超深層復雜碳酸鹽巖灘相儲層發育特征
——以YB地區長興組為例

賈曉靜，柯光明，徐守成，周貴祥

（中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院，四川成都 610041）

YB地區長興組氣藏是國內規模開發的、埋藏最深的超深層高含硫生物礁氣藏，具有埋藏超深，高溫、高壓、高含硫，礁灘儲層復雜，天然氣組分復雜，氣水關系復雜，壓力系統復雜，地形、地貌復雜等“一超三高五復雜”的特點。其中，氣藏埋深約 6500.0～7300.0 m，氣井平均完鉆井深7650.0 m，灘體主要發育在長興組中下部，埋深均在6800.0 m以下。天然氣組分復雜，H2S平均含量約5.32%，CO2平均含量約6.56%，甲硫醇平均含量約172.27 mg/m3，羰基硫平均含量約 144.25 mg/m3，總有機硫含量約582.00 mg/m3。礁灘展布復雜，生物礁單體規模小，礁蓋面積0.12～3.62 km2，平均約0.99 km2；縱向上礁灘多期疊置，平面上組合方式不一，礁灘體類型多，優質儲層薄，厚度約10.0～40.0 m，儲層物性差，非均質性強，灘相儲層平均孔隙度為4.1%，平均滲透率為0.180×10-3μm2。氣水關系復雜，各礁灘體具有相對獨立的氣水系統，具有“一礁一灘一藏”的特點。

YB地區長興組開發區以礁相生產為主，前期研究認為生屑灘主要發育在長興組早期，生物礁還沒大規模生長之前，灘相儲層發育比礁相差，平面上分布相對局限。長興組灘相提交探明儲量 438.00×108m3，其中YB12井區灘面積最大，目前該區生產井因含水高均已關井。礁相區隨著開發深入也不同程度產水，很多出水井測井、測試時均不含水，導致分析水體來源難度大，難以提出針對性的治水控水對策，隨著出水井數增多，長興組氣藏穩產難度越來越大。開發初期灘區評價井多數產水，針對灘區儲層研究相對較少，灘體平面展布規律不清，缺乏不同期次灘體沉積相平面展布及儲層厚度預測。目前生產井產能低且不同程度含水，導致灘區動用程度低，開發潛力需要進一步評價。

因此，需要綜合地質、地震資料研究不同期次灘體成因類型及儲層發育特征，明確儲層發育的灘體類型及儲層平面展布，進一步評價灘相開發潛力，以確保長興組氣藏高產穩產。

1 研究區概況

1.1 區域地理構造位置

YB區塊位于四川盆地東北部巴中、廣元、南充市境內，為川北坳陷與川中低緩構造帶結合部（圖1），自下而上發育長興組、須家河組、珍珠沖組、大安寨組等多套含氣層系，以海相長興組氣藏為主，氣藏埋深約6500.0～7100.0 m，為世界上已發現并成功開發的埋藏最深的高含硫生物礁大氣田[1-3]。

圖1 川東北地區構造位置

1.2 長興組沉積特征

在四川盆地東北部，晚二疊世至早三疊世為飛仙關組沉積時期，始于東吳運動形成的茅口組侵蝕面上，由盆地北部、東部向西南方向海侵，經歷了兩個完整的由海侵到海退的沉積旋回。峨嵋地裂運動導致的拉張動力學背景影響到了川東北地區，自晚二疊世吳家坪組沉積時期，川東北地區開始處于構造拉張狀態，開江-梁平陸棚開始發育，吳家坪組沉積含燧石結核灰巖；由于構造拉張和差異沉積，局部地區快速下沉，成為深水盆地，沉積大隆組硅質巖，部分地區下沉慢，為臺地沉積環境，沉積長興組碳酸鹽巖[4-5]。

YB地區長興組早期臺地與盆地間地形坡度較小，表現為碳酸鹽緩坡沉積模式，中晚期演變為碳酸鹽臺地沉積模式，在臺地邊緣發育生物礁及淺灘相，沉積生物碎屑灰巖、砂屑灰巖，生物礁雖小，但與其共生的淺灘面積廣，形成規模巨大的臺緣礁灘相儲層[6]。

