程 陳,劉成川,羅順社

(長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北荊州434023)

鄧 剛

(中石化西南分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,四川成都610051)

通南巴構(gòu)造帶位于四川盆地東北緣,其北側(cè)為米倉(cāng)山前緣推覆構(gòu)造帶,東北側(cè)為大巴山前緣弧形推覆構(gòu)造帶,南鄰川中平緩構(gòu)造帶,北西與米倉(cāng)山前緣凹陷帶相接,東南與通江凹陷帶相連[1]。構(gòu)造帶走向由南向北呈NE向至NNE向,為一大型背斜,構(gòu)造閉合面積904.5km2,閉合高度1800～2000m,由西南往東北劃分為3個(gè)次級(jí)構(gòu)造:南陽(yáng)場(chǎng)斷背斜構(gòu)造、涪陽(yáng)壩斷塊構(gòu)造和黑池梁斷背斜構(gòu)造,川東北MLB地區(qū)位于通南巴構(gòu)造帶的中段,MLB構(gòu)造位于四川盆地川東北褶皺帶的東北段,介于米倉(cāng)山?jīng)_斷構(gòu)造帶與大巴山弧形沖斷構(gòu)造帶的構(gòu)造疊合區(qū),其北為米倉(cāng)山前緣構(gòu)造帶,東南為川中平緩構(gòu)造帶[2]。四川盆地的沉積演化經(jīng)歷了以海相碳酸鹽巖為主的臺(tái)地沉積階段和陸相碎屑巖為主的盆地沉積階段。中三疊世后,由于板塊碰撞合并,上揚(yáng)子海關(guān)閉,結(jié)束了四川盆地海相沉積歷史,四川構(gòu)造盆地形成,進(jìn)入前陸盆地和坳陷陸相沉積階段[3]。川東北地區(qū)油氣資源豐富,是目前勘探領(lǐng)域發(fā)展較快的新區(qū)之一[4]。上三疊統(tǒng)須家河組目前雖不是川東北地區(qū)天然氣勘探開(kāi)發(fā)的主要目的層段,但在鉆井過(guò)程中遇到了很好的油氣顯示,由于長(zhǎng)久以來(lái)對(duì)該地層的研究甚少,因此,儲(chǔ)層研究已成為須家河組油氣開(kāi)發(fā)最重要的地質(zhì)問(wèn)題之一[5]。

1 巖性特征

根據(jù)川東北MLB地區(qū)M2和M201井須家河組巖心及巖石薄片觀察結(jié)果,該區(qū)巖性主要以雜色礫巖、含礫粗砂巖、中-細(xì)粒巖屑砂巖為主,其次為含鈣粉砂巖夾灰黑色頁(yè)巖,成分成熟度低,分選中-好,磨圓以次棱為主,顆粒支撐,點(diǎn)、線、點(diǎn)-線接觸為主,結(jié)構(gòu)成熟度中等。填隙物以碳酸鹽礦物(以方解石為主,其次為白云石)、粘土礦物 (以綠泥石為主)和雜基 (雜基含量較低,一般不超過(guò)10%)為主 (如圖1)。

圖1 MLB地區(qū)須四段巖性特征

2 巖石礦物成分

據(jù)M201、M 2井薄片資料統(tǒng)計(jì),巖石碎屑顆粒包含石英、長(zhǎng)石和巖屑3部分,石英含量一般在5%～25%之間,最低2.5%,最高可達(dá)27.6%,平均為11.9%。石英顆粒以單晶石英為主,另有少量復(fù)石英和燧石 (如表1)。長(zhǎng)石含量總體非常低,一般在0%～2%之間,最低為0%,最高為2%,平均為0.5%。鏡下觀察長(zhǎng)石多呈板條狀和長(zhǎng)柱狀,以鉀長(zhǎng)石為主,未見(jiàn)其他長(zhǎng)石類型。巖屑含量較高,一般在60%～70%之間,最低為41%,最高為85%,平均59%。巖屑組分復(fù)雜,巖漿巖、變質(zhì)巖、沉積巖3大類巖石均有。以沉積巖巖屑、巖漿巖巖屑為主,其中沉積巖巖屑多以碳酸鹽巖巖屑和泥頁(yè)巖巖屑出現(xiàn)。巖漿巖巖屑主要為噴出巖屑,分布均勻,變質(zhì)巖巖屑中以石英巖屑和千枚巖屑居多,但分布不均。反映了沉積物源主要是沉積巖和巖漿巖。

填隙物包括雜基及膠結(jié)物2類,須四段砂巖中填隙物以方解石膠結(jié)物為主,雜基含量總體較低,主要含鐵質(zhì)和瀝青質(zhì);其中方解石含量最大值為20%,最小值為1%,平均為10.8%,而雜基含量一般介于 2%～5%之間,最大可達(dá)5.5%,平均為2.8%。

