五百梯-馬槽壩構造區長興組儲層特征及主控因素分析

凌睿,胡忠貴

(長江大學沉積盆地研究中心 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北武漢430100)

雷晶超

(中石油長慶油田分公司勘探部，陜西 西安 710018)

韓露,左洺滔,傅聰

(長江大學沉積盆地研究中心 油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室(長江大學)，湖北武漢430100)

五百梯-馬槽壩構造區跨越開江-梁平海槽和城口-鄂西海槽，前人對該地長興組的研究已逾40年[1～4]。諸如元壩、普光、龍崗等大中型氣田的發現與大量開采，揭示出川東地區海相碳酸鹽巖儲層的巨大資源潛力[5～8]。前人針對開江-梁平海槽周緣臺地邊緣帶礁灘儲層的研究與勘探已經取得了重大突破，但城口-鄂西海槽地區相應的研究和勘探卻停滯不前[9～12]。對于川東地區長興組儲層研究，前人已建立了沉積相控制儲層分布、多期溶蝕且埋藏期溶蝕是儲層發育的關鍵、多期白云巖化等觀念[13～16]。筆者立足于前人成果及最新資料，基于野外剖面、巖心觀察、巖石薄片鑒定、掃描電鏡微觀分析以及物性資料的綜合研究，對研究區長興組儲層發育特征進行深入討論。

1 區域地質概況

五百梯-馬槽壩構造區主要位于川東北地區，該區域是川東盆緣-大巴山前緣構造復合帶的一部分(圖1)，包括五百梯東、天成寺、新興寺、路陽壩、三岔坪、馮家灣、硐村西、馬槽壩等含氣構造區。東西向橫跨開江-梁平海槽和城口-鄂西海槽。地理位置上跨越開縣、云陽、奉節、巫溪等地。

研究區長興組平均厚度235m，有生物礁發育的井地層厚度大幅度增加，與上覆飛仙關組厚度互補。長興組自下而上可細分為3段：一段為灰色-褐灰色泥粉晶灰巖，普遍含燧石結核，局部夾硅質條帶，主要為低能沉積，通常以首套泥頁巖的產出為分層標準，該段自然伽馬相對較高，為25～35API；二段主要巖性為不同類型的灰巖和白云巖，是儲層的主要發育層段，其中對儲層發育起建設性作用的巖性主要是與礁灘沉積相關的淺灰色-灰褐色(殘余)顆粒白云巖、生物礁白云巖、粉細晶白云巖等，該段自然伽馬一般位于10～20API之間；三段主要巖性是灰巖，其中泥晶灰巖最為發育，呈深灰色，在部分井中也觀察到深灰色的燧石結核灰巖以及生屑灰巖，也有生物礁灰巖和溶孔白云巖的存在，是儲層發育的次要層段，自然伽馬一般在15～25API左右。

圖1 研究區地面構造綱要圖

2 長興組儲層基本特征

基于野外剖面、巖心宏觀觀察，結合鏡下薄片、掃描電鏡下的微觀鑒定分析以及孔隙度等物性測試結果，對研究區長興組巖石學特征、儲集空間類型和物性特征進行了研究。

2.1 巖石學特征

1)礁白云巖(灰巖) 海綿為其主要造礁生物，巖性以海綿礁灰巖和礁白云巖為主，還包含各種過渡巖性，如礁灰質白云巖、白云質灰巖等(圖2(a)、(b))。以海綿為主的礁灰巖(或白云巖)在高能水體中具有較強的抗浪性[17]，常發育于臺地邊緣或臺內高能環境中。在馬槽2井、天東021-4井、奉1井、奉探1井的巖心和薄片中大量發育。

2)顆?；規r 顆?；規r主要為生屑灰巖(圖2(c))，生物碎屑間充填物常存在泥晶和亮晶兩種充填結構，生物碎屑常見腕足、有孔蟲、蟲筵類等，體積分數在50%以上。亮晶生屑灰巖主要在水體動蕩的淺灘環境中產出，也常形成生物礁的礁基或與生物礁相互層產出。

