四川盆地五百梯地區(qū)長興組生物礁儲(chǔ)層特征研究

袁賜鳴，羅 威，王 雷

(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059)

近二三十年以來，有許多的學(xué)者參與到了川東北長興組生物礁儲(chǔ)層的研究中，不同學(xué)者依據(jù)不同地區(qū)的資料和不同的研究方法，從不同的方面闡述了生物礁儲(chǔ)層的沉積地貌、海平面波動(dòng)、白云巖化、溶蝕作用、構(gòu)造裂縫等因素對(duì)生物礁儲(chǔ)層的影響和控制作用。雖然生物礁儲(chǔ)層的研究程度已相對(duì)較高，但在某些細(xì)節(jié)問題的認(rèn)識(shí)上可能還存在一些分歧，主要的問題在于對(duì)生物礁儲(chǔ)層的地震識(shí)別。本文根據(jù)井位分布位置、生物礁的分布特征及實(shí)際可用巖性資料，選取了研究區(qū)的天東10井作為研究對(duì)象，來對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的巖芯觀察和巖屑薄片鑒定描述，這能夠?yàn)檠芯繀^(qū)的地震資料解釋和下一步的勘探提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)資料和事實(shí)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地上二疊統(tǒng)屬于海侵型碳酸鹽緩坡沉積，整個(gè)川東地區(qū)吳家坪期為典型的碳酸鹽緩坡環(huán)境，長興期為向碳酸鹽臺(tái)地轉(zhuǎn)化的碳酸鹽緩坡環(huán)境[1-3]，而長興組生物礁是碳酸鹽巖緩坡上發(fā)育起來的海侵生物礁系[4-6]。川東及川東北地區(qū)同屬海相沉積區(qū)，研究區(qū)長興組以開闊臺(tái)地沉積相為主，生物礁主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣和臺(tái)地內(nèi)部相對(duì)隆起的部位[3-9]。

2 巖心及薄片特征

天東10井位于大天池構(gòu)造北段東翼斷下盤的五百梯構(gòu)造北高點(diǎn)，北段近軸部，是一口礁灘型產(chǎn)氣井[5-6]。巖性主要是灰色、灰褐色、褐灰色白云巖，溶孔云巖及深灰色灰?guī)r，下部為深灰色硅質(zhì)灰?guī)r。其中，飛仙關(guān)組均為巖屑樣，巖性主要是深灰色、灰黑色泥晶灰?guī)r和灰黑色燧石結(jié)核泥晶灰?guī)r，底部為深灰色細(xì)粉晶灰?guī)r。巖石相對(duì)致密、泥質(zhì)含量不均。長興組巖性主要為細(xì)粉晶灰?guī)r、細(xì)粉晶白云巖、泥晶生屑或藻屑灰?guī)r、亮晶生屑或藻屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等(圖1～7)。

長興組取芯井段為3748.0～3898.1m，底界以鉆遇燧石結(jié)核灰?guī)r為止，芯長147 m。巖石類型主要為細(xì)晶白云巖、溶孔白云巖、生物碎屑灰?guī)r，生物類型主要有海綿、苔蘚蟲、棘皮、藻類等。本文根據(jù)天東10井的分層數(shù)據(jù)，接下來簡述長興組各段的巖心及薄片特征(表1)。

表1 天東10井分層數(shù)據(jù)表

2.1 長三段巖心及薄片特征

長興組三段：3740～3774 m，均為巖芯樣。上部為細(xì)粉晶白云巖，粗粉晶白云巖，夾細(xì)粉晶灰質(zhì)白云巖及少量云質(zhì)泥巖，細(xì)粉晶、粗粉晶白云巖中含少量棘皮類生物、藻屑等，部分依然可見交代殘余粒屑結(jié)構(gòu)，原巖可能是砂屑結(jié)構(gòu)或生物碎屑結(jié)構(gòu)，其中有機(jī)質(zhì)呈團(tuán)分布，黃鐵礦呈團(tuán)狀或零散狀分布。發(fā)育構(gòu)造縫，并被有機(jī)質(zhì)、方解石、白云石等充填。不同程度的白云化作用或重結(jié)晶作用使得白云石晶體大小不一，呈現(xiàn)出雙眾數(shù)結(jié)構(gòu)，晶體較粗的部分發(fā)育晶間孔，并被瀝青充填(圖1)。

圖1 天東10井長興組三段上部巖石特征(3771.15-3773.31 m)

