川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段儲層物源類型及主控因素分析

潘　磊，申繼山，郝景宇

(中國石化勘探分公司勘探研究院，四川　成都　610041)

?

川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段儲層物源類型及主控因素分析

潘磊，申繼山，郝景宇

(中國石化勘探分公司勘探研究院，四川成都610041)

近期勘探在川東北元壩-通南巴地區(qū)須家河組四段獲得工業(yè)氣流，揭示須四段具有良好的勘探前景，但其天然氣富集程度差異較大，儲層特征及主控因素尚待揭示。本文通過對大量鉆井和分析測試資料的深入分析，明確了研究區(qū)須四段物源來自龍門山、米倉山和大巴山等多個構(gòu)造帶，研究區(qū)須四段可分為富鈣屑砂礫巖、富石英砂礫巖和富長石砂巖3種類型儲層。認為儲層發(fā)育明顯受到物源、成巖作用和裂縫等因素共同控制：物源體系控制儲層巖石類型和空間展布，溶蝕作用改善了儲層物性，而裂縫對致密砂巖滲透率的提高具有明顯貢獻，是該層段天然氣高產(chǎn)的的關(guān)鍵因素。元壩東部富長石砂巖和元壩西部富鈣屑砂礫巖疊合裂縫發(fā)育區(qū)是須四段勘探的最有利地區(qū)。

儲層；物源類型；主控因素； 須四段；川東北

川東北元壩-通南巴地區(qū)位于四川盆地川北拗陷，北鄰米倉山斷褶帶，東為大巴山斷褶帶，西為龍門山斷褶帶[1]，橫跨九龍山背斜構(gòu)造帶和通南巴背斜構(gòu)造帶(圖1)。研究區(qū)內(nèi)多口井在須家河組測試均獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，氣藏具有分布范圍廣、局部高產(chǎn)富集的特點，展示了良好的勘探前景。研究區(qū)主要勘探目的層段為須四段，儲層為致密砂巖儲層，類型多樣[1，2，3]，儲集層礦物組分的多樣化證實了物源體系的復(fù)雜性，需要認真分析不同物源對儲集類型的影響，以及成巖作用對儲集層物性的影響，才能認清儲層的主控因素，為尋找優(yōu)質(zhì)儲層提供依據(jù)。本文通過對大量的鉆井資料以及鑄體薄片、掃描電鏡和巖石薄片等分析測試資料的綜合研究，明確了研究區(qū)多物源背景下須四段致密砂巖優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的主控因素，有效指導(dǎo)了油氣勘探開發(fā)。

1　須四段物源類型及儲層特征

1.1物源類型

圖1研究區(qū)地理位置及構(gòu)造區(qū)劃圖

Fig.1Tectonic setting of the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

四川盆地晚三疊世存在江南古陸、古龍門山古陸、大巴山古陸、康滇古陸等多個物源體系，是多物源共同作用的產(chǎn)物[4]。須四段沉積期受“安縣運動”影響[5，6]，龍門山和米倉山-大巴構(gòu)造帶進入強烈逆沖推覆構(gòu)造活動期，致使多個造山帶的不同類型的物源開始向盆地內(nèi)大量充填，為川東北地區(qū)提供了大量粗碎屑沉積物，廣泛發(fā)育辮狀河三角洲平原辮狀河道-前緣水下分流河道砂礫巖沉積[7]。

川東北元壩-通南巴地區(qū)位于龍門山、米倉山和大巴山3個構(gòu)造帶的結(jié)合部位，是受多物源供影響較大的區(qū)域。碎屑巖中礫石、巖屑成分及長石均是指示多物源體系的有利證據(jù)。根據(jù)鉆井巖心及分析測試資料，結(jié)合野外露頭剖面，認為研究區(qū)須四段受控于3個物源體系：龍門山、米倉山和大巴山(圖2)。元壩西部地區(qū)富鈣屑砂礫巖主要來源于盆地西部龍門山構(gòu)造帶；通南巴地區(qū)石英砂礫巖主要來源于盆地北部米倉山構(gòu)造帶；元壩東部富長石砂巖主要來源于盆地東北部大巴山構(gòu)造帶。

圖2川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段物源分布模式圖

Fig.2Model showing the provenance distribution in the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

1.2儲層特征

根據(jù)鉆探資料，川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段儲層可分為富長石砂巖儲層、富鈣屑砂礫巖儲層、富石英砂礫巖儲層3種類型(圖3)，其基本特征差異明顯。

