川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層特征與評(píng)價(jià)

周吉羚，李國(guó)蓉，2，雷和金，高魚(yú)偉，符浩

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層特征與評(píng)價(jià)

周吉羚1，李國(guó)蓉1，2，雷和金1，高魚(yú)偉1，符浩1

（1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川成都610059；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層具有良好的勘探潛力，本文通過(guò)薄片的觀察并結(jié)合野外露頭和鉆井剖面等資料，認(rèn)識(shí)到中二疊統(tǒng)白云巖內(nèi)儲(chǔ)集空間主要為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞以及熱液破裂縫，主要發(fā)育白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層發(fā)育受熱液地質(zhì)作用控制，熱液白云巖構(gòu)成儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構(gòu)成儲(chǔ)層儲(chǔ)滲空間，導(dǎo)致儲(chǔ)層的形成。最終認(rèn)為川西南地區(qū)是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的最有利區(qū)域，川西中段是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域，川西北段是白云巖儲(chǔ)層發(fā)育的較有利區(qū)域。

川西北；中二疊統(tǒng)；白云巖儲(chǔ)層；熱液作用；儲(chǔ)層特征；儲(chǔ)層評(píng)價(jià)

近幾年，在川西北地區(qū)的龍4井、龍16井、礦3井、周公1井等13口井相繼發(fā)現(xiàn)有大套優(yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層［1］，揭示出川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層具有的良好勘探潛力。很多學(xué)者也對(duì)該區(qū)做了大量的研究，李軍龍等（2011）認(rèn)為中二疊統(tǒng)的儲(chǔ)滲空間為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞及裂縫［2］；石新等（2005）認(rèn)為中二疊統(tǒng)儲(chǔ)集巖主要為結(jié)晶白云巖，其次是豹斑白云巖［3］；胡明毅等（2012）認(rèn)為儲(chǔ)層以白云巖儲(chǔ)層為主，其次還存在淺灘相儲(chǔ)層和古巖溶儲(chǔ)層［4］。羅靜等（2013）認(rèn)為儲(chǔ)層在整體上屬于低孔滲儲(chǔ)層［5］；馮仁蔚等（2007）認(rèn)為在縱向上，白云巖儲(chǔ)層主要分布于棲二段以及茅三段［6］；石新等（2005）認(rèn)為在平面上，中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層最發(fā)育的地區(qū)為龍門(mén)山前緣帶，并且儲(chǔ)層形成機(jī)制主要為白云巖化作用和多期次的溶蝕作用［3］。然而川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層在縱向上分布不穩(wěn)定，橫向上也難以大范圍追蹤對(duì)比。基于此，本文通過(guò)薄片的觀察來(lái)識(shí)別研究區(qū)儲(chǔ)集巖石類(lèi)型以及儲(chǔ)集空間類(lèi)型，再通過(guò)洪雅張村、廣元西北鄉(xiāng)等野外露頭以及周公1井、漢1井等11口井的鉆井剖面對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行剖析，認(rèn)識(shí)各層段儲(chǔ)層發(fā)育分布特征及對(duì)川西北中二疊統(tǒng)白云巖儲(chǔ)層進(jìn)行分區(qū)評(píng)價(jià)。

圖1　四川盆地代表井古熱流史（據(jù)朱傳慶等，2010）Fig.1 The thermal history of typical wells in Sichuan basin（according to Zhu Chuanqing et al，2010）

1　地質(zhì)背景

川西北地區(qū)構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)北部邊緣的三個(gè)次級(jí)構(gòu)造帶的交匯部位［7］。在川西北地區(qū)，主要的斷裂系統(tǒng)為龍門(mén)山斷裂和峨眉-瓦山斷裂，川中的華鎣山斷裂也對(duì)川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖的分布有一定的控制作用［8］。紅色方框中的區(qū)域是本次研究的工區(qū)，由于中、晚二疊統(tǒng)之間發(fā)生的地殼張裂活動(dòng)伴隨大量峨眉山玄武巖的噴出，海西旋回中的東吳運(yùn)動(dòng)對(duì)研究區(qū)中二疊統(tǒng)的影響最為深遠(yuǎn)。

按照三份方案，中二疊統(tǒng)可以劃分為棲霞組和茅口組。茅口組與上覆上二疊統(tǒng)地層假整合接觸［9］，棲霞組地層與下伏梁山組、上覆茅口組均為整合接觸［4］。中二疊統(tǒng)為陸表海臺(tái)地沉積，主要的沉積相為開(kāi)闊臺(tái)地相和臺(tái)地邊緣灘相，灘體主要發(fā)育在中二疊統(tǒng)的高位體系域時(shí)期。