中部(3763.56～3769.25 m)為溶孔細(xì)粉晶、細(xì)晶白云巖，夾海綿白云巖和交代殘余生物碎屑、砂屑白云巖，可見少量殘余的砂屑和少量生物碎屑。發(fā)育晶間孔、晶間溶孔和擴(kuò)大溶孔，面孔率分布在3%～12%，部分溶孔被有機(jī)質(zhì)、粗大的方解石充填，且有機(jī)質(zhì)占位早于方解石(圖2)。

圖2 天東10井長興組三段中部巖石特征(3767.03-3767.12 m)

下部為細(xì)晶白云巖，少量粗粉晶白云巖。白云石呈菱形，自形程度高，晶間孔基本全部被黑色有機(jī)質(zhì)充填。發(fā)育裂縫及少量擴(kuò)大溶孔，致使巖石連通性變好(圖3)。

圖3 天東10井長興組三段下部巖石特征(3757.13-3757.21 m)

2.2 長二段巖心及薄片特征

長組興組二段為3774～3891 m，均為巖芯樣。上部為細(xì)晶白云巖、藻團(tuán)粒細(xì)粉晶白云巖、粗粉晶白云巖、溶孔細(xì)晶白云巖，夾少量粗粉晶生物云質(zhì)灰?guī)r。強(qiáng)烈的白云化作用和重結(jié)晶作用，使得白云晶體大小不一，較細(xì)的白云巖部分晶間孔不發(fā)育，較粗部分發(fā)育晶間孔，并被有機(jī)質(zhì)和方解石充填，有機(jī)質(zhì)早于方解石?？梢娊淮鷼堄嗟纳锼槠?，重結(jié)晶后不易辨認(rèn)，可辨認(rèn)的有生物有孔蟲，棘皮較多。孔隙主要為晶間孔、晶間溶孔、擴(kuò)大溶孔及溶蝕縫、構(gòu)造縫，部分構(gòu)造縫充填有石膏(圖4)。

圖4 天東10井長興組二段上部巖石特征

中部為細(xì)粉晶海綿白云巖、細(xì)粉晶生物碎屑云質(zhì)灰?guī)r、溶孔細(xì)晶灰?guī)r、溶孔生物細(xì)晶白云巖、細(xì)晶白云巖。重結(jié)晶作用強(qiáng)烈，大部份生物模糊不清，溶孔可見生物體腔溶孔，瓣鰓類生物體形大，但均被溶蝕，粒間溶孔，晶間溶孔等。下部為細(xì)粉晶海綿灰?guī)r-溶孔細(xì)晶白云巖、生物細(xì)晶灰?guī)r-細(xì)粉晶生物碎屑灰?guī)r與溶孔細(xì)晶白云的互層-亮晶礁角礫灰?guī)r和細(xì)粉晶藻團(tuán)粒灰?guī)r互層-溶孔細(xì)晶白云巖-生物屑細(xì)粉晶灰?guī)r。其中生物類型有：海綿、藻屑、棘皮、有孔蟲等，孔隙主要是晶間孔、晶間溶孔、擴(kuò)大溶孔、鑄?？?、溶蝕縫等，發(fā)育多段儲(chǔ)集層(圖5～圖6)。

圖5 天東10井長興組二段中部巖石特征

圖6 天東10井長興組二段下部巖石特征

2.3 長一段巖心及薄片特征

長興組一段為3891～3962 m，上部為巖芯樣。巖芯未見長一段底，取芯底界為3898.1 m，主要以細(xì)粉晶棘皮灰?guī)r和細(xì)粉晶藻屑灰?guī)r，夾亮晶蜓科灰?guī)r。重結(jié)晶作用比較強(qiáng)烈，粒屑和填隙物遭受不同程度的重結(jié)晶作用，生物結(jié)構(gòu)被破壞，可見蜓、棘皮、藻屑、有孔蟲、腕足等生物碎屑，部分生物被硅化，有些被有機(jī)質(zhì)浸染。發(fā)育少量粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔，可見縫合線、裂縫中充填有泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)(圖7)。

