溫西—芭蕉場(chǎng)地區(qū)嘉陵江組二段儲(chǔ)層特征研究

陳靜昱，代宗仰，羅 韌，許渴欣，胡春明

（1.西南石油大學(xué)四川成都610500；2.中油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川達(dá)州635000；3.新疆華油能源工程服務(wù)有限公司油氣工程技術(shù)部，新疆庫(kù)爾勒841000；4.渤海鉆探井下作業(yè)公司,河北滄州062550）

溫西—芭蕉場(chǎng)地區(qū)嘉陵江組二段儲(chǔ)層特征研究

陳靜昱*1，代宗仰1，羅 韌2，許渴欣3，胡春明4

（1.西南石油大學(xué)四川成都610500；2.中油西南油氣田分公司川東北氣礦，四川達(dá)州635000；3.新疆華油能源工程服務(wù)有限公司油氣工程技術(shù)部，新疆庫(kù)爾勒841000；4.渤海鉆探井下作業(yè)公司,河北滄州062550）

根據(jù)川東北地區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段沉積、構(gòu)造發(fā)育特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)測(cè)井、鉆井資料及實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)分析，對(duì)嘉陵江組二段儲(chǔ)層特征進(jìn)行研究。認(rèn)為儲(chǔ)層的儲(chǔ)集巖類型為砂屑云巖、砂屑灰?guī)r和少量的細(xì)粉晶云巖，主要儲(chǔ)集空間為粒間孔和粒內(nèi)溶孔，主要儲(chǔ)層類型為裂縫—孔隙型，為低孔、低滲儲(chǔ)層。儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素主要是沉積相、成巖作用和構(gòu)造作用，其中裂縫的發(fā)育對(duì)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能有較大改善。建議以臺(tái)內(nèi)灘亞相作為今后勘探的重點(diǎn)沉積相帶。

下三疊統(tǒng)；嘉陵江組二段；孔隙結(jié)構(gòu)；儲(chǔ)層；特征；控制因素

研究區(qū)位于四川盆地東北宣漢縣和開(kāi)江縣境內(nèi)，構(gòu)造上屬于大巴山前弧形褶皺帶與川東高陡褶皺帶之間的雙弧過(guò)渡區(qū)[1]。地面及淺層為單斜構(gòu)造，出露侏羅系沙溪廟組砂泥巖地層，且地形復(fù)雜，地貌起伏很大。三疊系是四川當(dāng)前被證實(shí)擁有油氣層數(shù)目最多，其中飛仙關(guān)組、嘉陵江組是川東主要產(chǎn)氣層，深入研究其儲(chǔ)層特征對(duì)未來(lái)油氣勘探具有重要意義

1 儲(chǔ)層的巖石學(xué)類型

根據(jù)巖芯觀察和薄片觀察，嘉陵江組嘉二段儲(chǔ)層的主要巖石學(xué)類型為：①顆粒白云巖，該儲(chǔ)層主要包括泥晶—亮晶砂屑云巖、泥晶藻砂屑云巖等類型，因發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和晶間溶孔而成為儲(chǔ)層；②粉晶—細(xì)晶云巖，主要以發(fā)育白云巖晶間微孔和晶間溶孔為特征，部分粉細(xì)晶白云巖具有顆?；糜?，原巖為顆粒灰?guī)r、含膏質(zhì)粉晶云巖；③顆?；?guī)r和泥晶灰?guī)r，該類儲(chǔ)層較為少見(jiàn)，只有裂縫發(fā)育時(shí)才可成為有效儲(chǔ)層。

據(jù)研究，川東地區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層主要巖性為溶孔亮晶生屑、砂屑云巖，溶孔亮晶鮞粒云巖，而Ⅲ類儲(chǔ)層的主要巖性為溶孔亮晶藻砂屑、藻團(tuán)塊灰質(zhì)云巖、溶孔亮晶鮞?；?guī)r和砂屑灰?guī)r等，可見(jiàn)研究區(qū)與川東地區(qū)一樣，儲(chǔ)集性能與儲(chǔ)層巖性關(guān)系密切[2]。

從現(xiàn)今嘉二段儲(chǔ)層的縱向分布來(lái)看，有效儲(chǔ)層主要分布于每個(gè)旋回層序中上部的局限臺(tái)地亞相中，以各類溶孔云巖為主，包括泥晶—粉晶砂屑云巖、泥粉晶云巖；在開(kāi)闊臺(tái)地相的泥晶灰?guī)r、顆?；?guī)r中也有少量分布；蒸發(fā)臺(tái)地相基本無(wú)儲(chǔ)層分布。