3)顆粒/晶粒白云巖 顆粒白云巖主要是砂礫屑白云巖、生屑白云巖等，常由于白云石化作用形成顆粒殘余結構(圖2(d))。晶粒白云巖主要由0.02～0.1mm粉晶及0.1～0.25mm的細晶白云石組成，該類巖石往往發育有晶間孔和晶間溶孔，局部沿晶間溶孔發育形成溶洞。顆粒白云巖和晶粒白云巖有較為發育的儲集空間，是有利的儲集巖石類型(圖2(e))。

另外，在研究區可見泥晶藻及藻屑灰(白云)巖、蟲藻灰巖等，僅局部發育，主要見于馬槽1井、馬槽2井中，以藍綠藻類為主且藻類大量有機質化。該類巖石為灰泥充填，形成于水體較深的弱動蕩環境(圖2(f))。

圖2 研究區長興組主要巖石類型及特征

2.2 儲層儲集空間類型

1)原生粒間孔和次生粒間溶孔 長興組儲層大多屬于礁灘相沉積，巖石中生物、砂礫屑等顆粒含量較高，因而以粒間孔為主的原生孔隙較為發育。但由于膠結作用和充填作用，使得原生孔隙多被堵塞，失去儲集意義[18](圖3(a))。粒間溶孔在強烈白云石化和溶蝕作用下，導致大多數巖石顆粒和填隙物完全白云石化，形成大量晶間溶孔(圖3(b))。

2)鑄?？?由各種生物被選擇性溶蝕形成。通過顯微鏡的觀察可以發現，巖石中螺殼和雙殼出現時往往形成粒內溶孔，酸性流體在粒內溶孔中進一步發生溶蝕作用，擴大溶蝕范圍，從而形成了鑄?？?。鑄?？资茄芯繀^長興組的重要孔隙類型，對研究區巖層的儲集性能有著至關重要的作用，鑄模孔在不同巖石類型中含量不等，體積分數通常在0%～8%之間。

3)晶間孔、晶間溶孔 晶間孔主要發育在白云巖中，主要出現于殘余顆粒白云巖和晶粒白云巖中(圖3(c))。晶間溶孔形狀多不規則(圖3(d))，是長興組儲層主要的儲集空間類型，白云石化程度和后期溶蝕作用的強弱控制該孔隙的發育，僅見于部分層段。

4)裂縫 成巖裂縫的發育最為普遍，其次是較為平直的構造縫及在其基礎上形成的溶蝕擴大縫(圖3(e)、(f))。

圖3 研究區長興組主要儲集空間類型

圖4 研究區長興組儲層孔隙度分布直方圖

2.3 儲集物性特征

根據取心井油層物性報告資料，統計了研究區長興組536件孔隙度樣品，結果表明：孔隙度最大16.03%，最小0.15%，平均1.2%；其中小于2%的樣品占多數，達89%，反映長興組總體物性較差或礁灘儲層非均質性較強(圖4)。

3 儲層主控因素分析

3.1 臺緣礁灘相

臺緣礁灘本身沉積水體較淺，在高水位體系域中晚期，海平面整體下降的大環境下，易與大氣水充分接觸。由于當時海水的快速變深-緩慢變淺的高頻變化，以至于礁灘體沉積后在海底膠結的時間很短，從而長時間接受大氣水溶蝕，加之原本殘留的大量原生孔隙，使其成為溶蝕作用和白云石化作用發生的主要場所，大大促進了儲層的形成。通過對不同類型巖石進行分析化驗(圖5)發現，顆粒巖儲層較其他巖石類型儲層物性好，其中物性最好的儲層巖性是白云質顆粒巖和礁白云巖。