長興組早期碳酸鹽巖緩坡劃分為深緩坡和淺緩坡相，發育淺緩坡生屑灘和深緩坡泥；長興組中晚期臺地劃分為開闊臺地和臺地邊緣相，發育臺地邊緣生物礁、臺內灘、臺地邊緣淺灘等亞相以及礁基、礁核、礁蓋、灘核、灘緣等多種微相。生屑灘是淺水生物碎屑密集堆積的一種高能微相，可沉積于淺緩坡、臺地邊緣、開闊臺地內等背景，巖性為生屑灘灰巖或白云巖。生物礁是臺地邊緣由造礁生物原地密集生長構成巖石的一類微相，以能量較高、高速生長、塊狀構造、規模較大、組分復雜為特征，生物礁的典型巖性是骨架巖和障積巖。

YB地區長興組整體屬于緩坡型臺地邊緣礁灘相沉積，縱向上具“早灘晚礁”的沉積特征，早期以生屑灘沉積為主，晚期以生物礁沉積為主；平面上具有“南灘北礁”的展布特征，早期生屑灘主要分布于南部，呈片狀展布，晚期生物礁主要分布于北部，呈條帶狀展布；受緩坡型臺地邊緣沉積背景的影響，礁灘體具有小、散、多期的特點。

2 灘相沉積特征

2.1 灘體發育期次

綜合巖心、錄井、測井等資料開展單井生屑灘劃分，Y12等井長興組巖心可見生屑灘發育，生物碎屑包括有孔蟲、蜓、珊瑚、腕足等，其中有孔蟲是最主要的生物碎屑類型，生物碎屑間可被粒狀亮晶方解石、微晶灰巖膠結，局部可見藻粘結結構。測井曲線上，生屑灘灰巖層段表現為自然伽馬值低、聲波時差值較小、密度值較大、電阻率值較高的特征；生屑灘云巖層段表現為自然伽馬值低、密度值較低、電阻率值較低、聲波時差值升高的特征。

通過對 YB地區鉆井及地震資料綜合分析，長興組縱向上劃分為SQ1和SQ2兩個三級層序，分別對應長興組下段和長興組上段；根據長興組內部各級層序界面（主要是巖性突變面）的發育特征，每個三級層序又細分為兩個四級層序[7-8]，長興組內部不同期次礁、灘之間的界面一般為巖性突變的四級層序界面。

根據層序劃分成果，長興組縱向上共發育三期生屑灘。Ⅰ期生屑灘發育在長興組下段底部，屬于SQ1-1層序高位體系域；Ⅱ期生屑灘發育在長興組下段頂部，屬于SQ1-2層序高位體系域；Ⅲ期生屑灘發育在長興組上段，屬于 SQ2-1層序海侵體系域、高位體系域。

2.2 灘相沉積特征

YB地區長興組礁灘生長發育與沉積環境關系密切。通過長興組沉積古地貌和不同期次生屑灘沉積特征分析，長興組Ⅰ、Ⅱ期生屑灘為緩坡沉積環境，此時，生物礁還未大規模生長，利于緩坡高能灘沉積；晚期長興組演化為開闊臺地沉積，有利于臺地邊緣生物礁生長發育，Ⅲ期灘受生物礁影響較大，發育環境受限，灘體分布在臺內和礁后。因此，根據YB地區長興組生屑灘沉積環境劃分為三種成因類型，分別為淺緩坡高能灘、礁后低能灘和開闊臺地低能灘，建立三種生屑灘沉積模式[9]（圖2），并分析不同類型灘體平面展布特征。

圖2 YB地區長興組不同類型灘體沉積模式

2.2.1 淺緩坡高能灘

YB地區長興組下段I、II期灘均屬淺緩坡高能灘。Ⅰ期灘體是在長興早期碳酸鹽緩坡沉積、整體地形較平緩的背景下，局部地形較高、能量較強的地區發育的一種生屑灘，緩坡沉積背景下生屑灘易發生白云石化，甚至完全白云石化[10-11]，巖性以白云巖和灰質白云巖為主。平面上分布局限，處于深、淺緩坡轉折帶，灘體呈北西-南東向條帶狀展布，主要分布在Y25、Y5等井區。Ⅱ期灘屬于臺地邊緣礁發育初期還未形成障壁之前的高能生屑灘沉積，巖性以含生屑白云質灰巖、含云質生屑灰巖為主；電性特征表現為自然伽馬值低、曲線平直、變化平緩，電阻率值低的特點。平面上灘體具有由西向東、由南向北前積的特征，與 I期灘相比，灘體分布范圍較大、厚度較大、連片性好（圖3）。

酒店客房熱水使用要求高，水規要求高層建筑熱水系統的分區應與給水系統的分區一致。根據以上原則，客房部分熱水分區與給水分區相同，即11～17層為低區，18～24層為高區。