圖7 天東10井長興組一段巖石特征

3 巖性特征分析

3.1 巖石類型

根據(jù)對(duì)天東10井的巖芯和薄片的觀察，可以看出其主要巖石類型有泥微晶灰?guī)r、含生物碎屑泥微晶灰?guī)r、微晶生物碎屑灰?guī)r、海綿礁灰?guī)r、白云化生物碎屑灰?guī)r，微晶白云巖、粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖、中-細(xì)晶白云巖，殘余生屑白云巖、灰質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖、膏鹽等。其中碳酸鹽巖按結(jié)構(gòu)-成因分類，可歸納為泥、微晶結(jié)構(gòu)的巖石、顆粒結(jié)構(gòu)的巖石、生物骨架結(jié)構(gòu)的巖石、交代殘余結(jié)構(gòu)的巖石和晶粒結(jié)構(gòu)的巖石。

3.2 孔隙類型

由巖芯觀察和薄片鑒定結(jié)果可知，所選的天東10井主要發(fā)育的孔隙為次生孔隙?？紫额愋椭饕獮榫чg孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、擴(kuò)大溶孔、溶蝕縫、鑄?？椎?。4、儲(chǔ)層特征分析通過以上巖芯和薄片觀察，結(jié)合巖石特征、孔隙特征和類型，將儲(chǔ)層質(zhì)量劃分為：平均孔隙度>6%為優(yōu)，平均孔隙度在4%～6%之間為良，平均孔隙度在3%～4%之間為中，平均孔隙度在1%～3%之間為差，平均孔隙度<1%為極差等幾種類別。

在長興組三段，上部為淺灰-灰色粉晶-細(xì)晶白云巖，下部淺灰-灰色溶孔白云巖和溶孔角礫白云巖，溶孔發(fā)育(圖1～3)。3758.0～3760.0 m井段的孔隙度變化范圍為1.12%～9.02%，平均孔隙度為3.2%。3761.0～3772.6 m井段的孔隙度變化范圍為0.28%～13.48%，平均孔隙度為3.79%。

長興組二段可見幾個(gè)不同質(zhì)量的儲(chǔ)層段。3774.05～3779.5 m井段的孔隙度分布范圍為0.82%～3.19%，平均值為1.74%，儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)較差。3779.49～3782.38 m井段的孔隙度分布范圍為0.52%～3.17%，平均值為2.37%，儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)中等偏差，以上主要為細(xì)晶白云巖。

圖8 天東10井長興組孔隙分布和演化特征

3871.0～3886.6 m，淺灰色溶孔白云巖，粉晶白云巖?？紫抖茸兓秶鸀?.22%～8.54%，平均值為4.01%，儲(chǔ)層質(zhì)量較好。3886.74～3889.49 m，溶孔細(xì)粉晶灰?guī)r，細(xì)粉晶生屑灰?guī)r?？紫抖茸兓秶鸀?.47%～7.35%，平均孔隙度為2.68%，儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)中等偏差。

長興組一段主要以細(xì)粉晶藻屑灰?guī)r為主，儲(chǔ)層質(zhì)量較差，孔隙度變化范圍為0.47%～2.25%，平均值僅為0.89%。

由此可以在天東10井長興組識(shí)別出多個(gè)儲(chǔ)層段，如圖8，可以看出，長興組三段中下部分、長興組二段的白云巖段中發(fā)育相對(duì)較好的儲(chǔ)層，長興組一段的灰?guī)r中也發(fā)育有孔隙，但儲(chǔ)層質(zhì)量較差?？梢缘贸霭自茙r的儲(chǔ)層質(zhì)量明顯好于灰?guī)r，整個(gè)井段中只有長興組一段的灰?guī)r中發(fā)育少量孔隙。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)內(nèi)長興組礁灘儲(chǔ)層的巖石類型主要是具有顆粒結(jié)構(gòu)、生物骨架結(jié)構(gòu)的灰?guī)r和不同晶粒結(jié)構(gòu)的白云巖、交代殘余粒屑結(jié)構(gòu)的白云巖，即各類生物碎屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、礁灰?guī)r等，粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖、殘余生物碎屑白云巖和殘余砂屑白云巖等，而白云巖是這些巖石中真正成為有效儲(chǔ)層的巖石。

(2)從薄片中可以觀察得出，白云巖中仍殘留有不同含量、不同類型的生物碎屑，有些為殘余粒屑白云巖，可見極其明顯的粒屑輪廓。這說明了這些白云巖白云化之前的母巖可能為各種不同類型的顆?；?guī)r。

(3)研究區(qū)長興組礁灘儲(chǔ)層主要受控于沉積和成巖兩個(gè)因素。沉積期為儲(chǔ)層的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，強(qiáng)烈的成巖改造能形成儲(chǔ)集空間，而白云化作用是研究區(qū)形成儲(chǔ)集空間的主要成巖改造方式。