川東滿月鄉(xiāng)雙河口剖面上二疊統(tǒng)地層充填序列及儲層發(fā)育特征

劉正元

(成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059)

目前，我國西部含油氣盆地大多表現為疊合型盆地特征，四川盆地是我國西部典型的含油富氣疊合盆地[1]。近年來相繼在四川盆地二疊-三疊系碳酸鹽巖中發(fā)現了普光氣田、元壩氣田及龍崗氣田等以礁灘相儲層為主的大型氣田，可見川東北地區(qū)長興組儲層具有良好的勘探潛力[2-3]。川東北地區(qū)長興組優(yōu)質儲層的形成機制主要與沉積-成巖-構造等多因素密切相關，有利沉積微相控制儲層巖石類型及展布，建設性白云巖化作用和溶蝕作用以及由構造形成的多期裂縫進一步提高儲層物性，宣漢-達州地區(qū)大量的硫化氫也進一步加強溶蝕作用[4-5]。

前人針對于川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組儲層的研究，主要是以普光、元壩等大型氣田進行展開的，而對于城口地區(qū)研究相對薄弱。該剖面位于四川盆地城口地區(qū)，鉆井數目較少，勘探研究程度相對較低，是否發(fā)育優(yōu)質儲層也尚未可知。本次以重慶滿月鄉(xiāng)標準上二疊統(tǒng)剖面進行研究，通過野外露頭觀測、普通薄片和鑄體薄片觀察鑒定、儲集物性測試資料等，查明該區(qū)域儲層主要特征，為川東地區(qū)局部區(qū)域油氣勘探提供相應依據。

1 重慶滿月鄉(xiāng)剖面特征

圖1 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面地理位置圖

重慶滿月鄉(xiāng)剖面位于重慶市開州區(qū)滿月鄉(xiāng)雙河口(圖1)，該剖面構造簡單，地層出露完好，掩蓋較少，界限清晰。且優(yōu)質儲層段發(fā)育大量晶洞及溶孔，生物化石豐富，是理想的上二疊統(tǒng)標準剖面。剖面總長為447.89 m，自下而上發(fā)育上二疊統(tǒng)吳家坪組及長興組，下伏地層為中二疊統(tǒng)茅口組，上覆地層為下三疊統(tǒng)大冶組。

該剖面下伏中二疊統(tǒng)茅口組地層，主要巖性為灰色厚層塊狀生屑微晶灰?guī)r，生物碎屑及化石主要以珊瑚、層孔蟲及腹足類為主，與上二疊統(tǒng)吳家坪組地層為整合接觸關系。吳家坪組厚252.52 m，底部巖性為黑色薄層硅質巖夾灰?guī)r透鏡體，向上灰色含燧石結核灰?guī)r增多，含生物碎屑，局部為薄層硅質巖夾泥巖。中部巖性為灰色厚層-塊狀燧石結核灰?guī)r，燧石結合豐富，局部灰?guī)r含泥質較重，局部為灰色薄層灰?guī)r與薄層硅質巖互層，偶見燧石條帶。頂部為含燧石結核生屑微晶灰?guī)r，局部為燧石條帶灰?guī)r及燧石結核灰?guī)r。

向上為中二疊統(tǒng)長興組地層，厚183.58 m，與吳家坪組地層呈整合接觸關系。長興組底部巖性為深灰色厚層塊狀生屑微晶灰?guī)r，層理不發(fā)育，基本未見燧石結核，與吳家坪組地層巖性明顯不同。向上為深灰色中薄層生屑微晶灰?guī)r，生物以海百合莖、腹足及腕足為主。長興組中部巖性為深灰色厚層-塊狀生屑微晶灰?guī)r，局部灰?guī)r中含泥質較重，可見深灰-灰黑色薄層狀含硅質含白云質灰?guī)r，表面明顯呈刀砍紋狀，灰?guī)r中可見晶洞及溶孔，局部較為集中。長興組上部巖性以深灰色厚層-塊狀生屑灰?guī)r及粉晶白云巖為主，局部見殘余鮞粒白云巖和藻粘結灰?guī)r，見大量晶洞及溶孔，局部可見小型溶洞，灰?guī)r中見小型疊層石構造。下三疊統(tǒng)大冶組與長興組為平行不整合接觸，巖性下部為灰-青灰色中層狀含鈣石英砂巖，中粒石英砂狀結構，向上為灰-淺黃灰色厚層含鮞?；?guī)r，水平層理發(fā)育，灰?guī)r中可見藻屑。

