普光地區(qū)飛仙關(guān)組儲層主控因素分析

李中超，孫 利，王 峻，魏立新，劉偉偉，王文之

（1.成都理工大學沉積地質(zhì)研究院，四川 成都610500；2.中原油田分公司勘探開發(fā)科學研究院，河南 濮陽457001）

飛仙關(guān)組是普光地區(qū)最重要的開發(fā)目的層，為三疊系沉積的碳酸鹽巖臺地邊緣相的白云巖、泥晶灰?guī)r砂屑生屑灰?guī)r，厚度一般為30～50m，埋深一般5300～5500m。前人對普關(guān)地區(qū)的飛仙關(guān)組的地層層序、沉積特征、環(huán)境展布、孔隙成因及展布、構(gòu)造因素、油氣成藏期次進行了較多的研究，但針對該區(qū)儲層演化主控因素的工作不多，研究也不夠系統(tǒng)。本文目的是從儲層的微觀特征出發(fā)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，討論飛仙關(guān)組儲層演化的主控因素，為整體提高氣田開發(fā)效益奠定地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 儲層基本特征

1.1 巖礦特征

普光飛仙關(guān)組儲層以白云巖為主，白云石含量在92%以上，方解石4%～8%，含極少量瀝青和泥質(zhì)成分。依據(jù)巖石化學、能譜分析等研究，進一步對巖石中礦物組成進行了分析。分析表明，儲層礦物成分除含白云石、方解石外，還部分含有少量非碳酸鹽自生礦物，例如黃鐵礦、石英、黏土礦物、石膏等，未見菱鐵礦。儲層巖石結(jié)構(gòu)主要為晶粒、顆粒，其中晶粒云巖以粗晶、中－細晶、細粉晶為主；顆粒云巖以鮞粒（殘鮞）、礫屑、砂屑為主；膠結(jié)物以亮晶為主，含量19%～35%。

1.2 儲集空間類型及物性特征

根據(jù)對普光2、102－1等井的分析資料（鑄體薄片、陰極發(fā)光定等）表明：飛仙關(guān)組主要發(fā)育孔隙和裂縫兩種儲集空間類型，以孔隙為主，裂縫局部或欠發(fā)育[1]?？紫栋▋煞N類型，一種為與溶蝕有關(guān)的（如溶孔、溶洞等）占絕對優(yōu)勢；另一種為與溶蝕無關(guān)的晶間孔。溶孔中又以晶間溶孔和晶間溶蝕擴大孔、鮞模孔、粒內(nèi)溶孔為主[2]。裂縫整體不發(fā)育，但從巖心觀察、EMI成像測井顯示，普光地區(qū)發(fā)育有充填張性縫、充填壓性縫、未充填張性縫等3種類型。

通過對普光地區(qū)12口井巖心物性資料（4749個樣品點）分析表明，儲層物性總體上較好，但變化大，非均質(zhì)嚴重。孔隙度主要在0.26%～28.86%之間，平均8.11%。以中－高孔隙儲層為主，大于5%的樣品占66.6%；滲透率處于0.0001～9664.90×10－3μm之間，對數(shù)平均1.41×10－3μm2；以中－低滲儲層為主，大于1×10－3μm2的樣品在50.0%以上。平面上，飛仙關(guān)組儲層以Ⅰ＋Ⅱ類（孔隙度大于5%）的儲層為主，面大積展布。該類儲層主要集中在灘核部位以及水動力較強砂－礫屑灘體中。垂向上，下部儲層最好，向上逐漸變差，儲層孔滲隨巖性變化明顯。

2 儲層主要控制因素

2.1 沉積相對儲層的控制作用

通過對普光地區(qū)38口完鉆井資料研究認為，飛仙關(guān)組沉積微相與孔隙度的關(guān)系密切，沉積微相控制該區(qū)儲層的分布和發(fā)育，為受顆粒灘控制明顯的相控儲層[3]。一般來說，優(yōu)良的儲集巖段通常發(fā)育在向上變淺顆粒灘相中部，其它沉積微相儲層發(fā)育情況往往較差。從巖相上分析，儲層中重結(jié)晶的鮞粒云巖、砂屑云巖和鮞?；?guī)r、砂屑灰?guī)r等往往具有良好物性，而其它巖性的儲集條件相對較差。

