0 引言
由造礁格架和底栖生物组成的生物礁，以其较好的储集性能和较强的抗压实能力，使其一直成为四川及塔里木盆地油气勘探的重点关注目标。随着油气勘探进程的不断深入，川东北地区二叠系长兴组海相碳酸盐岩油气藏已经成为中国生物礁气藏勘探开发的典型代表之一［1-2］。20世纪70年代，川东北地区最早在建南地区发现长兴组生物礁气藏。1983年底，在石宝寨构造石宝1井钻遇长兴组生物礁，获高产测试产量37.2×104 m3/d［3-4］。随着近20余年的勘探进程持续推进，尤其自提出了“开江—梁平海槽”的概念后，指出台地边缘是大中型生物礁气藏发育的有利相带［5］，厘清了川东北地区长兴组生物礁的发育规律、迁移特征，探究了生物礁滩气藏的储层特征与控制因素，为四川盆地生物礁滩气藏勘探提供了思路与方向。在此理论指导的基础上一大批生物礁气藏被逐渐探明。截至目前，相继在环开江—梁平海槽台缘带发现黄龙场、五百梯、普光、七里北、龙岗及元坝等大型长兴组生物礁气藏，累计探明天然气地质储量逾1 151×108 m3，展现出川东北地区长兴组生物礁巨大的勘探潜力。川东北地区长兴组生物礁滩气藏勘探获得的巨大成功使其成为国内重要的油气勘探接替领域。
然而前人研究大多以台缘带为生物礁滩气藏发育的有利位置，储层发育主控因素多局限于海平面升降、古地貌格局、建设性成岩作用等方面［1，6-8］，忽略了台内古地貌高部位同样也是生物礁滩气藏发育的有利位置。同时，近些年四川盆地开始重视走滑断裂的研究，发现走滑断裂对非均质岩性气藏具有一定的控藏作用，显然构建川东北地区生物礁储层地震识别模式显得尤为关键。对此，本文综合利用薄片、岩心等地质资料，首先厘清生物礁地震响应特征；其次挖掘研究区古地貌、地震相与储层的耦合关系；最后结合走滑断裂分布，分析储层与气藏的关系，明确研究区走滑断裂对生物礁气藏的控制作用，进而建立研究区生物礁储层识别模式，为川东北地区长兴组生物礁气藏进一步深入勘探提供技术支撑。
1 区域地质背景
2 地质特征
2.1 储集岩性和储集空间类型
根据研究区岩心资料、薄片鉴定以及测井解释资料综合分析，长兴组岩性主要为生屑泥晶灰岩、礁滩白云岩、硅质灰岩及燧石结核灰岩等，储集岩主要为生屑云岩、泥—粉晶云岩，生物礁储层在纵向上大部分发育在长兴组地层上部，集中出现在长二期和长三期，溶孔、缝洞较为发育，以小洞为主，为裂缝—孔隙型储层。薄片及镜下鉴定资料显示，区内长兴组储集岩经历后期强烈的白云石化作用改造之后，仅保留其残余结构，其储集空间以粒间溶孔、粒内溶孔及晶间（溶）孔和铸模孔为主（图2），孔隙内普遍充填沥青或白云岩。
图2 研究区长兴组地质特征（a）残余生屑云岩，孔、洞、缝发育，LH002-X2井，3 871.03~3 871.15 m；（b）残余生屑云岩，针孔状溶蚀孔发育，TS5井，3 100.71~3 100.84 m；（c）残余生屑云岩，溶蚀孔、洞发育，洞内见方解石充填物，LH002-X2井，3 920.20~3 920.36 m；（d）粒内溶孔，LH002-X2井，3 106.1 m，（-）；（e）残余生屑云岩，铸模孔、粒内溶孔、晶间孔发育，LH002-X2井，3 907.34 m，（-）；（f）晶间孔、晶间溶孔发育，残余生屑云岩，TS5井，3 085 m，（-） Fig.2 Geological characteristics of Changxing Formation in the study area |
2.2 物性特征