2.2.2 礁后低能灘、開闊臺地低能灘

長興組沉積中晚期 YB地區演化為臺地邊緣-開闊臺地，生物礁開始大量生長，生屑灘沉積環境受限，主要發育在生物礁后與開闊臺地內，由于生物礁的障壁作用，水體能量較弱，形成低能灘，白云巖化作用弱。長興組沉積中晚期大致可分為兩個短期沉積旋回，早期沉積旋回的海侵體系域為長興期生物礁生長的繁盛期，這一時期臺地鑲邊格局并未形成，表現為前礁后灘的沉積特征；礁后低能灘是在生物礁后發育的一種低能灘，當臺地邊緣開始出現生物礁礁基沉積，由生屑加積及礁屑不斷向礁后充填形成。臺地邊緣生屑灘發育在生物礁形成之前的相對高部位，后期一部分生屑灘適合生物生長，演化為生物礁而快速生長，一部分礁體被波浪破碎，產生礁屑或生屑，進一步堆積。晚期旋回在早期礁灘的基礎上發育了第二期礁灘沉積，隨礁的生長和海平面下降在礁后部分地區形成局限環境，為灘后瀉湖相沉積。

圖3 長興組淺緩坡高能灘平面分布

長興組沉積中晚期第Ⅲ期灘平面分布較分散，礁后灘發育在Y12井區、Y3-Y16井區等，臺內灘發育在Y24、Y13、Y14等井區（圖4）。

圖4 長興組礁后灘和臺內灘平面分布

通過生屑灘沉積環境分析認為，淺緩坡高能灘發育于長興組沉積早中期的坡折帶，局部地形較高、沉積能量強、白云石化程度高、儲層厚度大、物性較好、儲層最發育，為儲層發育有利沉積相帶。礁后低能灘發育于長興組沉積中晚期生物礁后，水體相對較深、沉積能量較小、白云石化程度低、儲層欠發育。開闊臺地低能灘發育于長興組沉積中晚期開闊臺地內，水體較深、沉積能量弱、基本未白云石化，儲層不發育。

3 灘相儲層特征

3.1 儲層基本特征

長興組灘相儲層巖石類型主要為灰色溶孔晶粒白云巖、殘余生屑細粉晶白云巖、灰質白云巖、白云質灰巖等，前三種為主要的儲層巖石類型。晶粒白云巖白云石化程度強烈，粉-細晶白云石及細-粗晶白云石常具霧心亮邊結構，晶間孔和溶蝕孔洞發育，可形成優質儲層；殘余生屑晶粒白云巖為生屑灰巖白云石化形成，晶間孔、溶孔發育，也可形成優質儲層。

測井資料解釋表明單井孔隙度為 2.1%～8.1%，平均值為4.1%；單井滲透率為0.010×10-3～15.900×10-3μm2，平均值為 0.180×10-3μm2。YB 地區長興組儲層物性分類標準為：Ⅰ類儲層孔隙度≥10.0%，Ⅱ類儲層孔隙度為 5.0%～10.0%，Ⅲ類儲層孔隙度為2.0%～5.0%。儲層巖石類型和物性之間關系密切，晶粒白云巖、殘余生屑白云巖以Ⅰ、Ⅱ類儲層為主，灰質白云巖、白云質灰巖、生屑（生物）灰巖主要為Ⅲ類儲層。總體上，YB長興組灘相儲層物性比礁相差，表現為低孔、低滲特征。

3.2 儲層平面展布特征

通過鉆井標定、地震反射結構等多屬性分析及正演模擬進行灘體識別，長興組生屑灘地震響應特征為波峰強振幅，表現為“斷續、短軸-微幅丘狀”地震反射特征，其中緩坡型生屑灘在地震剖面上表現為“低頻、中強振幅、微幅丘狀復波”的特征，開闊臺地臺內灘在地震剖面上表現為“低幅度丘狀外形、雜亂或亮點”的反射特征。灘相白云巖儲層具有“亮點”反射、中低波阻抗特征。

3.2.1 淺緩坡高能灘儲層展布特征

淺緩坡高能灘共發育兩期，Ⅰ期灘儲層相對較薄，物性較好。儲層主要發育于Y25井、Y5-Y9井區；測井解釋儲層厚度10.0～25.7 m，孔隙度4.1%～12.3%；Y5-Y9井區灘體面積5.31 km2，Y25井區灘體面積15.00 km2。Ⅱ期灘儲層預測厚度為4.0～57.0 m，孔隙度為2.0%～14.3%。平面上，由東往西、自南而北，儲層厚度逐漸變薄，西區儲層厚度小（4.0～12.0 m），東區儲層厚度大（12.0～57.0 m）；測井孔隙度2.0%～7.5%。Y5井灘區面積28.30 km2，Y12井灘區面積31.76 km2，Y3-Y16灘區面積24.10 km2（圖5）。

