川東地區(qū)南門場構(gòu)造帶石炭系儲層特征研究

劉永旸　胡紅　夏青松　李瑜　庹聰

摘 要：根據(jù)鉆井、巖心及薄片分析等資料，并結(jié)合物性和儲層儲集空間資料，對南門場石炭系儲層特征進(jìn)行了研究。綜合研究結(jié)果表明：南門場石炭系為沉積黃龍組地層;儲層巖性主要為白云巖;儲集空間主要包括粒間（內(nèi)）溶孔、礫間（內(nèi)）溶孔等，孔隙型溶洞及構(gòu)造縫也較為發(fā)育，總體上屬于裂縫-孔隙型儲層;儲層類型以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，表現(xiàn)出低孔、低滲的特征;Ⅰ類儲層主要分布于C2hl2段，平面上零星分布，Ⅱ、Ⅲ類儲層主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段，平面上分布廣泛。

關(guān)鍵詞：川東地區(qū);南門場;石炭系;儲集空間;儲層特征

中圖分類號：P618.13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）25-0146-05

Study on Carboniferous Reservoir Characteristics of

Nan-menchang Tectonic Belt in Eastern Sichuan

LIU Yongyang1 HU Hong1 XIA Qingsong1 LI Yu2 TUO Cong2

（1.School of Geoscience and Technology， Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500;

2.Chongqing Gas District， PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chongqing 400021）

Abstract： The characteristics of carboniferous reservoirs in Nanmenchang were studied based on the data of drilling， core and sheet analysis， combined with the data of physical properties and reservoir space. The comprehensive research results showed that： Nanmenchang Carboniferous is a sedimentary Huanglong Formation stratum. Reservoir lithology is mainly dolomite.The storage space mainly includes intergranular（inner） caves， intergranular（inner） caves， etc..Porous caves and structural seams are also more developed. Generally， they belong to fissure-pore reservoirs.The reservoir types are mainly type II and III reservoirs， showing the characteristics of low porosity and low permeability.Class I reservoirs are mainly distributed in C2hl2， sporadic distribution on the plane， type II and III reservoirs are mainly distributed in C2hl2 and C2hl3 middle and lower segments， and are widely distributed on the plane.

Keywords： Eastern Sichuan region;Nanmenchang;carboniferous;storage space;reservoir characteristics

四川盆地東部石炭系資源豐富，是盆地內(nèi)天然氣的主要高效產(chǎn)層[1]。由于川東石炭系勘探潛力大，前人對川東地區(qū)的馬槽壩、云安場構(gòu)造帶和大天池構(gòu)造帶等多個區(qū)塊的石炭系儲層進(jìn)行過較為深入的研究[2-4]。而南門場構(gòu)造帶作為川東地區(qū)的主要含氣構(gòu)造之一，前人對其研究較少[5]。因此，本文根據(jù)鉆井、巖心以及薄片分析等相關(guān)資料，并結(jié)合大量物性資料的分析評價結(jié)果，對南門場石炭系儲層特征進(jìn)行研究，為南門場構(gòu)造帶石炭系進(jìn)一步勘探開發(fā)提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 地理位置

南門場構(gòu)造帶地理位置位于重慶市的奉節(jié)、開縣、梁平、萬州和四川省的開江縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位置位于四川盆地川東高陡褶皺區(qū)東北部，為萬縣弧形構(gòu)造區(qū)的一個高陡構(gòu)造（見圖1）。構(gòu)造帶北為馬槽壩、溫泉井構(gòu)造帶，東南為云安廠構(gòu)造帶和黃泥堂構(gòu)造帶，西為大天池構(gòu)造帶[6]。該區(qū)地表出露地層差異較大。主體構(gòu)造地表出露地層老，為三疊系嘉陵江組地層。兩翼出露地層新，為侏羅系沙溪廟砂泥巖。

1.2 構(gòu)造特征

南門場構(gòu)造帶地面構(gòu)造為一似箱狀長軸背斜，兩翼不對稱，西北翼緩，東南翼陡，局部發(fā)生直立倒轉(zhuǎn);往北東向延伸，軸部出露三疊系雷口坡組和嘉陵江組地層，斷層不發(fā)育，高點位于獅子包附近[7，8]。

南門場構(gòu)造帶淺層構(gòu)造較為簡單，整體呈現(xiàn)為一狹長背斜形態(tài)，構(gòu)造形態(tài)與地面構(gòu)造一致，兩翼不對稱，西北翼緩，東南翼陡，斷層不發(fā)育。南門場構(gòu)造帶中層構(gòu)造為受兩翼斷層控制的狹長背斜，其主體構(gòu)造高點位于獅子包附近。南門場構(gòu)造帶陽底構(gòu)造格局劃分為南門場構(gòu)造帶主體、西北翼斷下盤潛伏高帶和東南翼斷下盤潛伏高帶。從縱向來看，其構(gòu)造形態(tài)具有一定繼承性，由上至下各地層大致形態(tài)及高點位置變化不大。

