元壩地區(qū)長(zhǎng)興組儲(chǔ)層特征及主控因素研究

王明筏，張漢榮，厚東琳，郜瑭珺，羅宇鵬（中石化勘探南方分公司研究院，四川 成都 610041）

元壩地區(qū)位于九龍山背斜與川中隆起中間的平緩褶皺帶，處于川東北通南巴構(gòu)造帶西南、南秦嶺米蒼山推覆構(gòu)造南緣，其東北側(cè)為大巴山弧形沖斷構(gòu)造帶。該區(qū)整體埋藏深，構(gòu)造變形弱，地層產(chǎn)狀平緩，區(qū)內(nèi)地表出露侏羅系上統(tǒng)－白堊系地層。

目前，元壩地區(qū)的勘探取得了突破性進(jìn)展，第1期探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量為1592.53×108m3，儲(chǔ)量主要集中在中二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組（P2c）儲(chǔ)層內(nèi)，成為迄今為止國(guó)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的埋藏最深的海相大氣田。筆者通過(guò)現(xiàn)有的資料開(kāi)展碳酸鹽巖深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育特征與保存的主控因素分析，嘗試探索深埋條件下優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層保存的重要條件，深化對(duì)深層優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

1.1 巖性及孔隙類(lèi)型

根據(jù)巖石學(xué)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，元壩地區(qū)P2c儲(chǔ)層巖石類(lèi)型以殘余生屑結(jié)晶白云巖、生物礁灰?guī)r及亮晶生屑灰?guī)r為主。巖石類(lèi)型與儲(chǔ)層類(lèi)型關(guān)系密切，殘余生屑白云巖儲(chǔ)集條件最好，生物礁灰?guī)r及亮晶生屑灰?guī)r儲(chǔ)集條件一般。通過(guò)巖心和薄片觀察，孔隙類(lèi)型以晶間溶孔及晶間孔為主，粒間、粒內(nèi)溶孔次之，溶洞及裂縫再次之、生物體腔內(nèi)溶孔及生物格架間溶孔較少。

1.2 孔喉特征

依據(jù)四川盆地碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙、喉道分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［1］，結(jié)合其他參數(shù)，對(duì)元壩地區(qū)P2c儲(chǔ)層的孔隙和喉道級(jí)別進(jìn)行劃分。

元壩地區(qū)P2c儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型以中孔隙和大孔隙為主，分別占有效樣品總數(shù)的51.56%、29.69%；喉道類(lèi)型以細(xì)喉道為主，占有效樣品總數(shù)的38.28%，其次為粗喉道，占總樣品數(shù)的34.38%，中喉占樣品總數(shù)的9.38%。

P2c儲(chǔ)層孔喉組合類(lèi)型統(tǒng)計(jì)表明，儲(chǔ)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、中孔－微喉型、小孔－細(xì)喉型、小孔－微喉型和微孔－微喉型8種孔喉組合類(lèi)型，以大孔－粗喉型為主，占樣品數(shù)的34.38%，其次為中孔－細(xì)喉型，占26.56%，大孔－中喉型和微孔－微喉型分別占9.38%和8.59%。

1.3 元壩地區(qū)主要相帶儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)沉積及巖石學(xué)特征、沉積相標(biāo)志研究發(fā)現(xiàn)元壩地區(qū)P2c發(fā)育有臺(tái)地邊緣生物礁相、臺(tái)地邊緣淺灘相、開(kāi)闊臺(tái)地相、局限臺(tái)地相、臺(tái)地前緣斜坡相及陸棚相，共6種相帶。主要儲(chǔ)層集中發(fā)育在臺(tái)地邊緣生物礁相、臺(tái)地邊緣淺灘相［2］，這2個(gè)相帶是元壩地區(qū)油氣富集的主要相帶，利用現(xiàn)有資料對(duì)這2類(lèi)儲(chǔ)層物性進(jìn)行對(duì)比分析。

