四川盆地雷口坡末期古巖溶特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響
——以龍崗地區(qū)雷口坡組四3段為例

辛勇光，谷明峰，周進(jìn)高，倪超，宮清順，王小芳，呂玉珍，郝毅

（中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院）

四川盆地雷口坡末期古巖溶特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響
——以龍崗地區(qū)雷口坡組四3段為例

辛勇光，谷明峰，周進(jìn)高，倪超，宮清順，王小芳，呂玉珍，郝毅

（中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院）

四川盆地龍崗地區(qū)中三疊統(tǒng)雷口坡組頂部雷四3段發(fā)育一套風(fēng)化殼巖溶型白云巖儲(chǔ)層。儲(chǔ)層似層狀成規(guī)模分布。古巖溶作用以表生裸露期風(fēng)化殼巖溶作用為主，受古地質(zhì)背景和風(fēng)化殼巖性組合影響，古巖溶特征主要表現(xiàn)為：溶蝕時(shí)間較短，溶蝕作用較弱，充填作用及膏溶作用較強(qiáng)。在研究區(qū)內(nèi)風(fēng)化殼巖溶作用是影響儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素，它對(duì)儲(chǔ)層既有建設(shè)性作用又有破壞性作用。

四川盆地；龍崗地區(qū)；雷口坡組；巖溶作用；巖溶型儲(chǔ)層；白云巖儲(chǔ)層

1 概況

近年來，四川盆地川中龍崗地區(qū)雷口坡組連續(xù)獲得了油氣勘探的重大突破，產(chǎn)氣層主要為中三疊統(tǒng)雷口坡組頂部的四段3層（雷四3）（圖1）。雷口坡組頂部為一個(gè)剝蝕風(fēng)化面，目前發(fā)現(xiàn)的龍崗地區(qū)雷口坡組氣藏，基本上都發(fā)育在剝蝕面附近的巖溶型白云巖儲(chǔ)層內(nèi)。該套儲(chǔ)層區(qū)域分布穩(wěn)定，展布面積大，是非常重要的勘探領(lǐng)域。

碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層在塔里木、鄂爾多斯、四川等盆地普遍發(fā)育，已有大量專題對(duì)碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層進(jìn)行過相關(guān)研究［1－5］。四川盆地震旦系燈影組、石炭系黃龍組等都發(fā)育碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層［6－7］。這些研究普遍表明，碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層的發(fā)育及分布，與古巖溶作用關(guān)系密切，而古巖溶作用類型及特征主要受古地質(zhì)背景、風(fēng)化殼巖性組合影響。汪華等［8］通過沉積、地化和測(cè)井資料分析發(fā)現(xiàn)，川中南部地區(qū)雷口坡組頂部存在古巖溶儲(chǔ)層，其儲(chǔ)層主要影響因素是巖性和后期成巖作用。目前對(duì)四川盆地雷口坡末期古巖溶特征研究較少，本文在古地質(zhì)條件恢復(fù)、巖溶環(huán)境標(biāo)志和風(fēng)化殼巖性組合分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了四川盆地雷口坡末期古巖溶特征及其對(duì)儲(chǔ)層的影響，尤其是膏溶作用及巖溶充填作用對(duì)儲(chǔ)層的影響，期望借此能更加有效地預(yù)測(cè)四川盆地碳酸鹽巖巖溶型儲(chǔ)層的發(fā)育及分布。

2 儲(chǔ)層基本特征

龍崗地區(qū)雷四3段巖性可分上下兩段，下部角礫狀碳酸鹽巖為主，一般厚20～40m。上部為儲(chǔ)層段，是一套靠近雷口坡組頂部風(fēng)化殼的顆粒白云巖、細(xì)粉晶白云巖，顆粒白云巖儲(chǔ)集性一般優(yōu)于細(xì)粉晶白云巖（圖1）。儲(chǔ)集空間類型以粒間和粒內(nèi)溶孔（圖2a、2b、2c）、晶間（溶）孔（圖2d）及裂縫（圖2e、2f）為主，溶溝、溶洞和溶縫基本被充填。儲(chǔ)層基質(zhì)孔隙度較低，孔隙度主要分布在1%～5%之間，屬低孔中滲的裂縫-孔隙型儲(chǔ)層。儲(chǔ)層區(qū)域分布穩(wěn)定，層數(shù)多，單層厚度薄（一般1～8 m），非均質(zhì)性較強(qiáng)。