2 儲層基本特征

2.1 儲層巖石學特征

通過野外剖面及巖石薄片觀察，研究區(qū)長興組儲集巖類型主要分為白云巖及灰?guī)r兩類。根據結構及成因等的不同又進一步分為粉晶白云巖、殘余鮞粒白云巖、藻粘結灰?guī)r、生屑灰?guī)r及微晶灰?guī)r等。

2.1.1 粉晶白云巖

巖石具粉晶結構，主要以淺埋藏白云巖化形成的粉晶白云石為主，白云石粒徑為0.06～0.03 mm，晶形較好，多呈半自形-自形菱面體，晶體較臟，表面呈棕褐色，晶體具鑲嵌狀。巖石儲集性較好，經溶蝕改造的晶間孔和晶間溶孔很發(fā)育，面孔率一般在5%～25%之間。

2.1.2 殘余鮞粒白云巖

巖石具殘余顆粒結構，殘余鮞粒白云巖又可細分為殘余鮞粒泥-粉晶白云巖及殘余鮞粒粉-細晶白云巖，鮞粒含量約為60～70%。殘余鮞粒泥-粉晶白云巖鮞粒原始結構保存較為完整，可識別出鮞粒圈層結構、環(huán)邊膠結物等，粒內孔、鮞模孔較發(fā)育;殘余鮞粒粉-細晶白云巖鮞粒原始結構基本被破壞，僅能識別出顆粒形態(tài)，粒間孔較發(fā)育。主要發(fā)育粒內孔、溶蝕孔、裂縫。

2.1.3 藻粘結灰?guī)r

巖石具藻粘結結構，窗狀孔洞發(fā)育，由亮晶方解石充填，藻粘結組分以生物碎屑為主。鏡下可見兩期方解石，第一期為粘結生屑的纖狀方解石，第二期為粉晶粒狀方解石充填物。發(fā)育大型溶孔及生物格架孔等?？梢姸嗥诹芽p被方解石充填，裂縫相互切割，部分裂縫被溶蝕形成大型有效縫洞。

2.1.4 生屑灰?guī)r

主要成分為方解石與金屬礦物組成，具顆粒結構。生物碎屑含量約為60%～70%，多被溶蝕，生屑均勻分布。生物碎屑主要有有孔蟲、腕足、介形蟲、腹足類、瓣鰓類及海百合，粒徑多為0.05～6 mm，膠結物為粉晶方解石，部分重結晶成細晶方解石。主要發(fā)育粒內溶孔和裂縫。

2.1.5 微晶灰?guī)r

巖石由微晶方解石及金屬礦物等組成，具微晶結構。微晶方解石呈不規(guī)則粒狀，粒徑多為0.004～0.03 mm，部分重結晶為粉晶及細晶。金屬礦物為它形粒狀、微粒星點狀及細紋狀，不均勻分布。巖石中可見多條微裂縫及縫合線構造。

2.2 儲集空間類型

通過長興組156塊野外露頭樣品的鑄體薄片觀察統(tǒng)計，發(fā)現研究區(qū)長興組碳酸鹽巖儲層孔隙類型以粒間溶孔、粒內溶孔和晶間溶孔為主，少量鑄?？住⑸锔窦芸滓约傲芽p。

2.2.1 粒間孔

長興組頂部白云巖化作用劇烈，大量生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r都發(fā)生了白云巖化。后期溶蝕作用，導致顆粒間的膠結物被溶蝕而形成大量粒間溶孔，這是最為主要的孔隙類型。

2.2.2 粒內孔

粒內溶孔主要發(fā)育在生物碎屑及藻屑內部，是經過選擇性溶蝕作用而形成。孔隙大小約為0.05～0.6 mm，總體呈不規(guī)則圓孔狀，邊緣呈現港灣狀，連通性較差，是長興組儲層中較為常見的孔隙類型。這類孔隙是大氣淡水對生物屑、藻屑進行不完全溶蝕形成的，也可在埋藏后因有機酸溶蝕而形成。巖石有效面孔率不高，僅為1%～5%。

2.2.3 晶間孔

晶間孔主要發(fā)育在白云巖中，孔徑較小，多呈規(guī)則多面體狀，局部見超大溶孔，孔徑可達1.5～12 mm，面孔率15%左右。

2.2.4 鑄?？?/p>

由顆粒或晶粒在強烈的選擇性溶解作用下溶解形成。主要由生物碎屑被溶蝕而形成，以鮞粒及螺殼等為主，也可見少量晶粒被溶蝕而形成。不同巖石中鑄?？讛盗坎煌?，通常在0%～10%之間。

