川東南涪陵地區(qū)長興組儲層特征與形成主控因素

曾婷婷 唐德海 鄭公營

(1. 成都理工大學(xué)能源學(xué)院 2.中國石化勘探南方分公司 3. 中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院德陽分院)

1 概況

川東南涪陵地區(qū)位于四川盆地川東高陡褶皺帶萬縣復(fù)向斜，北西側(cè)為云安場—大天池高陡構(gòu)造帶，南東向為高峰場—大池干井高陡構(gòu)造帶。其長興期沉積屬川東北長興期礁灘沉積一部分，位于開江—梁平陸棚西側(cè)東南末端，向西北方向依次發(fā)育鐵山南—龍崗—元壩長興組臺緣生物礁灘沉積。涪陵地區(qū)長興組主要發(fā)育生物礁灘復(fù)合體儲層，通過區(qū)內(nèi)鉆井研究，發(fā)現(xiàn)長興組礁灘儲層非均質(zhì)性強，加強長興組儲層特征研究，對涪陵地區(qū)油氣勘探具有重要的理論與實踐意義。

2 儲層特征

2.1 長興組沉積相與儲層分布特征

根據(jù)巖性、電性特征可將涪陵地區(qū)長興組分為長一段和長二段。長興組儲層主要為臺地邊緣礁灘復(fù)合體儲層，儲層巖性為殘余生屑白云巖、(殘余海綿)細(xì)粉晶白云巖、生屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。縱向上長興組共發(fā)育三期儲層：長一早期為臺地邊緣淺灘儲層、長一晚期和長二晚期為臺地邊緣礁灘復(fù)合體儲層。平面上，長一段儲層主要發(fā)育于涪陵興隆場南部地區(qū)；長二段儲層主要發(fā)育于興隆場北部。

長一早期(圖1)涪陵地區(qū)地勢為西南高，北東低。臺地邊緣相帶環(huán)開江—梁平陸棚展布，臺緣南部為臺內(nèi)洼地亞相沉積，巖性多致密，儲層不發(fā)育；臺緣生屑灘為儲層發(fā)育的有利相帶，主要分布在泰來及泰東高點，儲層巖性以生屑灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖為主；臺緣北部為臺地前緣斜坡相—陸棚相沉積，生屑含量明顯較少，灰?guī)r中泥質(zhì)、硅質(zhì)含量增加，儲層不發(fā)育。

長一晚期(圖1)海平面逐漸下降，在早期沉積的基礎(chǔ)上，臺地沉積環(huán)境更有利生物生長和碳酸鹽巖的產(chǎn)出，臺地-陸棚沉積分異進(jìn)一步加強，臺地邊緣相帶隨之向開江—梁平陸棚方向遷移。涪陵地區(qū)南部FS1井—XL3井一帶為臺地邊緣礁灘相發(fā)育有利區(qū)，該沉積時期興隆場南部生物礁發(fā)育,也是長一段儲層發(fā)育的主要時期，儲層巖性主要為礁蓋白云巖。

長二期(圖2)臺地邊緣礁灘相帶進(jìn)一步向開江—梁平陸棚方向遷移。該沉積時期為涪陵地區(qū)生物礁生長的繁盛期，長二段儲層發(fā)育程度及規(guī)模均優(yōu)于長一段，巖性主要為殘余生屑白云巖、溶孔白云巖、生屑灰?guī)r。興隆場北部生物礁生長迅速，規(guī)模較大，并最終暴露水面接受大氣淡水溶蝕，形成優(yōu)質(zhì)儲層。興隆場南部FS1井—XL3井一帶，生物礁受北部生物礁生長影響，水體相對局限，生長速度變緩，規(guī)模相對較小，巖石白云石化程度弱，儲層發(fā)育較北部差。

2.2 儲層巖石學(xué)特征

涪陵地區(qū)長興組儲層主要巖石類型為殘余生屑白云巖、(殘余海綿)細(xì)粉晶白云巖、生屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

殘余生屑白云巖：白云石含量90%以上，各類生屑含量高，受重結(jié)晶作用影響，均顯示殘余結(jié)構(gòu)，部分具不規(guī)則殘余外形，大小一般0.3mm～0.5mm，主要為及有孔蟲。溶蝕孔發(fā)育且分布不均，部分孔內(nèi)被瀝青質(zhì)半充填或充填，局部發(fā)育構(gòu)造微裂縫，多未充填，縫壁見瀝青質(zhì)殘余物，縫寬0.01mm～0.03mm，孔隙度分布范圍為4.4%～11.9%。

圖1 涪陵地區(qū)長一期沉積相展布圖

圖2 涪陵地區(qū)長二期沉積相展布圖

(殘余海綿)細(xì)粉晶白云巖：造礁生物主要為海綿，大小0.5cm～5cm，另見腹足類及介形蟲類等生物。白云石化不均，強者白云石含量可達(dá)90%以上，生屑含量高，受重結(jié)晶作用影響，均顯示殘余結(jié)構(gòu)，溶蝕孔分布不均，孔隙度分布范圍為3.8%～7.9%。

