四川盆地洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組氣藏儲(chǔ)層特征研究

魯建隆

(成都理工大學(xué)，四川 成都 610051)

洛帶構(gòu)造為一個(gè)呈現(xiàn)NE走向、NE傾覆的鼻狀構(gòu)造，位于四川盆地川西坳陷中段東南隅，龍泉山NE向構(gòu)造帶西側(cè)，自1996年至今已發(fā)現(xiàn)蓬1至蓬4等4個(gè)淺層氣藏，隨著勘探開發(fā)的深入，現(xiàn)有生產(chǎn)井產(chǎn)量遞減明顯，亟需針對(duì)目蓬萊鎮(zhèn)現(xiàn)有層位進(jìn)行精細(xì)研究，從而提出新的產(chǎn)能目標(biāo)，洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組已發(fā)現(xiàn)的淺層氣藏多為巖性圈閉氣藏，巖性圈閉氣藏包括產(chǎn)量及分布均受到其儲(chǔ)層砂體特征和分布影響，而其砂體特征及分布同時(shí)受到沉積相、沉積微相的制約。因此，儲(chǔ)層沉積特征研究對(duì)洛帶氣田下一步勘探和開發(fā)目標(biāo)的選取極有指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域概況

1.1 地質(zhì)概況

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖

洛帶氣田面積約140km2，位于成都市東北方向，地理坐標(biāo)為東經(jīng)104°10′～104°29′，北緯30°35′～30°47′，總面積288km2，但氣田實(shí)際面積僅為140km2。

四川盆地西部俗稱“川西坳陷”，晚三疊世前屬于揚(yáng)子地臺(tái)的組成部分，沉積物為淺海陸相環(huán)境的碳酸鹽巖，印支早幕運(yùn)動(dòng)之后，成為揚(yáng)子地臺(tái)西部邊緣的一個(gè)沉降帶。川西坳陷為沉積大片白堊系及其以上地層呈北東向分布的地區(qū)，其西部邊界為龍門山?jīng)_斷褶皺帶，東部以龍泉山為界與川中隆起分隔，南部以洪雅縣出露中三疊統(tǒng)及其以下地層為界，北至廣元一線以九龍山背斜的東翼與川北坳陷相區(qū)分(圖1 )。

1.2 沉積特征

川西坳陷侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組的沉積時(shí)期屬于東坡地區(qū)盆地坳陷，加速沉降，湖泊逐漸擴(kuò)張的時(shí)期。在遂寧組時(shí)期湖退建設(shè)平原的背景下，J3p期沖積平原地形平緩，坡降較小，造成較為寬廣的湖泊濱淺湖區(qū)，當(dāng)河流注入后，形成了蓬萊鎮(zhèn)組的淺水湖泊三角洲沉積體系[1]。

淺水湖泊三角洲是指源遠(yuǎn)流長的曲流河或網(wǎng)狀河注入湖底平緩寬闊的濱淺湖區(qū)形成的沉積體，多發(fā)育于無明顯坡折的寬緩沉積區(qū)，因此前積結(jié)構(gòu)不太發(fā)育，也不存在Gilbert型三角洲沉積模式的頂積層、前積層、底積層的3層結(jié)構(gòu)，常常以寬展三角洲平原與三角洲前緣、前三角洲平緩相接為特點(diǎn)[2-3]。淺水三角洲的一些常見特點(diǎn)包括:水動(dòng)力作用強(qiáng)，巖性粗，沉積砂體較厚，垂向沉積層序不完整等[3-5]。

本次研究通過對(duì)31口鉆井的巖心觀察資料、測(cè)井曲線的巖-電轉(zhuǎn)換對(duì)比分析、薄片鑒定資料和測(cè)井曲線的詳細(xì)觀測(cè)、描述和對(duì)比分析，在前人研究成果基礎(chǔ)上，識(shí)別出研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組屬淺水三角洲沉積體系[6]，主要發(fā)育有以下幾種沉積微相(表1 )。

