51和賽25南2個高點組成，背斜長軸與扎布斷層成銳角相交，為扎布構造帶基底油氣藏的形成奠定了良好的圈閉條件。但該反射層之下的基底地層巖性較為復雜，在構成基底的地層中僅石炭系灰巖頂面反射形成的潛山圈閉有儲集成藏意義。

1.2 灰巖風化殼儲層具有良好的儲集性能

賽51井區周圍古生界基底地層較為復雜，潛山頂部地層巖性主要包括綠片巖和碳酸鹽巖，從鉆井結果看，基底背斜南北兩翼為石炭系灰巖，核部為志留、泥盆系綠片巖系。所以賽51井鉆遇的潛山其實是以賽4井處于核部，剝蝕致使下古生界綠片巖系與上覆中生界地層接觸，兩翼為石炭系灰巖的大型背斜，北翼賽14井揭示了石炭系的大套碳酸鹽巖，賽51井位于背斜南翼 （見圖1）。

據賽11井、賽21井、賽4井的綠片巖系巖石薄片鑒定，巖石具鱗片狀、片狀粒狀變晶結構，片理構造，巖石類型為石英片 （千枚）巖，變質礦物主要有絹云母、綠泥石、白云母、陽起石、黝簾石、綠簾石等綠色片狀礦物。片巖以賽21井為代表，在4塊樣品中見裂縫1～10條，縫寬0.02～1.5mm，一般0.2～0.7mm，石英、方解石全充填［1］。

據賽51井、賽14井碳酸鹽巖薄片鑒定，其礦物成分單一，方解石含量94%～100%，以泥晶方解石為主，見有亮晶結構、粉晶結構，有重結晶現象，有生物碎片分布，見張裂縫。以賽51井灰巖為代表，在粉晶灰巖中見有張裂縫1條～數條，白云石和粘土雜基全充填；在亮晶和泥晶灰巖中未見裂縫。薄片觀察：粉晶白云石交代物中發育晶間孔被油充填，晚期構造裂縫被油充填，早期較大構造裂縫被巨晶方解石全充填、后期再次破碎、角礫內發育溶孔被油充填。

圖1 賽漢塔拉凹陷基底結構及巖性剖面圖

賽51井灰巖儲層孔隙度不小于10%，同時，作為石炭系灰巖風化殼，灰巖儲層儲集空間有4種類型：晶間孔、溶蝕孔洞、節理縫和碎裂縫，構成了雙孔隙系統。以次生的溶蝕孔洞縫為主要的孔隙基質，次生充填的方解石、白云石晶間孔也是孔隙基質的一部分；后生的節理縫、碎裂縫等構造縫，構成連通孔隙基質的孔隙骨架，極大地改善了基巖的儲運通道，其中節理縫密度大、規模小、普遍發育；碎裂縫規模較大、零星發育，這些都極大改善了碳酸鹽巖風化殼的儲集性能。

可見雖然片巖基底地層也遭受長期風化淋濾，但從巖石樣品分析結果看，翼部碳酸鹽巖地層形成的古風化殼具有較好儲集性能。

2 勘探技術

2.1 著眼區域地質背景確立潛山模式

早在1982年賽漢塔拉凹陷勘探早期，在賽漢塔拉凹陷賽四號構造上所鉆賽4井在1285.5m處即鉆遇古生界基巖，并從構造上證實基巖潛山構造大致存在，但該井鉆遇基巖巖性為片巖，地層歸屬為下古生界，由于片巖塑性較強，加之上覆中生界地層的長期埋藏壓實作用，其儲集性能變差，故雖然緊鄰賽漢塔拉中生界主生油洼槽，但未能成藏，因此，該區古潛山成藏模式受到否定；繼而，1983年在賽4井東部凹陷中央隆起帶鉆探賽14井，于1479m處鉆遇基巖，基巖巖性為灰巖，地層歸屬為古生界上石炭統，該套地層儲集物性好，但由于該井所鉆古生界地層產狀為一西傾單斜，鉆遇構造低部位，故未能形成有效圈閉。經歷2年的勘探實踐，上述2口井均未揭示理想的潛山油藏。至此，賽漢塔拉凹陷潛山油藏的設想被擱置，賽漢塔拉凹陷勘探重點又轉入中生界淺層。