1.3 地層特征

南門場地區(qū)石炭系受古地貌影響，加上后期風(fēng)化剝蝕作用，橫向分布不太穩(wěn)定，局部石炭系減薄甚至缺失，在門4井、門西3井和門5井附近存在石炭系侵蝕窗，一般殘存石炭系黃龍組（C2hl）。根據(jù)巖性、電性特征及生物化石組合，縱向上從下往上可劃分三段：黃龍組一段（C2hl1）、黃龍組二段（C2hl2）、黃龍組三段（C2hl3）。

1.3.1 黃龍組一段（C2hl1）。巖性以粉-中晶灰?guī)r夾細(xì)粉晶云巖、角礫云巖為主，含石英砂質(zhì)云巖，層紋狀、粒狀石膏。局部地方夾不等粒狀、條帶狀天青石巖、灰?guī)r。主要為去云（膏）化形成，結(jié)晶較為粗大。該段巖性致密，孔隙不發(fā)育。

1.3.2 黃龍組二段（C2hl2）。巖性以粉晶云巖，粉-亮晶蟲（藻）砂屑云巖，夾粉晶角礫云巖為主，局部夾鮞粒云巖條帶。該段以顆粒巖為主，顆粒以砂屑為主，有孔蟲屑、藻屑及角礫（礫屑），?；コ蓷l帶或團(tuán)塊狀。該段為石炭系主要儲層段之一，巖石孔洞發(fā)育，以針孔為主，局部可見大于1cm×1cm未完全充填的晶洞或小于2mm的溶裂。

1.3.3 黃龍組三段（C2hl3）。巖性以粉晶云巖、粉晶角礫云巖為主，夾淺灰色、灰色砂屑云巖，近頂部含大量陸源石英砂，部分巖石具硅化，泥質(zhì)含量相對較多。該段顆粒云巖相對較少。巖石具有針狀溶孔，局部可見溶蝕洞和溶蝕半充填裂縫。

在南門場構(gòu)造帶區(qū)域范圍內(nèi)，中段偏西的區(qū)域為石炭系地層缺失區(qū)，石炭系地層在東端門5井附近的部分地區(qū)亦有缺失，總體上，石炭系地層厚度分布在0～55m。從平面上看，石炭系地層厚度總體分布呈現(xiàn)“中部厚，東西兩端薄”的特點，即地層由中部向東西兩端逐漸變薄。石炭系地層最厚在南門場中段局部區(qū)域，厚度為45～55m。除剝蝕區(qū)和中段的厚度高值區(qū)外，石炭系地層厚度一般在20～35m（見圖2）。

2 儲層巖性及物性特征

2.1 儲層巖性

南門場石炭系儲層主要分布于黃龍組二段。根據(jù)巖石薄片鑒定資料分析，儲層主要為白云巖，其中最常見的是晶粒白云巖、角礫白云巖及顆粒白云巖三類（見表1）。

2.1.1 晶粒白云巖。晶粒白云巖以粉晶云巖為主，少數(shù)為細(xì)晶云巖。晶粒以半自形晶為主，許多情況下可見原巖顆粒結(jié)構(gòu)的幻影，可見這些晶粒白云巖主要是由顆?；?guī)r交代而成。作為儲集巖的晶粒白云巖的孔隙主要是晶間溶孔、晶粒溶孔及超大溶孔等次生孔隙，單井平均孔隙度最高超過6%。

2.1.2 角礫白云巖。角礫白云巖主要是巖溶成因的各種細(xì)礫級的礫石支撐、基質(zhì)充填的孔隙性白云巖。礫石成分有泥晶云巖礫石、含顆粒泥晶云巖礫石及少量的顆粒云巖礫石，單成分、復(fù)成分的礫巖均有。礫石一般為棱角狀、次棱角狀，以未經(jīng)過搬運或有短距離位移的礫石為主。礫間充填物主要是巖溶作用產(chǎn)生的細(xì)小碎屑，多屬滲流充填物。儲層的主要孔隙是礫間充填物被溶解產(chǎn)生的次生溶孔及溶洞，孔隙度在3%以上。

2.1.3 顆粒白云巖。顆粒白云巖常見的顆粒組分是砂屑（含藻砂屑）、鮞粒和生屑。生屑包括孔蟲、蜓、腕足、棘屑、珊瑚屬及瓣鰓、腹足碎片等。膠結(jié)物發(fā)育程度有高有低，孔隙主要是各種溶孔，巖石孔隙率一般大于3%。白云石化后原巖結(jié)構(gòu)基本上保存較好。顆粒白云巖儲層儲集性較優(yōu)越，絕大多數(shù)的Ⅰ類儲層形成于顆粒白云巖中。