为进一步研究龙会场—铁山地区长兴组生物礁储层的孔渗特征，对区内钻遇长兴组的28口钻井的孔渗数据进行统计分析。结果显示，研究区内长兴组储层孔隙度为2.1%~8.3%，数据峰值介于2%~4%之间（约占样品总数66%），平均孔隙度为3.9%。同时，由于白云石化作用、溶蚀作用和破裂作用等成岩作用对研究区内长兴组储层进行了一系列后期改造活动，因此区内储层的渗透率变化范围较大。其中，渗透率为（0.001~0.01）×10-3 μm2 的样品数占比约为12%，渗透率为（0.01~0.1）×10-3 μm2的占比约为39%，渗透率为（0.1~1）×10-3 μm2的占比约为29%，渗透率大于1×10-3 μm2的约占样品总数的20%。孔渗数据表明，区内长兴组储层的孔隙度与渗透率表现出明显的正相关趋势（图3），渗透率随着孔隙度的增加而增大，从统计的孔渗数据来看，储集层呈现出明显的低孔低渗特征。
3 储层地震特征及预测
3.1 储层地震特征
通过前文分析可知研究区长兴组生物礁储层主要发育在长兴组中上部，通过对TS5井储层地震响应特征分析可以发现，生物礁储层发育位置（飞仙关组底部）振幅明显减弱（图4），其原因为长兴组生物礁储集岩以生屑云岩等为主，相比于其他位置，此处地层与上覆飞仙关组底部的泥灰岩速度差异小，反射能量相对较弱。同时，相较于礁体的礁基和礁核部分，礁盖部分更容易受到淡水淋滤、风化剥蚀、白云石化等成岩作用的改造，其岩性与处在相对深水位置的礁基和礁核岩性差异较大，因此在礁盖位置容易形成“亮点反射”特征。同时，生物礁体内部多呈现杂乱、空白反射，这可能是由于生物礁是在高能沉积环境中形成，其内部沉积格架粒度较粗，且沉积不规则，礁体内部无明显的层序特征，沉积较为无序，因此呈现出杂乱、空白反射特征。另外，由于生物礁的沉积速度相比于同时期的地层沉积速度更快，因此生物礁发育位置地层厚度明显变厚，导致飞仙关组底部地层的地震反射时差变小。以上对生物礁储层地震响应特征的总结分析，为研究区内生物礁识别提供了重要依据。
沉积微相的变化反映了岩性的变化，在地震剖面上可以直观反映这一变化，而沉积环境对沉积相带的展布具有控制作用，因此，对研究区内沉积微相的精确刻画为圈定储层发育的有利区域提供了指引。图5为过台内高古地貌地区的地震剖面，对此分析可知，长兴组顶部地震反射特征从台地到海槽内存在明显变化，从台地到海槽由中—强波峰反射逐步转为波谷反射特征，时间明显变小。在长兴早期，研究区主要为海侵，生物礁几乎不发育，随着基底断裂等活动的进行，导致长兴组古地貌差异巨大，台盆格局逐渐显现，生物礁开始发育，因此研究区生物礁主要集中分布在台缘带和台内高地貌位置附近。
在这一时期，台地内属于水动力条件较强的高能沉积环境，主要发育生物礁灰岩、生物屑灰岩等，泥质含量较低，长兴组顶部地层速度相对于上覆地层速度更高，阻抗值差异大，因此在地震剖面上呈现波峰“亮点反射”特征。而海槽区域则属于深水弱水动力环境，沉积了一套薄层泥灰岩，其地层速度相对于飞仙关组地层速度更低，地层厚度更薄，因而呈现出波谷反射特征，显然台缘和台内古地貌高部位为储层发育的有利区域。从图5中可以看出，生物礁发育多呈丘状，礁体顶部反射能量变强，可见“亮点反射”特征，生物礁内部呈现杂乱或空白反射特征，礁体底部的长兴组地层振幅减弱，长兴组内部同相轴连续性差（图5中橙色虚线图形）。显然对生物礁储层地震相进行准确识别，有利于提升礁储层的刻画精度。
3.2 古地貌特征
为更清晰地认识研究区长兴组古地貌特征，利用残厚法对研究区长兴组进行了古地貌恢复［16-17］（图7）。从古地貌图（图7）来看，研究区长兴组沉积分异显著，位于海槽西侧的断裂带上盘的区域水体较浅，水体能量较高，沿海槽边缘呈带状分布。同时在台内区域也存在局部隆起的高地貌区域，相比于海槽内部以及台内的地势相对较低区域，高古地貌区域水体能量高，营养物质充足，是发育生物礁的优势区域。从图5的地震剖面中也发现了台缘区域与台内高地貌区域发育生物礁，进一步佐证了对于研究区生物礁发育范围分析的可靠性。总体而言，晚二叠世以来的构造运动控制了研究区的沉积格局，影响其古地貌特征与生物礁的分布范围，进而决定了研究区长兴组生物礁储层发育的有利区域。