3 古巖溶地質(zhì)背景分析

3.1 古構(gòu)造、古地理背景

受印支運(yùn)動(dòng)影響，位于上揚(yáng)子克拉通地塊的四川盆地，上三疊統(tǒng)沉積前結(jié)束了海相沉積的歷史，繼而進(jìn)入陸相盆地沉積階段［9－10］。盆地內(nèi)部印支運(yùn)動(dòng)的早幕，表現(xiàn)為上三疊統(tǒng)沉積前的微角度—平行不整合，代表3～5 Ma中短期的地層剝蝕和夷平，盆地內(nèi)部主要為升降運(yùn)動(dòng)［10］。雷口坡組地層垂直抬升和剝蝕過程中產(chǎn)生的裂縫系統(tǒng)，為大氣淡水提供了淋濾通道。受印支運(yùn)動(dòng)早幕影響，四川盆地上三疊統(tǒng)沉積前表現(xiàn)為由東南（高）向西北（低）傾斜的古構(gòu)造格局。盆地東部瀘州、開江古隆起為巖溶高地；盆地中部為巖溶斜坡帶，研究區(qū)位于此帶；盆地西北部主要為巖溶盆地。古水流方向大致為自東向西方向，盆地內(nèi)部雷口坡組地層普遍遭受剝蝕，古地貌高處剝蝕較強(qiáng)烈，研究區(qū)地層保存較好（圖3）。

圖1 四川盆地龍崗地區(qū)龍崗19井雷四3段巖心沉積儲(chǔ)層綜合柱狀圖

圖2 四川盆地龍崗地區(qū)雷四3段巖溶型白云巖儲(chǔ)層特征

3.2 古沉積背景

四川盆地中三疊世雷口坡期四3時(shí)，由于盆地周邊古隆起的障壁作用，導(dǎo)致盆地內(nèi)部海水與外海交流不順暢，盆地主體表現(xiàn)為干旱氣候下古鹽度較高的局限臺(tái)地沉積，廣泛沉積白云巖及膏鹽巖［11－12］。晚三疊世早期四川盆地西北部殘留的上三疊統(tǒng)馬鞍塘組（垮洪洞組）及小塘子組暗色碎屑巖等沉積物表明，其氣候已變?yōu)楸容^潮濕［10］。

4 古巖溶特征

四川盆地龍崗地區(qū)雷四3段巖溶型白云巖儲(chǔ)層，自中三疊統(tǒng)沉積以來，經(jīng)歷了沉積成巖（T2）—溶蝕（T2—T3）—溶蝕充填（T3）等巖溶作用。區(qū)內(nèi)古巖溶作用可分為表生和埋藏兩大時(shí)期，以表生裸露期風(fēng)化殼巖溶作用為主，其古巖溶主要受古地貌和風(fēng)化殼巖性組合影響。研究區(qū)位于古巖溶斜坡滲流帶層狀膏云巖地區(qū)，層控性明顯，以垂向溶蝕孔洞和膏溶角礫巖為主要巖溶形態(tài)組合類型，其古巖溶特征主要表現(xiàn)為溶蝕時(shí)間較短，溶蝕作用較弱，充填作用較強(qiáng)，以機(jī)械巖溶充填物為主，膏溶作用較強(qiáng)。

4.1 溶蝕時(shí)間短，溶蝕作用弱

野外露頭（圖4a）及井下巖心（圖4b）的雷口坡組頂部風(fēng)化殼，主要表現(xiàn)為風(fēng)化殼早期的角礫狀碳酸鹽巖，未見風(fēng)化殼晚期的鋁土礦等。按風(fēng)化殼所處的形成時(shí)期，其類型主要為碳酸鹽巖風(fēng)化殼，風(fēng)化剝蝕時(shí)間較短，從而導(dǎo)致其溶蝕時(shí)間短、溶蝕作用弱。

圖3 四川盆地上三疊統(tǒng)沉積前古地質(zhì)圖

圖4 四川盆地龍崗地區(qū)雷口坡組頂部風(fēng)化殼

4.2 充填作用強(qiáng)，以機(jī)械巖溶充填物為主

龍崗地區(qū)雷四3段主要發(fā)育棱角狀和較磨圓狀兩種類型角礫，T2末期—T3早期潮濕古氣候及自東向西的古水流方向，為本區(qū)提供了豐富的機(jī)械巖溶充填物，巖溶充填作用較強(qiáng)。溶溝、溶洞、溶縫、礫間孔多被上覆須家河組底部細(xì)粒（黏土礦物、泥質(zhì)粉砂等）、本身碳酸鹽巖巖屑等機(jī)械充填物和少量黃鐵礦等化學(xué)沉淀物所充填（圖5a）。角礫雖有溶蝕孔洞，但角礫間孔隙連通性較差（圖5b）。

4.3 膏溶作用較強(qiáng)

圖5 四川盆地龍崗地區(qū)雷四3段巖溶充填作用

圖6 四川盆地龍崗地區(qū)雷四3段膏溶現(xiàn)象

石膏層的普遍存在以及它的易溶性，導(dǎo)致膏溶現(xiàn)象普遍。膏溶特征表現(xiàn)為邊溶蝕邊垮塌（圖6）。橫向上延伸范圍較廣，垂向上可形成較深的垮塌。膏溶作用一般自下而上形成三個(gè)帶：角礫巖帶、破碎巖帶及裂縫密集帶。角礫巖帶主要發(fā)育棱角狀和較磨圓狀兩種類型角礫。T2末期—T3早期潮濕的古氣候，以及自東南向西北的古水流方向，為川中龍崗地區(qū)提供了豐富的機(jī)械巖溶充填物，使得溶溝、溶洞、溶縫及礫間孔多被充填，并導(dǎo)致角礫巖帶的儲(chǔ)層非均質(zhì)性增強(qiáng)。破碎巖帶及裂縫密集帶中的白云巖，則因白云巖容易脆裂且機(jī)械破壞量比石灰?guī)r大而呈破裂狀，并且低角度或網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，使得儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能得到改善（圖7）。