2.2 孔隙度

根據(jù)研究區(qū)759個巖心樣品的煤油法孔隙度分析結(jié)果可知，石炭系儲層最小孔隙度為0.24%，最大為19.09%，平均為3.07%，孔隙度小于6%的樣品數(shù)占總數(shù)的87.66%，低孔特征明顯。從孔隙度分布范圍看，峰值為1%～3%、孔隙度為6%～12%的樣品比例為10.35%;有一定中孔分布、孔隙度大于12%的樣品數(shù)比例只有1.99%，高孔發(fā)育差（見圖3）。總的來說，南門場構(gòu)造帶石炭系儲層為低孔隙度儲層。

2.3 滲透率

根據(jù)研究區(qū)541個巖心樣品的滲透率分析結(jié)果可知，石炭系滲透率最小小于0.000 1mD，最大為58.4mD，平均為0.87mD。滲透率主要分布在0～1mD（見圖4），其樣品所占比例為89.28%，滲透率小于0.01mD的樣品數(shù)所占比例為52.86%?？梢?，南門場石炭系儲層為低滲儲層。

3 儲集空間類型

根據(jù)巖心及薄片分析，南門場地區(qū)石炭系儲層的儲集空間類型主要有孔隙、洞穴和裂縫三大類（見表2）。石炭系儲層以各類白云巖中的晚期埋藏溶蝕孔隙為主要的儲集空間，縫、洞為次要儲集空間，有效裂縫是重要的滲流通道[9，10]。

3.1 孔隙

南門場構(gòu)造帶石炭系孔隙類型包括角粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、礫內(nèi)溶孔、礫間溶孔、晶間孔、晶間溶孔、生物體腔孔和鑄?？椎?，以粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、礫內(nèi)溶孔和礫間溶孔為主，主要分布在C2hl2和C2hl3的細(xì)粉晶云巖、顆粒云巖和角礫云巖中。

3.1.1 粒間溶孔。粒間溶孔一般發(fā)育于具有顆粒支撐的砂屑、生屑、鮞粒及殘余顆粒云巖中，在粒間孔的基礎(chǔ)上溶蝕擴(kuò)大形成粒間溶孔、溶洞，孔洞形狀不規(guī)則。粒間溶孔具有孔隙度較大，滲透率較高的特征，一般分布于C2hl2層段中，是石炭系最主要的儲集空間。

3.1.2 粒內(nèi)溶孔。粒內(nèi)溶孔常與粒間溶孔伴生，主要分布于部分生物碎屑和藻屑中[見圖5（a）]。粒內(nèi)溶孔在石炭系較發(fā)育，在C2hl2中廣泛分布。

3.1.3 礫間溶孔。巖溶作用成因產(chǎn)生的角礫之間的次生溶孔及溶洞，發(fā)育于角礫云巖間，孔隙、孔洞形狀不規(guī)則，廣泛分布于C2hl2、C2hl3中。

3.1.4 礫內(nèi)溶孔。礫內(nèi)溶孔發(fā)育于角礫巖內(nèi)部，主要為礫內(nèi)砂屑溶孔、礫內(nèi)生屑溶孔和礫內(nèi)藻屑溶孔等，常與礫間溶孔伴生，是由于角礫本身的孔隙度較高而經(jīng)表生期淡水改造形成的，如粉晶云巖角礫和顆粒云巖角礫。礫內(nèi)溶孔分布較為廣泛，在C2hl2、C2hl3中均可見[圖5（b）]。

3.2 洞穴

由非選擇性溶蝕作用擴(kuò)大而形成的孔隙和裂縫構(gòu)成了南門場石炭系儲層洞穴的主要儲集空間，即石炭系洞穴分為孔隙性溶洞和裂縫性溶洞兩種，而孔隙性溶洞發(fā)育較好。其在各類巖石中均可見，但主要分布于角礫云巖中，洞穴的大小不一，一般為孤立狀或串珠狀。其洞穴間連通性較差，溶洞內(nèi)常見有晶簇狀方解石或石英晶芽生長，主要分布于整個C2hl2層段以及C2hl3層段的中下部[見圖5（c）]。

3.3 裂縫

根據(jù)石炭系巖心資料顯示，石炭系儲層中具有構(gòu)造縫、干縮縫及壓溶逢。其中，構(gòu)造裂縫較為發(fā)育，縫寬1～5mm，部分被瀝青充填和亮晶方解石充填-半充填[見圖5（d）]。

