四川盆地龍崗氣田雷四3亞段風化殼氣藏特征及其主控因素

楊 光 石學文 黃 東 汪 華 丁 偉

1.中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油西南油氣田公司勘探事業(yè)部

中三疊統(tǒng)雷口坡組是四川盆地油氣勘探歷史中早期重要的目的層系之一，前人對其開展過大量的研究工作（包括資源評價、沉積儲層、氣藏特征等方面），形成了以下主要的地質(zhì)認識：①雷口坡組的氣源為混合氣源；②四川盆地在中三疊世雷口坡期是一個具有海域受限制、海底地形平緩、海水較淺、鹽度較大等特點的陸表海，海侵方向主要為盆地西北和西南；③儲層巖性主要為針孔狀白云巖；④雷口坡組油氣藏類型主要為構(gòu)造氣藏等［1－4］。印支運動使雷口坡組遭受剝蝕、溶蝕，形成了風化殼。龍崗氣田雷四3亞段氣藏是四川盆地首次發(fā)現(xiàn)的與印支期風化殼有關(guān)的氣藏，厘清該氣藏的特征將極大拓展該盆地雷口坡組的勘探領(lǐng)域。

1 地層及沉積相特征

1.1 地層特征

中三疊世四川盆地沉積的雷口坡組主要為碳酸鹽巖夾膏巖、鹽巖，偶夾泥質(zhì)巖，橫向分布較為穩(wěn)定。底部為區(qū)域標準層的黃綠色水云母黏土巖（俗稱“綠豆巖”），厚度薄，但分布廣而穩(wěn)定，與下伏下三疊統(tǒng)嘉陵江組分界；頂部以泥粉晶云巖、角礫云巖與上覆上三疊統(tǒng)須家河組陸相碎屑巖明顯分界，呈假整合接觸。根據(jù)四川盆地和鄂西、黔北地區(qū)中三疊統(tǒng)區(qū)域地層劃分方案，雷口坡組分為4段，自下而上分別為雷一段、雷二段、雷三段和雷四段［5］。

中三疊世末，伴隨著印支運動的發(fā)生，地臺整體抬升形成大規(guī)模的海退，上揚子地臺由此結(jié)束了以海相沉積為主的歷史，進入以陸相沉積為主的時期，地層遭受剝蝕。在此過程中形成了隆起與凹陷，盆地內(nèi)展現(xiàn)為三隆三凹的格局（圖1）。三隆指南側(cè)瀘州古隆起、北側(cè)開江古隆起以及北西邊緣廣元—江油附近的天井山古隆起，三凹是指川西凹陷（包括德陽—成都—大邑—邛崍—眉山—雅安地區(qū)和樂山—犍為地區(qū)）、川中北部凹陷（包括蒼溪—閬中—儀隴地區(qū)）和川東北的奉節(jié)凹陷。隆起中心地層遭受剝蝕程度大，瀘州古隆起頂部雷口坡組剝蝕殆盡，開江古隆起殘存雷一段，在凹陷內(nèi)剝蝕程度相對較弱，均保留了雷四段。

龍崗地區(qū)位于川中北部凹陷內(nèi)，與開江古隆起相鄰。目前所鉆揭的雷口坡組各段分層特征清楚，與鄰區(qū)具有較好的可對比性。根據(jù)雷四段巖性組合特征，由下至上可分為3個亞段，即雷四1、雷四2和雷四3亞段。根據(jù)巖性特征、儲滲性能、含油氣性和電性特征，雷四3亞段由上向下可再細分為a、b、c共3個小段（圖2）。

