YB地區須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏成藏主控因素——以X7井為例

馬如輝

中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院德陽分院

YB地區須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏成藏主控因素
——以X7井為例

馬如輝

中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院德陽分院

鈣屑砂巖一般都致密，被認為是非儲集巖類。2012年2月，中國石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區所鉆X7井在上三疊統須家河組須三段獲得高產工業氣流，薄片鑒定確認儲層巖性為鈣屑砂巖，由此點亮了鈣屑砂巖儲層油氣勘探的希望。為此，通過對YB地區高產氣井——X7井產層段巖石學特征、儲集空間特征、儲層物性特征、儲層電性特征、儲層地震響應特征分析，建立了YB地區上三疊統須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式：鈣屑砂巖分布＋有利的成巖作用（包括早期短期暴露溶蝕作用以及晚期有機酸溶蝕作用）＋構造裂縫發育帶＋合理斷層匹配。并結合沉積相、地震屬性分析和裂縫分布研究成果，對X7井附近須三段儲層進行了綜合預測。結果顯示：油氣富集區主要集中在鈣屑砂巖發育帶疊加構造裂縫發育帶。在此基礎上，提交了3口開發建議井井位。

四川盆地 X7井 晚三疊世 鈣屑砂巖 儲集層 氣藏形成 主控因素 成藏模式

鈣屑砂巖是指砂巖中的巖屑成分主要為碳酸鹽巖且該巖屑含量大于50%者［1－2］。此類巖石一般都致密，為非儲集巖類，此前并未引起重視。2012年2月，中國石化勘探南方分公司在四川盆地YB地區所鉆X7井在上三疊統須家河組第三段砂巖地層中（以下簡稱須三段，T3x3）獲得高產工業氣流，酸化壓裂后日產天然氣30.31×104m3，通過儲層巖屑薄片鑒定確認為鈣屑砂巖儲層。X7井須三段鈣屑砂巖氣藏的發現，點亮了鈣屑砂巖儲層油氣勘探的希望。

筆者意在通過對X7井產層段鈣屑砂巖的巖石學特征、儲集空間特征、儲層物性特征、儲層電性特征、儲層地震響應特征的分析，弄清鈣屑砂巖氣藏成藏的主控因素，建立一直困擾科研工作者們的YB地區須三段鈣屑砂巖氣藏的成藏模式；并選擇針對性的地震預測技術手段進行預測，最終實現對YB地區須三段鈣屑砂巖儲層油氣富集區的綜合預測。

1 儲層特征

1.1 巖石學特征

X7井油氣產層段（井深3 465～3 474 m）砂巖礦物組分特征主要表現為：石英含量介于50%～55%，長石含量一般低于3%，巖屑含量介于40%～50%，以極富碳酸鹽巖屑為顯著特征。膠結物主要為方解石粉晶，屬于比較典型的細粒鈣屑砂巖。

1.2 儲集空間及物性特征

X7井須三段鈣屑砂巖儲層儲集空間以微構造裂縫以及溶蝕裂縫為主，局部發育次生粒間以及粒內溶孔，裂縫呈網狀，連通性較好。儲層原生孔隙極少，巖屑鏡下面孔率為1%～3%（圖1）。裂縫主要發育在粒屑顆粒間，局部裂縫切割了巖屑顆粒，裂縫寬度較大，反映裂縫主要為構造縫為主，同時伴有鈣質膠結物的溶蝕作用。

X7井須三段產層7段氣層測井平均孔隙度為4.67%，平均滲透率為0.14 mD，較之于川西豐谷地區，YB地區須三段鈣屑砂巖儲層的孔隙條件略差，但滲透條件較好。表明YB地區X7井須三段儲層油氣儲集以及油氣運移通道主要以裂縫以及微裂縫為主，溶蝕孔隙對于油氣成藏處于相對次要地位。

1.3 電性特征

X7井須三段產層段砂體表現為很低的伽馬值（30API），測井電阻率遠遠高于上部砂體（800～1 000Ω ·m），反映砂體致密，并且含有較多的鈣質碎屑，低聲波時差55μs／ft（1 ft＝0.304 8 m），反映砂體主要為高阻抗砂體。在3 468 m存在典型的聲波跳波現象，反映該處可能裂縫發育（圖2）。

