普光氣田普陸1井須家河組砂巖儲層研究

路 遙，尹太舉，唐群英(油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學）長江大學地球科學學院，湖北荊州434023）

普光氣田是我國目前最大的氣田，為一構造-巖性復合型大型氣藏，其主要含氣層位是長興組和飛仙關組碳酸鹽巖。在鉆探過程中發現，陸相地層中，特別是須家河組有良好的天然氣顯示，可成為海相地層良好的接替目標層段。須家河組是四川地區重要的天然氣儲層，在川西和川西南地區有較大的發現，然而在川東地區一直沒有較大的發現，隨著普光氣田投入開發，對后續儲量的儲備需求日益重要，對陸相地層的研究也提上了日程。目前中原油田在普光地區針對陸相地層鉆探了普陸1井，并完成了大量的分析化驗項目，為深入評價須家河組提供了資料基礎。下面，筆者基于普光地區新的資料基礎，深入研究了須家河組儲層特征，并探討了儲層致密的原因。

1 儲層巖石學特征

研究區須家河組發育須二段、須四段和須六段含油氣儲集體，總體來說須家河組儲集層為一套成分成熟度較低而結構成熟度較高的陸源碎屑巖，成分成熟度較低表現在石英含量較低，而長石、巖屑含量較高，成分成熟度指數(石英／長石＋巖屑）平均值為1．27；結構成熟度較高表現在碎屑顆粒分選中-好、磨圓較好，以次棱-次圓狀為主，雜基含量較少。

根據普陸1井巖心錄井、巖屑錄井及116塊薄片鑒定及粒度等資料分析，可知工區儲層巖石類型多樣，以細砂巖、中砂巖、粉砂巖為主，其次是泥質粉砂巖和泥巖，而且在礫巖中也有儲層。根據碎屑顆粒組分特征圖可知，須二、六段主要為長石巖屑砂巖，須四段以長石巖屑砂巖為主，少數為巖屑砂巖（見圖1）。

圖1 須二段、須四段、須六段砂巖分類三角圖

據普陸1井儲層的巖石類型統計表(見表1）可知細砂巖儲層最為發育，共121．4m，占總厚度的32．52%；其次是中砂巖，發育79．6m儲層，占總厚度的22．32%；粉砂巖儲層也比較發育，占總厚度的19．39%；礫巖最為不發育。根據統計結果，普陸1井泥巖中也有儲層發育，且厚度較大，如在3139～3145m間，巖屑錄井為泥巖，測井曲線伽馬高值，但是槽面上漲，密度下降，粘度上升，明顯是氣層顯示，最終解釋為裂縫性含氣層。

表1 普陸1井儲層的巖石類型統計表

2 儲層的孔隙類型及特征

2．1 儲層孔隙類型

通過對普陸1井須家河組的鑄體薄片和掃描電鏡圖片的觀察，該區的巖性較致密，孔隙發育較差，原生孔隙和殘留孔隙少見，多以次生粒間孔為主。該區次生孔隙主要是由溶蝕作用或其他作用改造原來的顆粒及膠結物形成的孔隙，于普陸1井須家河組各段巖石中可見，是巖石中的主要孔隙類型。主要包括：

1）粒間溶蝕孔隙 粒間填隙物、云母被溶蝕或顆粒邊緣被溶蝕形成的次生孔隙等。

2）粒內溶孔 石英、長石及巖屑顆粒內部溶蝕形成的次生孔隙，長石溶蝕破碎形成的次生孔縫(見圖2）。該類孔隙一般呈斑點狀和蜂窩狀，孔隙細小，一般小于0．005mm，掃描電鏡下該類孔隙常見。

3）晶間溶孔 巖石中粘土礦物(如伊利石、綠泥石、高嶺石等）選擇性溶解而形成的次生孔隙。常見的有伊利石晶間孔、高嶺石晶間孔和綠泥石晶間孔。由于壓實作用影響，在巖石樣品中可見，但數量很少影響很小；其次為個別次生石英、長石晶體間孔隙。

4）微裂縫 由于機械壓實作用產生的裂縫。在顯微鏡下觀察儲層微裂縫較發育，一般呈長條狀穿越單個或數個顆粒。微裂縫有微構造縫和碎裂紋2種。前者因構造作用而形成，后者因強壓實作用而形成。微裂縫的形成與喜山期構造運動有關，褶皺強度大的地方，裂縫發育程度較高。通過鑄體薄片觀察可見微裂縫發育(見圖3）。

