川西南井研地區(qū)龍王廟組儲層特征及主控因素

王東，王海軍，王瑩，張小青

（中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041）

0 引言

四川盆地龍王廟組目前已在樂山—龍女寺古隆起之上發(fā)現(xiàn)并建成特大型整裝海相深層碳酸鹽巖氣田——安岳氣田[1-2]，展現(xiàn)出樂山—龍女寺古隆起龍王廟組巨大的油氣勘探潛力[3-5]。

同處于樂山—龍女寺古隆起之上的川西南井研地區(qū)，是否具備發(fā)育成藏有利的儲集條件和巖性圈閉基礎(chǔ)，是解決龍王廟組油氣勘探的關(guān)鍵[6-10]。鑒于此，充分利用區(qū)內(nèi)鉆井巖心、薄片、測錄井等資料，結(jié)合掃描電鏡、物性、壓汞、陰極發(fā)光等實驗分析數(shù)據(jù)，開展龍王廟組儲層特征研究，明確儲層成因，建立優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育模式，并在與周緣野外剖面對比的基礎(chǔ)上，探討儲層側(cè)向封堵性，落實巖性圈閉發(fā)育基礎(chǔ)，明確儲層縱橫向展布，以期指導(dǎo)包括井研地區(qū)在內(nèi)的川西南廣大構(gòu)造斜坡區(qū)油氣勘探。

1 地質(zhì)概況

處于樂山—龍女寺古隆起之上的研究區(qū)（見圖1a），在二疊紀(jì)前受加里東運動的持續(xù)影響[8-9，11]，長期處于南高北低的構(gòu)造斜坡區(qū)，并一直持續(xù)到喜山運動之前。喜山期以來，受南東和北西向擠壓應(yīng)力場的作用，研究區(qū)構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，夾持于威遠(yuǎn)大型穹隆構(gòu)造和鐵山構(gòu)造之間的構(gòu)造鞍部[12]，整體呈南高北低的構(gòu)造格局（見圖1b）。

圖1 井研地區(qū)地質(zhì)概況

受加里東運動隆升剝蝕影響，龍王廟組由東南向西北逐漸剝蝕減薄，在研究區(qū)西北部剝蝕殆盡（見圖1b），今地層殘厚 0～100 m（見圖1c）。 龍王廟組沉積期[13-15]，研究區(qū)整體為潮坪沉積環(huán)境，高能砂屑鮞粒灘全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育于龍二段中部，厚20～27 m。龍王廟組之下發(fā)育優(yōu)質(zhì)的下寒武統(tǒng)筇竹寺組—麥地坪組烴源巖[16]，通源斷裂發(fā)育，成藏配置優(yōu)越[10，17]，勘探前景良好。

2 儲層特征

2.1 巖石類型

龍二段儲層巖性主要為顆粒灘沉積的淺灰、灰色殘余砂屑鮞粒白云巖、殘余砂屑粉晶白云巖（見圖2a，2b），由于巖石重結(jié)晶較明顯，大多表現(xiàn)出較強的殘余結(jié)構(gòu)特征，同時亦可見大量溶蝕孔隙發(fā)育。而龍一段顆粒灘沉積欠發(fā)育，以云坪、砂云坪相沉積的灰色泥微晶—粉細(xì)晶白云巖、含砂質(zhì)白云巖為主（見圖2c），巖石致密，孔隙欠發(fā)育。

圖2 井研地區(qū)龍王廟組儲層典型巖心及鏡下特征

2.2 儲集空間類型

龍王廟組儲層孔、洞、縫主要發(fā)育于龍二段顆粒灘相白云巖中，以粒間溶孔（針孔）和小孔洞為主（見圖2a，2b，2d—2f），裂（溶）縫次之，整體面孔洞率 2.5%～10.0%，呈斑塊狀、蜂窩狀順層密集發(fā)育?？紫逗涂锥创蠖酁槲闯涮睢醭涮?，充填物以白云石、石英為主（見圖2d—2f）。裂（溶）縫以微—細(xì)縫為主，早期以白云石或方解石全充填為主，晚期以未充填為主。