圖1 四川盆地晚三疊世沉積前古地質(zhì)圖

圖2 龍崗地區(qū)雷四段綜合柱狀圖

1.2 沉積相特征

雷三早期為四川盆地中三疊世最大的海侵時期。雷三中晚期—雷四期，隨著海水的退出，盆地中西部處于開闊臺地相—局限臺地相沉積環(huán)境［6－8］。蒸發(fā)臺地的中心在龍崗東—渠縣—廣安—龍女—遂寧—蓬溪—威遠—壽保場一線，沉積了大套的石膏巖，部分地區(qū)存在鹽巖。中三疊世雷四期末，伴隨印支早幕，上揚子海盆逐漸抬升，海水通過龍門山島鏈、康滇古陸大規(guī)模西退，致使蒸發(fā)臺地中心逐漸西遷。雷四期蒸發(fā)臺地的中心遷至龍崗西—鹽亭—金堂—成都—新津—蒲江一線，圍繞蒸發(fā)臺地中心發(fā)育潮上—潮上坪和潮間坪—潟湖亞相。

龍崗地區(qū)位于蒸發(fā)潟湖中心北東方向的潮上—潮上坪與潮間坪—潟湖亞相互重疊的邊緣地區(qū)。

根據(jù)單井巖心沉積相劃分，結(jié)合區(qū)域沉積背景，綜合分析認為龍崗地區(qū)雷四3亞段a小段屬蒸發(fā)臺地—局限臺地相。巖溶作用使得蒸發(fā)臺地相的膏坪、膏湖微相、臺內(nèi)灘相的沉積物在印支期被淡水淋濾溶解、垮塌，部分經(jīng)過短距離的搬運重新固結(jié)成巖，形成大量的膏溶垮塌角礫。垮塌角礫巖為膏坪、膏湖微相的間接證據(jù)，角礫成分的巖性特征代表了淋濾、垮塌前的原生沉積微相特征。對垮塌角礫云巖的白云巖角礫成分進行分析后認為，雷四3亞段a小段沉積微相分為局限臺地內(nèi)的臺內(nèi)灘微相和云坪—灰坪微相。

2 雷四3亞段儲層特征

2.1 巖性特征

通過對巖心觀察、測井綜合解釋、完井試油等資料的綜合分析后認為：雷四3亞段儲層主要發(fā)育于頂部a小段，巖性以膏溶垮塌后形成的泥粉晶角礫云巖為主，次為泥粉晶針孔云巖、藻云巖、砂礫屑云巖和亮晶鮞粒云巖。

2.2 物性特征

a小段儲層物性屬低—特低孔隙度、特低滲透率，受巖溶作用影響孔滲關(guān)系較差。

a小段巖心柱塞樣品孔隙度值最低為0.3%，最大為9.9%，平均為3.2%。孔隙度主要分布在1.0%～5.0，大于3.0%的樣品占總樣品的50.2%。a小段儲層非均質(zhì)性較強。龍崗地區(qū)南部孔隙度普遍較發(fā)育，如LG19井、LG160井和LG161井，孔隙度均值介于3.7%～4.9%；北部地區(qū)孔隙度發(fā)育稍差，如LG168井、LG16井，孔隙度均值僅為1.9%～2.8%。根據(jù)同井相同井段38個全直徑巖心樣品測試結(jié)果與柱塞小樣分析結(jié)果對比，孔隙度絕對誤差最大值為1.4%，最小值為－3.2%，平均值為－0.4%；相對誤差最大值為62.8%，最小值為－67.4%，平均值為－11.1%。對比結(jié)果表明：其中28個樣品出現(xiàn)負誤差，即全直徑樣品孔隙度低于柱塞樣品，占總數(shù)的73.68%。

a小段巖心柱塞樣品滲透率總體較低（0.000 1～5.46mD），主要分布在0.001～5.0mD，平均為0.23 mD。從滲透率的分布范圍看，a小段屬特低滲透率碳酸鹽巖儲層。對龍崗地區(qū)雷四3亞段a小段巖心柱塞樣品孔隙度和滲透率作相關(guān)回歸分析，孔隙度和滲透率總體上呈正相關(guān)關(guān)系，由于受到巖溶作用形成的溶洞、溶孔的影響，線性關(guān)系較差。

2.3 儲集空間類型

巖心樣品、常規(guī)薄片、鑄體薄片等的分析結(jié)果表明，a小段儲集空間類型主要有基質(zhì)孔隙、裂縫和溶蝕洞穴3類。

2.3.1 基質(zhì)孔隙類型

儲層基質(zhì)孔隙類型有粒間溶孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？缀腕w腔孔，其中粒間溶孔、晶間溶孔是主要的孔隙類型，其發(fā)育程度直接影響到儲層的儲集能力。