圖2 灰色細砂巖長石被溶蝕形成粒內溶孔（3503．58mT3x2）

圖3 右上角有一藍色的微裂縫(樣品99＿X4＿1）

5）構造裂縫 通過巖心的觀察，發現該區裂縫發育較多構造縫，裂縫發育的類型也比較多，有張裂縫、剪切縫、張剪裂縫、網狀裂縫。據此觀察普陸1井巖心照片、巖石薄片和鑄體薄片，該井裂縫主要被石英、方解石、瀝青和碳質充填-半充填。由于川東地區在印支期主要以沉降運動為主，所以裂縫的形成期次可以分為2期：燕山-早喜山期和晚喜山期，且以燕山-早喜山期為主，對儲層的影響最大。

2．2 儲層孔隙結構特征

對該區26個樣品的統計表明，其平均喉道半徑介于0．01～0．07μm，其均值為0．03μm，排驅壓力介于2～45MPa，平均11．23MPa，進汞飽和度介于10%～90%，平均僅37．89%，退汞效率介于17%～66%，平均35．94%，表明該區的儲層孔隙細、滲流能力差，孔隙連通性差，排驅壓力大、進汞量小和退汞效率低。

2．3 孔隙結構分類

按照孔隙結構特征，以進汞飽和度、退汞效率、排驅壓力等分析樣品結構參數為依據，可劃分為Ⅰ和Ⅱ2大類，并且每大類分為2小類(見表2）。

表2 儲層孔隙結構分類評價表

1）Ⅰ類 Ⅰ類是孔隙連續性較好、連通孔隙量較大的儲層，具體表現在具有較大的進汞量，退汞效率也較高，排替壓力相對較小，孔隙喉道相對較粗。此類儲層在所有樣品中有9個，其進汞飽和度基本上可達50%以上，退汞效率因孔隙結構的差異，變化較大，在17%～56%之間。排驅壓力較低，在8MPa以內，RC10多在0．05μm以上，RC50介于0．01～0．04μm之間，表明盡管其具有一定的儲集流動能力，但滲流通道很細，流動性很差。

Ⅰ類儲層按其退汞效率所反映的儲層孔隙的連續性，又可分為2類，一種是具有較高的退汞效率的好儲層(Ⅰ1），另一類則是具有很低的、孔隙結構非常復雜的較差儲層(Ⅰ2）。前者退汞效率大于30%，后者不到20%。從分析樣品看，前者有7個樣品，而后者只有2個樣品，說明該類儲層中以孔隙結構較好的儲層為主。

2）Ⅱ類 Ⅱ類儲層很差，主要表現在進汞飽和度低、退汞效率低、排驅壓力大孔隙喉道細小。該類儲層在分析樣品中有17個，占總樣品的2／3，表明該區儲層以較差的儲層孔隙結構為特征。從進汞飽和度看，該類樣品進汞飽和度基本在30%以下，表明連通孔隙少，退汞效率多在30%以下，個別由于存在微裂縫而具有較好的退汞效率，說明整體上儲層孔隙結構非常復雜，流體難于流動。從孔隙喉道大小看，該類儲層孔隙喉道細小，RC10基本上只有0．01μm以上，個別可到0．05μm。其排驅壓力多在8MPa以上，個別高達45MPa，說明滲流通道很細，流動性很差。

Ⅱ類儲層按驅替壓力分為2類，一類(Ⅱ1）是具有較小的驅替壓力的、孔隙喉道分布相對寬廣的具有較低排替壓力的儲層，另一類(Ⅱ2）是具有較大的排替壓力，孔隙喉道分布比較窄小，只發育極細喉道的儲層。前者排替壓力多在10MPa以內，而后者則高達20MPa以上，最高達45MPa。

