渝東武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層特征及分類評(píng)價(jià)

斯尚華，李建明，李 旭，閆冠宇，何望雪

（1．西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710065；2．西安石油大學(xué)陜西省油氣成藏地質(zhì)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710065，3．長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 434023）

白云巖油氣儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儲(chǔ)層類型多樣化，因此，對(duì)白云巖儲(chǔ)層特征及分類評(píng)價(jià)相對(duì)比較困難。全球油氣田白云巖儲(chǔ)層的沉積環(huán)境主要為低能碳酸鹽巖泥環(huán)境、前緣斜坡盆地、深水盆地及高能碳酸鹽巖砂環(huán)境。低能碳酸鹽巖泥環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)白云巖油氣田70多個(gè)，其中薩布哈潮坪環(huán)境發(fā)現(xiàn)的白云巖油氣田達(dá)30多個(gè)；其次，在前緣斜坡盆地和深水盆地中發(fā)現(xiàn)油氣田9個(gè)，油氣當(dāng)量達(dá)17.49×108m3。高能碳酸鹽巖碎屑砂環(huán)境中發(fā)現(xiàn)油氣田28個(gè)[1]。全球白云巖型油氣田儲(chǔ)層主要發(fā)育在中生代白堊系和古生代二疊系，但我國(guó)塔里木盆地巴楚隆起和塔北隆起中下寒武統(tǒng)、鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組中下組合等層位也含有白云巖型儲(chǔ)層的油氣，而渝東武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層也具有較好的勘探前景，但勘探程度極低，為了能夠清晰地了解該地區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層的基本特點(diǎn)，本文從白云巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期對(duì)未來(lái)國(guó)內(nèi)海相碳酸鹽巖的油氣勘探與開(kāi)發(fā)提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

渝東武隆-石柱地區(qū)屬中上揚(yáng)子板塊交界處（圖1），該區(qū)中上寒武統(tǒng)地層發(fā)育齊全，依據(jù)氣候轉(zhuǎn)變，結(jié)合盆地性質(zhì)不同，以及層序界面性質(zhì)，將中上寒武統(tǒng)剖面自下而上分為中寒武統(tǒng)高臺(tái)組、茅坪組、平井組，上寒武統(tǒng)后壩組、毛田組。該階段中揚(yáng)子區(qū)為克拉通盆地，構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定，寒武紀(jì)至早奧陶世，中揚(yáng)子區(qū)頻繁出現(xiàn)海進(jìn)和海退，繼而沉積了大套淺海碳酸鹽巖及陸源碎屑巖。其中，海水在早寒武世水井沱-石牌時(shí)期大規(guī)模侵入，發(fā)育了一套黑色細(xì)粒碎屑巖。早寒武世末期到中晚寒武世，構(gòu)造隆升，廣泛海退，沉積了厚度千余米的白云巖。中上寒武統(tǒng)以碳酸鹽沉積為主，主要屬局限臺(tái)地的潮坪夾瀉湖相沉積和開(kāi)闊臺(tái)地沉積[2-12]。研究區(qū)中上寒武統(tǒng)的代表性剖面有兩條，為重慶東部武隆黃草、重慶東部石柱雙流壩剖面等，研究區(qū)內(nèi)還有4口典型鉆井，為建深1井、利1井、李2井和洗1井。

圖1 渝東武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)剖面及井位位置

2 中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖石類型

研究區(qū)白云巖儲(chǔ)層巖石類型主要為結(jié)晶云巖、顆粒云巖和藻云巖。

結(jié)晶云巖以粉晶-中晶云巖為主，原始孔隙度不大，但在成巖作用下白云石化、淡水淋濾以及埋藏溶蝕構(gòu)造破裂作用下，形成大量的晶間孔、晶內(nèi)溶孔、非組構(gòu)溶孔、溶洞等，極大地增加了孔隙度，因此也是比較重要的儲(chǔ)集巖類。

顆粒云巖普遍發(fā)育，為主要儲(chǔ)層，顆粒白云巖常見(jiàn)類型為亮晶鮞粒白云巖和亮晶顆粒白云巖，由于較強(qiáng)烈的白云石化和重結(jié)晶作用，原始沉積結(jié)構(gòu)遭受破壞，多為顆粒結(jié)構(gòu)，大部分己成為細(xì)-中晶云巖，細(xì)晶以上云巖屬這種類型。