2.3 物性特征

龍二段儲層整體表現(xiàn)為中—低孔滲的Ⅱ—Ⅲ類孔隙-孔洞型儲層，均質(zhì)性較強?？紫抖?.41%～9.83%，平均4.76%，其中孔隙度大于2%的樣品數(shù)量占比約90%（見圖3a），總體表現(xiàn)出中—低孔特征；滲透率0.001×10-3～805.000×10-3μm2，平均 2.393×10-3μm2，滲透率大于 0.010×10-3μm2的樣品數(shù)量占比約 86%（見圖3b），總體表現(xiàn)出中—低滲特征。從孔滲相關(guān)性交會可知（見圖3c），大部分樣品孔、滲之間存在較明顯的正相關(guān)性，結(jié)合巖心及薄片觀察統(tǒng)計結(jié)果，龍二段儲層類型主要為孔隙-孔洞型儲層，局部受裂縫影響。

圖3 井研地區(qū)龍王廟組儲層物性特征

2.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

龍二段孔隙度大于2%的樣品中，飽和度中值喉道半徑（R50）介于 0.036～1.209 μm，平均 0.503 μm，大、中、細(xì)喉道均發(fā)育，而喉道半徑大于0.075 μm的占比介于41.3%～71.4%，平均60.1%，表現(xiàn)出明顯以大孔隙為主的特征，儲層孔隙結(jié)構(gòu)以大孔大—細(xì)喉為主。

典型壓汞曲線特征表明，孔隙度、滲透率分別為7.2%和 2.920×10-3μm2的Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層 （見圖4a），進(jìn)汞壓力低，平臺較明顯，儲層孔隙分選好，孔喉較粗，均質(zhì)性較強；而孔隙度、滲透率分別為4.5%和0.616×10-3μm2的Ⅲ類儲層（見圖4b），進(jìn)汞壓力同樣較低，但平臺不明顯，孔隙分選一般—較好，孔喉中—細(xì)，均質(zhì)性差于Ⅱ類優(yōu)質(zhì)儲層。另外，孔隙度小于2%的非儲層，進(jìn)汞壓力較高，進(jìn)汞飽和度低，孔喉微小，孔隙結(jié)構(gòu)差，可以作為優(yōu)質(zhì)孔隙（洞）儲層良好的封隔層。

圖4 井研地區(qū)龍王廟組儲層典型壓汞曲線特征

3 儲層發(fā)育主控因素

3.1 顆粒灘沉積是儲層發(fā)育的基礎(chǔ)

龍王廟組儲層具有典型的相控特征，沉積微相對后期儲層的發(fā)育程度起到非常重要的控制作用[18-20]。統(tǒng)計表明，以殘余砂屑鮞粒白云巖、殘余砂屑粉晶白云巖為主的顆粒灘沉積儲層厚度最大（見圖5a），儲層物性最好（見圖5b）。龍王廟組沉積期，研究區(qū)整體處于潮坪沉積環(huán)境，微古地貌高部位水動力強，有利于厚層大顆粒灘的沉積[21]（見圖6a），顆粒（砂屑、鮞粒）間以海底亮晶膠結(jié)的文石或高鎂方解石為主，這些礦物一旦因海平面短暫下降而暴露于大氣淡水環(huán)境中，便會變得不穩(wěn)定，十分易于遭受大氣淡水的選擇性溶蝕，加之厚大顆粒灘水體淺，這為準(zhǔn)同生期暴露溶蝕形成孔隙型儲層奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。而顆粒灘間微古地貌低，水動力弱，以云坪、砂云坪沉積的泥微晶白云巖、砂質(zhì)白云巖為主，利于準(zhǔn)同生期大氣淡水溶蝕的不穩(wěn)定礦物文石或高鎂方解石膠結(jié)物欠發(fā)育，再加上水體較深不易于暴露，因而不具備儲層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)，巖石致密，一般儲層厚度小、物性差（見圖5）。