圖1 X7井產層段孔、縫特征圖（井深3 468 m）

1.4 地震響應特征

通過合成地震記錄標定，確定X7井須三段鈣屑砂巖儲層為強振幅地震反射特征，砂體頂底分別對應強波峰或者強波谷；地震剖面上測試段砂體表現為“透鏡狀”反射特征，表明砂體為分流主河道砂體；X7井測試段東部200 m處發育2條小斷裂，斷裂僅僅發育在須三段內部，對X7井儲層段油氣富集具有積極作用。過井剖面儲層段地震波形具有微弱的“雜亂”反射特征，反映儲層段位裂縫可能發育，與實際薄片鑒定結果基本一致（圖3）。

圖2 X7井產層段電性特征圖

2 成藏主控因素

2.1 主河道鈣屑砂巖分布

鈣屑砂巖沉積物沉積顆粒粗、沉積巖屑含量高，屬于短距離快速搬運沉積。沉積物的磨圓度、分選性相對較差，同時鈣屑巖屑顆粒硬度大，在應力條件下易于形成一些微小裂縫，裂縫通常順著巖屑顆粒膠結物展布構成網狀，形成油氣運聚條件非常有利的裂縫系統［3］。如X7井中薄片溶蝕裂縫發育，并且具有一定規模的粒間溶孔、粒內溶孔發育。這些都與鈣屑砂巖的巖石學特征密不可分。

2.2 有利的成巖作用

圖3 X7井產層段地震響應特征圖

YB地區最有利的成巖作用為溶蝕作用。主要包括準同生階段的暴露溶蝕作用以及晚成巖—構造變形階段的構造破裂及有機酸溶蝕作用。從須三段產層巖心分析結果看：晚期構造破裂以及有機酸溶蝕作用對產層油氣聚集具有決定性作用（圖4）［4］。

圖4 YB地區須家河組成巖及孔隙演化過程圖（據董霞，有修改）

早期短期暴露溶蝕作用是指在砂巖沉積后，由于砂體處于短期的古地理高部位，短期內后期沉積物沒有覆蓋到沉積地層，或者沉積后存在小范圍的不整合面，導致大氣淡水以及地表滲流水對易于溶蝕的鈣屑砂巖地層進行溶蝕、滲透，在靠近地表地區形成一定規模的溶蝕縫洞系統（圖5）［5］。但早成巖階段形成的溶蝕縫洞規模有限，在中—晚期成巖階段容易被膠結、壓實、充填，對儲層孔隙建設的作用非常有限。

圖5 短期暴露溶蝕作用模式圖

晚期有機酸溶蝕作用是指在須三段泥巖壓實過程中排出的有機酸對鈣屑砂巖中的碳酸鹽鹽巖膠結物以及碳酸鹽巖碎屑顆粒進行溶蝕，形成溶蝕裂縫及溶蝕孔隙（圖6）。

YB地區須三段屬于煤系地層，富含水生和陸生植物，埋藏后易產生腐殖酸，因而成巖早期砂體頂底部泥巖在成巖壓實進程中排出的弱酸性水對鈣屑砂巖中的石灰巖巖屑進行溶蝕，形成一些溶蝕孔、洞、縫系統；在深埋藏地層中，泥巖生烴過程中的有機酸（羧酸）對鈣屑及鈣質膠結物的溶解作用對次生孔隙的形成至關重要，配合構造變形期形成的微裂縫，形成的溶蝕縫洞有效地改善了儲層的儲集性能［6］。

2.3 裂縫發育帶及小斷層匹配

根據微觀分析資料，鈣屑砂巖發育微裂縫，微裂縫對提高儲層的滲透性起到了重要作用。另一方面，研究區鈣屑砂巖儲層經歷多期構造運動的影響，在區內形成多類型、多期次斷層，繼而形成一系列斷背斜、斷鼻等局部構造［7］。伴隨斷裂作用以及構造變形作用形成多種類型的伴生裂縫系統，這些裂縫系統既是油氣儲集空間，也能作為油氣運移通道以及有機酸滲流溶蝕通道［8］，如再匹配上小斷層那就是最有利的勘探開發目標（圖7）。