對(duì)四川盆地進(jìn)行的熱流史分析發(fā)現(xiàn)，四川盆地最大古熱流的出現(xiàn)時(shí)間以及古熱流在平面上的分布與峨眉山玄武巖的噴發(fā)和巖漿活動(dòng)的相關(guān)性很好，在一定程度上揭示了東吳運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生的地裂運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了巖漿活動(dòng)產(chǎn)生的熱效應(yīng)［10］，因此在川西北中二疊統(tǒng)時(shí)期，熱液作用對(duì)白云巖和白云巖儲(chǔ)層的形成和發(fā)育都起到了最重要的作用（見(jiàn)圖1）。

2　儲(chǔ)集白云巖類(lèi)型

巖芯及薄片觀察表明，中二疊統(tǒng)棲霞組的白云巖主要分布在棲二段上，在川西北地區(qū)可見(jiàn)淺灰色、灰白色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r或灰質(zhì)云巖和白云巖，并且厚度變化大，一般為12 m～300 m。茅口組白云巖主要在茅三段富集，白云石化作用明顯，可見(jiàn)豹斑狀白云石和晶粒白云石。研究發(fā)現(xiàn)能構(gòu)成中二疊統(tǒng)儲(chǔ)層的白云巖類(lèi)型有晶粒白云巖，豹斑狀白云巖，其中以中-粗晶白云巖，鞍狀白云巖的孔洞最發(fā)育，儲(chǔ)集性能好。另外研究區(qū)內(nèi)一些與熱液白云巖共生的巖石組構(gòu)也能反映白云巖儲(chǔ)層的特征和分布特點(diǎn)。例如，在張村剖面及廣元西鄉(xiāng)見(jiàn)到的大量熱液破裂縫，常常在鞍狀白云石邊緣生長(zhǎng)，同時(shí)瀝青充填于縫中，在一定程度上提高了儲(chǔ)集巖的滲透率。而在熱液白云巖中發(fā)育片狀晶洞，由于瀝青及方解石的充填，卻大大降低了儲(chǔ)集巖的儲(chǔ)集性能。

3　儲(chǔ)集空間類(lèi)型

通過(guò)對(duì)野外露頭與室內(nèi)普通薄片、鑄體薄片的觀察，根據(jù)儲(chǔ)集空間的大小以及形態(tài)將研究區(qū)中二疊統(tǒng)的儲(chǔ)滲空間劃分為孔隙、孔洞以及裂縫等三類(lèi)，對(duì)各類(lèi)儲(chǔ)集空間描述如下。

圖2　川西北中二疊統(tǒng)儲(chǔ)集白云巖類(lèi)型Fig.2 The reservoir dolomite types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

3.1孔隙

孔隙是指巖石中未被固體物質(zhì)所充填的空間，直徑小于2 mm，按照成因可以分為原生孔隙以及次生孔隙。在川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)地層中，原生孔隙主要為晶間孔，次生孔隙以晶間溶孔為主。由于研究區(qū)中二疊統(tǒng)白云石以半自形-它形晶為主，所以晶間孔不太發(fā)育，僅在少數(shù)自形-半自形白云石晶粒之間呈多面體形態(tài)，局部晶間孔內(nèi)有少量瀝青充填。晶間溶孔在研究區(qū)較為發(fā)育，它是由晶間孔經(jīng)過(guò)后期的溶蝕作用所形成的，孔隙邊緣具有非常明顯的殘余溶蝕痕跡，溶蝕作用增加了晶間孔之間的連通性，使得儲(chǔ)集性能得到了極大的提高，局部面孔率可以達(dá)到10%。

3.2孔洞

孔洞是指直徑大于2 mm的孔隙，在研究區(qū)內(nèi)主要由溶蝕作用所形成，按照成因不同可以劃分為孔隙型孔洞和裂縫型孔洞。孔隙型孔洞是在早期晶間溶孔的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)熱液溶蝕作用所形成的孔洞，裂縫型孔洞是在裂縫的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)溶蝕作用擴(kuò)大所形成的。溶蝕孔洞是研究區(qū)內(nèi)最為重要的儲(chǔ)集空間，發(fā)育最為廣泛，一般為半充填-未充填狀態(tài)，部分面孔率約可達(dá)20%，孔洞大小差異較大并且形態(tài)多樣，最大的孔洞直徑可大10 cm。