近年來，隨著潛山油藏的不斷發現及其成藏機理、勘探理論及技術手段的日臻完善，科研人員發現以碳酸鹽巖風化殼為儲層的潛山具有非常好的油氣儲集能力，一旦發現，往往是高產富油油藏［2］。賽漢塔拉凹陷尋找碳酸鹽巖風化殼潛山油藏在理論和方法技術都有了新的基礎。2007年，研究人員在三維地震資料解釋中，再次發現賽漢塔拉凹陷中央隆起帶存在基巖潛山，這次，隨著地震資料品質的改善，對基底巖性及構造的解釋清晰明確，對賽4井、賽14井的失利給出科學合理的解釋。

從周邊露頭及實鉆情況看，賽漢塔拉凹陷古生界基底地層主要為石炭系灰巖及志留、泥盆系綠片巖為主。賽漢塔拉凹陷有10口井揭開了基底 （見表1），這些井揭開古生界基巖厚度19～420m，巖性主要為片巖、片麻巖、灰巖及其他變質巖。而周邊露頭出露的地層以古生界變質巖和火成巖為主，鉆井揭示的地層和周邊露頭展示凹陷的的基底結構符合較好。結合各項資料發現該區灰巖的展布還是有一定規模的。

綜合分析認為賽漢凹陷的基底為大型向斜背景下的次級背斜，該背斜走向近東西向，背斜核部中位于賽四號地區，巖性是下古生界的綠片巖系分布區，地層年代較老；向南北為背斜兩翼，為石炭～二疊系的灰巖分布區，地層年代較新。由于古生界基底在后期海西期及燕山期的一系列構造運動中以褶皺變形活動為主，致使該背斜核部地層上拱，長期遭受剝蝕，下部下古生界的綠片巖出露，最終與上覆中生界地層直接接觸。而南北兩翼的石炭～二疊系的灰巖構造部位較低，剝蝕量較核部地層少，保留地層層位新，翼部為灰巖與上覆中生界該層直接接觸區，經后期構造作用形成背斜形態。賽漢塔拉凹陷存在片巖、灰巖復合的潛山，基巖為灰巖的潛山油藏才是真正有油氣儲集及富集條件的。由此可見：正確辨別古生界頂面反射層之下地層的不同巖性，從而甄別真正的灰巖頂面構造形態才能確保發現古生界潛山的有效性。

表1 賽漢塔拉凹陷古生界實鉆基底巖性表

2.2 根據速度差異區分碳酸鹽巖與片巖展布范圍

通過對鉆遇基底的賽51井與賽古2井精細標定，發現2種不同巖性的基底速度差別很大。賽51井古生界灰巖的速度為5400～6000m／s，而賽古2井古生界片巖的速度為4900～5600m／s。2種基巖速度的差異增強了通過地球物理方法劃分巖性的信心。致密的基巖與上部低速介質接觸面上，2層的波阻抗差異較大，會形成較強的地震反射，這為能夠在地震剖面上對基底地層識別追蹤有很大幫助。灰巖地層與上覆地層的速度差異相對較大，在地震剖面上顯示為一套雙軸強振幅反射，內部地層顯示為弱振幅雜亂反射，頁巖與上覆地層的速度差異相對為中強振幅反射較連續反射。通過識別追蹤，解釋基底層位，為下步利用地球物理方法預測灰巖分布范圍和屬性分析提供了基礎（見圖2，圖3）。