2.4 氣藏模式

根據對YB地區須三段鈣屑砂巖儲層成藏主控因素的分析研究認為：鈣屑砂巖分布帶是油氣成藏的基礎；有利的成巖作用是油氣成藏的重點構造裂縫發育帶以及合理斷層匹配是油氣高產的關鍵。建立的成藏模式為：油氣富集區＝（鈣屑）砂巖＋微裂縫＋小斷層匹配＋短期暴露面（圖8）。

圖6 有機酸溶蝕模式及實例圖

3 儲層預測

3.1 鈣屑砂巖預測

圖8 須三段鈣屑砂巖天然氣成藏模式圖

鈣屑砂巖屬于短距離快速搬運沉積物，沉積物顆粒粗、巖屑含量高，通常沉積在水退層序頂部的分流河道中。因此鈣屑砂巖識別目標為：水退層序界面下的分流主河道砂體。

圖9是分流主河道地質模型正演結果與實際地震剖面對比圖。圖9中顯示分流主河道因該具有“高阻抗、透鏡狀、強反射”地震響應特征，與實際過井地震剖面特征一致。因此可以利用“高阻抗、強振幅、透鏡反射”預測分流主河道鈣屑砂巖分布。

利用振幅屬性、反演屬性、相分類屬性分別對鈣屑砂巖分流主河道的“強振幅、高阻抗、透鏡反射”異常分布進行預測（圖10），最終實現分流主河道分布綜合預測。

3.2 裂縫預測

3.2.1 區域應力場特征

YB構造位于四川盆地北部，地處龍門山前、米倉山前、大巴山前推覆褶皺帶交合處，具有三重構造應力擠壓背景。元陸7井附近地層屬于九龍山構造西南翼斜坡帶，其構造應力主要來源于龍門山南東向的水平構造擠壓應力以及大巴山縱向擠壓造成的膏鹽巖“上拱”應力（圖11、12）。

綜合分析認為：YB地區西北部構造成因主要為膏鹽巖上拱形成背斜上疊加的水平構造擠壓應力。

3.2.2 裂縫演化特征

根據X7井附近須三段儲層的地層條件以及應力場條件，對須三段裂縫發育演化過程進行模擬。

圖9 分流主河道模型正演結果圖

圖10 須三段鈣屑砂巖分布預測圖

圖11 YB地區須三段地層水平擠壓應力模式圖

應力條件：膏鹽巖上拱應力＋南東向構造擠壓應力。地層條件：砂泥巖互層地層。

圖12 YB地區須三段地層垂直“上拱”擠壓應力模式圖

通過裂縫演化分析認識到（圖13）：受膏鹽巖“上拱”影響，西區構造變形處砂巖常發育高角度構造縱張縫。受龍門山南動向應力擠壓，使砂巖間的薄層泥巖發生層間錯動，從而形成近水平層間滑脫縫。構造縫＋層間縫＝網狀裂縫是儲層重點目標。

圖13 裂縫演化分析模式圖

3.2.3 網狀裂縫地震響應

通過不同類型裂縫網絡模型正演（圖14）：網狀裂縫具有典型的雜亂反射特征，而近水平裂縫表現為穩定強反射特征，高角度垂直縫沒有明顯地震響應。因此，利用“雜亂反射”屬性進行須三段裂縫預測。