3.3裂縫

研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)裂縫非常發(fā)育，根據(jù)成因主要?jiǎng)澐譃闃?gòu)造裂縫以及熱液破裂縫。石新（2005）認(rèn)為中二疊統(tǒng)白云巖中至少發(fā)育三期構(gòu)造裂縫，大部分被方解石所充填，只有第三期構(gòu)造裂縫未完全充填，可以提高儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能［3］。熱液破裂縫為研究區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)非常重要的儲(chǔ)集空間，它可以通過(guò)熱液溶蝕作用進(jìn)一步擴(kuò)大為縫狀的溶蝕孔洞。此外，壓溶作用形成的縫合線(xiàn)也是一種裂縫類(lèi)型，有利于油氣的運(yùn)移和聚集。

圖3　川西北中二疊統(tǒng)儲(chǔ)集空間類(lèi)型Fig.3 The reservoir space types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

4　儲(chǔ)層類(lèi)型及縱向分布特征

按照儲(chǔ)層成因分類(lèi)，川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)主要發(fā)育白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層發(fā)育受熱液地質(zhì)作用控制，熱液白云巖構(gòu)成儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構(gòu)成儲(chǔ)層儲(chǔ)滲空間，導(dǎo)致儲(chǔ)層的形成。張村剖面白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層在棲霞組與茅口組均有發(fā)育，儲(chǔ)層單層厚度較薄，棲霞組儲(chǔ)層累計(jì)厚度為36 m，茅口組儲(chǔ)層累計(jì)厚度為51 m，中二疊統(tǒng)白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層總厚度為87 m。廣元西北鄉(xiāng)剖面與礦2井白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層只在棲霞組中上部發(fā)育，其中廣元西北鄉(xiāng)剖面儲(chǔ)層累計(jì)厚度為38 m，礦2井儲(chǔ)層累計(jì)厚度為47 m。這3個(gè)露頭剖面以及鉆井剖面白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層的厚度以及儲(chǔ)集空間的分布均與熱液地質(zhì)作用關(guān)系密切。

通過(guò)川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層的連井對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)，中二疊統(tǒng)白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育分布與層序關(guān)系不密切，川西北部區(qū)域白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層主要在棲霞組上部發(fā)育，川西南部區(qū)域白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層不僅在棲霞組發(fā)育，還可在茅口組發(fā)育，熱液成因白云巖層轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)層的概率高。

圖4　張村剖面中二疊統(tǒng)熱液溶蝕孔洞充填狀況統(tǒng)計(jì)Fig.4 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Zhangcun profile

圖5　廣元西北鄉(xiāng)剖面中二疊統(tǒng)熱液溶蝕孔洞充填狀況統(tǒng)計(jì)Fig.5 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Guangyuan profile.

5　熱液作用對(duì)儲(chǔ)層的影響

熱液地質(zhì)作用一方面使圍巖發(fā)生熱液破裂作用、熱液白云巖化作用以及熱液溶蝕作用，產(chǎn)生大量的儲(chǔ)滲空間，從而大大提高巖石的孔隙度，形成優(yōu)質(zhì)的白云巖儲(chǔ)層。另一方面，熱液作用也會(huì)對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生一定的破壞作用，因?yàn)樵跓嵋旱刭|(zhì)作用過(guò)程當(dāng)中會(huì)有熱液礦物不同程度的充填于已經(jīng)形成的孔洞當(dāng)中，從而使得儲(chǔ)集空間減少甚至消失。

本次觀察的洪雅張村剖面、廣元西北鄉(xiāng)剖面熱液溶蝕孔洞充填狀況的統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)圖4、圖5），可見(jiàn)僅有5%～6%的熱液溶蝕孔洞完全被熱液礦物充填，有39%～67%的熱液溶蝕孔洞顯不完全充填，有29%～56%的熱液溶蝕孔洞未見(jiàn)礦物充填，可見(jiàn)熱液溶蝕孔洞保存為有效儲(chǔ)滲空間的概率高。因此，熱液作用對(duì)儲(chǔ)層的建設(shè)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)儲(chǔ)層的破壞性。

6　白云巖儲(chǔ)層概略分區(qū)評(píng)價(jià)

