蜀南長垣壩構造帶下三疊統(tǒng)儲層控制因素

王浩宇 ，張 帆 ，李 斌 ，李 凱 ，羅 洋

（1. 中石化西南油氣分公司川東北采氣廠，四川 閬中 637402；2.西南石油大學資源環(huán)境學院，成都，610500；3.中石油西南油氣田公司蜀南氣礦，四川 瀘州 646000）

近年隨著對四川盆地下三疊系嘉陵江組氣藏的深化研究，下三疊系嘉陵江組勘探獲得重大突破。先后在鉆經(jīng)長垣壩構造嘉陵江組地層中發(fā)現(xiàn)了嘉二1—嘉一、嘉四1—嘉三、嘉二等三個氣藏，前人研究表明[1-7]，嘉陵江組有利儲層發(fā)育受沉積相展布的控制，成巖環(huán)境及構造作用的相互配合是形成良好儲集巖的有利條件。但蜀南地區(qū)嘉陵江組儲層孔隙結構類型多樣、儲層非均質(zhì)性強，制約了對該區(qū)油氣的深入勘探。因此，本文將結合區(qū)域地質(zhì)背景和已有的巖芯、鑄體薄片、錄井等資料，對長垣壩構造帶儲層進行研究，以期了解有利儲層帶的控制因素，為進一步的勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。

圖1 蜀南地區(qū)嘉陵江組工區(qū)位置及地層綜合柱狀圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

長垣壩構造帶位于四川省南部，西起長寧縣雙河驛鄉(xiāng)，東到貴州省赤水縣，北抵納溪縣二龍口，南起至興文縣城及敘永縣水尾一線。為川東南拗褶帶川南低陡斷褶帶南部邊緣二級構造帶，呈東西向展布，由西向東分布有蓮花寺、老翁場、付家廟、長垣壩、沈公山、打鼓場、五通場7個構造，勘探面積2 500km2。研究區(qū)（圖1）內(nèi)下三疊統(tǒng)嘉陵江組為開闊海臺地～局限海蒸發(fā)臺地環(huán)境沉積，在縱向上由灰?guī)r～粒屑灰(云)巖～云巖～石膏序列構成嘉一—嘉二、嘉三—嘉四兩個沉積旋回。每個旋回的下部為海平面上升期，沉積物多為大套泥～粉晶灰?guī)r類薄層粒屑灰?guī)r；旋回上部為海平面下降期，沉積物以云巖和石膏為主，夾粒屑云(灰)巖。

2 儲層基本特征

2.1 主要儲集巖類型

蜀南地區(qū)嘉陵江組的巖芯觀察與鑄體薄片的研究表明，嘉陵江組發(fā)育四套工業(yè)性產(chǎn)能的儲層，分別是嘉四1—三3，嘉二3，嘉二2，嘉二1—嘉一上儲層。其中嘉四1—嘉三3儲層主要發(fā)育于嘉四1—嘉三3段上部，儲層主要巖性為褐灰、灰褐色粉晶云巖、粒屑（砂屑、礫屑、生物屑）云巖及重結晶灰、云質(zhì)過渡巖類；在付家廟、長垣壩、沈公山及打鼓場構造一帶在嘉三1底部新發(fā)現(xiàn)一套灰褐色粉晶云巖，局部見針孔狀云巖儲層。嘉二3和嘉二2儲層位于上、中、下三層石膏之間，其巖性變化較大，但以針孔白云巖、針孔鮞?；?guī)r、粉晶云巖和生物屑（粒屑）灰云巖為主。嘉二1—嘉一儲層巖性主要為深灰色生物鮞粒、顆?；遥ㄔ疲r及粉晶云巖、灰—深灰色粉晶灰?guī)r（圖2A，圖2C），部分地區(qū)為溶孔藻云巖。巖石類型較多，碳酸鹽巖占絕對優(yōu)勢，能構成儲集巖的巖石主要有形成高能環(huán)境淺灘相的顆粒巖和云質(zhì)瀉湖及潮間藻云坪環(huán)境下的白云巖。