1）以低孔－中低滲、中孔－中高滲儲(chǔ)層為主 通過(guò)對(duì)礁相儲(chǔ)層段巖心樣品物性統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層孔隙度最大22.16%，最小2.08%，平均值6.44%；孔隙度分布在2%～5%、5%～10%、大于10%區(qū)間的樣品占樣品總數(shù)的43.88%、30.58%、16.55%（圖1）。通過(guò)對(duì)淺灘相儲(chǔ)層段巖心樣品物性統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層孔隙度最大19.51%，最小0.64%，平均值4.70%；孔隙度分布在2%～5%、5%～10%、大于10%區(qū)間的樣品占樣品數(shù)的58.90%、15.16%、9.23%（圖1）。

礁相儲(chǔ)層段滲透率幾何平均值為0.3444mD，淺灘相儲(chǔ)層段滲透率幾何平均值為0.8279mD，都集中分布于0.002～0.25mD和≥1mD兩個(gè)區(qū)間，明顯存在滲透率分異現(xiàn)象（圖1）。由以上可知，礁相儲(chǔ)層在物性方面優(yōu)于淺灘相儲(chǔ)層。

2）孔、滲之間相關(guān)性較好，以孔隙性、裂縫－孔隙型儲(chǔ)層為主 對(duì)元壩區(qū)塊P2c儲(chǔ)層巖心樣品的孔滲相關(guān)性分析（圖2、3），表明P2c儲(chǔ)層孔滲具有較好的正相關(guān)性，淺灘相儲(chǔ)層的相關(guān)性好于礁相儲(chǔ)層；淺灘相儲(chǔ)層孔隙度小于5%時(shí)，礁相儲(chǔ)層孔隙度小于8%時(shí)，孔滲相關(guān)性較差，反映該部分樣品裂縫發(fā)育，分析儲(chǔ)層為孔隙性、裂縫－孔隙型儲(chǔ)層。

綜上所述，元壩地區(qū)P2c優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為孔隙性、裂縫－孔隙型儲(chǔ)層，具有低孔－中低滲、中孔－中高滲的特征?？紫抖戎饕蟹植加?%～10%區(qū)間，滲透率并主要集中分布于0.002～0.25mD和≥1mD兩個(gè)區(qū)間，明顯存在滲透率分異現(xiàn)象。

圖1 元壩地區(qū)P2c儲(chǔ)層孔隙度、滲透率分布直方圖（小巖心樣）

圖2 礁相儲(chǔ)層孔滲關(guān)系圖（小巖心樣

圖3 淺灘相儲(chǔ)層孔滲關(guān)系圖（小巖心樣）

2 儲(chǔ)層分類(lèi)與評(píng)價(jià)

根據(jù)儲(chǔ)層孔隙度、滲透率以及中值喉道等孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，參照四川碳酸鹽巖儲(chǔ)集巖分類(lèi)方法（表1），并以孔隙度2%作為儲(chǔ)層評(píng)價(jià)的下限值，將儲(chǔ)層劃分為3類(lèi)。

Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能較好（圖4），P2c局部存在此類(lèi)儲(chǔ)層，巖性為溶孔白云巖；Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能中等（圖5），巖性為溶孔白云巖、溶孔殘余生屑白云巖；Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層分選中等－差，儲(chǔ)集性能較差（圖6），P2c上部主要為此類(lèi)儲(chǔ)層，巖性主要為殘余生屑白云巖、生屑（物）云質(zhì)灰?guī)r；非儲(chǔ)層以各種基質(zhì)孔隙為主，幾乎看不見(jiàn)溶蝕孔隙，孔隙結(jié)構(gòu)以微孔微喉型組合為主，儲(chǔ)集性能差，巖性為生屑云質(zhì)灰?guī)r及生屑灰?guī)r（圖7）。綜合評(píng)價(jià)，P2c儲(chǔ)層以Ⅱ類(lèi)及Ⅲ類(lèi)為主，Ⅰ類(lèi)次之。

