渝東武隆-石柱地區中上寒武統白云巖儲層特征及分類評價

斯尚華，李建明，李 旭，閆冠宇，何望雪

（1．西安石油大學地球科學與工程學院，陜西西安 710065；2．西安石油大學陜西省油氣成藏地質學重點實驗室，陜西西安 710065，3．長江大學地球科學學院，湖北武漢 434023）

白云巖油氣儲層非均質性強，孔喉結構復雜，儲層類型多樣化，因此，對白云巖儲層特征及分類評價相對比較困難。全球油氣田白云巖儲層的沉積環境主要為低能碳酸鹽巖泥環境、前緣斜坡盆地、深水盆地及高能碳酸鹽巖砂環境。低能碳酸鹽巖泥環境中，發現白云巖油氣田70多個，其中薩布哈潮坪環境發現的白云巖油氣田達30多個；其次，在前緣斜坡盆地和深水盆地中發現油氣田9個，油氣當量達17.49×108m3。高能碳酸鹽巖碎屑砂環境中發現油氣田28個[1]。全球白云巖型油氣田儲層主要發育在中生代白堊系和古生代二疊系，但我國塔里木盆地巴楚隆起和塔北隆起中下寒武統、鄂爾多斯盆地奧陶系馬家溝組中下組合等層位也含有白云巖型儲層的油氣，而渝東武隆-石柱地區中上寒武統白云巖儲層也具有較好的勘探前景，但勘探程度極低，為了能夠清晰地了解該地區中上寒武統白云巖儲層的基本特點，本文從白云巖儲層特征進行評價，以期對未來國內海相碳酸鹽巖的油氣勘探與開發提供借鑒。

1 地質概況

渝東武隆-石柱地區屬中上揚子板塊交界處（圖1），該區中上寒武統地層發育齊全，依據氣候轉變，結合盆地性質不同，以及層序界面性質，將中上寒武統剖面自下而上分為中寒武統高臺組、茅坪組、平井組，上寒武統后壩組、毛田組。該階段中揚子區為克拉通盆地，構造環境穩定，寒武紀至早奧陶世，中揚子區頻繁出現海進和海退，繼而沉積了大套淺海碳酸鹽巖及陸源碎屑巖。其中，海水在早寒武世水井沱-石牌時期大規模侵入，發育了一套黑色細粒碎屑巖。早寒武世末期到中晚寒武世，構造隆升，廣泛海退，沉積了厚度千余米的白云巖。中上寒武統以碳酸鹽沉積為主，主要屬局限臺地的潮坪夾瀉湖相沉積和開闊臺地沉積[2-12]。研究區中上寒武統的代表性剖面有兩條，為重慶東部武隆黃草、重慶東部石柱雙流壩剖面等，研究區內還有4口典型鉆井，為建深1井、利1井、李2井和洗1井。

圖1 渝東武隆-石柱地區中上寒武統剖面及井位位置

2 中上寒武統白云巖儲層特征

2.1 儲層巖石類型

研究區白云巖儲層巖石類型主要為結晶云巖、顆粒云巖和藻云巖。

結晶云巖以粉晶-中晶云巖為主，原始孔隙度不大，但在成巖作用下白云石化、淡水淋濾以及埋藏溶蝕構造破裂作用下，形成大量的晶間孔、晶內溶孔、非組構溶孔、溶洞等，極大地增加了孔隙度，因此也是比較重要的儲集巖類。

顆粒云巖普遍發育，為主要儲層，顆粒白云巖常見類型為亮晶鮞粒白云巖和亮晶顆粒白云巖，由于較強烈的白云石化和重結晶作用，原始沉積結構遭受破壞，多為顆粒結構，大部分己成為細-中晶云巖，細晶以上云巖屬這種類型。

藻云巖在區內比較普遍，藻紋層一般呈波狀，窗格狀孔隙發育，大多數孔隙被方解石充填，由于次生溶蝕作用，沿著藻紋層發育一些順層分布的次生溶孔，形成較有利儲層。

2.2 儲集空間類型

通過對中上寒武統巖心與野外地質剖面的觀察描述，結合大量常規薄片及鑄體薄片分析，可將研究區儲層的儲集空間類型分為孔、洞、縫3種類型。

晶間孔主要存在于重結晶較強的粉-細晶白云巖中，位于半自形-自形的白云石晶體之間，在部分溶蝕孔、洞中充填的亮晶白云石間也可見到。這種孔隙是中上寒武統中常見的孔隙類型之一，但面孔隙率一般小于1%。石柱雙流壩、武隆黃草兩條剖面這類孔隙常均有分布。

晶間溶蝕孔洞在各類白云巖中均可見到，但主要分布于重結晶較強的的粉-細晶白云巖中。晶間溶孔是在晶間孔基礎上的溶蝕擴大，當孔徑大于2.00 mm時，則稱之為溶洞，形似針狀、錐狀，局部成蜂窩狀，常沿層理方向成拉長狀分布，孔徑一般為0.30～3.00 mm，最大可達20.00 mm。大多數溶洞被葉片狀-粒狀亮晶方解石白云石、少量短柱狀石英半充填，局部全充填；局部宏觀面孔率最高可達7%，是中上寒武統儲層最主要的儲集空間。

溶蝕縫普遍存在于中上寒武統白云巖儲層中。以縫寬0.10～1.00 mm的裂縫最為常見，未充填或被少量粒狀亮晶白云石微充填，無瀝青存在，水平微裂縫少見，裂縫以溶蝕成因為主。