該區(qū)目的層儲集空間形成發(fā)育與顆粒灘關(guān)系密切。灘體的不同部位，其儲集條件差異較大，一般而言，儲層質(zhì)量由好至壞的順序為灘核）灘核－灘緣）灘緣。這是由于，灘體低部位通常具有進積特征，由鮞?？焖俣逊e所形成，鮞?；旌纤自苹怀浞?，未完全發(fā)生變晶。白云石晶粒細小，原結(jié)構(gòu)破壞輕微，雖經(jīng)后期埋藏溶蝕，但仍以粒內(nèi)孔隙為主，儲集能力較好，但滲流能力差；在灘體高部位，早期由于水動力較強，易形成內(nèi)碎屑－鮞粒灘，灘體內(nèi)部加積特征明顯，由于水體較淺，鮞?；旌纤自苹浞?，完全發(fā)生變晶，原結(jié)構(gòu)破壞嚴重，形成中粗晶殘余鮞粒白云巖，晶間孔為主，儲滲能力強。到后期逐漸過渡為蒸發(fā)坪，沉積砂屑細粉晶白云巖，儲層物性逐漸變差（圖1）。

2.2 成巖改造是儲層形成的關(guān)鍵

現(xiàn)今普光氣田儲層的形成，經(jīng)歷了對其不利的膠結(jié)、壓實和壓溶作用為主的破壞性成巖作用，以及對其有積極作用的白云化、溶解和構(gòu)造破裂作用為主的設(shè)性成巖作用[4]，是這兩種作用經(jīng)過長期相互影響的結(jié)果。其中，對儲層儲集空間形成最有利的是白云石化作用，此外重結(jié)晶和溶蝕作用也非常重要。

2.2.1 白云石化作用

白云石化作用是普光地區(qū)飛仙關(guān)組儲層物性改變的基本條件，也是次生孔隙形成的基礎(chǔ)。在這個過程中，一方面由于白云石交代同等數(shù)量的方解石會造成固體體積縮小13%，所以在不考慮其他因素影響的前提下，巖石孔隙度會增加13%。另一方面，白云石化過程會改變原巖中孔隙網(wǎng)絡(luò)，增強晶間孔之間相互連通，進而儲層孔隙的滲透能力得到增強[5]。飛仙關(guān)組儲層大部分白云石晶體具有多結(jié)構(gòu)的陰極發(fā)光環(huán)帶，說明反復遭受大氣水淋濾和混合水白云石化而經(jīng)歷了多次離子交換，白云巖溶蝕孔洞的觀察也表明屬于同生期成巖作用的特征。

2.2.2 重結(jié)晶和溶蝕作用

重結(jié)晶作用：白云石重結(jié)晶作用可以進一步改善了普光地區(qū)儲層的滲透能力。在地下埋藏環(huán)境，白云巖化的巖石易于發(fā)生重結(jié)晶作用，使巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成大晶體間支架式的結(jié)構(gòu)，致使晶體與晶體之間孔隙增大，從而改善和增強儲層的滲透能力。

溶蝕作用：主要包括早期大氣淡水淋濾和有機酸性水溶蝕作用。早期大氣淡水淋濾溶蝕作用，主要是沉積物在沉積過程中頻繁受到多頻次的海平面升降影響，在顆粒灘的高部位容易接近和出露海面接受大氣淡水的淋濾作用，形成選擇性的粒內(nèi)溶孔、鑄模孔等[6]，但由于該類孔隙遭受后期的充填膠結(jié)的內(nèi)部物質(zhì)并不均一，易遭受晚期的溶蝕形成大量溶孔，這對該區(qū)儲層性能的提高起著非常積極的作用。此外，有機酸性水溶蝕作用在普光地區(qū)作用范圍亦較廣，且規(guī)模較大。地層中富含有機酸的酸性水，使晶間孔、殘余原生粒間孔溶蝕擴大，或溶解粒間方解石膠結(jié)物，巖石發(fā)生非選擇性溶蝕，形成大量的次生孔隙，進而形成了該區(qū)域天然氣重要的儲滲空間[7－8]。

圖1 普光2井儲層綜合柱狀圖

2.3 較好的保存條件

鮞灘儲層的原巖－鮞粒灰?guī)r本身可以形成優(yōu)質(zhì)的儲層，加上后期的成巖改造，造就了今天普光地區(qū)高孔、中高滲的儲層特征。但在地下五千米以下儲層等孔滲性能得到較好的保持，保存條件是極其重要的因素，這主要包括巨厚沉積作用、構(gòu)造托舉作用等。

2.3.1 巨厚沉積的作用

厚度巨大的沉積非常有利于地下儲層孔隙（原生、次生孔隙）的保存。飛仙關(guān)組鮞灘相帶沉積時，顆粒之間原生粒間孔和同生期形成的各種溶孔和晶間孔在儲層中的大量保存，與沉積速率和海平面變化匹配造成鮞粒巖向上加積形成巨厚儲層密切相關(guān)。飛仙關(guān)組鮞粒巖的加積使灘核部位短期內(nèi)形成巨厚沉積，滲濾粉砂、壓實膠結(jié)作用，使頂?shù)缀瓦叢康膬臻g消耗殆盡。但灘體中部由于頂?shù)缀瓦叢恐旅苣z結(jié)對壓實成巖流體的相對屏蔽和巨厚的儲層對碳酸鈣飽和流體的淡化，從而減弱了滲濾粉砂、膠結(jié)作用和壓實作用等對孔隙網(wǎng)絡(luò)的破壞，利于原生孔及同生期孔隙的保存；而灘緣位因儲層較薄，成巖流體影響很大，原生孔及同生期孔隙保存幾率很小，不利于早期儲集空間保存（圖2）。