粒間溶孔：此類孔隙空間發(fā)育普遍，分布于鮞粒、砂屑、藻團粒等顆粒之間，粒緣及膠結(jié)物被溶蝕而成，呈不規(guī)則港灣狀，連通性好（圖3－a）。晶間溶孔：由白云石晶間孔溶蝕擴大或白云石晶體之間的膏鹽斑點被溶蝕所形成的孔隙（圖3－b）。粒內(nèi)溶孔：是鮞粒灘儲層的主要孔隙空間，鮞粒內(nèi)選擇性溶蝕而成，鮞粒原生結(jié)構(gòu)已被破壞，多以負鮞或殘余鮞形式出現(xiàn)；藻團粒及藻團塊內(nèi)部選擇性溶蝕；連通性較好。鑄?？祝毫?nèi)溶孔進一步溶蝕徹底，粒內(nèi)礦物僅有邊緣一圈泥晶套，按顆粒類型又可分為鮞?？住⒏嗄？?。生物體腔孔：生物硬殼之內(nèi)的軟體腐爛后所留下的封閉式或近于封閉式的孔隙。

2.3.2 溶蝕洞穴

圖3 基質(zhì)孔隙類型圖版

溶蝕洞穴的規(guī)模在一定程度上反映了巖溶作用的程度強弱。如鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組巖溶作用形成的溶洞可形成“羊肉串”式的地震反射特征，龍崗地區(qū)雷四3亞段還未見相似的地震反射特征，同時也未見蜀南地區(qū)中二疊統(tǒng)茅口組在鉆進過程中的放空、井漏等典型巖溶作用結(jié)果的顯示，由此表明龍崗地區(qū)巖溶作用程度相對較弱。龍崗地區(qū)巖溶作用也形成了一些溶孔、溶洞，且部分得以保存。巖心觀察結(jié)果表明，巖溶影響深度僅距離風化殼5m內(nèi)，溶孔、溶洞發(fā)育，但大的溶洞有局部充填。LG161井溶洞最大為2cm，最小為3mm，未充填；LG19井的溶洞相對較大，從FMI微電阻率成像成果測量，縱向延伸長1m，但基本已被上覆須家河組須一段泥質(zhì)巖近完全充填。

2.3.3 裂縫

a小段儲層廣泛發(fā)育規(guī)模不等的裂縫，可分為構(gòu)造裂縫和非構(gòu)造裂縫2種類型。

2.4 儲層的主控因素

儲層僅發(fā)育于a小段內(nèi)，風化剝蝕作用控制了a小段的殘存。巖溶凹陷內(nèi)a小段受剝蝕程度弱，得以保存，向東靠近開江古隆起，地層剝蝕程度逐漸增加，a小段被剝蝕后殘存的b小段及c小段儲層均不發(fā)育。a小段殘存范圍內(nèi)的LG12井儲層主要發(fā)育在a小段，測井綜合解釋有效儲層厚6.38m，平均孔隙度為6.2%；龍崗地區(qū)東部的LG30井a(chǎn)小段被剝蝕殆盡，測井綜合解釋儲層厚0.76m，平均孔隙度為4.0%。

巖溶角礫巖中白云巖角礫成分的沉積微相控制了儲層的發(fā)育。a小段儲層的巖性主要為膏溶垮塌角礫巖，是印支期被淡水淋濾溶解、垮塌、部分經(jīng)過短距離的搬運重新固結(jié)成巖。對角礫成分的原生沉積微相的研究發(fā)現(xiàn)，a小段沉積微相有臺內(nèi)淺灘、灰坪—云坪微相?；移骸破何⑾嗟膬酉鄬Σ话l(fā)育，臺內(nèi)淺灘是儲層發(fā)育的有利相區(qū)（圖4）。

臺內(nèi)灘微相內(nèi)的LG22井測井綜合解釋有效儲層厚25.38m，平均孔隙度為5.1%；灰坪—云坪微相內(nèi)的LG7井、LG10井等儲層均不發(fā)育。