賽51井石炭系灰巖儲層埋藏深、年代久遠，阻抗值較高，巖性具有的復雜性和多樣性；在地震剖面上，潛山地層多為強地震反射界面下的斷續雜亂反射。受強反射界面的屏蔽，內部頻率低，雜亂，在地震反射上不易區分；儲層巖性為白云巖、灰巖；儲層類型以裂縫、裂縫－孔隙型為主。需要注意的是，在此過程中，準確識別追蹤解釋基底層位非常關鍵。一方面，它是用來確定古構造潛山背景存在的保證，另一方面，也是為下步利用地球物理方法預測灰巖分布范圍和屬性提供基礎。

圖2 賽51井灰巖速度與過井剖面

圖3 賽古2井片巖速度與過井剖面

2.3 地震屬性分析技術確立風化殼儲層的展布

碳酸鹽巖巖石致密，剛性強，地震波傳播速度高，反射與折射強烈，影響地震波向下傳播的能量；地震波從上覆低速層入射后反射能量減弱。碳酸鹽巖內部界面因波阻抗差異小，其反射變得更弱，如果存在溶蝕空隙或者裂縫發育區，會產生強烈的非均質性和各向異性，造成地震散射、繞射發育。基于以上認識，針對潛山內幕油氣藏特點，利用地震屬性提取、地震相波形分類等方法在賽51灰巖潛山油藏進行巖性識別、裂縫預測，進行有利碳酸鹽巖古風化殼儲層識別。

當沉積相單元發生變化時其地震反射特征 （包括振幅、頻率、相位、積分能譜、時頻能量等）也必定有所變化，利用神經網絡技術把地震信號的總體變化定量地刻畫出來即對波形進行分類，形成地震波形異常即地震相圖［3］。沉積地層的任何物性參數的變化總是反映在地震道波形形狀的變化上，波形分類處理就是基于地震道的形狀變化情況。通過地震微相分析，發現研究區7類地震相分類方法能夠區分灰巖和片巖，并經賽51井、賽古2井實鉆證明吻合較好，后續的賽古3井鉆井證實了這一結果。從賽漢塔拉凹陷古生界地層波形分類地震相圖看出，研究區南西與北東可以分為截然不同的2個區，反映了基底巖性速度不同帶來的地震波形差異，北西區以紫色調為主，實鉆為灰巖區，北東區以藍綠色調為主，實鉆為片巖區 （見圖4）。

在把握灰巖展布區范圍的基礎上，進而發現一些敏感地震屬性可以反映基巖物性好壞［4］，其中振幅類屬性反映地層的沉積部位、巖性及空間展布特征，頻率類屬性反映沉積厚度的變化以及裂縫及孔隙度發育情況［5－6］。依據波形分類得到的結果，利用沿層地震屬性對灰巖區可進一步預測有利儲層的范圍 （見圖5、圖6），其中沿古生界頂面以下30ms的平均瞬時頻率圖能很好地反映了灰巖區的詳細展布形態：賽51井 （S51）、賽25井 （S25）井區周邊綠色調區為灰巖區，賽古2井 （Sg2）、賽古3（Sg3）井及賽58（S58）井區周邊紫色調區為片巖區，同時，發現沿古生界頂面以下30ms的頂面弧長圖也能較好地反映了灰巖區的詳細展布形態，給下一步鉆探提供了指導。

圖4 賽漢塔拉凹陷波形分類地震相圖

圖5 賽51（S51）井區沿古生界頂面平均瞬時頻率圖

圖6 賽51（S51）井區沿古生界頂面弧長圖

3 結 語

賽51井古生界潛山油藏的發現得益于3個步驟環環相扣：一是基于區域地質背景及鉆井資料的綜合思考和模式建立，二是利用速度差異區分片巖與灰巖，三是利用波形分類及屬性等地球物理特征識別古生界碳酸鹽巖風化殼儲層。碳酸鹽巖古潛山是今后二連盆地取得新突破的一個重要領域，加強對區域地面地質調查資料進行有針對性的研究消化，結合該區的重磁電等非地震資料，同時加強老井復查，采取有針對性的儲層預測技術，在該區乃至中國北方中生界小型湖盆區還會發現類似的新的古生界碳酸鹽巖風化殼潛山油藏。