2 儲(chǔ)集空間類型

據(jù)巖芯觀察、薄片分析及相關(guān)錄井、測(cè)井資料的研究，本區(qū)嘉二段儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間為孔隙和裂縫，少見(jiàn)溶洞。

2.1 孔隙

區(qū)內(nèi)嘉二段的孔隙類型主要有粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和晶間溶孔、膏溶孔等。①粒間溶孔是指顆粒云巖、顆?；?guī)r中顆粒之間的白云石、方解石或膏質(zhì)膠結(jié)物被溶蝕而形成的孔隙，孔隙直徑較晶間溶孔大，常超過(guò)1～2個(gè)白云石或方解石晶體的直徑。溶蝕作用強(qiáng)烈時(shí)，可形成超大孔隙，少量被云石或方解石二次充填，一般發(fā)育于具顆粒巖支撐的砂屑、生屑白云巖及殘余顆粒云巖中；②粒內(nèi)溶孔常與粒間溶孔相伴生，據(jù)顆粒的類型，多為泥晶砂屑內(nèi)溶孔，藻砂屑內(nèi)溶孔、生屑內(nèi)溶孔，隱藻屑內(nèi)溶孔等，粒內(nèi)溶孔后期可被白云石所充填或半充填，也主要發(fā)育于顆粒白云巖中。發(fā)育砂屑內(nèi)溶孔的白云巖，是嘉二段的一種重要儲(chǔ)集巖；③晶間孔主要是指白云石或方解石晶體之間的孔隙，常與晶間溶孔伴生。形成于成巖后生期，常見(jiàn)強(qiáng)白云化晶間孔、填隙物（方解石、白云石）晶間孔、粒內(nèi)再充填晶間孔及晶間溶蝕孔，一般的規(guī)律是白云巖晶間孔優(yōu)于方解石晶間孔，自形晶晶間孔優(yōu)于它形晶晶間孔，粗晶晶間孔優(yōu)于細(xì)晶晶間孔，填充物使孔隙縮小，溶蝕作用使其擴(kuò)大。嘉陵江組二段的白云巖多數(shù)為粉晶白云巖，其晶間孔因晶粒小、孔隙也小，但較為分布均勻，在巖心觀察中也發(fā)現(xiàn)在個(gè)別溶洞被石膏充填后，在部分柱狀石膏晶體之間也有晶間孔的存在；④晶間溶孔，部分細(xì)—粉晶云巖在酸性水的作用下發(fā)生溶解，孔隙水沿晶間孔隙進(jìn)行不完全溶蝕，使白云石晶體呈不規(guī)則的他形，晶體邊緣為溶蝕港灣狀，形成溶蝕擴(kuò)大的晶間孔；⑤膏溶孔由石膏晶體及其復(fù)合體形成，一般是板、柱、針、粒狀石膏晶體被溶蝕而形成的晶模孔、晶間溶孔或溶蝕擴(kuò)大孔，其中的晶模孔大部分被去膏化方解石所充填。分散狀或密集分布于含石膏白云巖中。

2.2 裂縫

裂縫在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中是一種重要的儲(chǔ)集空間類型和流體滲濾通道。嘉二段的宏觀裂縫根據(jù)成因可劃分為構(gòu)造縫和成巖縫：①縫合線由壓實(shí)作用形成，沉積物埋深和壓力達(dá)到一定程度時(shí)或構(gòu)造應(yīng)力足夠高時(shí)，固結(jié)成巖的“沉積物”開(kāi)始產(chǎn)生縫合線。由于縫合線是化學(xué)壓實(shí)作用的產(chǎn)物，其中常被不溶殘余物和碳質(zhì)部分充填。本區(qū)縫合線在嘉一段及嘉二段石灰?guī)r和白云巖中均有發(fā)育，一般平行于層理產(chǎn)出，密集時(shí)可達(dá)10～ 20條/米。②構(gòu)造縫在嘉二段碳酸鹽巖地層中十分發(fā)育，這可能和區(qū)內(nèi)多數(shù)探井都鉆遇不同規(guī)模的逆斷層有關(guān)，在斷裂帶內(nèi)或鄰近層系中構(gòu)造裂縫尤為發(fā)育。一般在斷層帶附近巖石多發(fā)育網(wǎng)狀構(gòu)造縫，絕大多數(shù)都被石膏或白云石、方解石所充填；離斷裂帶稍遠(yuǎn)處，一般僅發(fā)育單條高角度或低角度裂縫[3]。