生屑灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r：成分以方解石為主，泥晶-粉細(xì)晶結(jié)構(gòu)，局部白云石化，孔隙度分布范圍為2.1%～7.1%。

2.3 儲集空間類型

野外露頭、鉆井巖心和薄片觀察表明，涪陵地區(qū)長興組儲層以次生孔隙占絕對優(yōu)勢，儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔和溶洞為主，其次為晶間孔、晶模孔，少量裂縫。

(1)粒間溶孔

該類孔隙為儲集巖中各類顆粒之間填隙物在成巖過程中遭受大氣淡水淋濾之后殘余下來的孔隙，其形狀、大小發(fā)育多受控于顆粒間的排列或接觸關(guān)系，是長興組儲層主要的儲集空間。根據(jù)鑄體薄片觀察，孔隙大小0.05mm～0.16mm，面孔率4%～10%不等，少量被方解石和有機質(zhì)半充填或全充填。

(2)晶間溶孔

主要分布于方解石、白云石晶粒之間，由晶粒支撐而成，是晶間孔因溶蝕擴大而形成，見不規(guī)則溶蝕邊，為有機質(zhì)完全或不完全充填，為主要儲集空間之一。

(3)溶洞

發(fā)育于準(zhǔn)同生期—成巖早期，長興組礁灘由于海平面下降而導(dǎo)致較長時間的暴露溶蝕。見于溶孔白云巖中，孔徑0.2cm～7cm不等，形態(tài)為不規(guī)則圓形、橢圓形及長條狀。溶洞多數(shù)未見充填物，但在較大的溶洞中見亮晶方解石晶體(細(xì)—粗晶)從孔壁向中央生長，方解石晶體占孔隙空間20%～50%不等(為半充填狀態(tài))，在部分溶洞中見灰黑色有機質(zhì)浸染。

(4)裂縫

長興組裂縫主要發(fā)育構(gòu)造微裂縫。取心段部分巖心較破碎，可能存在微裂縫，未充填。通過薄片觀察，長興組主要發(fā)育構(gòu)造微裂縫，呈平行或網(wǎng)狀分布，未充填，部分孔、洞因裂縫而相互連通。

2.4 儲層物性特征

通過對儲層段32個樣品統(tǒng)計，長興組儲層孔隙度1.79%～11.09%，平均值5.60%,滲透率0.004mD～1438mD，幾何平均值為0.25mD 。根據(jù)測井解釋資料，長興組儲層測井計算孔隙度2.9%～10%，厚度加權(quán)平均5.50%，滲透率(0.011～2.202)mD，厚度加權(quán)平均值為0.395mD。結(jié)合巖心物性分析，認(rèn)為長興組總體表現(xiàn)為中孔中滲儲層。

長興組孔滲具有較好的正相關(guān)性(圖3)，大部分儲層滲透率與孔隙度呈指數(shù)關(guān)系，隨著孔隙度的增加，滲透率增大，局部受裂縫影響。綜合分析儲層以裂縫-孔隙型為主。

圖3 涪陵地區(qū)長興組儲層孔滲關(guān)系圖

2.5 儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征

涪陵地區(qū)長興組儲層具有低排驅(qū)壓力、低中值壓力，反映具有較好的物性與孔隙結(jié)構(gòu)。

(1)孔隙結(jié)構(gòu)基本特征

對研究區(qū)儲層段的10個巖心樣品進(jìn)行了壓汞分析，對孔隙度、滲透率、排驅(qū)壓力、中值壓力、中值喉道半徑進(jìn)行統(tǒng)計，平均孔隙度為5.13%，平均滲透率為0.228mD；排驅(qū)壓力最大值1.236MPa，最小值0.007MPa，平均0.400MPa；中值壓力最大值25.83MPa，最小值0.075MPa，平均11.006MPa；中值喉道半徑最大10.053μm，最小值0.029μm，平均值1.452μm(表1)。

(2)孔喉級別劃分

儲層孔隙類型以中孔隙和大孔隙為主，各占有效樣品總數(shù)的50%、40%；喉道類型以細(xì)喉道為主，占有效樣品總數(shù)的60%，其次為粗喉道，占總樣品數(shù)的20%，微喉和中喉共占樣品總數(shù)的10%。

表1 涪陵地區(qū)長興組儲層孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)統(tǒng)計

(3)孔喉組合特征

儲層孔喉組合類型統(tǒng)計(圖4)表明，儲層發(fā)育大孔粗喉型、大孔中喉型、大孔細(xì)喉型、中孔細(xì)喉型、小孔細(xì)喉型型五種孔喉組合類型，以中孔細(xì)喉型為主，占樣品數(shù)的50%;其次為大孔粗喉型，占20%。