圖5 井研地區(qū)龍王廟組儲層厚度及平均孔隙度與沉積微相的關(guān)系

井研地區(qū)龍王廟組顆粒灘相控儲層全區(qū)穩(wěn)定分布于龍二段中部，而井研地區(qū)以西的張山、范店野外剖面龍王廟組儲層則穩(wěn)定發(fā)育于龍一段顆粒灘沉積中 （見圖7a，7b），龍二段則以云坪、砂云坪沉積為主（見圖7c，7d），巖石致密，實測孔隙度小于2%，儲層不發(fā)育，說明顆粒灘縱橫向分布具有不連續(xù)性。顆粒灘縱橫向分布的不連續(xù)性，為井研地區(qū)龍二段向西南部構(gòu)造高部位形成側(cè)向封堵提供了良好條件，具備發(fā)育巖性圈閉基礎(chǔ)。這增強了對包括井研地區(qū)在內(nèi)的川西南廣大構(gòu)造斜坡區(qū)的油氣勘探信心，擴大了油氣勘探范圍。

圖6 井研地區(qū)龍王廟組儲層發(fā)育模式

圖7 井研地區(qū)以西野外露頭龍王廟組儲層典型鏡下特征

3.2 準(zhǔn)同生溶蝕是儲層發(fā)育的關(guān)鍵

準(zhǔn)同生溶蝕主要發(fā)生在臺內(nèi)顆粒灘沉積的顆粒白云巖內(nèi)，是龍王廟組產(chǎn)生大量溶蝕孔洞的關(guān)鍵[22-25]。準(zhǔn)同生期，海平面短暫下降，微古地貌高部位沉積的顆粒灘暴露于大氣淡水環(huán)境（見圖6b），顆粒間由文石或高鎂方解石組成的亮晶環(huán)邊膠結(jié)物在大氣淡水環(huán)境中變得不穩(wěn)定，極易發(fā)生溶蝕，形成選擇性粒間溶孔（見圖2a），孔隙圍巖及孔隙中充填物所表現(xiàn)出來的暗淡陰極發(fā)光（見圖2g），也進(jìn)一步指示孔隙的形成主要受準(zhǔn)同生溶蝕作用控制。同時由于龍王廟組白云石化時間早，準(zhǔn)同生-滲透回流、淺埋藏白云石化大大提高了巖石的抗壓實能力，從而對早期孔隙的保存起到建設(shè)性作用。早期孔滲層的存在和較早的白云石化，為后期表生期大氣淡水滲濾和巖溶提供了良好條件。

3.3 表生巖溶是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的保障

表生期，疊加于顆粒灘相準(zhǔn)同生溶蝕孔隙儲層之上的表生巖溶擴溶是優(yōu)質(zhì)儲層形成的重要保障[26-27]，形成的大量優(yōu)質(zhì)擴溶孔洞縫可有效提高儲層的儲滲能力。受樂山—龍女寺古隆起構(gòu)造演化的影響，下寒武統(tǒng)龍王廟組埋藏后經(jīng)歷了多期構(gòu)造抬升，川西南地區(qū)構(gòu)造格局發(fā)生重大變化，使得包括井研地區(qū)北部在內(nèi)的廣大地區(qū)龍王廟組大面積剝蝕缺失或直接暴露。受垂向上龍王廟組上覆陡坡寺組致密泥巖阻擋，地表水經(jīng)由研究區(qū)北部龍王廟組露頭區(qū)或斷裂裂縫發(fā)育區(qū)下滲（見圖6c），以層間順層流動的方式沿龍王廟組先存孔滲層或裂縫帶流動并對早期孔隙空間（準(zhǔn)同生期組構(gòu)選擇性溶蝕孔隙）進(jìn)一步巖溶擴大，這一點可從J1井龍王廟組巖心上所表現(xiàn)出的表生擴溶孔洞發(fā)育于準(zhǔn)同生溶蝕孔隙（針孔）之下得到印證。順層巖溶擴溶形成大量充填程度低、連通性好且具蜂窩狀、斑塊狀順層展布的擴溶孔洞縫，大大提高了儲層的儲滲能力。巖心普遍見大氣淡水漫流巖溶形成的斑塊狀溶蝕孔洞（見圖2d），鏡下十分明顯且普遍發(fā)育的白云石晶體溶碎現(xiàn)象（見圖2b），孔洞邊緣第一世代充填物及裂縫可見明亮陰極發(fā)光（見圖2h），均指示了研究區(qū)表生巖溶作用的存在和對優(yōu)質(zhì)儲層的貢獻(xiàn)。另外，（砂）云坪沉積的泥微晶（砂質(zhì)）白云巖，因早期孔滲層欠發(fā)育，制約了巖石的透水性和流體的流動性，加上白云巖在地表條件下可溶性差，不具有表生巖溶發(fā)育條件，因此孔洞不發(fā)育，僅局部發(fā)育順裂縫分布的規(guī)模較小的擴溶縫。