從巖心裂縫統(tǒng)計看（見表3），南門場西部的門3井和高都2井有效裂縫的密度較大，而中部的門西5井、門9井等井的裂縫發(fā)育較差。

4 儲層評價及分布特征

4.1 儲層評價

根據(jù)對南門場石炭系儲層物性和儲集空間類型的描述可知，該區(qū)石炭系總體上表現(xiàn)為裂縫-孔隙型儲層。同時，根據(jù)南門場石炭系儲層物性資料分析，輔以孔隙類型這一指標(biāo)，將南門場石炭系儲層劃分為四類（見表4），其中Ⅰ類儲層為良好的儲層，Ⅱ類儲層為較好的儲層，Ⅲ類儲層為較差的儲層，Ⅳ類則為非儲層。

4.1.1 Ⅰ類儲層。Ⅰ類儲層多分布于各種顆粒溶孔云巖、角礫溶孔云巖中。主要儲集空間以粒內(nèi)（間）溶孔為主，可見鑄?？准吧矬w腔孔，巖心面孔率為5%～8%，孔隙度分布一般為12%～19.09%。此類孔隙的基質(zhì)滲透率較高，一般為10～35mD，且基質(zhì)滲透率相對較均質(zhì)。

4.1.2 Ⅱ類儲層。Ⅱ類儲層分布于各種溶孔角礫云巖、溶孔砂屑云巖中。主要儲集空間以粒內(nèi)（間）溶孔為主，可見晶間孔，溶蝕洞穴較發(fā)育，巖心觀察面孔率為2%～5%，孔隙度分布一般為6%～12%。此類孔隙的基質(zhì)滲透率較低，且基質(zhì)滲透率相對變化較大，基質(zhì)滲透率一般為1～10mD，局部樣品可達(dá)20mD。

4.1.3 Ⅲ類儲層。Ⅲ類儲層分布于各種細(xì)粉晶云巖、角礫云巖、藻跡云巖中。主要儲集空間為各種殘余的粒間和晶間孔，另見少量溶孔，孔隙度分布一般為3%～6%。此類孔隙的基質(zhì)滲透率低，一般為0.01～0.1mD。

4.1.4 Ⅳ類（非儲層）。Ⅳ類分布于泥-粉晶云巖、中-細(xì)晶灰?guī)r中，為非儲層?？紫额愋鸵跃чg孔為主，孔隙度小于3%。此類孔隙的基質(zhì)滲透率低，一般小于0.001mD。

4.2 儲層分布特征

南門場構(gòu)造帶石炭系儲層巖性主要為白云巖，白云巖的分布控制著儲層的分布。縱向上，白云巖在黃龍組3個巖性段都有分布，但主要集中發(fā)育在C2hl2，例如，門3井C2hl2段的有效儲層占總有效儲層的94%。從不同儲層類型縱向分布來看：研究區(qū)內(nèi)Ⅰ類儲層厚度較小，分布較為分散，主要分布于C2hl2段;Ⅱ類儲層連片分布，主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段;Ⅲ類儲層分布廣泛，在黃龍組各段中均有分布。

平面上，南門場石炭系儲層厚度的分布規(guī)律與其地層厚度的分布規(guī)律相同。南門場西部大部分區(qū)域石炭系地層缺失;南門場中段局部區(qū)域石炭系儲層厚度可超過30m，為一個厚度高值區(qū)，石炭系儲層由中段向東逐漸變薄;在南門場東部部分區(qū)域存在侵蝕窗，儲層平均厚度為10～20m（見圖6）。從不同儲層類型平面分布來看：Ⅰ類儲層在南門場中部零星分布，Ⅱ、Ⅲ類儲層在區(qū)內(nèi)各處均有發(fā)育，以Ⅲ類儲層為主。

5 結(jié)論

①南門場構(gòu)造帶石炭系沉積黃龍組地層，縱向上從下往上可劃分三段：黃龍組一段（C2hl1）、黃龍組二段（C2hl2）、黃龍組三段（C2hl3）;從平面上看，石炭系地層厚度分布呈現(xiàn)“中部厚，東西兩端薄”的特點，總體上地層厚度為0～55m。

②南門場構(gòu)造帶石炭系儲層巖性主要為白云巖，其中最常見的是晶粒白云巖、角礫白云巖及顆粒白云巖三類;儲集空間主要包括粒間（內(nèi)）溶孔、礫間（內(nèi)）溶孔等，孔隙型溶洞及構(gòu)造縫也較為發(fā)育。物性資料分析表明，南門場石炭系總體上表現(xiàn)為裂縫-孔隙型儲層。

③南門場構(gòu)造帶石炭系主要以Ⅱ、Ⅲ類儲層為主，表現(xiàn)為低孔、低滲的特征?？v向上，Ⅰ類儲層主要分布于C2hl2段，Ⅱ類儲層主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段，Ⅲ類儲層在黃龍組各段均有分布;平面上，Ⅰ類儲層在南門場中部零星分布，Ⅱ、Ⅲ類儲層在研究區(qū)石炭系侵蝕窗外廣泛分布。

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