3.2 海平面下降

海平面周期性的升降變換在較大程度上控制著儲層的發育位置。在地質歷史時期中，當海平面處于下降過程時，水體長期保持較淺的狀態，碳酸鹽沉積物可以順利堆積，為后期碳酸鹽巖的形成打下基礎。在實際勘探中可以發現礁灘體(生物礁、臺緣灘、臺內灘)主要在長興組的中上部(長興組二段)大量發育，恰恰對應的是海平面下降的地質歷史時期(圖6)。白云巖儲層的發育也有著類似的特征，大多數在礁灘相儲層的上方出現。海平面下降時沉積的物質往往隨著后期海平面的上升以及成巖作用的改造，具有良好的滲透率和孔隙度，從而成為優質儲層。

圖5 研究區不同巖石類型物性分布直方圖

圖6 長興組連井沉積相對比剖面

圖7 研究區長興組白云石體積分數與孔隙度的關系圖

3.3 同生期大氣水溶作用

在野外和室內的觀察中發現，溶蝕孔隙主要為晶間溶孔、粒內溶孔和粒間溶孔等，可見大部分孔隙為新月形，為同生期滲流帶大氣水溶蝕作用的產物；昏暗-不發光的陰極發光特征也反映出大氣水環境的特征。另外，從孔隙產狀及分布特征來看，主要分布于高位體系域的中上部，反映孔隙形成與層序演化及海平面變化息息相關。

3.4 埋藏期溶蝕作用

在埋藏的過程中儲層整體已基本形成，期間發生的溶蝕作用主要是在原有儲層的基礎上進一步改造。在該過程中，酸性流體順著儲層中的孔隙流動，溶蝕了儲層周圍原本孔隙性較差的圍巖，將其改造成儲層，擴大了原有儲層的規模，并獲得更好的孔滲性。

3.5 白云石化作用

在五百梯-馬槽壩地區長興組的儲層中絕大部分巖性為白云巖，相較于礁灰巖和鮞?；規r，礁白云巖和鮞粒白云巖物性更好。白云石化作用在研究區的長興組多期次發生，前人研究表明，方解石轉化為白云石的過程中，體積縮小14%[19]，從而增加了大量的新空間。但是就研究區長興組而言，主要是同生期大氣水溶蝕作用控制著儲層的發育，白云石化僅在局部地區起到一定作用。通過奉探1井長興組取心段白云石體積分數與孔隙度分布關系(圖7)來看，兩者呈弱正相關關系，說明白云石含量的增加有利于優質儲層的形成。

4 有利儲集區帶預測

通過對儲層主控因素的分析確定，白云石化作用及與海平面下降相關的同生期大氣水溶性作用是形成優質儲層的關鍵成巖作用，且兩者均作用于礁灘發育部位，控制了有利相帶的分布。通過地質與地震相結合，對單井資料進行統計，綜合考慮孔隙度分布、儲層厚度及儲能系數等參數，選擇以下3點作為有利儲集區帶的劃分標準：①處于有利相帶上；②白云巖厚度大于10m；③儲能系數大于2.5。研究區長興組有利區帶展布規律如圖8所示。

圖8 研究區長興組有利區帶分布預測圖

5 結論

1)長興組主要巖石類型有泥晶灰巖、生物屑灰巖、礁灰巖、礁白云巖、(殘余)顆粒白云巖、晶粒白云巖等。其中，顆粒白云巖、礁白云巖和晶粒白云巖是主要儲集巖類。儲集空間類型繁多，主要有粒間孔、晶間孔、粒內溶孔、鑄模孔、晶間溶孔和超大溶孔及裂縫，其中對儲層貢獻最大就是晶間孔、晶間溶孔、超大溶孔及各種裂縫。巖心物性資料表明孔隙度基本小于2.0%，平均為1.2%左右，總體上屬于低孔、特低滲儲層。

2)影響長興組儲層分布的因素主要受沉積相帶控制，臺緣礁灘相是尋找有利儲層帶的基礎，海平面升降規律、埋藏期溶蝕作用、白云石化作用以及同生期大氣水溶蝕作用是臺緣礁灘相成為有利儲層的主要原因。