2.2.5 生物格架孔

生物格架孔主要發(fā)育藻粘結灰?guī)r中，造礁生物以藍綠藻為主，其次為海綿及苔蘚蟲等?？紫洞笮〖s為0.4～0.7 mm，面孔率約為7%，總體呈不規(guī)則圓孔狀，聯通性較好，該類孔隙相對較少。

2.2.6 裂縫

裂縫可分為：成巖壓裂縫、溶蝕縫及構造破裂縫。對改善儲層物性貢獻最大的為半充填或未充填的構造破裂縫和溶蝕縫。構造縫以高角度縫為主，縫寬0.1～0.5 mm，延伸較好，縫內充填物較少，對長興組儲層貢獻巨大。溶蝕縫多被泥質、瀝青或其他不溶殘余物充填，沿縫合線見溶蝕孔、洞呈串珠狀分布，是重要的儲層孔隙類型。

2.3 儲層物性特征

研究區(qū)長興組儲層物性分析資料統(tǒng)計結果，孔隙度為0.404%～16.6%，平均值為3.27%，其中孔隙度1%～2%約占總量的46.67%(圖2)；滲透率為0.0033～106.3 mD，平均值為2.7011 mD，滲透率小于0.01 mD的約占總量的73.33%(圖2)。孔滲特征顯示，長興組儲層為低孔低滲儲層。

a.長興組儲層孔隙度分布直方圖；b.長興組儲層滲透率分布直方圖

圖2 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層物性分布直方圖

圖3 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層孔-滲關系

長興組儲層孔隙度與滲透率相關性顯示，孔隙度與滲透率呈較好的正相關性，即隨著孔隙度的增大，滲透率也隨之增大。R2為0.8162(圖3)，說明孔喉對改善儲層的滲流能力仍具有一定影響，且在同一孔隙度范圍內，滲透率變化范圍較大，說明裂縫發(fā)育可以在一定程度上加強儲層的滲流能力，長興組儲層以裂縫-孔隙型為主。

總體上殘余鮞粒白云巖孔隙度最高，為4.02%～14.9%，平均值為9.44%；粉晶白云巖為1.5%～16.6%，平均值為7.2%；藻粘結灰?guī)r為1.73%～13.9%，平均值為7.82%；生屑灰?guī)r為0.404%～12.6%，平均值為1.93%；微晶灰?guī)r為0.984%～4.84%，平均值為2.24%。孔隙度大于5%的樣品占15.6%(圖4)，從生屑灰?guī)r→微晶灰?guī)r→粉晶白云巖→藻粘結灰?guī)r→殘余鮞粒白云巖孔隙度呈遞增趨勢。

a.長興組儲層不同巖性孔隙度特征；b.長興組儲層不同巖性滲透率特征

總體上以殘余鮞粒白云巖滲透率最高，為0.0128～106.3 mD，平均值為53.16×10 mD；粉晶白云巖次之，為0.0053～2.23 mD，平均值為0.416×10 mD，以0.01～1 mD居多，占全部樣品的50%；再次為生屑灰?guī)r，為0.0063～12.1 mD，平均值為0.412 mD，以<0.01 mD居多，占全部樣品的83.3%；藻粘結灰?guī)r滲透率為0.007～0.351 mD，平均值為0.179 mD；微晶灰?guī)r為0.0044～0.0056 mD，平均值為0.0048 mD(圖4)。顯然，白云巖儲層滲透率優(yōu)于灰?guī)r，從殘余鮞粒白云巖→粉晶白云巖→生屑灰?guī)r→藻粘結灰?guī)r→微晶灰?guī)r滲透率呈遞減趨勢。