表1 洛帶地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組沉積微相劃分及特征(據(jù)熊坤，2013)

1.2.1 水下分流河道沉積微相

三角洲前緣水下分流河道微相沉積屬于本區(qū)分布最為廣泛的儲(chǔ)層砂體，研究區(qū)內(nèi)該微相普遍發(fā)育，蓬萊鎮(zhèn)JP34砂組常見該微相沉積，沉積物主要是細(xì)砂巖和含泥礫細(xì)砂巖，測(cè)井曲線上自然伽馬曲線呈現(xiàn)為高鐘形和箱形或其組合，由細(xì)一粗粒砂巖組成，常對(duì)下伏地層造成沖刷，發(fā)育平行層理、板狀和楔狀交錯(cuò)層理等具有向上變細(xì)的正粒序[4]等河流沉積特征。受限于水下河道的阻滯，導(dǎo)致水體能量較低，攜帶的沉積物相對(duì)較細(xì)[7]，水下分流河道和河口砂壩是本區(qū)儲(chǔ)層主要分布的沉積微相。

1.2.2 分流間灣沉積微相

該微相作用通常為湖泊細(xì)粒沉積物垂相沉積和洪泛期于水下分流河道向兩側(cè)決口時(shí)形成的沉積砂體[8]，巖石多為棕色塊狀泥巖及粉砂質(zhì)泥巖夾薄層粉砂巖和細(xì)砂巖[7]，測(cè)井曲線呈微齒形。

1.2.3 河口砂壩沉積微相

前緣河口砂壩一般處于水下分流河道末端或側(cè)翼[9]，測(cè)井曲線呈漏斗形和微齒箱形，表明其沉積環(huán)境水動(dòng)力逐漸增強(qiáng)。

1.2.4 遠(yuǎn)砂壩沉積微相

遠(yuǎn)砂壩沉積位于河口砂壩前遠(yuǎn)離湖岸的部分[7]。測(cè)井曲線呈漏斗形或指狀組合，該微相由于物性較差，難以構(gòu)成良好儲(chǔ)層。

2 蓬萊鎮(zhèn)組JP34氣藏儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)層巖性

根據(jù)巖心、薄片等觀察顯示，蓬萊鎮(zhèn)組巖性以綠色、淺綠色、棕色、褐灰色細(xì)粒巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，次為長石巖屑石英砂巖和長石巖屑砂巖。

蓬萊鎮(zhèn)組砂巖中石英含量最高，為67.31%，巖屑次之，為24.46%，長石含量為8.23%，粒度以細(xì)粒為主，次為粗粉砂和粉砂。

膠結(jié)物成份以方解石為主(7.42%，此為占整個(gè)薄片的百分含量，下同)，次為硬石膏(1.25%)，少量白云石(0.26%)，偶見硅質(zhì)。儲(chǔ)層砂巖膠結(jié)物方解石含量較高，顯示出方解石膠結(jié)作用不均勻；硬石膏與白云石分布很不均勻?；|(zhì)為泥質(zhì)，膠結(jié)類型多為接觸-孔隙式。分選性中-好，磨圓度為次棱角狀。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察，儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間以粒間孔為主，其次是粒內(nèi)溶孔、晶間孔，晶間孔發(fā)育于綠泥石、高嶺石粘土礦物中，但孔徑很小，沒有儲(chǔ)集意義。巖石中裂縫、微裂縫極少發(fā)育，試井資料中亦未見裂縫顯示，屬孔隙型儲(chǔ)層(圖2)。

圖2 洛帶蓬萊鎮(zhèn)組氣藏孔隙直徑分布直方圖

(1)原生粒間孔：包括殘余粒間孔和粒間溶蝕擴(kuò)大孔，基本保由原始形態(tài)，呈三角形或不規(guī)則四邊形，邊緣呈直線形，孔隙內(nèi)部充填較少，連通性一般(圖2-2a)。