1.2.1富長石砂巖儲層

該類儲層的典型特點是長石含量高，巖石類型為中粒長石砂巖和中粒長石巖屑砂巖，石英含量50%～60%，長石含量為20%～25%，巖屑含量在5%～20%左右，以沉積巖為主。巖石成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較低，磨圓為次棱角-次圓狀、顆粒支撐、呈點-線接觸、孔隙壓嵌式膠結(jié)，反應(yīng)儲層壓實作用較強。孔隙度為7.09%～9.39%，滲透率為(0.143～0.328)×10-3μm2，表現(xiàn)為低孔低滲特征。儲集空間為粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，以長石溶解為主(圖4a、b、c)。

1.2.2富鈣屑砂礫巖儲層

該類儲層典型特點是礫石和巖屑成分以碳酸鹽巖為主，儲層巖石類型為鈣屑砂礫巖，礫石成分主要為碳酸鹽巖，含量為80%～90%，其中灰?guī)r礫占50%～65%，白云巖礫占35%～50%；可見、有孔蟲類生物化石及鮞粒。礫石分選較差，最小礫徑為0.2cm，最大礫徑8～10cm，磨圓度高，接觸式膠結(jié)，膠結(jié)物主要為微-粉晶方解石，少量硅質(zhì)?？紫抖确植荚?.65%～4.65%之間，平均為2.43%。受裂縫的影響，滲透率變化較大，最高可達241.46×10-3μm2，平均0.49×10-3μm2。儲集空間主要為碳酸鹽粒內(nèi)溶孔、填隙物溶孔、裂縫(圖4d、e、f)。

圖3元壩-通南巴地區(qū)須四段巖石成分三角圖

Fig.3Triangular diagram of the reservoir rocks from the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

1.2.3富石英砂礫巖儲層

該類儲層礫石成分以石英礫為主，儲層巖石類型主要為砂礫巖，顏色為雜色或灰白色，礫石含量70%～95%，成分主要為石英砂巖、燧石等，含少量巖漿巖、泥巖礫石，礫徑在0.5～70mm之間，粒間呈點-線接觸，分選較差，圓狀-次圓狀?？紫抖仍?.89%～3.65%之間，平均1.6%，基質(zhì)孔隙基本不發(fā)育，只見少量石英晶間孔(圖4g、h、i)，其儲集空間主要為裂縫。

2　儲層發(fā)育主控因素

川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段儲層巖石類型、孔隙類型、物性等基本特征均有較大的差異，具有分布范圍廣、非均質(zhì)性強的特點，研究揭示其主要受物源、成巖作用及裂縫等多重因素的影響。

2.1物源決定儲層類型的差異

多物源沉積模式為元壩-通南巴地區(qū)須四段帶來了厚度較大、分布廣泛的不同類型砂礫巖體，控制儲層分布的規(guī)模和范圍，為形成多類型儲層提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖4元壩-通南巴須四段巖石類型及儲集空間

a. YL17井，中粒長石巖屑砂巖，巖心照片；b. YB123井，細-中粒長石巖屑砂巖，蜂窩狀長石內(nèi)溶孔，鑄體薄片(紅色)，單偏光；c. YL32井，粗-中粒長石巖屑砂巖，堿性長石溶蝕形成次生孔，掃描電鏡； d. YL15井，鈣屑中礫巖，巖心照片；e. YL15井，泥晶生物(有孔蟲、節(jié)石、介形蟲和腕足類等)灰?guī)r礫石；f. YB205井，中粒鈣屑砂巖，泥晶白云石見少量粒間、晶間微孔，掃描電鏡；g. M201井，石英礫巖，巖心照片；h. M2井，含礫不等粒巖屑砂巖，正交光；i. M1井，須四段，石英砂礫巖，石英晶間孔，掃描電鏡

Fig.4Rock types and reservoir space types in the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

受大巴山物源體系影響，富長石砂巖儲層主要分布在元壩地區(qū)東部，長石易溶蝕形成孔隙，物性較好，儲層類型主要為孔隙型、裂縫-孔隙型。受龍門山物源體系影響，富鈣屑砂礫巖儲層主要分布在元壩地區(qū)西部，鈣質(zhì)易溶蝕形成孔隙、性脆易形成裂縫，儲層類型主要為孔隙-裂縫型。受米倉山物源體系的影響，富石英砂礫巖儲層主要分布在通南巴地區(qū)，石英性脆極易形成裂縫，儲層類型主要為裂縫型(表1)。