3 物性特征

普陸1井在須家河組共有269塊常規物性測量取樣的樣品，測試了巖石密度、孔隙度和滲透率，測試分析結果表明該區巖石較致密，儲層物性較差，為超低孔、超低滲儲層[1]。巖石密度變化不大，處于2．48～2．72g／cm3之間，平均2．64g／cm3，最高位于須四段。孔隙度介于0．14%～7．84%之間，平均1．77%，最高位于須六段。滲透率介于(0．023～0．844）×10-3μm2，平均0．04×10-3μm2，最高位于須二段的淺灰色中砂巖中。圖4是其孔隙度分布圖，表明其孔隙度分布基本具有正態分布特征，峰值為1．5%，主要分布于0．5%～2．5%之間，大于4．5%的值很少，表明該井孔隙度整體上很小。圖5是滲透率分布圖，主要集中于(0．02～0．04）×10-3μm2之間，大于0．04×10-3μm2的樣品很少，而且測試樣品中沒有大于1×10-3μm2的樣品，表明其滲透率極低，屬于致密儲層。

4 儲層綜合評價

4．1 儲層分類

根據普光地區儲集層劃分與評價標準，統計須家河組儲層厚度，須家河組有效儲層厚度總計為169．4m，須二段、須四段和須六段是有效儲層分布的有利層位，且儲層主要以Ⅱ類較好儲層為主，Ⅰ類儲層厚度小，且只分布于須六段和須二段。這與須家河組儲層整體微觀特征一致，表現為孔喉細小、分選性差、連通性差的特點，儲層質量低。

圖4 普陸1井巖心測試孔隙度分布

圖5 普陸1井巖心測試滲透率分布

4．2 影響儲層致密的因素

雖然須家河組砂巖中的裂縫廣泛發育對改善儲層滲透性有利，但巖石依舊結構致密，屬低孔、低滲和特低孔、特低滲儲層[2]，認為儲層性質由常規變為非常規(致密）的主要原因是由成巖作用所造成的。

由于該區的巖石成分成熟度較低，早期巖石易受到強烈的壓實作用。除此之外，由于成巖早期地層水性質為弱酸性，顆粒型膠結物很難形成而導致早期的膠結作用較弱，巖石中的碎屑物質就被壓得更加緊密[3]。在成巖中后期，隨著溫度和壓力的升高，酸性流體注入，大量長石等鋁硅酸鹽與酸性流體發生反應，這些鋁硅酸鹽與酸發生反應形成SiO2，流體攜帶SiO2可能沿著石英顆粒表面或在孔隙中沉淀形成了非常穩定的硅質膠結物(包括次生加大）[4]，這些穩定的硅質膠結物及成巖后期生成的連生式碳酸鹽膠結物會封堵部分孔隙喉道。長期封閉條件下的成巖流體只對長石等部分易溶礦物進行了溶解，由于孔喉連通性較差，限制了地下酸性流體的流動，使得后期的溶蝕作用受限。

5 結 論

1）普陸1井須家河組砂巖類型以細～中粒巖屑砂巖、中粒長石巖屑砂巖為主，砂巖具有成分成熟度較低結構成熟度較高的特點。

2）該區的巖性致密，孔隙發育較差，原生孔隙和殘留孔隙少見，多以次生粒間孔為主。發育較多構造裂縫，且多被石英方解石充填，裂縫的形成期次可以分為2期：燕山-早喜山期和晚喜山期，且以燕山-早喜山期為主，對儲層的影響最大。

3）須二段、須四段和須六段是有效儲層分布的有利層位，且儲層主要以Ⅱ類較好儲層和Ⅲ類差儲層為主，Ⅰ類儲層厚度小，且只分布于須六段和須二段。

4）儲層致密原因主要是由于早期強烈壓實、原始孔隙難于保存、后期膠結物的大量發育、孔隙喉道堵塞后導致的流體流動性降低阻礙了溶蝕作用的發育造成的。

[1]谷江銳，劉巖 ．國外致密砂巖氣藏儲層研究現狀和發展趨勢 [J]．國外油田工程，2009，25（7）：1-5．

[2]朱如凱，鄒才能，張鼎，等 ．致密砂巖氣藏儲層成巖流體演化與致密成因機理 [J]．中國科學D輯：地球科學，2009，39（3）：327-339．

[3]應鳳祥，羅平，何東博 ．中國含油氣盆地碎屑巖儲集層成巖作用與成巖數值模擬 [M]．北京：石油工業出版社，2004．

[4]譚先鋒，田景春，林小兵，等 ．陸相斷陷盆地深部碎屑巖成巖演化及控制因素現 [J]．現代地質，2010，24（5）：936-944．