(2)溶蝕粒間孔：多呈不規(guī)則形態(tài)，孔壁為港灣狀，孔隙內(nèi)部偶見自生石英，連通性較差，大小不等，孔喉連通性好(圖2-2b)。

(3)溶蝕粒內(nèi)孔：由碎屑顆粒內(nèi)部不完全的溶蝕形成，其孔徑一般為0.02～0.05mm。研究區(qū)較常見的屬長石粒內(nèi)溶孔，連通性較差(圖2-2c、d)。

(5)微裂隙:微裂隙主要形成于受構(gòu)造變動(dòng)或天然氣聚集的異常高壓導(dǎo)致的破裂作用，微裂隙技能提高滲透率，同時(shí)也能夠?yàn)闅獠鼐奂纬蓛?chǔ)集空間，本區(qū)部分儲(chǔ)層可見少量微裂隙。

另據(jù)鑄體薄片資料統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)層孔隙直徑最小值4.71μm，最大值194.66μm，一般值為16～125μm，平均值為40.42μm。據(jù)康毅力孔隙大小劃分標(biāo)準(zhǔn)(表2)和圖3可知，本區(qū)儲(chǔ)層孔隙以中孔為主，小孔和微孔只占很小的比例。

表2 康毅力等孔隙分級(jí)

圖3 蓬萊鎮(zhèn)儲(chǔ)層孔隙類型

2.3 儲(chǔ)層物性

整個(gè)蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層孔隙度絕大多數(shù)都在10%以上(圖4)。蓬一、蓬二氣藏孔隙度大于13%的儲(chǔ)層可以達(dá)到59%～76%；孔隙度13%～10%的儲(chǔ)層占19%～11%；孔隙度小于10%的儲(chǔ)層占22%～12%左右。蓬三氣藏孔隙度在10%～13%與大于13%的儲(chǔ)層比例相當(dāng)，其次為6%～10%之間；蓬四氣藏則以10%～13%的儲(chǔ)層為主，達(dá)到67%，其它三類所占比例都較少。整體上反映出自上而下蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層物性逐漸變差的趨勢(shì)。

從蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層的孔滲相關(guān)性(圖5a，圖5b)來看，總體上，儲(chǔ)層滲透率隨孔隙度升高而升高，反映了孔滲相關(guān)性比較好，該區(qū)儲(chǔ)層主要為孔隙型，受裂縫影響較小。根據(jù)孔滲相關(guān)性也能夠明顯看出儲(chǔ)層物性之間的差別：上部蓬一、蓬二氣藏的孔滲相關(guān)性明顯大于下部蓬三、蓬四氣藏。從滲透率值來看，蓬一、蓬二段部分儲(chǔ)層的滲透率在20md～90md，而蓬三、蓬四段的滲透率主要集中在0md～20md之間。這在一定程度上反映了蓬萊鎮(zhèn)組下部JP34儲(chǔ)層受壓實(shí)、膠結(jié)作用的影響較大，使得其儲(chǔ)層物性有所變差。

圖4 蓬萊鎮(zhèn)儲(chǔ)層孔隙度分布直方圖

圖5 蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層孔滲關(guān)系圖

2.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

本次收集到龍62、龍69、龍70、龍71、龍73、龍74井等6口井的壓汞資料，利用其來分析蓬萊鎮(zhèn)組的壓汞特征。圖6為部分樣品的壓汞曲線。

從壓汞曲線的形態(tài)分析來看，蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層的排驅(qū)壓力在0.3～1.2MPa之間，大多集中在1MPa左右；飽和度中值壓力在2～10MPa之間，最小非飽和孔喉孔隙體積大多在4%～10%之間，但個(gè)別樣品的壓汞飽和度可以達(dá)到100%。從壓汞曲線的歪度來看，其曲線向右上方偏離，反映了蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層的孔喉較細(xì)。據(jù)壓汞曲線的平緩段來看，儲(chǔ)層巖石分選中等，孔喉大小分布相對(duì)比較均勻。