圖5 長興組淺緩坡高能灘儲層預測厚度

3.2.2 礁后灘、臺內灘儲層展布特征

礁后灘、臺內灘總體儲層物性差，以Ⅲ類儲層為主，分布面積158.94 km2，最厚大厚度60.0 m，平均厚35.0 m左右，可分為東西兩個灘區。西區共發育4個灘體，Y22、Y21井鉆遇灘體邊緣，預測儲層厚度薄（＜20.0 m），均為Ⅲ類儲層。東區發育兩個灘體：Y12-Y24-Y16灘體儲層厚度15.0～35.0 m，孔隙度1.6%～3.4%；Y3灘體儲層厚度30.0 m，孔隙度 5.0%，酸化壓裂后日產氣 5.30×104m3、日產水290.00 m3。

通過灘體儲層特征研究，沉積相是儲層發育的基礎，白云巖化是儲層發育的主要控制因素[19-20]。早期淺緩坡高能灘受古地貌控制，水體能量強，白云巖化作用強，儲層物性好；長興組沉積晚期礁灘共生，灘體發育受限，沉積于礁后和開闊臺地，水動力較弱，白云巖化作用弱，儲層發育差。綜合評價灘相儲層有利區主要分布于Y5井區和Y12井區（表1）。

4 灘相開發潛力評價

通過以上研究成果認為，Y5井區和Y12井區發育淺緩坡高能灘，灘體連片展布，面積大，為儲層發育有利區。根據YB地區長興組灘相儲層測井解釋、測試及試采情況分析，除研究區西北部構造高部位含氣外，其他區域均不同程度含水。通過氣水界面分析認為，長興組Ⅰ、Ⅱ期生屑灘具有大致統一水線-6300.0 m左右，Y5井區為邊水氣藏，Y12井區為底水氣藏，其余灘體均為高含水區或純水區。

表1 長興組灘區儲層發育特征

4.1 Y5井灘區

通過對灘相平面展布特征分析，Y5-Y9井區發育Ⅰ生屑期灘，灘體連片展布。通過對Y5井和Y9長興組下段灘進行射孔酸化壓裂測試，分別日產氣82.00×104，53.00×104m3。目前 Y5井長興組上下段礁灘合采，累計產氣7.60×108m3。Y18井為明顯含水特征，Y9-1井長興組上下段礁灘合采，產地層水，分析認為Y9-1水體來自下部Ⅰ期生屑灘，礁帶構造高部位Y5井和Y9井不產地層水。

綜合評價認為Y5井區灘體分布局限、單井產能高、物性好，但儲層較薄、儲量規模小。由于灘體發育邊水，構造高部位Y5井隨著生產時間延長有一定產水風險，根據灘體展布面積及儲層參數計算水體規模768.00×104m3，結合數值模擬可以預測Y5井見水時間，為礁相生產井水侵預測提供依據。

4.2 Y12井灘區

Y12井區灘體平面分布范圍相對較大，儲層厚度大，物性好，儲層較發育、有一定儲量規模。根據測試、試采評價，Y12井日產氣11.60×104m3、日產水 15.00 m3；Y24井日產氣 57.00×104m3、日產水43.00 m3。Y12井灘區累計產氣552.00×104m3、產水0.21×104m3，由于發育邊（底）水，目前生產井均已高含水，難以實現效益開發，不具備開發潛力。

5 結論

（1）YB地區長興組縱向上發育三期生屑灘，Ⅰ、Ⅱ期為淺緩坡高能灘，Ⅲ期灘為礁后低能灘和開闊臺地低能灘。其中，淺緩坡高能灘是儲層發育有利相帶，生屑灘易發生白云巖化，物性最好，單井產能高。

（2）淺緩坡高能灘平面上沿緩坡古地貌高呈條帶狀展布，分布局限，主要分布于Y5井區和Y12井區；礁后低能灘和開闊臺地低能灘平面分布相對較廣，分為東西兩個灘區，共發育6個灘體。

（3）灘區目前高含水，不具備開發潛力，灘區產水對礁相生產井影響很大，灘體發育的礁相氣井隨著生產時間延長有一定產水風險，因此，根據灘的水體大小可以指導礁相氣井水侵預測。