藻云巖在區(qū)內(nèi)比較普遍，藻紋層一般呈波狀，窗格狀孔隙發(fā)育，大多數(shù)孔隙被方解石充填，由于次生溶蝕作用，沿著藻紋層發(fā)育一些順層分布的次生溶孔，形成較有利儲(chǔ)層。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)對(duì)中上寒武統(tǒng)巖心與野外地質(zhì)剖面的觀察描述，結(jié)合大量常規(guī)薄片及鑄體薄片分析，可將研究區(qū)儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類型分為孔、洞、縫3種類型。

晶間孔主要存在于重結(jié)晶較強(qiáng)的粉-細(xì)晶白云巖中，位于半自形-自形的白云石晶體之間，在部分溶蝕孔、洞中充填的亮晶白云石間也可見(jiàn)到。這種孔隙是中上寒武統(tǒng)中常見(jiàn)的孔隙類型之一，但面孔隙率一般小于1%。石柱雙流壩、武隆黃草兩條剖面這類孔隙常均有分布。

晶間溶蝕孔洞在各類白云巖中均可見(jiàn)到，但主要分布于重結(jié)晶較強(qiáng)的的粉-細(xì)晶白云巖中。晶間溶孔是在晶間孔基礎(chǔ)上的溶蝕擴(kuò)大，當(dāng)孔徑大于2.00 mm時(shí)，則稱之為溶洞，形似針狀、錐狀，局部成蜂窩狀，常沿層理方向成拉長(zhǎng)狀分布，孔徑一般為0.30～3.00 mm，最大可達(dá)20.00 mm。大多數(shù)溶洞被葉片狀-粒狀亮晶方解石白云石、少量短柱狀石英半充填，局部全充填；局部宏觀面孔率最高可達(dá)7%，是中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層最主要的儲(chǔ)集空間。

溶蝕縫普遍存在于中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層中。以縫寬0.10～1.00 mm的裂縫最為常見(jiàn)，未充填或被少量粒狀亮晶白云石微充填，無(wú)瀝青存在，水平微裂縫少見(jiàn)，裂縫以溶蝕成因?yàn)橹鳌?/p>

綜上所述，武隆-石柱地區(qū)白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間以晶間溶蝕孔洞為主，其次為晶間孔和溶蝕縫，溶蝕縫除了具有儲(chǔ)集能力外，還可以起到連通溶蝕孔洞的作用。而在儲(chǔ)層內(nèi)起到儲(chǔ)集性能的往往是多種儲(chǔ)集空間類型的組合，比如縫-洞型、孔-縫型、孔-洞型等，比較常見(jiàn)的為縫-洞型。

2.3 儲(chǔ)層物性特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)中上寒武統(tǒng)兩條剖面271個(gè)樣品的統(tǒng)計(jì)（表1），孔隙度最大值為12.70%，最小值為0.38%，平均值為3.06%。若以2.00%為區(qū)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)中上寒武統(tǒng)孔隙度主要為0～4.00%，其占總樣品數(shù)的74.56%；孔隙度為0～6.00%的樣品出現(xiàn)概率均大于10.00%，其中，孔隙度0～2.00%的樣品概率最高為44.28%（圖2），可見(jiàn)研究區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層為低孔儲(chǔ)層。

表1 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖2 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層孔隙度分布

通過(guò)對(duì)中上寒武統(tǒng)135個(gè)樣品的統(tǒng)計(jì)，滲透率的分布范圍比較大，最大值為 68.000×10-3μm2，最小值為 0.060×10-3μm2，平均值為 1.920×10-3μm2。從中上寒武統(tǒng)滲透率頻率分布直方圖可以看出，0.010×10-3～0.100×10-3μm2的樣品頻率最大，為54.07%，也有少數(shù)樣品的滲透率比較高，分布于10.000×10-3～100.000×10-3μm2，滲透率大于 1.000×10-3μm2的樣品約為10.38%。由此可見(jiàn)，滲透率主要分布于兩個(gè)區(qū)間，即 0.010×10-3～0.100×10-3，0.100×10-3～1.000×10-3μm2（圖3），為低滲儲(chǔ)層。

中上寒武統(tǒng)的孔隙度與滲透率交會(huì)圖表明，滲透率與孔隙度具有正相關(guān)關(guān)系，大部分樣品的孔隙度為 0～6.00%，對(duì)應(yīng)的滲透率為 0.005×10-3～1.000×10-3μm2（圖 4）。