圖6 部分樣品壓汞曲線

2.5 沉積及沉積后作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

2.5.1 沉積作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

研究區(qū)內(nèi)各沉積微相的區(qū)別導(dǎo)致巖石孔滲特征亦具有較大差異，顯示儲(chǔ)層物性受到沉積相的較大控制，其中，水下分流河道微相砂巖平均滲透率為4×10-3μm2，平均孔隙度為20%；河口壩及遠(yuǎn)沙壩微相砂巖平均滲透率為0.25×10-3μm2，平均孔隙度為10.9%；分流間灣微相巖石平均滲透率為0.03×10-3μm2，平均孔隙度為11.1%；可見各類沉積微相中水下分流河道物性最好，河口壩、遠(yuǎn)砂壩等的物性相對(duì)較差。水下分流河道受高能水流作用，具有較強(qiáng)的水動(dòng)力作用，可以沉積厚度大、粒度大的儲(chǔ)集砂體，巖屑、雜基含量少，分選相對(duì)較好，而成巖期易受改造[4-7]，發(fā)育有粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，可以形成良好的砂巖儲(chǔ)層。河口壩、遠(yuǎn)砂壩砂巖粒度相對(duì)較細(xì)，厚度薄，更易受到碳酸鹽膠結(jié)物含量的強(qiáng)烈影響。天然堤等微相遠(yuǎn)離河床，泥質(zhì)增多，紋層發(fā)育，其儲(chǔ)層泥質(zhì)巖屑、云母等塑性顆粒和雜基含量較高，儲(chǔ)集物性變差[8]。因此，分流河道微相是勘探開發(fā)的有利儲(chǔ)集相帶。

2.5.2 沉積后作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

(1)壓實(shí)作用。蓬萊鎮(zhèn)儲(chǔ)層深約500～1100m，顆粒接觸關(guān)系多為點(diǎn)-線接觸，壓實(shí)作用隨深度增加而逐漸加深。

研究區(qū)壓實(shí)作用表現(xiàn)為中—強(qiáng)壓實(shí)的特點(diǎn)，碎屑多呈線接觸或點(diǎn)—線接觸，在含有較多塑性碎屑的砂巖中，碎屑以線接觸為主，大多數(shù)巖石中的粒間孔減少減小呈現(xiàn)細(xì)小粒間孔的特征，其內(nèi)充填的少量泥質(zhì)雜基溶蝕后可形成次生粒間孔，這點(diǎn)在井范圍內(nèi)部分層段內(nèi)普遍存在(圖2～圖6)。

(2)溶蝕作用。雖然壓實(shí)作用使其儲(chǔ)層原始粒間孔急劇減少僅殘留極少部分，但由于有機(jī)酸溶液對(duì)鋁硅酸鹽礦物強(qiáng)烈的溶解作用，在某些層段產(chǎn)生了大量次生孔隙，使其砂體的儲(chǔ)集性能得到極大改善，溶蝕作用是該區(qū)儲(chǔ)層最重要的成巖作用之一。

蓬萊鎮(zhèn)組氣藏目前能識(shí)別出早、晚兩期溶解作用。其中蓬3氣藏為晚期溶解作用，次生孔隙特別發(fā)育，晚期次生礦物硬石膏、方解石遭受溶蝕。

主要表現(xiàn)為長石的溶蝕，沿解理面的溶蝕，形成孔徑較大的粒間孔及孤立的粒內(nèi)溶孔，也可發(fā)現(xiàn)方解石、沸石及石膏的邊緣具港灣狀、殘缺狀、月牙狀的溶蝕特征(圖7)。