圖4 長興組儲層孔喉組合類型分布直方圖

2.6 儲層評價

涪陵地區(qū)長興組儲層有效厚度4.0m～60.0m，巖性主要為溶孔白云巖、溶孔生屑白云巖、云質(zhì)生屑灰?guī)r，儲集空間以晶間溶孔為主，裂縫起溝通作用。根據(jù)儲層巖石的孔隙度、滲透率以及中值喉道等孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，參照中石化四川盆地碳酸鹽巖儲層分類評價標(biāo)準(zhǔn)(表2)，對長興組儲層評價：以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層次之。

3 儲層發(fā)育的主要控制因素

儲層形成的控制因素主要包括沉積相、成巖作用等。有利的沉積相是形成儲層的基礎(chǔ)，后期成巖作用是改善儲集條件的關(guān)鍵。

表2 中國石化四川盆地碳酸鹽巖儲層分類評價表

3.1 沉積相帶控制儲集體展布

通過對儲層特征與沉積相帶展布分析表明，涪陵地區(qū)長興組儲層主要分布在XL-1、XL-3井等臺緣礁灘相帶中，沉積相對儲層控制作用明顯。臺緣礁灘位于古地貌較高處的海平面附近，水動力強或較強，沉積物以顆粒為主，填隙物以亮晶為主，少量灰泥填隙物，同生期和成巖早期成巖類型以亮晶膠結(jié)為主，膠結(jié)速度快，巖石固結(jié)成巖早，相對灰泥填隙的顆粒灰?guī)r和泥灰?guī)r抗壓實作用強，殘留孔隙相對較多，物性相對較好，有利于后期建設(shè)性成巖作用流體的運移和建設(shè)性成巖作用的發(fā)生；另外，臺緣礁灘處于微地貌高處，受長興期海平面多次升降變化影響，多次暴露發(fā)生白云石化；白云石特殊的晶體形態(tài)和相對方解石較大的硬度都有利于早期孔隙的保存，從而也為后期進(jìn)一步的建設(shè)性成巖流體的運移和建設(shè)性成巖作用的發(fā)生。而斜坡及陸棚區(qū)沉積環(huán)境安靜，以泥晶灰?guī)r為主，顆粒細(xì)小，巖石致密，物性差。

3.2 暴露白云石化及溶蝕作用是儲層發(fā)育關(guān)鍵因素

上述儲層特征分析認(rèn)為，長興組礁灘儲層的形成與復(fù)雜的成巖后生變化關(guān)系密切，暴露白云石化及溶蝕作用是儲層發(fā)育的關(guān)鍵因素，且白云石化越強、溶蝕作用也越強。通過對長興組儲層巖性與物性關(guān)系對比，發(fā)現(xiàn)涪陵地區(qū)長興組Ⅰ、Ⅱ類儲層巖性主要為白云巖，Ⅲ類儲層巖性主要為生屑灰?guī)r、云質(zhì)生屑灰?guī)r。XL-1井鉆井資料揭示，長興組頂部發(fā)育含石膏白云巖，表明涪陵地區(qū)臺緣帶長興組沉積末期經(jīng)歷了較長時間的暴露致使局部受限水體咸化。臺緣礁灘體多為水下古地貌高部位，其沉積表面水體相對較淺，在頻繁海平面升降的影響下，頂部常暴露于水體之上，較長時間接收大氣淡水的溶蝕作用和白云石化的改造，易于形成較多的晶間溶孔和溶洞等。

3.3 液態(tài)烴類實時充注抑制了孔隙內(nèi)成巖充填作用

涪陵地區(qū)長興組巖心及薄片均發(fā)現(xiàn)瀝青充填，表明長興組氣藏早期有過液態(tài)烴類的充注。液態(tài)烴類的適時充注會排擠出孔隙內(nèi)的水體，對后期充填作用具有一定程度的抑制，有效儲集空間得以保留。

4 結(jié)論

(1)長興組臺緣礁灘及臺內(nèi)生屑灘是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的主要相帶。長一段儲層主要分布在臺緣南部，長二段儲層主要分布在臺緣北部。儲層巖石類型以殘余生屑白云巖、(殘余海綿)細(xì)粉晶白云巖、生屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r為主。

(2)涪陵地區(qū)長興組儲層類型以裂縫-孔隙型為主，儲集空間以粒間溶孔、晶間溶孔和溶蝕孔洞為主，其次為晶間孔、晶?？?，少量裂縫。

(3)涪陵地區(qū)長興組儲層以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，Ⅰ類儲層很少。

(4)沉積相帶控制儲層分布，暴露溶蝕與白云石化是優(yōu)質(zhì)儲層形成關(guān)鍵，尋找優(yōu)勢相帶及分析成巖作用對研究區(qū)油氣勘探具有重要指導(dǎo)意義。

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