中二疊統(tǒng)熱液成因白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層的發(fā)育分布規(guī)律與熱液白云巖的分布規(guī)律相似，受古張性斷裂及峨眉地幔柱的影響強(qiáng)度變化控制，主要分布在龍門(mén)山大斷裂的東南段、峨眉-瓦山斷裂附近以及華鎣山斷裂附近，其中峨眉-瓦山斷裂附近的川西南地區(qū)是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的最有利區(qū)域（Ⅰ區(qū)），具有儲(chǔ)層發(fā)育層位廣泛（不僅在棲霞組發(fā)育，同時(shí)茅口組也發(fā)育）、儲(chǔ)層厚度較大的特征（平均厚度約為53 m）；華鎣山斷裂附近的川西中段是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域（Ⅱ區(qū)），通常在棲霞組或/和茅口組發(fā)育，白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層厚度平均值約為22 m；龍門(mén)山大斷裂東南段的川西北段是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的較有利區(qū)域（Ⅲ區(qū)），一般只在棲霞組中上部發(fā)育，儲(chǔ)層厚度平均值約為26 m；此外在其它斷裂附近還存在該類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的潛在區(qū)域（Ⅳ區(qū)）（見(jiàn)圖6）。

圖6　川西北地區(qū)中二疊統(tǒng)熱液白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層概略分區(qū)評(píng)價(jià)圖Fig.6 The briefly partition evaluation diagram of hydrothermal dissolution vug dolomite reservoir of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

7　結(jié)論

（1）中二疊統(tǒng)儲(chǔ)層的白云巖類(lèi)型有晶粒白云巖，豹斑狀白云巖，其中以中-粗晶白云巖，鞍狀白云巖的孔洞最發(fā)育，儲(chǔ)集性能好。另外研究區(qū)內(nèi)一些與熱液白云巖共生的巖石組構(gòu)也能反映白云巖儲(chǔ)層的特征和分布特點(diǎn)。

（2）中二疊統(tǒng)白云巖內(nèi)儲(chǔ)集空間主要為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞以及熱液破裂縫，主要發(fā)育白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層，儲(chǔ)層發(fā)育受熱液地質(zhì)作用控制，熱液白云巖構(gòu)成儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構(gòu)成儲(chǔ)層儲(chǔ)滲空間，導(dǎo)致儲(chǔ)層的形成。

（3）中二疊統(tǒng)白云巖溶蝕孔洞型儲(chǔ)層發(fā)育分布與層序關(guān)系不密切，而熱液成因白云巖層轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)層的概率高。熱液作用對(duì)儲(chǔ)層的建設(shè)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其對(duì)儲(chǔ)層的破壞性。這類(lèi)儲(chǔ)層的發(fā)育分布規(guī)律與熱液白云巖的分布規(guī)律相似，受古張性斷裂及峨眉地幔柱的影響強(qiáng)度變化控制，川西南地區(qū)是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的最有利區(qū)域，川西中段是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的有利區(qū)域，川西北段是此類(lèi)儲(chǔ)層發(fā)育的較有利區(qū)域。

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Middle Permian dolomite reservoir characteristics and evaluation in northwestern Sichuan basin

ZHOU Jiling1，LI Guorong1，2，LEI Hejin1，GAO Yuwei1，F(xiàn)U Hao1
（1.College of Energy Resources of Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

The middle Permian's dolomite reservoir in the north west region of Sichuan has a good exploration potential.Through the thin section observation and the data of outcrop and drilling，this article argues that the middle Permian dolomite reservoir space mainly includes intergranular holes，intergranular dissolution pores，caverns，the hydrothermal breaking cracks.The main reservoir type is dissolution vug dolomite reservoir，and the development of reservoir is controlled by hydrothermal geological effect.The hydrothermal dolomite constitute the basis for the development of reservoir.And hydrothermal dissolution formed seams and holes. It constituted the reservoir spaces and resulted in the formation of reservoir.The final analysis is that southwest region is the most favorable area，the middle of Sichuan is favorable area，northwest region is more favorable area.

northwestern Sichuan；middle Permian；dolomite reservoir；hydrothermal process；reservoir characteristics；reservoir evaluation

化學(xué)工程

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.019

TE122.23

A

1673-5285（2015）05-0078-06

2015－03-12

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)”下設(shè)子課題，項(xiàng)目編號(hào)：2011ZX05005；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：41272150。

周吉羚，女（1991-），四川成都人，成都理工大學(xué)在讀碩士，主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)與儲(chǔ)層地球化學(xué)工作，郵箱：1024393331@qq.com。