圖14 不同角度裂縫網絡地震響應特征圖

3.2.4 裂縫預測

由于須三段儲層的重點勘探目標 “網狀裂縫”通常具有“雜亂反射”地震響應特征，因此，可以利用多種反映地震子波橫向不穩定性的地震屬性進行裂縫預測（圖15、16）。

3.3 儲層綜合評價

圖15 相干屬性預測圖

通過鈣屑砂巖沉積特征分析，確定鈣屑砂巖沉積在水退層序頂部的分流河道中，利用沉積相、地震屬性分析，實現鈣屑砂巖分布預測；通過區域應力場，局部應力、構造變形特征分析、裂縫成因演化分析，確定須三段儲層有利裂縫為網狀裂縫，具有“雜亂反射”特征，利用多種地震屬性實現裂縫預測；通過儲層上部地層存在的削截現象，實現了短期沉積暴露面分布預測。結合以上預測結果，實現YB地區須三段鈣屑砂巖儲層油氣富集區綜合預測。預測結果顯示油氣富集區主要集中在鈣屑砂巖發育帶疊加構造裂縫發育帶，在此基礎上分別在1號、2號、3號砂體提交了3口開發建議井井位（圖17）。

圖16 曲率屬性預測圖

圖17 YB地區須三段鈣屑砂巖儲層綜合評價及建議井位圖

4 結論

研究認為，YB地區X7井須三段產層屬于鈣屑砂巖儲層，決定其是否規模成藏的主控因素是相對粗粒鈣屑砂巖的分布以及是否發育較大規模的儲層溶蝕孔隙演化作用；決定其是否能夠獲得高產的因素是是否發育網狀裂縫以及是否有合理的斷層匹配。而早期短期暴露作用由于暴露時間較短、尚無法確定儲層是否受到暴露溶蝕的影響，其對儲層成藏作用的影響尚待評估。

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［3］林小兵，劉莉萍，魏力民.川西豐谷地區須四段鈣屑砂巖含氣儲層預測［J］.西南石油大學學報，2007，29（2）：82－84.

［4］黃思靜，武文慧，劉潔，等.大氣水在碎屑巖次生孔隙形成中的作用［J］.地球科學——中國地質大學學報，2003，28（4）：419－424.

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［7］沈敏，秦華.YB須家河組須三段沉積厚度的控制因素［J］.天然氣技術與經濟，2011，5（4）：3－5.

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Main controlling factors of gas accumulation in the calcarenaceous sandstone reservoirs in the 3rdmember of the Xujiahe Formation in the YB area：A case study of X7 well

Ma Ruhui
（Deyang Branch of Ex ploration and Development Research Institute，Sinopec Southwest Branch Company，Deyang，Sichuan 618000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.56－62，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Calcarenaceous sandstones are generally believed to be tight and thus non－reservoirs.In February 2012，after well test was done on the X7 well in the YB area of the Sichuan Basin by the Sinopec Southwest Branch Company，a high－rate industrial gas flow was obtained in the 3rdmember of the Upper Triassic Xujiahe Formation.Thin－section observation showed that the reservoirs are mainly composed of calcarenaceous sandstones.Based on the comprehensive analysis of the petrophysical features，reservoir space characteristics，poroperm characteristics，electrical properties，and seismic responses，a gas accumulation pattern is recognized，i.e.，calcarenaceous sandstone distribution plus favorable diagenesis（early short period exposure and dissolution and late organic acid dissolution）plus structural fracture development zone plus suitable timing of faulting.Reservoir prediction was also made through the integrated analysis of sedimentary facies，seismic attributes，and fracture distribution.It shows that hydrocarbon accumulation mainly occurs in the areas where both calcarenaceous sandstones and structural fractures are highly developed.Proposals were presented for the emplacement of three wells based on these understandings.

Sichuan Basin，X7 well，Late Triassic，calcarenaceous sandstone，reservoir，gas pooling，major controlling factor，hydrocarbon pooling pattern

馬如輝.YB地區須家河組須三段鈣屑砂巖氣藏成藏主控因素——以X7井為例.天然氣工業，2012，32（8）：56－62.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

馬如輝，1972年生，高級工程師；1994年畢業于原成都理工學院石油系；主要從事地震資料解釋及綜合研究工作。地址：（618000）四川省德陽市泰山南路398號。電話：13689663335。E－mail：maruhui1972＠163.com

（修改回稿日期 2012－07－09 編輯 居維清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

Ma Ruhui，senior engineer，born in 1972，is mainly engaged in seismic interpretation and comprehensive study.

Add：No.398，Taishanan Rd.，Deyang，Sichuan 618000，P.R.China

E－mail：maruhui1972＠163.com