綜上所述，武隆-石柱地區白云巖儲層儲集空間以晶間溶蝕孔洞為主，其次為晶間孔和溶蝕縫，溶蝕縫除了具有儲集能力外，還可以起到連通溶蝕孔洞的作用。而在儲層內起到儲集性能的往往是多種儲集空間類型的組合，比如縫-洞型、孔-縫型、孔-洞型等，比較常見的為縫-洞型。

2.3 儲層物性特征

通過對研究區中上寒武統兩條剖面271個樣品的統計（表1），孔隙度最大值為12.70%，最小值為0.38%，平均值為3.06%。若以2.00%為區間進行統計，發現中上寒武統孔隙度主要為0～4.00%，其占總樣品數的74.56%；孔隙度為0～6.00%的樣品出現概率均大于10.00%，其中，孔隙度0～2.00%的樣品概率最高為44.28%（圖2），可見研究區中上寒武統白云巖儲層為低孔儲層。

表1 武隆-石柱地區中上寒武統物性數據統計

圖2 武隆-石柱地區中上寒武統儲層孔隙度分布

通過對中上寒武統135個樣品的統計，滲透率的分布范圍比較大，最大值為 68.000×10-3μm2，最小值為 0.060×10-3μm2，平均值為 1.920×10-3μm2。從中上寒武統滲透率頻率分布直方圖可以看出，0.010×10-3～0.100×10-3μm2的樣品頻率最大，為54.07%，也有少數樣品的滲透率比較高，分布于10.000×10-3～100.000×10-3μm2，滲透率大于 1.000×10-3μm2的樣品約為10.38%。由此可見，滲透率主要分布于兩個區間，即 0.010×10-3～0.100×10-3，0.100×10-3～1.000×10-3μm2（圖3），為低滲儲層。

中上寒武統的孔隙度與滲透率交會圖表明，滲透率與孔隙度具有正相關關系，大部分樣品的孔隙度為 0～6.00%，對應的滲透率為 0.005×10-3～1.000×10-3μm2（圖 4）。

2.4 儲層膠結物特征

圖3 武隆-石柱地區中上寒武統儲層滲透率分布

武隆-石柱地區顆粒云巖發育，原生粒間孔隙度很大，一般為25.00%～40.00%，但由于多期膠結作用，使這類孔隙幾乎完全喪失。根據鏡下觀察，發現影響本區儲集物性的膠結作用主要有兩期：第一世代膠結物呈纖狀圍繞在顆粒的外緣，纖狀膠結物長 0.04～0.10 mm；第二世代膠結物呈粒狀，大小0.02～0.15 mm。流體包裹體測試分析表明（圖 5），纖狀膠結物內鹽水包裹體均一溫度54.5～68.9 ℃，平均值59.2 ℃；鹽度為7.7%～17.5%，平均值為12.3%，表明其成因環境可能為低溫-高鹽度的海底環境；粒狀膠結物內鹽水包裹體均一溫度為95.2～109.2 ℃，平均值為 103.1 ℃；鹽度為 1.1%～4.5%，平均值為2.5%，表明成因環境可能為中溫-低鹽度的淺埋藏成巖環境。高精度電子探針分析表明（表2），纖狀膠結物中Fe2+含量低，富含Na+，K+，二世代粒狀膠結物Fe2+含量高、不含K+。上述特征表明一世代纖狀膠結物形成于低 Fe2+，富 Na+、K+的海底成巖環境，二世代膠結物形成于富Fe2+的淺埋藏成巖環境。

圖4 武隆-石柱地區中上寒武統儲層孔滲關系

圖5 武隆-石柱地區中上寒武統白云巖粒間膠結物包裹體均一溫度與鹽度特征

表2 武隆-石柱地區中上寒武統白云巖粒間膠結物電子探針分析

3 中上寒武統白云巖儲層評價

3.1 儲層評價標準及評價結果

武隆-石柱地區中上寒武統為一套碳酸鹽巖沉積，本次評價選用孔金祥教授的碳酸鹽巖儲集巖分類評價方案，對中上寒武統儲集巖進行分類評價，結果表明，中寒武統白云巖儲層厚度比上寒武統大，中寒武統白云巖儲層最大厚度達1272.00 m，而且總體厚度普遍大于上寒武統，可能與該區沉積類型有關，中寒武統幾個實測剖面平均孔隙度比上寒武統高，說明中寒武統儲層物性比上寒武統好（表 3）。

表3 武隆-石柱地區中上寒武統儲層評價統計

3.2 儲層綜合評價

以儲層厚度和孔隙度為主要指標，結合微觀特征，將中上寒武統儲層發育區劃分為四類（表 4）。渝東地區Ⅰ類儲層少見，主要發育Ⅱ、Ⅲ類儲層，其中，石柱雙流壩中寒武統為Ⅱ類儲層，為有利儲層段。該區中寒武統儲層厚度一般大于100.00 m，孔隙度平均值大于5.00%，儲層物性較好，以Ⅱ類儲層為主，該區上寒武統發育部分Ⅲ類儲層。武隆黃草一帶上寒武統厚度一般大于100.00 m，但孔隙度平均值小于5.00%，物性較差，以Ⅲ類儲層為主。

表4 中上寒武統儲層綜合評價

4 結論

（1）渝東武隆-石柱地區中上寒武統儲層巖石類型以結晶云巖、顆粒云巖和藻白云巖為主，儲層物性較差，總體為低孔低滲儲層。

（2）渝東石柱雙流壩地區中寒武統為儲層發育的有利層位，武隆黃草地區中上寒武統以Ⅲ類儲層為主，有利儲層欠發育。