2.3.2 構(gòu)造托舉作用

在強構(gòu)造擠壓作用下，普光地區(qū)飛仙關(guān)組上覆雷口坡－嘉陵江組地層，形成一系列順層滑脫斷褶帶，而斷皺帶底部因地層形變產(chǎn)生可容納空間[12]；下伏飛仙關(guān)組因上部可容納空間的產(chǎn)生，形成強擠壓應力區(qū)下伏的相對張應力區(qū)，并在逆沖斷層和反沖逆斷層的共同作用下，產(chǎn)生擠壓上拱力，抵消了部分上覆壓力，并使上盤上沖和變形擴容。變形擴容時，在飛仙關(guān)組造成相對負壓環(huán)境，從而加速天然氣運聚過程。烴類的充注，有效地阻止了充填和膠結(jié)作用的繼續(xù)，使儲層中的原生孔和溶蝕作用形成的大量的次生孔隙得到較好地保留[9－11]。

3 儲層的形成與演化

圖2 普光氣田鮞灘加積與早期孔隙保存成因示意圖

目的層段灘體類型以臺地邊緣鮞粒灘占優(yōu)勢，主要分布在飛仙關(guān)組飛一二段地層中，其次是臺地邊緣內(nèi)碎屑灘和生物屑灘[13－15]。這些灘體在沉積時，主要堆積了一套分選、磨圓較好的顆粒，其原生粒間孔可達30%以上。此后，這些沉積物進入準同生－淺埋藏階段，發(fā)生第一期纖柱狀和第二期粉－細晶方解石膠結(jié)，其膠結(jié)作用的結(jié)果可使早期的原生孔隙減低20%～90%，沉積物完全固結(jié)。隨海平面升降的變化，這些固結(jié)的灘體頻繁出露于海平面之上，遭受大氣水、海水和混合水的作用，經(jīng)過改造的灘體中孔隙度達5%～20%。此后，隨灘體埋藏深度的增加，當達到中埋藏階段時，發(fā)生第三期中粗晶方解石的膠結(jié)，早期灘體中的次生孔隙基本消失（晶間孔除外），孔隙度減低到5%以下。當灘體進入深埋藏階段后，隨下伏或相鄰地層中的有機質(zhì)演化成熟，液體烴開始大量形成，同時產(chǎn)生較多的伴生有機酸等腐蝕性組分進入地層水中。這些地層水沿斷層和裂縫進入灘體中，形成大量的粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，其孔隙度可達5%～8%，同時液體烴進入灘體儲集層中。隨埋藏深度的進一步增加，早期灘相儲層中的液體烴開始向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)變，在這一過程中，將釋放出較多的腐蝕性組分，并對灘相儲層進一步溶解形成次生孔隙，儲層的孔隙度局部達到15%左右。此過程中，烴類的進入可避免儲集空間被后期膠結(jié)物充填。隨后的多期構(gòu)造運動，對灘相儲層的儲集性能影響不明顯，僅在局部產(chǎn)生的裂縫可提高儲層的滲透率，進而影響井的產(chǎn)能。

4 結(jié)論

1）普光地區(qū)飛仙關(guān)組儲層巖性以晶粒云巖、顆粒云巖為主；儲集空間類型以孔隙為主，裂縫不發(fā)育，儲層物性總體上較好，以中－高孔、中－低滲為主，但變化大，非均質(zhì)嚴重。

2）飛仙關(guān)組儲層屬于受顆粒灘控制的相控儲層，最好的儲集巖段發(fā)育在顆粒灘亞相，且往往發(fā)育于向上變淺灘體的中部，其它微相儲集條件較差。成巖作用影響著集空間的形成，其中對其形成最有利的是白云石化作用，此外重結(jié)晶和溶蝕作用也不可忽視。巨厚沉積有利于儲層原生及同生期孔隙的保存。此外，上覆地層中發(fā)育順層滑脫斷褶帶產(chǎn)生的構(gòu)造托舉作用，使儲層中高孔隙得到較好的保持。

3）在從地表到地下的深埋過程中，飛仙關(guān)組沉積物（巖）受到多期大的構(gòu)造運動改造，使地層的成巖作用及變化呈多期次、多類型的長期疊加的特征，其結(jié)果使其原儲層組分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，將該套地層內(nèi)原來以原生孔隙為主的灘相沉積體改造成以次生孔隙占優(yōu)勢的儲集層。

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