圖7 洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組溶蝕作用薄片

(3)膠結(jié)作用。研究區(qū)較常見的膠結(jié)作用主要有以下兩種：

方解石的膠結(jié)作用：方解石在蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層發(fā)育較為廣泛，但發(fā)育程度有所差異，就整體而言，構(gòu)造低部方解石含量要高于構(gòu)造高部。方解石的膠結(jié)作用是對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性的巨大破壞，隨著方解石含量的逐漸增加，可以看到儲(chǔ)層的孔隙度呈明顯降低趨勢(shì)(圖8)。

圖8 洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組方解石膠結(jié)作用薄片

硬石膏的膠結(jié)作用：研究區(qū)儲(chǔ)層中硬石膏同樣較為常見，但埋深達(dá)到一定深度才出現(xiàn)，可見硬石膏屬于晚成巖早期所形成，硬石膏的充填對(duì)儲(chǔ)層具有不利影響，使得原本溶蝕所增加的孔隙進(jìn)一步減少。

(4)交代作用：交代作用是一種礦物在溶解的過程中被新生礦物置換形成新礦物的過程，以新礦物與被溶解的礦物具有不同的化學(xué)成分為顯著特征[10]。研究區(qū)儲(chǔ)層中常間方解石、硬石膏對(duì)碎屑長石、石英、巖屑碎屑發(fā)生的交代作用，一般不造成假象，新生的方解石、硬石膏等都只是部分地占據(jù)了原來顆粒的位置，或使被交代的碎屑呈殘余狀。

(5)破裂作用：蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層巖石無明顯破裂，只存在少量因碎屑大小分布不均造成層間微縫。

從儲(chǔ)層的成巖及后生作用來看，壓實(shí)作用和膠結(jié)作用導(dǎo)致了原生孔隙的逐漸破壞，對(duì)孔隙結(jié)構(gòu)影響巨大，而溶蝕和交代作能夠提高孔隙度，并對(duì)孔喉具有改善作用。

3 結(jié)論

(1)洛帶蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層(砂體)主要屬于三角洲前緣亞相，發(fā)育有水下分流河道、河口壩等微相，通過地震資料解釋與測(cè)井解釋互饋綜合判斷，對(duì)于橫向變化復(fù)雜，縱向多期次疊置的河道砂體具有良好的效果。本區(qū)內(nèi)不同沉積微相的巖石孔隙度及滲透率特征差異較大，顯示儲(chǔ)層物性受到沉積相的較大控制，其中，水下分流河道微相長期受高能水流作用，易于形成良好的砂巖儲(chǔ)層，是勘探開發(fā)的有利儲(chǔ)集相帶。

儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間以粒間孔為主，其次是粒內(nèi)溶孔、晶間孔，巖石中裂縫、微裂縫極少發(fā)育，屬孔隙型儲(chǔ)層。JP34儲(chǔ)層受壓實(shí)、膠結(jié)作用的影響較大，使得其儲(chǔ)層物性有所變差。

(2)本區(qū)砂體儲(chǔ)集巖性以灰綠色、棕色、褐灰色細(xì)粒巖屑石英砂巖、巖屑砂巖為主，次為長石巖屑石英砂巖和長石巖屑砂巖，儲(chǔ)層整體孔喉較細(xì)。據(jù)壓汞曲線的平緩段來看，儲(chǔ)層巖石分選中等，孔喉大小分布相對(duì)比較均勻。孔隙度在10%～13%與大于13%的儲(chǔ)層比例相當(dāng)，其次為6%～10%之間。

溶蝕作用是該區(qū)儲(chǔ)層最重要的成巖作用之一，溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙可以極大改善儲(chǔ)層因受到壓實(shí)、方解石的膠結(jié)作用等導(dǎo)致的孔隙性破壞，研究區(qū)內(nèi)常?？梢砸姷酱紊紫短貏e發(fā)育等多期溶蝕的證據(jù)。

從成巖及后生作用整體來看，以膠結(jié)作用為主的成巖后生作用影響最為顯著，只有溶解作用和交代作用對(duì)孔喉有一定的改善作用。