3 儲層主控因素

川東地區(qū)重慶滿月鄉(xiāng)剖面長興組碳酸鹽巖儲層的形成及發(fā)育主要受控于沉積微相、成巖作用及構造作用等因素的影響。

3.1 沉積微相

碳酸鹽巖臺地相沉積體系是形成研究區(qū)長興組優(yōu)質儲層的物質基礎，主要控制著儲層分布范圍及后期成巖作用等，同時儲集巖孔滲發(fā)育程度也與沉積相密切相關。根據川東地區(qū)滿月鄉(xiāng)雙河口上二疊統(tǒng)野外剖面長興組樣品物性測試資料來看，研究區(qū)中鮞粒灘相及藻屑灘相儲層物性較高，鮞粒灘相平均孔隙度為9.44%，平均值滲透率為53.71 mD；藻屑灘相平均孔隙度為15.25%，平均值滲透率為1.29 mD。云坪相及生物碎屑灘相次之，云坪相平均孔隙度為5.37%，平均值滲透率為0.053 mD；生物碎屑灘相平均孔隙度為1.98%，平均值滲透率為0.41 mD。在儲集巖分布的沉積相類型中，呈鮞粒灘相、藻屑灘相→云坪相、生物碎屑灘相→灘間相遞減趨勢。

a.長興組儲層不同沉積相孔隙度特征；b.長興組儲層不同沉積相滲透率特征

圖5 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層不同沉積相物性特征

3.2 成巖作用

川東北地區(qū)長興組優(yōu)質儲層主要通過白云巖化作用及多期溶蝕作用相互疊加形成，控制著儲集空間演化過程、儲集巖孔隙結構及儲集層的具體分布位置[6]。成巖階段早期壓溶作用對儲層孔隙度改善起到重要作用，壓溶縫合線可作為油氣運移的通道被烴類瀝青質充填。研究區(qū)白云巖化主要作用與長興組上段，以粉晶白云巖及殘余鮞粒云巖為主。鏡下觀察到白云巖晶體多為粉晶白云石，晶體相對較小，自形程度為自形-半自形，晶間溶孔發(fā)育。殘余鮞粒云巖中常見殘余鮞?；糜?，橢圓形-圓形，分選較好，粒間孔及晶間孔發(fā)育，連通性好。宣漢-達州地區(qū)鮞粒云巖發(fā)生強烈的重結晶和多期溶蝕作用，大氣淡水淋濾和滲透回流白云石化共同作用形成該優(yōu)質儲層[7-9]。

溶蝕作用是形成優(yōu)質儲層的關鍵，對改善儲集巖孔滲起重要作用。包括早期成巖階段大氣淡水選擇性溶蝕，形成部分粒內溶孔及少量粒間溶孔，對儲層形成貢獻較小。晚期成巖階段溶蝕作用在白云巖化的基礎上，優(yōu)先溶蝕它形白云石，粒間溶孔、晶間溶孔、粒內溶孔及鑄?？椎却罅堪l(fā)育，為主要的的有效儲集空間。

3.3 構造作用

構造作用產生的縫洞體系對儲層孔滲改造具有較強影響。研究區(qū)儲集巖內部裂縫較發(fā)育，發(fā)育三期裂縫，其中淺埋藏期形成的第一期裂縫對儲層孔滲改造作用貢獻較小，被方解石充填呈方解石脈。第二、三期裂縫對儲層連通及疏導作用改善較大，第二期裂縫被瀝青充填或半充填，第三期裂縫較為干凈，未被充填。

4 結論

(1)重慶滿月鄉(xiāng)雙河口上二疊統(tǒng)剖面劃分為吳家坪組及長興組兩段，與下伏中二疊統(tǒng)茅口組整合接觸，與上覆下三疊統(tǒng)大冶組平行不整合接觸。吳家坪組厚度為252.52 m，巖性以為燧石結核灰?guī)r及含燧石結核生屑微晶灰?guī)r為主。長興組厚度為183.58 m，巖性以生屑灰?guī)r及粉晶白云巖為主，長興組上段白云巖大量發(fā)育，局部發(fā)育殘余鮞粒白云巖。

(2)研究區(qū)長興組儲集巖以殘余鮞粒白云巖及粉晶白云巖為主，其次為生屑灰?guī)r、藻粘結灰?guī)r等灰?guī)r儲層。儲集空間以粒間溶孔和晶間溶孔為主，其次為粒內溶孔，發(fā)育大量裂縫。儲層以低孔低滲為特征，總體表現為裂縫-孔隙型儲層。

(3)川東地區(qū)重慶滿月鄉(xiāng)剖面長興組碳酸鹽巖儲層主要受控于沉積微相、成巖作用及構造作用共同影響。碳酸鹽巖臺地相沉積體系是形成研究區(qū)長興組優(yōu)質儲層的物質基礎，壓溶作用、白云巖化作用及多期溶蝕作用等成巖作用與構造作用共同疊加改造是形成優(yōu)質儲層的重要條件。