圖2 蜀南地區(qū)嘉陵江組儲集巖類及儲集空間類型

2.2 儲集空間特征

研究區(qū)嘉陵江組主要的儲集空間為次生孔隙、洞穴、構造裂縫，其次為殘余原生孔隙及成巖縫等。其儲集空間類型主要包括以下幾種：

1）粒內(nèi)溶孔與鑄?？?/p>

該類孔隙為鮞粒、生物碎屑以及砂礫屑等顆粒沉積后被溶蝕而形成的孔隙，顆粒部分被溶蝕形成的孔隙稱為粒內(nèi)溶孔，顆粒被完全選擇性溶蝕稱為鑄?？?，此時孔隙形態(tài)大小即為顆粒的形態(tài)大?。▓D2G，圖2H，圖2I）。這類孔隙的形成主要是由于顆粒在沉積后的成巖早期階段性質(zhì)不穩(wěn)定，在受到大氣水的作用時容易溶解而被帶走，從而形成粒內(nèi)溶孔。容易間歇性暴露于大氣水的灘體符合形成這類儲集空間的條件，從本次研究來看，嘉陵江組嘉二1段的灘體正是這類儲集空間最為發(fā)育的部位，其中以沈17、長14、五 10等井的嘉二1段最為發(fā)育（圖2G）。粒內(nèi)溶孔和鑄模孔為研究區(qū)嘉陵江組儲層主要的儲集空間類型。

2）剩余粒間孔與粒間溶孔

顆粒的堆積多會形成粒間孔，稱為原生粒間孔（圖 2J，圖 2K），但是它們在經(jīng)歷漫長的成巖演化過程中大部分被膠結物或其它充填物所充填，未被充填的就被稱為剩余粒間孔。本區(qū)嘉陵江組儲層中剩余粒間孔主見于砂屑云巖中，且僅局部見到；一般存在剩余粒間孔處膠結物極少或基本無膠結物，顆粒填集緊密，顆粒邊緣基本保持原生態(tài)，孔壁即顆粒邊緣無溶蝕痕跡。這種較為可信的剩余粒間孔一般孔徑很小，在 0.lmm左右?？讖捷^大的剩余粒間孔往往有薄的一世代環(huán)邊膠結物。剩余粒間孔主要發(fā)育于嘉二1—嘉一段顆粒云儲集層中，見（圖2J）。此外，沈17、長14井嘉二1—嘉一段頂部顆粒云巖儲層和牟21顆?；?guī)r中剩余粒間孔保存較好（圖2K）。

2.3 儲層物性特征

嘉陵江組儲層巖芯孔隙度范圍在0.31%～18.47%，個別達20.04%，平均孔隙度為3.11% ，其中嘉四1～嘉三3儲層段平均孔隙度為3.70%，嘉二3～嘉二2儲層段平均孔隙度為3.14%，嘉二1～嘉一儲層段平均孔隙度為3.90%。巖芯基質(zhì)滲透率分布在0.1×10-3um2～70.94×10-3um2之間，滲透率在縱向和橫向上的變化較大。嘉四1—嘉三3儲層段孔隙度分布于2.38%～9.58%之間，平均孔隙度5.1%，嘉二3儲層段孔隙度分布于2.32%～9.21%之間，平均孔隙度為4.89%，嘉二2儲層段孔隙度分布于2.43%～9.18%之間，平均孔隙度為4.70%，嘉二1～嘉一上儲層段孔隙度分布于2.47%～13.06%之間，平均孔隙度為4.71%，嘉一儲層段孔隙度分布于2.34%～12.7%之間，平均孔隙度為4.33%（圖3）。相對而言，嘉四1～嘉三3和嘉二1～嘉一上儲層段孔隙度相對較高?？傮w表現(xiàn)為：低孔、低滲及非均質(zhì)性強的特征，其中嘉二1～嘉一上和嘉四1～嘉三3儲層儲層物性較好。

圖3 嘉陵江組各儲層段巖芯孔滲分布頻率對比圖

3 儲層控制因素分析

儲層的形成和發(fā)育均受控于沉積作用、成巖作用和構造改造作用，但這三種作用對不同地區(qū)不同層位儲層的影響也是不同的[8]?？刂朴欣麅影l(fā)育的因素主要有沉積微相、溶蝕作用、白云化作用、構造作用。

3.1 沉積微相是發(fā)育有利儲層的基礎

沉積微相是決定儲層好壞的基礎，其分布決定優(yōu)質(zhì)儲層的空間展布[9]。蜀南地區(qū)嘉陵江組有利儲層主要發(fā)育在開闊臺地相的臺內(nèi)淺灘亞相和局限臺地相的局限瀉湖亞相，發(fā)育顆粒灘、云質(zhì)瀉湖和云坪微相。不同沉積微相水動力條件、巖石類型均不同。根據(jù)大量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)（表1）：最有利沉積微相為開闊臺地顆粒灘微相，其孔隙度和滲透率都是最高的。顆粒灘微相是處于浪基面附近，水動力強，多形成粗粒的鮞?；?guī)r和生屑灰?guī)r，在波浪作用下帶到低能環(huán)境受到有利成巖作用而形成粒間孔（圖2J）。這樣的淺灘明顯受控于海平面升降（快速海進—海退），因而在剖面上常表現(xiàn)為孤立或突出的。較為有利沉積微相為局限臺地云質(zhì)瀉湖微相，由于處于海水局限程度較高的低能環(huán)境，多形成泥晶白云巖，再經(jīng)后來有利成巖作用的改造，物性也比較好。再其次為局限臺地云坪微相和灰云坪微相，其處于海平面較低的時期，海水循環(huán)受阻，鹽度較大，這惡劣的環(huán)境下易發(fā)生白云石化作用，從而形成相關的白云石晶間孔，提高巖石的物性。沉積微相為后期有利成巖作用提供了環(huán)境基礎，使形成有利儲層有了可能。