2.4 儲(chǔ)層膠結(jié)物特征

圖3 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層滲透率分布

武隆-石柱地區(qū)顆粒云巖發(fā)育，原生粒間孔隙度很大，一般為25.00%～40.00%，但由于多期膠結(jié)作用，使這類孔隙幾乎完全喪失。根據(jù)鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)影響本區(qū)儲(chǔ)集物性的膠結(jié)作用主要有兩期：第一世代膠結(jié)物呈纖狀圍繞在顆粒的外緣，纖狀膠結(jié)物長(zhǎng) 0.04～0.10 mm；第二世代膠結(jié)物呈粒狀，大小0.02～0.15 mm。流體包裹體測(cè)試分析表明（圖 5），纖狀膠結(jié)物內(nèi)鹽水包裹體均一溫度54.5～68.9 ℃，平均值59.2 ℃；鹽度為7.7%～17.5%，平均值為12.3%，表明其成因環(huán)境可能為低溫-高鹽度的海底環(huán)境；粒狀膠結(jié)物內(nèi)鹽水包裹體均一溫度為95.2～109.2 ℃，平均值為 103.1 ℃；鹽度為 1.1%～4.5%，平均值為2.5%，表明成因環(huán)境可能為中溫-低鹽度的淺埋藏成巖環(huán)境。高精度電子探針?lè)治霰砻鳎ū?），纖狀膠結(jié)物中Fe2+含量低，富含Na+，K+，二世代粒狀膠結(jié)物Fe2+含量高、不含K+。上述特征表明一世代纖狀膠結(jié)物形成于低 Fe2+，富 Na+、K+的海底成巖環(huán)境，二世代膠結(jié)物形成于富Fe2+的淺埋藏成巖環(huán)境。

圖4 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層孔滲關(guān)系

圖5 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖粒間膠結(jié)物包裹體均一溫度與鹽度特征

表2 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)白云巖粒間膠結(jié)物電子探針?lè)治?/p>

3 中上寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

3.1 儲(chǔ)層評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及評(píng)價(jià)結(jié)果

武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)為一套碳酸鹽巖沉積，本次評(píng)價(jià)選用孔金祥教授的碳酸鹽巖儲(chǔ)集巖分類評(píng)價(jià)方案，對(duì)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)集巖進(jìn)行分類評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，中寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層厚度比上寒武統(tǒng)大，中寒武統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層最大厚度達(dá)1272.00 m，而且總體厚度普遍大于上寒武統(tǒng)，可能與該區(qū)沉積類型有關(guān)，中寒武統(tǒng)幾個(gè)實(shí)測(cè)剖面平均孔隙度比上寒武統(tǒng)高，說(shuō)明中寒武統(tǒng)儲(chǔ)層物性比上寒武統(tǒng)好（表 3）。

表3 武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)

3.2 儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

以儲(chǔ)層厚度和孔隙度為主要指標(biāo)，結(jié)合微觀特征，將中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)劃分為四類（表 4）。渝東地區(qū)Ⅰ類儲(chǔ)層少見(jiàn)，主要發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，其中，石柱雙流壩中寒武統(tǒng)為Ⅱ類儲(chǔ)層，為有利儲(chǔ)層段。該區(qū)中寒武統(tǒng)儲(chǔ)層厚度一般大于100.00 m，孔隙度平均值大于5.00%，儲(chǔ)層物性較好，以Ⅱ類儲(chǔ)層為主，該區(qū)上寒武統(tǒng)發(fā)育部分Ⅲ類儲(chǔ)層。武隆黃草一帶上寒武統(tǒng)厚度一般大于100.00 m，但孔隙度平均值小于5.00%，物性較差，以Ⅲ類儲(chǔ)層為主。

表4 中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層綜合評(píng)價(jià)

4 結(jié)論

（1）渝東武隆-石柱地區(qū)中上寒武統(tǒng)儲(chǔ)層巖石類型以結(jié)晶云巖、顆粒云巖和藻白云巖為主，儲(chǔ)層物性較差，總體為低孔低滲儲(chǔ)層。

（2）渝東石柱雙流壩地區(qū)中寒武統(tǒng)為儲(chǔ)層發(fā)育的有利層位，武隆黃草地區(qū)中上寒武統(tǒng)以Ⅲ類儲(chǔ)層為主，有利儲(chǔ)層欠發(fā)育。