3.3 储层地震预测
为量化研究区长兴组生物礁储层展布特征，建立孔隙度与波阻抗之间的协相关关系，并据此对研究区进行储层地震反演预测，并联合波阻抗与孔隙度反演体对研究区长兴组生物礁储层进行识别和刻画（图10）。预测结果显示，纵向上长兴组生物礁储层整体厚度为5~40 m，龙会场构造和铁山南构造储层发育厚度较大，蒲包山构造附近储层发育较薄，储层发育位置与古地貌特征呈正相关趋势。横向上储层主要发育在区内台缘带以及台内局部高地貌区域，其中龙会场构造西翼及铁山南构造西南侧台内区域储层发育好，为潜在的勘探有利区。
4 走滑断层分布及与气藏关系分析
4.1 走滑断层平面与剖面分布特征
研究区发育大量逆断层，控制研究区内主体构造的形态，同时，研究区内还发现一些北西—南东向的走滑断层的形迹，其与研究区内的逆断层对长兴组气藏圈闭具有控制作用，同时气藏圈闭在礁体形态的影响下，形成岩性—构造圈闭。因此，清晰准确地识别走滑断层对储层发育以及有利区划分具有重要作用。
4.2 气藏关系分析
研究区位于开江—梁平海槽西侧，区内长兴组气藏主要分为龙会场区块和铁山南区块（图13）。根据早期构造认识以及地震储层预测分析，认为龙会场长兴组含气构造存在2个气藏，以逆断层为界，即分为LH002-X1井区长兴组上段气藏和LH002-X2井区长兴组上段气藏［图13（a）］。铁山南长兴组生物礁气藏位于构造南高点［图13（b）］，具有缓坡型生物礁气藏的气水分布特征［18］，即完钻井没有形成统一的气水界面，单个礁体具有独立的气水系统，气藏整体表现出“一礁一藏”的特征，气藏分布范围与礁体分布范围和构造圈闭有关。同时，研究区气藏圈闭受到生物礁储集体及构造双重因素的影响，因此长兴组气藏圈闭主要属于构造—岩性复合圈闭。通过该地区钻井的测试资料分析，区内构造高部位多产气，构造相对低部位见水，在独立礁体内部存在着“上气下水”的气水关系，多数礁体顶部的含气性较好。
综合分析龙会场地区和铁山南地区的生物礁气藏剖面可以看出，该地区位于斜坡与构造高点的钻井的产量差异并不明显，相对低部位的钻井也有较好的油气表现。即产气量与构造高低并非线性关系，并非构造位置越高，产气量就越大。如龙会场地区位于构造高部位的LH002-X2井长兴组测试产量约为28×104 m3/d，而在相对低部位的LH002-X1井测试产量约为38×104 m3/d。同样，位于铁山南构造圈闭最高点的TS21井，其测试产量约为41×104 m3/d，而位于斜坡区的TS14井的测试产量逾118×104 m3/d，说明了气藏关系与构造位置的关系并不明显，表明研究区长兴组气藏的富集不只受构造位置控制。
表1 研究区长兴组储层参数Table 1 Reservoir parameters of Changxing Formation in the study area |
| 井号 | 平均孔隙度 /% | 储层厚度 /m | 储能系数 | 测试产量 /（104 m3/d） |
|---|---|---|---|---|
| LG001-29 | 6.1 | 45.00 | 2.75 | 5.538 |
| LH002-X1 | 5.4 | 51.88 | 2.80 | 38.81 |
| LH002-X2 | 6.3 | 95.63 | 6.02 | 27.8 |
| TS4 | 3.4 | 37.48 | 1.27 | 12.99 |