表1 各沉積微相物性統(tǒng)計表

3.2 溶蝕作用和白云化作用控制孔隙的發(fā)育

3.2.1 溶蝕作用

研究區(qū)較明顯的溶蝕作用主要有三期，第一期發(fā)生于早成巖階段早期，這期溶蝕作用強大不大，雖然形成粒間擴溶孔（圖 3E），但埋藏加深，溶孔會被亮晶方解石等充填，溶孔遭到破壞。第二期發(fā)生于晚成巖階段—褶皺回返階段，該期主要是中—深埋藏環(huán)境，是由地下酸性成巖溶液作用而發(fā)生溶蝕的，易形成鮞粒粒間及粒內(nèi)溶孔（圖3G，圖3H），是有利儲層的儲集空間。第三期發(fā)生于表生階段，易形成與構造縫和縫合線（圖3F，圖3L）有關的溶蝕作用形成擴溶縫和溶蝕孔洞。較深埋藏作用形成的縫合線為地下酸性流體提供了運移通道，正是這些流體不斷溶蝕碳酸鹽巖地層，形成溶蝕孔隙和洞穴，極大改善了儲集性能。

3.2.2 白云化作用

嘉陵江組的白云巖是目前四川盆地天然氣的重要產(chǎn)層，有些白云巖和其他巖性通過建設性的白云化作用能形成良好的儲集巖[10-12]。研究區(qū)至少發(fā)生了三次白云化作用，其中同生期白云化作用對孔隙度的改善有著明顯的作用。在蒸發(fā)—局限瀉湖環(huán)境下，顆粒灘沉積物短時間還處于沉積層表層，由于蒸發(fā)作用或其他因素導致海水濃縮鹽度升高，海水中Mg2+∕Ca2+比值增大，Mg2+較容易置換灰?guī)r中的部分Ca2+使之發(fā)生白云化，而且對灰質(zhì)沉積物交代速度較快，一般是組夠交代，不破壞原始沉積物的結構構造。所以，同生白云化形成的白云巖常保持了原始沉積物的結構構造特征，使粗粒沉積物原始孔隙度達到40%～50%，盡管埋藏期白云化作用使大部分的原生孔隙遭到破壞，但仍有部分的粒間孔（圖 2J）得以保存下來。白云化作用有效控制著孔隙的發(fā)育。

3.3 裂縫改善儲集性能

構造裂縫在嘉陵江組儲層的儲滲中扮演著重要的角色，其中晚期構造縫對研究區(qū)油氣儲滲有貢獻最為重要。晚期構造縫形成于喜山期，裂縫多為高角度、斜交狀及水平狀，寬約 0.01～幾厘米，局部有溶蝕擴大現(xiàn)象，切割前期的裂縫及成巖構造，縫內(nèi)常見白云石、石膏等充填物（圖2B，圖2D，圖2L）。由于此期裂縫的發(fā)育，常使巖心呈破碎狀，有利于孔隙水和地下水的活動及溶蝕孔隙的發(fā)育，形成統(tǒng)一的孔—洞—縫系統(tǒng)，從而進一步改善儲集性能。如付4井在清水取心鉆至井深1 224.85m蹩鉆，井噴出轉盤面0.5～1.5m，經(jīng)測試氣產(chǎn)量為2.63萬m3/日，測試獲大氣流完鉆，普遍有油浸，在1 241.04～1 248.37米，取心鉆開縫多達23條，這充分說明構造縫能改善層的滲流性能。

4 結論

1）有利儲層巖性主要為白云巖類和顆粒巖類。儲集空間以次生孔隙和裂縫為主，孔隙度均值為3.11%，滲透率均值為0.9×10-3um2，總體表現(xiàn)出低孔、低滲及非均質(zhì)性強的特征，為裂縫—孔隙型儲層。

2）蜀南地區(qū)嘉陵江組儲層的發(fā)育受沉積微相、成巖作用和構造作用的控制。其中有利沉積微相為高能淺灘亞相的顆粒灘微相和潮間藻云坪亞相的云質(zhì)瀉湖微相。同生期白云化作用及溶蝕作用為次生孔隙的形成提供了有利條件，改善了儲層的儲集性能。而晚期構造縫改善了儲層的滲流性能。

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