2.2成巖作用影響儲集層的物性

溶蝕作用在區(qū)內(nèi)須四段儲層中普遍發(fā)育，是形成基質(zhì)孔隙重要的建設(shè)性成巖作用，以長石和碳酸鹽巖巖屑等不穩(wěn)定組分的溶蝕最為普遍。溶蝕作用主要與有機質(zhì)成熟過程中產(chǎn)生的有機酸有關(guān)[8]，須四段下部為須三段厚層暗色泥巖夾煤層的優(yōu)質(zhì)烴源巖層系，有機質(zhì)類型主要為腐植型(Ⅲ型)[9]，而在相同情況下，干酪根產(chǎn)生有機酸的濃度按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類型逐漸增加[10]，有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率Ro為1.5%～2.75%，處于成熟-高成熟階段。在此類有機質(zhì)成熟過程中，形成大量的有機酸，隨泥巖的壓實沿孔隙或微裂縫進入須四段的砂巖中，使砂巖中的長石、碳酸鹽巖巖屑顆粒產(chǎn)生溶蝕，形成大量的次生孔隙，并對原有粒間孔進行改造和溶蝕擴大，改善了砂巖的孔滲性。以研究區(qū)富長石砂巖儲層為例，長石含量與物性呈明顯的正相關(guān)性，長石含量越高，儲層的物性越好(圖5)，說明溶蝕作用是形成深層優(yōu)質(zhì)孔隙型儲層的重要途徑。

表1元壩-通南巴地區(qū)須四段不同物源體系下儲層特征統(tǒng)計

Table 1Characteristics of the reservoir rocks from different source areas in the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

物源體系儲層類別巖石類型巖礦特征孔隙度(%)儲集空間基質(zhì)孔隙發(fā)育程度儲層類型分布區(qū)域大巴山構(gòu)造帶富長石砂巖長石巖屑砂巖、長石砂巖長石含量高7.09～9.39粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、裂縫發(fā)育孔隙型、裂縫-孔隙型元壩地區(qū)東部龍門山構(gòu)造帶富鈣屑砂礫巖鈣屑砂礫巖碳酸鹽礫石、巖屑含量高1.65～4.65粒內(nèi)溶孔、填隙物溶孔、裂縫較發(fā)育孔隙-裂縫型元壩地區(qū)西部米倉山構(gòu)造帶富石英砂礫巖石英砂礫巖石英、燧石礫石為主0.89～3.65裂縫不發(fā)育裂縫型通南巴地區(qū)

圖5元壩-通南巴地區(qū)須四段長石含量與孔隙度關(guān)系

Fig.5Porosity vs. feldspar contents in the feldspar-rich sandstone reservoirs from the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

2.3裂縫對儲層的滲透性起關(guān)鍵性作用

從巖心、FMI成像資料觀察，川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段主要發(fā)育規(guī)模較大的高角度裂縫和中-低角度網(wǎng)狀縫兩種類型的裂縫。

高角度構(gòu)造裂縫在富長石砂巖中較發(fā)育，平面上主要分布在元壩東部地區(qū)。傾角一般大于80°，規(guī)模較大，裂縫密度小，縫長0.3m以上，縫寬1～3mm，開啟度100%，未被充填(圖6a)，此類裂縫在靠近的斷層區(qū)域較發(fā)育。

中-低角度網(wǎng)狀縫在富鈣屑砂礫巖和富石英砂礫巖儲層中較發(fā)育，以水平縫和橫縫為主，裂縫密度大，最大可達80條/m，縫寬一般0.1～6 mm，縫長1.5～30cm，大部分未充填(圖6b)。平面上主要分布在通南巴背斜構(gòu)造帶和元壩西部地區(qū)九龍山背斜構(gòu)造帶。礫石成分為石英、灰?guī)r和白云巖等脆性巖石，在持續(xù)的構(gòu)造應(yīng)力作用下，容易產(chǎn)生不規(guī)則的破裂，形成大量傾向雜亂的網(wǎng)狀縫。

裂縫能連通孔隙、促進溶蝕作用發(fā)生、提高滲透率，是須四段儲層高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

目前四川盆地須家河組的勘探實踐表明，“孔隙控制穩(wěn)產(chǎn)、裂縫控制高產(chǎn)”。綜合研究區(qū)物源和儲層研究分析認為，元壩東部富長石砂巖和元壩西部富鈣屑砂礫巖受溶蝕作用的影響，儲層基質(zhì)物性較好，疊合裂縫發(fā)育區(qū)是須四段勘探的最有利地區(qū)。

圖6元壩-通南巴地區(qū)須四段裂縫巖心照片

Fig.6Pictures showing the fissure development in the cores from the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