圖7 四川盆地龍崗地區(qū)雷四3段膏溶作用模式

5 古巖溶作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

風(fēng)化殼巖溶作用是影響龍崗地區(qū)雷四3段儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素，它對(duì)儲(chǔ)層的影響主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）風(fēng)化剝蝕作用致使雷口坡組頂部?jī)?chǔ)層段變薄，溶蝕作用對(duì)先期孔隙層的有限優(yōu)化（溶蝕時(shí)間較短、溶蝕作用較弱、溶蝕范圍較?。?；（2）較強(qiáng)的巖溶充填作用，導(dǎo)致溶溝、溶洞、溶縫、礫間孔多被充填，孔隙連通性較差；（3）膏溶作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育有很大影響。角礫巖帶儲(chǔ)層不發(fā)育，破碎巖帶及裂縫密集帶低角度或網(wǎng)狀裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能得到改善。本區(qū)雷四3段石膏夾層的存在及其膏溶作用，導(dǎo)致儲(chǔ)層層數(shù)多，單層厚度較薄，非均質(zhì)性較強(qiáng)。

6 有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)塊

風(fēng)化殼巖溶作用是影響儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素，尤其膏溶作用及巖溶充填作用對(duì)儲(chǔ)層有強(qiáng)烈影響。有利儲(chǔ)層主要發(fā)育在膏巖不發(fā)育及巖溶充填作用較弱的地區(qū)，而膏巖的發(fā)育程度取決于沉積環(huán)境，巖溶充填作用的強(qiáng)弱則取決于巖溶古地貌。因此有利儲(chǔ)層主要分布在臺(tái)內(nèi)淺灘及白云巖坪（膏巖不發(fā)育）與巖溶斜坡帶（巖溶充填作用較弱）疊合處（圖8）。

7 結(jié)論

四川盆地龍崗地區(qū)中三疊世雷口坡末期的裸露期，風(fēng)化殼巖溶作用受古地質(zhì)背景和風(fēng)化殼巖性組合影響，其古巖溶特征主要表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：（1）溶蝕時(shí)間較短、溶蝕作用較弱；（2）充填作用較強(qiáng)；（3）膏溶作用較強(qiáng)。風(fēng)化殼巖溶作用是儲(chǔ)層改造的關(guān)鍵因素，對(duì)儲(chǔ)層既有建設(shè)性作用，又有破壞性作用。建設(shè)性作用主要體現(xiàn)在對(duì)先期孔隙層的有限優(yōu)化及破碎巖帶、裂縫密集帶儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的改善上；破壞性作用則主要表現(xiàn)為縫洞系統(tǒng)多被充填，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。儲(chǔ)層的發(fā)育及分布主要受古地質(zhì)背景及風(fēng)化殼巖性組合共同控制,儲(chǔ)層主要發(fā)育和分布于臺(tái)內(nèi)淺灘及白云巖坪相帶與巖溶斜坡帶的疊合處。

圖8 四川盆地中三疊統(tǒng)雷四3段巖溶型白云巖儲(chǔ)層分布預(yù)測(cè)圖

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編輯：金順愛

Characteristics and Affection of Middle Triassic Karstification
on Leikoupo 43Reservoir in Longgang Area,Sichuan Basin

Xin Yongguang,Gu Mingfeng,Zhou Jingao,Ni Chao,Gong Qingshun, Wang Xiaofang,Lü Yuzheng,Hao Yi

A set of layer-liked karstic dolostone reservoir as a weathering crust develops at the top bed of Middle Triassic Leikoupo 4 Member(Lei 43)in Longgang area,Sichuan Basin.The epidiagenetic weathering crust palaeokarst is dominant in the palaeokarstication.By the affection of the palaeogeologic setting and lithologic association，the palaeokarst is characteristic of the short-time and weak dissolution,and strong filling and anhydrite decomposition.It is shown that the palaeokarstification of weathering crust is the key factor in development of the reservoir，which plays actions of not only construction but also destruction for the reservoir.

Middle Triassic;Leikoupo Formation;Karstification;Karst reservoir;Dolostone reservoir;Longgang Area；Sichuan Basin

TE112.23

A

10.3969/j.issn.1672-9854.2012.01.011

1672-9854(2012)-01-0073-06

2011-08-04；改回日期：2011-10-18

辛勇光：1975年生，碩士，高級(jí)工程師。從事碳酸鹽巖沉積儲(chǔ)層方面的研究工作。通訊地址：310023浙江省杭州市西溪路920號(hào)；電話：（0571）85224930

Xin Yongguang：male，Master，Senior engineer，Add:PetroChina Hangzhou Institute of Geology，920 Xixi Rd., Hangzhou,Zhejiang,310023,China