據(jù)分析，裂縫的充填程度有2種情況。一方面，巖芯中絕大部分構(gòu)造縫為全充填縫，其充填物主要泥質(zhì)、石膏、方解石或白云石充填。S1井嘉二3層巖芯描述資料顯示共有裂縫314條，其中有效縫61條，充填縫253條。而充填縫中，方解石充填縫101條，白云石充填縫81條，泥質(zhì)充填縫46條，石膏充填縫25條。另一方面，測(cè)錄井資料和巖芯資料也顯示，地下應(yīng)有較大數(shù)量的開(kāi)啟縫存在。

3 儲(chǔ)層的物性分布

對(duì)S1井和S2井嘉二3亞段的巖芯物性分析表明（圖1，圖2），S2井孔隙度大于2%的樣品僅占總樣品數(shù)的11.7%，平均值只有1.12%,最大值4.97%。S1井孔隙度大于2%的樣品僅占總樣品數(shù)的3.4%，平均值0.97%,最大值4.73%。說(shuō)明這兩口井的嘉二3亞段的碳酸鹽巖中只有3%～12%能成為有效儲(chǔ)層?？诐B關(guān)系散點(diǎn)圖上，孔隙度與滲透率無(wú)明顯的相關(guān)關(guān)系，顯示儲(chǔ)層發(fā)育孔隙較少，可能受裂縫影響較大，特別是巖石基質(zhì)孔隙度＜2%時(shí)，滲透率可以在較大范圍內(nèi)變化。

圖1 S1和S2嘉二3亞段巖芯分析孔隙度分布直方圖

小直徑巖芯物性分析數(shù)值受取樣位置影響較大，而測(cè)井?dāng)?shù)字解釋成果則可彌補(bǔ)這個(gè)缺憾。根據(jù)研究區(qū)5口井嘉陵江組的測(cè)井?dāng)?shù)字化解釋成果如圖3所示,全區(qū)嘉二儲(chǔ)層孔隙度分布范圍0.03%～16.87%，其中孔隙度＞2%的占61%，孔隙度為2%～6%的占57%，孔隙度6%～12%的占5.7%左右，大于12%的只有不到1%。

據(jù)全區(qū)測(cè)井孔隙度—滲透率相關(guān)關(guān)系散點(diǎn)圖（圖4），在孔隙度值小于4%時(shí)孔隙度與滲透率基本不存在相關(guān)關(guān)系，大于4%時(shí)，基本呈正相關(guān)關(guān)系，顯示研究區(qū)嘉二段儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間類型是孔隙。

圖2 S1井和S2井孔滲關(guān)系散點(diǎn)圖

圖3 研究區(qū)嘉二段測(cè)井解釋儲(chǔ)層孔隙度分布直方圖

總之，根據(jù)對(duì)區(qū)內(nèi)主要探井的巖芯和測(cè)井物性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，嘉二段儲(chǔ)層總體為低孔、低滲儲(chǔ)層，孔隙度＞6%的儲(chǔ)層僅占碳酸鹽巖總厚度的不足6.5%，各井之間的儲(chǔ)層物性也相差較大；縱向上，最好的儲(chǔ)層段位于嘉二2亞段，在嘉二1亞段和嘉二3亞段也有部分分布。因此，無(wú)論是縱向還是橫向，儲(chǔ)層都顯示出極強(qiáng)的非均質(zhì)性特點(diǎn)。

4 儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素

碳酸鹽巖儲(chǔ)層的形成、分布和質(zhì)量好壞，主要受沉積作用、成巖作用以及構(gòu)造破裂3種地質(zhì)作用的控制。碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成和演化過(guò)程中，沉積作用是基礎(chǔ)，它不僅決定了主要儲(chǔ)層的大致分布范圍，還會(huì)影響后期成巖作用和構(gòu)造作用的類型及強(qiáng)度；成巖作用控制了儲(chǔ)層的最終展布及儲(chǔ)層內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)；而構(gòu)造破裂作用往往導(dǎo)致了區(qū)域上裂縫和次生孔隙的大量形成，改善早期儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲性能，提高儲(chǔ)層質(zhì)量。