表1 元壩地區(qū)P2c礁灘儲(chǔ)層分類(lèi)評(píng)價(jià)

圖4 Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力曲線圖

圖5 Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力曲線圖

3 儲(chǔ)層主控因素分析

元壩地區(qū)是我國(guó)發(fā)現(xiàn)的埋藏最深的海相氣田，對(duì)它的成因及主控因素的探討，對(duì)國(guó)內(nèi)深層油氣田的勘探都有借鑒意義。從目前的資料和前人的研究成果來(lái)看，元壩地區(qū)儲(chǔ)層主要受沉積相、裂縫以及后期成巖作用等因素控制，構(gòu)造活動(dòng)較弱，屬于典型的相控儲(chǔ)層。

圖6 Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層毛細(xì)管壓力曲線圖

3.1 沉積相控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育

元壩地區(qū)P2c儲(chǔ)層為典型的相控型儲(chǔ)集層，儲(chǔ)層的優(yōu)劣嚴(yán)格受沉積相控制。取心資料分析表明，儲(chǔ)層發(fā)育由好至差的順序?yàn)榕_(tái)地邊緣生物礁相、臺(tái)地邊緣淺灘相、開(kāi)闊臺(tái)地相和斜坡陸棚相，其中臺(tái)地邊緣生物礁及臺(tái)地邊緣淺灘相是儲(chǔ)層發(fā)育最有利相帶（表2）。這2個(gè)相帶均位于高頻旋回的高水位體系域，水動(dòng)力條件強(qiáng)，形成分選、磨圓好的沉積體，以亮晶膠結(jié)為主，粒間孔隙發(fā)育；同時(shí)其沉積表面水體相對(duì)較淺，在頻繁海平面升降的影響下，頂部常暴露于水體之上，接受大氣淡水、混合水的選擇性溶蝕作用和混合水白云石化的改造，形成較多的溶蝕孔、晶間溶孔，為后期成巖作用過(guò)程中白云巖化及溶蝕擴(kuò)大奠定了基礎(chǔ)［3］，也為早期的烴類(lèi)充填提供了保障。

表2 元壩地區(qū)P2c不同相帶儲(chǔ)層物性對(duì)比

3.2 裂縫的發(fā)育促進(jìn)了儲(chǔ)層物性的改善

元壩P2c破裂作用主要形成了3期裂縫。第1期裂縫形成于有機(jī)質(zhì)成熟、液烴運(yùn)移之前的早成巖階段的印之期，破裂強(qiáng)度較弱，被方解石充填；第2期裂縫形成于中成巖階段的燕山期，以壓溶縫為主，構(gòu)造破裂縫少見(jiàn)，充填瀝青；第3期構(gòu)造裂縫形成于氣烴充注的晚成巖階段的喜山期，破裂強(qiáng)度較強(qiáng)，裂縫發(fā)育，幾乎全部未被充填。有效裂縫以第3期裂縫為主，形成了一定的儲(chǔ)集空間，局部破裂嚴(yán)重，大大改善了儲(chǔ)層巖石物性。

從元壩地區(qū)P2c孔滲關(guān)系圖看，孔滲關(guān)系明顯分兩種趨勢(shì)：一種為滲透率隨孔隙度增大而增大，即優(yōu)質(zhì)孔隙型儲(chǔ)層，主要發(fā)育在白云巖中（圖8）；另一種是灰?guī)r孔隙度小于5%（白云巖小于8%），而滲透率值卻很高，這是裂縫的表現(xiàn)，主要發(fā)育在灰?guī)r中（圖9）。在孔隙度不發(fā)育的地方，裂縫作為油氣或有機(jī)酸等流體的運(yùn)移通道，有利于溶蝕作用的發(fā)生，對(duì)于儲(chǔ)集空間的間接貢獻(xiàn)較為明顯；另一方面，裂縫的溝通使其滲透性得到明顯改善。