| TS5 | 3.2 | 16.38 | 0.52 | 50.1 |
| TS14 | 3.1 | 11.88 | 0.37 | 118.02 |
| TS21 | 4.7 | 48.75 | 2.29 | 41.09 |
前文所述，长兴组时期研究区内发育了4组北西—南东向的走滑断层，其与研究区内的主断裂共同构成了区内的断裂系统，对研究区长兴组生物礁气藏的发育与保存起着至关重要的作用。对研究区而言，走滑断层对区内的地质构造形态等也具有控制作用，且断层经过地质作用的改造后能够形成复合圈闭，如龙会场地区形成的构造—岩性圈闭。同时，由于走滑断层断面具有高陡直立的特征且断裂深度较大，能在垂向上对更深地层的烃源岩进行有效连接，为油气运移提供更高效的通道。同时，研究区走滑断层规模较小，成熟度较低，属于调节断层［20-21］，进而使得地层中发育较多微小裂缝，从而对储层的渗透性具有一定的改善作用。但是，走滑断层的发育对研究区气藏发育并不全是利好因素，研究区大部分走滑断层都具有高陡直立的特征，虽然能提供良好的油气运移通道，但主干走滑断层及其派生的次级断层等可能导致已形成的油气藏被破坏。因此，挖掘气藏发育有利位置需要分析走滑断层的影响。
4.3 成藏模式分析
通过研究明确了研究区长兴组气藏发育模式，分别建立了长兴组气藏有利富集模式和破坏模式（图15）。长兴组气藏有利富集模式为“构造有利+沟通源储+富集高产”［图15（a），图15（b）］。即在建设性成岩作用的影响下，在古地貌高部位等构造有利位置形成一定规模的油气聚集，且形成的气藏保存条件未被晚期的走滑断层破坏，进而使得天然气聚集成藏，如LH002-X1井。同时，研究区早期形成的走滑断层在垂向上能有效沟通深部烃源岩，进一步改善储层，使得油气高效运聚，进而形成更高效的气藏。如铁山地区的TS21井在储层物性、储层厚度和构造位置等方面均优于TS14井，但TS14井附近发育走滑断层，气藏成藏条件得以优化，进而改善储层且提高产量。
通过研究储层参数、构造以及走滑断层等因素对气藏发育的影响，发现以上因素对气藏发育均无明显的线性控制关系，但都在一定程度上影响着气藏发育，其中以储层参数和走滑断层最为关键。
5 结论
（1）川东北龙会场—铁山地区长兴组储层纵向上发育在中上部，孔隙较为发育，源储关系较好，横向上储层主要发育在台缘带和台内局部高地貌地区，厚度为5~40 m，与古地貌呈正相关关系，台内的龙会场构造西翼和铁山南构造西南侧为潜在的勘探有利区。
（2）长兴组生物礁储集岩以生屑云岩、泥—粉晶云岩为主。在研究区古地貌相对高部位多发育丘状生物礁，礁盖部位容易出现“亮点反射”特征，而在生物礁体内部多呈现杂乱、空白反射，生物礁底部长兴组地层振幅减弱。同时，生物礁发育位置地层厚度明显变厚，飞仙关组底部地层的地震反射时差变小。
（3）研究区长兴组储层发育并不是受单一因素控制，古地貌特征、沉积环境、走滑断层等对气藏发育和保存起到了建设性作用。其中，古地貌特征决定了储层发育的位置和规模，沉积环境控制着礁体发育期次以及物性组合，走滑断层则影响着气藏的发育和保存。
（4）研究区长兴组气藏模式包括有利富集模式和破坏模式，其中有利的富集模式为“构造有利+沟通源储+富集高产”，有利构造位置附近发育的走滑断层能有效沟通深部地层烃源岩，改善原生礁体的源储关系，优化输导系统，进而促进气藏富集。而气藏破坏模式为“油气运聚+构造破坏+气藏逸散”，早期走滑断层主要在于改善原生礁体源储关系，而晚期发育的走滑断层在改善储层输导系统的同时也可能导致气藏保存条件被严重破坏，使得气藏沿着断层通道转移，进而导致气藏逸散。
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