3　結(jié)論

(1)川東北元壩-通南巴地區(qū)須四段儲層受到大巴山、龍門山和米倉山構(gòu)造帶等多物源控制，可分為富長石砂巖儲層、富鈣屑砂礫巖儲層和富石英砂礫巖儲層3類。儲層特征具有明顯的分異性，富長石砂巖基質(zhì)物性明顯好于富鈣屑砂巖和富石英砂巖，而富鈣屑砂礫巖和富石英砂礫巖裂縫較富長石砂巖發(fā)育。

(2)須四段儲層的發(fā)育明顯受到物源、成巖作用和裂縫發(fā)育程度與規(guī)模等因素共同控制。物源體系控制儲層巖石類型，也控制了儲集體的空間展布。溶蝕作用改善了儲層物性，而裂縫對致密砂巖儲層滲透率的提高具有明顯貢獻，也是該層段天然氣高產(chǎn)的的關(guān)鍵因素。

(3)元壩東部富長石砂巖和元壩西部富鈣屑砂礫巖疊合裂縫發(fā)育區(qū)是須四段勘探的最有利地區(qū)。

[1]盤昌林，劉樹根，馬永生，等. 川東北須家河組儲層特征及主控因素[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，33(3)：27-34.

[2]陳逵，徐雙輝. 川東北元壩地區(qū)須家河組四段油氣儲層特征及主控因素[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2014，6:213-214.

[3]程陳，劉成川，羅順社，等. 川東北MLB地區(qū)須家河組須四段儲層特征研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2011，8(8):24-27.

[4]謝繼容，李國輝，唐大海. 四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組物源供給體系分析[J].天然氣勘探與開發(fā)，2007，29(4)：1-3.

[5]王金琪. 安縣構(gòu)造運動[J].石油與天然氣地質(zhì)，1990，11(3)：223-234.

[6]羅啟后. 安縣運動對四川盆地中西部上三疊統(tǒng)地層劃分對比與油氣勘探的意義[J].天然氣工業(yè)，2011，31(6)：21-27.

[7]毛瓊，鄭榮才，鄒光富，等. 川東北前陸盆地上三疊統(tǒng)沉積相及沉積演化[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2012，32(1)：1-10.

[8]李士祥，胡明毅. 川西前陸盆地上三疊統(tǒng)須家河組砂巖成巖作用及孔隙演化[J].天然氣地球科學(xué)，2007，18(4)：535-538.

[9]郭彤樓. 四川盆地北部陸相大氣田形成與高產(chǎn)主控因素[J].石油勘探與開發(fā)，2013，40(2)：139-149.

[10]朱抱荃，程中第. 地層干酪根有機酸與儲層次生孔隙的關(guān)系[J].石油實驗地質(zhì)，2007，14(1)：206-215.

Provenance types and controlling factors of the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan

PAN Lei， SHEN Ji-shan， HAO Jing-yu

(ResearchInstituteofPetroleumExplorationandDevelopment,PetroleumExplorationandDevelopmentBranch,SINOPEC,Chengdu610041,Sichuan,China)

The industrial gas flows have been explored recently in the 4th member of the Xujiahe Formation in the Yuanba-Tongnanba area, northeastern Sichuan. Judged from drill cores and thin section examination, the sediments in the 4th member of the Xujiahe Formation may emanate from several structural belts in the Longmen, Micang and Daba Mountain areas. The reservoir rocks contain three types: calcium-rich sandstones and conglomerates, quartz-rich sandstones and conglomerates and feldspar-rich sandstones. The controlling factors include provenance types, diagenesis and fissure development. The types and spatial distribution of the reservoir rocks are constrained by the provenance systems. The dissolution facilitates the improvement of the porosity and permeability of the reservoir rocks. The fissures may contribute to the improvement of the permeability of the dense sandstones. The fissure development in feldspar-rich sandstones in eastern Yuanba and calcium-rich sandstones and conglomerates in western Yuanba is believed to be most favourable exploration conditions in the 4th member of the Xujiahe Formation.

reservoir rock; provenance type; controlling factor; 4th member of the Xujiahe Formation; northeastern Sichuan

1009-3850(2016)01-0104-05

2015-08-09； 改回日期： 2015-12-04

潘磊(1984-)，男，工程師，主要從事油氣地質(zhì)勘探研究

國家科技重大專項“碎屑巖層系大中型油氣田富集規(guī)律與勘探關(guān)鍵技術(shù)”(2011ZX05002-004)資助

TE122.2+1

A