圖4 工區(qū)主要探井測(cè)井解釋孔隙度-滲透率散點(diǎn)圖

4.1 沉積相

研究區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖的主要孔隙為砂屑云巖等顆粒巖的粒內(nèi)、粒間溶孔，它們主要發(fā)育于局限臺(tái)地亞相的臺(tái)內(nèi)灘環(huán)境。由于后期壓實(shí)以及膠結(jié)充填等作用的破壞，早期形成的粒內(nèi)、粒間孔隙被埋藏期的云石、石膏等膠結(jié)物逐漸充填，幾乎消失殆盡。但這些被充填的孔隙在晚期有被重新溶解而成孔的優(yōu)勢(shì)，晚期的埋藏溶解作用再次溶蝕擴(kuò)大，重新成為有效的儲(chǔ)層。因此，嘉二段儲(chǔ)集層受控于沉積相帶的展布。同時(shí)，因?yàn)轭w粒碳酸鹽巖主要發(fā)育于臺(tái)內(nèi)灘及部分云坪環(huán)境之中，這種相對(duì)高能環(huán)境中形成的沉積物，原生孔隙含量高，水體能量較強(qiáng)，淘洗干凈，粒間為亮晶膠結(jié)，易溶、性脆有利于后期在構(gòu)造作用下形成裂縫，也為埋藏溶蝕的發(fā)育奠定了良好的基礎(chǔ)[4]。而發(fā)育于開(kāi)闊海臺(tái)地亞相的泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r最大孔隙度值都小于1%（圖5），都為非儲(chǔ)層。

4.2 成巖作用

嘉陵江組二段儲(chǔ)層歷經(jīng)了同生期、早成巖期及晚成巖期的各種成巖作用，總趨勢(shì)是原生孔隙消失，次生孔隙逐漸增加，造成現(xiàn)今的儲(chǔ)層狀況（圖6）。在眾多的成巖后生作用中，溶解、壓實(shí)與膠結(jié)作用貫穿全過(guò)程，白云化作用是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，破裂作用（巖石失水破裂及構(gòu)造破裂）進(jìn)一步改善了儲(chǔ)層。因此，溶蝕作用及充填、膠結(jié)作用的相對(duì)強(qiáng)弱控制了儲(chǔ)層發(fā)育的程度。

圖5 嘉二段不同巖性儲(chǔ)層的平均孔隙度分布圖

4.3 構(gòu)造作用

本地區(qū)構(gòu)造作用主要表現(xiàn)在印支及喜山期，印支期形成的開(kāi)江古隆起，對(duì)溫泉井及鄰區(qū)的影響非常巨大，雖然大部份裂縫被充填，但殘留下來(lái)的裂縫常被溶蝕擴(kuò)大，對(duì)孔隙型儲(chǔ)層而言，主要改善了儲(chǔ)層的滲透性；對(duì)裂縫性儲(chǔ)層則是重要的儲(chǔ)集空間。而喜山期的構(gòu)造作用不僅使構(gòu)造褶皺定型，更重要的是改善了儲(chǔ)層的儲(chǔ)滲性能。

5 結(jié)論

（1）研究區(qū)嘉陵江組二段儲(chǔ)層巖石學(xué)類型主要有顆粒白云巖、粉晶—細(xì)晶云巖及顆?；?guī)r和泥晶灰?guī)r?？v向上，有效儲(chǔ)層主要分布于每個(gè)旋回層序中上部的局限臺(tái)地亞相中。主要儲(chǔ)集空間為孔隙和裂縫，溶洞少見(jiàn)。

（2）據(jù)測(cè)井孔隙度顯示，全區(qū)嘉二儲(chǔ)層孔隙度分布范圍0.03%～16.87%，其中孔隙度＞2%的占61%，孔隙度為2%～6%的占57%，孔隙度6%～12%的占5.7%左右，大于12%的只有不到1%，綜合分析，嘉二段儲(chǔ)層總體為低孔、低滲儲(chǔ)層，非均質(zhì)性強(qiáng)。

圖6 溫泉井地區(qū)嘉陵江組嘉二段儲(chǔ)層“四史”關(guān)系圖

（3）沉積相對(duì)儲(chǔ)層影響因素較大，因?yàn)轭w粒碳酸鹽巖發(fā)育于臺(tái)內(nèi)灘及部分云坪環(huán)境之中，原生孔隙含量高，脆性強(qiáng)有利于后期在構(gòu)造作用下形成裂縫，結(jié)合嘉二段鉆探成果，儲(chǔ)層在臺(tái)內(nèi)灘環(huán)境中較發(fā)育，儲(chǔ)集空間主要為粒間溶孔、粒間孔，代表巖性為粉—細(xì)晶云巖、顆粒云巖，該沉積環(huán)境在今后的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中要引起重視。

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TE122

A

1004-5716（2015）02-0062-04

2014-03-14

2014-03-17

陳靜昱（1988-），男（漢族），甘肅高臺(tái)人，西南石油大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向：油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)。