圖4 龍崗地區(qū)雷四3亞段a小段地層分布及沉積微相圖

3 氣藏特征及控制因素

3.1 氣藏特征

3.1.1 流體性質(zhì)

龍崗氣田雷四3亞段氣藏天然氣成分以CH4為主，含量介于83.46%～95.78%，不含（微含）H2S，經(jīng)CO2校正后的酸性組分也很低，屬優(yōu)質(zhì)天然氣。

目前LG20、LG23、LG36等井在雷四3亞段測試產(chǎn)地層水。從水化學性質(zhì)上看，地層水仍然表現(xiàn)為高礦化度的氯化鈣水型，屬原生沉積封存變質(zhì)水性質(zhì)，說明龍崗氣田雷四3亞段氣藏的保存條件較好。

3.1.2 氣藏壓力及氣水分布特征

同一儲滲體具有統(tǒng)一的水動力系統(tǒng)，不同儲滲體之間，水動力系統(tǒng)差異明顯［9］。龍崗氣田雷四3亞段氣藏原始地層壓力為41.86～62.27MPa，壓力系數(shù)為1.00～1.63，表明存在多個水動力系統(tǒng)。

在次級構(gòu)造單元內(nèi)相距較近的氣井地層壓力較為接近，為同一水動力系統(tǒng)。LG21井與LG161井位于同一斷裂組系下盤，兩井相距6.75km，均獲工業(yè)氣流。兩口井實測地層壓力較為接近，分別為53.63 MPa、54.39MPa，折算至同一海拔壓差僅0.77MPa。根據(jù)兩口井儲層海拔、儲層滲透性能、測試情況綜合分析，認為兩口井為同一水動力系統(tǒng)。

LG173井為氣井，其西翼的龍崗20井為氣水井，兩井的折算地層壓力差為3.768MPa。因此LG173井和LG20井不構(gòu)成氣頂和邊水或底水的關(guān)系，兩口井應(yīng)歸屬為不同的水動力系統(tǒng)。

3.1.3 圈閉類型

四川盆地雷口坡組大多數(shù)氣藏圈閉類型為構(gòu)造圈閉，根據(jù)雷四3亞段a小段地層、沉積微相、儲層對比分析、巖心物性分析和測井綜合解釋成果、綜合鉆井測試、氣水分布特征、地震儲層預(yù)測成果和構(gòu)造分析，認為雷四3亞段氣藏圈閉類型較為復(fù)雜，在大型地層尖滅的背景上，受構(gòu)造、斷層和巖性變化影響，發(fā)育地層—構(gòu)造、巖性—構(gòu)造、構(gòu)造等多種圈閉類型（圖5、6）。

圖5 LG21—LG12井區(qū)雷四3亞段氣藏剖面圖

3.1.4 成藏模式

根據(jù)天然氣碳同位素分析，雷四3亞段氣藏烴源以上覆須家河組煤型氣為主，部分為混源氣和油型氣［10］。在巖溶凹陷背景下次級巖溶地貌單元發(fā)育巖溶溝槽、巖溶殘丘、巖溶斜坡等微地貌。巖溶溝槽內(nèi)的烴源與巖溶殘丘和巖溶斜坡上發(fā)育的儲層形成優(yōu)質(zhì)源儲配置關(guān)系。在后期構(gòu)造運動和斷裂的影響下，須家河組烴主要側(cè)向沿通道運移進入a小段儲層聚集成藏，次為由上向下沿侵蝕窗或沿斷層、裂縫發(fā)育帶運移，進入a小段聚集成藏。

氣藏蓋層條件優(yōu)越。上覆須家河組須一段為一套泥頁巖與粉砂巖、細砂巖互層，厚度介于10～190m，分布穩(wěn)定，是雷四3亞段氣藏的直接蓋層。須家河組須二段—侏羅系沉積3 000～4 100m的巨厚泥砂質(zhì)巖類，是較好的間接和區(qū)域蓋層。