4 儲層展布

研究區(qū)龍王廟組優(yōu)質(zhì)儲層縱向上穩(wěn)定發(fā)育于龍二段中部顆粒灘沉積中，距龍王廟組頂14.5～23.0 m，顆粒灘相儲層厚13～22 m?；邶埻鯊R組優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育主控因素，在井-震標(biāo)定的基礎(chǔ)上，建立地震（波阻抗）與測井?dāng)?shù)據(jù)間的關(guān)系，采用地震相分析、振幅能量屬性分析、GR 及孔隙度反演等相關(guān)分析技術(shù)[28-29]，識別出龍王廟組儲層平面上主要環(huán)西北部古隆起剝蝕區(qū)成排、成帶廣泛展布（見圖8a），預(yù)測Ⅱ—Ⅲ類有利儲層面積近556 km2。波阻抗反演的Ⅱ類儲層主要分布于受表生巖溶疊加改造影響的近西北部剝蝕區(qū)，具有成排、成帶斷續(xù)分布特征，有利儲層面積約35 km2，反演的儲層孔隙度明顯較高，為5.0%～6.0%（見圖8b）。Ⅲ類儲層受相控明顯，全區(qū)廣泛展布（見圖8a），有利儲層面積約521 km2。研究區(qū)東南部，因表生巖溶作用影響減弱，優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育程度降低，儲層分布不連續(xù)，反演的儲層孔隙度相對降低，主要為2.0%～3.5%（見圖8b）。

圖8 井研地區(qū)龍王廟組儲層預(yù)測

5 結(jié)論

1）井研地區(qū)龍王廟組顆粒灘相儲層廣泛發(fā)育。儲層巖性以顆粒灘沉積的殘余砂屑鮞粒白云巖、殘余砂屑粉晶白云巖為主，儲集空間類型以粒間溶孔（針孔）及表生擴溶小孔洞為主，整體為均質(zhì)性較強的中—低孔滲的孔隙-孔洞型儲層。

2）龍王廟組儲層整體表現(xiàn)出明顯的相控特征。沉積期微古地貌高部位的顆粒灘沉積是儲層發(fā)育的基礎(chǔ)，準(zhǔn)同生期組構(gòu)選擇性溶蝕作用是相控儲層發(fā)育的關(guān)鍵，表生期順層巖溶作用為優(yōu)質(zhì)擴溶孔洞儲層發(fā)育提供重要保障。

3）龍王廟組顆粒灘的不穩(wěn)定分布為相控儲層巖性圈閉發(fā)育提供了條件。井研地區(qū)和鄰區(qū)野外剖面顯示，龍王廟組顆粒灘相控儲層分別穩(wěn)定分布于龍二段中部和龍一段中部，區(qū)域上顆粒灘縱橫向的不連續(xù)分布，為相控儲層側(cè)向封堵提供了條件，包括井研地區(qū)在內(nèi)的川西南廣大構(gòu)造斜坡區(qū)均具備發(fā)育巖性圈閉的基礎(chǔ)。