圖8 P2c孔隙度－滲透率交匯圖（白云巖）

圖9 P2c孔隙度－滲透率交匯圖（灰?guī)r）

3.3 后期成巖作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵

元壩地區(qū)成巖作用可分為破壞性成巖作用和建設(shè)性成巖作用，破壞性成巖作用主要是壓實(shí)作用和膠結(jié)作用；建設(shè)性成巖作用主要有白云巖化作用、壓溶作用和溶蝕作用；白云巖化對(duì)于原生孔隙的發(fā)育起到了重大作用，但是原生孔隙在后期的成巖作用中遭受?chē)?yán)重破壞；壓溶作用可以產(chǎn)生部分溶蝕縫；晚期的溶蝕作用促使次生孔隙的大量發(fā)育。

元壩P2c儲(chǔ)層共發(fā)育3期溶蝕作用：第1期溶蝕作用主要形成于同生－準(zhǔn)同生期，溶孔被方解石充填，經(jīng)多期多類(lèi)型成巖作用疊加后，目前多已無(wú)明顯痕跡；第2期溶蝕作用主要形成于早成巖階段晚期－中成巖階段中期的有機(jī)質(zhì)熱演化的半成熟－成熟階段排出的有機(jī)酸溶蝕，溶蝕作用較強(qiáng)，后多被液烴充注（后被瀝青充填）或方解石等充填；第3期溶蝕作用形成于晚成巖階段，在第3期構(gòu)造裂縫的有效溝通下酸性流體沿裂縫及前期殘余孔隙對(duì)巖石的進(jìn)一步溶蝕作用，局部形成溶蝕擴(kuò)大孔洞并多被氣烴充注，該期孔隙多無(wú)充填或見(jiàn)少量殘留瀝青。第1、2期溶孔被方解石或?yàn)r青充填成為無(wú)效孔隙；第3期（晚期）溶孔形成了較多的有效儲(chǔ)集空間，是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵。

4 結(jié) 論

1）研究區(qū)P2c儲(chǔ)層巖性主要為殘余生屑結(jié)晶白云巖、生物礁灰?guī)r、亮晶生屑白云質(zhì)灰?guī)r；空間類(lèi)型以晶間溶孔、晶間孔為主，發(fā)育溶孔、裂縫；孔喉組合類(lèi)型以大孔－粗喉型為主，其次為中孔－細(xì)喉型；儲(chǔ)層以低孔－中低滲及中孔－中高滲為主；孔、滲之間相關(guān)性較好，以孔隙型及裂縫－孔隙型復(fù)合型儲(chǔ)層為主，礁相儲(chǔ)層在物性方面優(yōu)于淺灘相儲(chǔ)層；儲(chǔ)層類(lèi)型以Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層為主，發(fā)育Ⅰ類(lèi)儲(chǔ)層；高滲的原因主要是裂縫的存在極大地提高了油氣的運(yùn)移能力。

2）沉積相帶的展布控制著元壩地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布，特別是臺(tái)地邊緣礁灘相、臺(tái)地邊緣淺灘相，都是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的有利相帶；裂縫和后期成巖作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵。

3）在以上的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)元壩地區(qū)及整個(gè)四川盆地沉積相的研究，加強(qiáng)對(duì)儲(chǔ)層裂縫的預(yù)測(cè)，對(duì)提高深部海相隱藏圈閉勘探成功率有積極的意義。

［1］錢(qián)崢 .碳酸鹽巖成巖作用及儲(chǔ)層——以中國(guó)四川東部石炭系為例 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2000.

［2］吳熙純，劉效曾，楊仲倫，等 .川東上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組生物礁控儲(chǔ)層的形成 ［J］.石油與天然氣地質(zhì)，1990，11（3）：283～296.

［3］王興志，張帆，馬青，等 .四川盆地東部晚二疊世－早三疊世飛仙關(guān)期礁、灘特征與海平面變化 ［J］.沉積學(xué)報(bào)，2002，20（2）：249～254.