3.2 氣藏控制因素

巖溶凹陷內(nèi)的次級巖溶微地貌單元中的巖溶斜坡是尋找工業(yè)氣井的最有利區(qū)（圖7）。

從全盆地雷口坡組巖溶格局來講，古隆起處于高部位，地層剝蝕程度大，為巖溶高地；凹陷內(nèi)地層剝蝕程度弱，保留了雷四段的區(qū)域為巖溶洼地，其間的區(qū)域為巖溶斜坡。巖溶對儲層的改造以巖溶高地最好，次為巖溶斜坡，巖溶凹陷最差，但處于巖溶凹陷的龍崗地區(qū)反而獲得了新的發(fā)現(xiàn)。

圖6 龍崗氣田雷四3亞段氣藏地層、構(gòu)造、斷裂平面分布圖

圖7 次級巖溶對氣藏的控制作用示意圖

分析認為，龍崗地區(qū)在晚三疊世沉積前古地理上，處于巖溶凹陷內(nèi)，所以才使得a小段儲層得以保存，對保留下來的雷四3亞段a小段來講，還存在次級巖溶。在次級巖溶的微觀地貌上受構(gòu)造作用和斷層等因素的影響，形成了巖溶溝槽和巖溶殘丘、巖溶斜坡。殘留的a小段剝蝕尖滅帶附近為次級巖溶斜坡帶，是巖溶作用較強的區(qū)域，溶孔、溶洞較發(fā)育，且取心證實上覆碎屑巖充填較少，大部分溶孔、溶洞均得以保存。巖溶溝槽內(nèi)沉積了上覆烴源巖，與巖溶斜坡帶上保存較好的儲集空間形成了良好的源儲配置［10－11］，且在后期受構(gòu)造、斷層作用的影響下有利于天然氣的運移和聚集，因此是尋找工業(yè)氣流井的最有利區(qū)（圖6）。

目前獲得高產(chǎn)的工業(yè)氣流井均為位于a小段剝蝕尖滅帶附近的巖溶斜坡部位。如：LG173井雷四3亞段a小段射孔酸化后測試獲氣23.46×104m3／d，以平均日產(chǎn)氣量23.15×104m3穩(wěn)定生產(chǎn)，不產(chǎn)地層水，2010年10月開始生產(chǎn)至2013年10月已累計產(chǎn)氣2.82×108m3。

4 結(jié)論及建議

1）龍崗氣田雷四3亞段的儲層發(fā)育于其頂部a小段，風化剝蝕作用控制了a小段儲層的分布。a小段儲層巖性以泥、粉晶角礫云巖為主，次為泥粉晶針孔云巖；物性為低—特低孔、特低滲；空隙類型主要有基質(zhì)孔隙、裂縫和溶蝕洞穴；巖溶角礫巖中白云巖角礫成分的沉積微相控制了儲層的發(fā)育。

2）氣藏烴源以須家河組為主，生儲蓋組合以側(cè)生側(cè)儲和上生下儲為主，次為下生上儲；氣水關(guān)系復(fù)雜，存在多個水動力系統(tǒng)。

3）在大型地層尖滅的背景上，受構(gòu)造、斷層和巖性變化影響，發(fā)育地層—構(gòu)造、巖性—構(gòu)造等多種圈閉類型。雷四3亞段a小段尖滅帶附近的次級巖溶斜坡是尋找工業(yè)氣井的最有利區(qū)。

4）目前勘探主要取得了巖溶凹陷內(nèi)龍崗地區(qū)的突破，而同處于巖溶凹陷內(nèi)的還有川西地區(qū)和川東北部奉節(jié)地區(qū)。奉節(jié)地區(qū)由于沉積相的變化，主要以碎屑巖沉積為主，川西地區(qū)則與龍崗地區(qū)具有類似的地質(zhì)條件，是值得重點研究的區(qū)域。從全盆地巖溶地貌格局看，僅在巖溶對儲層改造作用較弱的巖溶凹陷內(nèi)取得了突破，如何在雷口坡組殘存范圍內(nèi)的巖溶高地以及巖溶斜坡帶取得突破則是下一步研究的方向。

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