表1 MLB地區(qū)須四段巖石礦物成分含量統(tǒng)計(jì)表

3 儲(chǔ)集空間類型

根據(jù)M 201、M2及M 101井大量的巖心及鑄體薄片觀察結(jié)果,川東北MLB地區(qū)須家河組四段儲(chǔ)層以殘余粒間孔為主,見(jiàn)少量溶蝕孔隙,包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔,為油氣聚集提供了有利空間[6]。

圖2 MLB地區(qū)須四段儲(chǔ)集空間類型

1)原生殘余粒間孔 原生殘余粒間孔一般為原生粒間孔受壓實(shí)作用縮小和膠結(jié)物充填后殘留的孔隙,孔內(nèi)潔凈。孔隙較小,呈不規(guī)則多邊形或弧三角形,當(dāng)壓實(shí)強(qiáng)烈時(shí)呈長(zhǎng)條狀、線狀。粒緣常有較薄的綠泥石薄膜生長(zhǎng),孔隙中偶見(jiàn)方解石或石英等部分充填。此類孔隙分布較為均勻,較為常見(jiàn),但連通性較差 (見(jiàn)圖2(a))。

2)次生溶蝕孔隙 研究區(qū)整體上溶蝕作用不發(fā)育,但在局部層段石英、巖屑顆粒邊緣和粒內(nèi)見(jiàn)少量溶蝕孔隙,主要為一些巖屑粒間、粒內(nèi)溶孔;粒間溶孔表現(xiàn)為孔隙邊緣有明顯的溶蝕痕跡,多呈不規(guī)則狀、港灣狀、長(zhǎng)條狀等;巖屑是發(fā)生粒內(nèi)溶孔的主要顆粒,孔隙呈網(wǎng)格狀、殘骸狀,常見(jiàn)溶解殘余,部分充填方解石,孔隙多呈孤立狀分布,相互連通性差 (見(jiàn)圖2(b)、(c)、(d))。

4 裂 縫

裂縫可以從宏觀和微觀2方面來(lái)觀察。宏觀上從取心井段巖心、鉆井的井漏以及巖屑觀察與描述中來(lái)證明裂縫的存在[7]?；谠搮^(qū)6口井巖石薄片及巖芯照片觀察,須四段裂縫較不發(fā)育,但在某些井段可見(jiàn)微裂縫的存在,裂縫以切穿顆粒與填隙物為特征,此類裂縫寬較小、延伸不大,縫寬0.01mm左右,長(zhǎng)度一般在3cm以內(nèi),局部發(fā)育粒間溶孔 (見(jiàn)圖3)。

5 物性特征

物性特征是決定儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的關(guān)鍵[8],區(qū)內(nèi)共鉆6口且多未能在目的層段取芯,僅M102和M201井在須四段取心井,因此巖心只能一定程度地反映須四段物性情況。

1)孔隙度 據(jù)巖心常規(guī)物性分析資,須四段樣品最大孔隙度為2.01%,最小孔隙度僅0.69%,平均孔隙度為1.08%,孔隙度主要集中在1%附近,其中須四段孔隙度＜2%的樣品占96.7%(見(jiàn)圖 4)。按照孔隙度一般評(píng)價(jià)指標(biāo) (特高孔隙度Φ≥30%,高孔隙度25%≤Φ＜30%,中孔隙度15%≤Φ＜25%,低孔隙度10%≤Φ＜15%,特低孔隙度 Φ＜10%),須四儲(chǔ)層屬于特低孔儲(chǔ)層[9]。

2)滲透率 對(duì)樣品進(jìn)行滲透率試驗(yàn)分析,須四儲(chǔ)層樣品最大滲透率0.3×10-3μm2,最小滲透率為0.003×10-3μm2,平均滲透率為0.03×10-3μm2,樣品滲透率主要集中在0.01×10-3μm2,其中須四段滲透率＜0.01×10-3μm2樣品占97.6%,按照國(guó)內(nèi)外對(duì)致密儲(chǔ)層和常規(guī)儲(chǔ)層的劃分標(biāo)準(zhǔn),須四段儲(chǔ)層屬典型的特低滲儲(chǔ)層[9](見(jiàn)圖4)。

圖3 M201井須四段裂縫發(fā)育情況

圖4 MLB地區(qū)須家河組須四段巖心物性分布直方圖

6 孔、滲關(guān)系

孔隙度和滲透率雖然受多種因素的控制,但兩者一般情況下具有一定的相關(guān)關(guān)系,尤其是碎屑巖儲(chǔ)層,這種線性相關(guān)更為明顯[10]。從M 102、M 201井須四段儲(chǔ)層巖心孔隙度和滲透率的關(guān)系圖可見(jiàn),須四段儲(chǔ)層的孔滲之間具有一定的線性正相關(guān)關(guān)系,隨著孔隙度增大,滲透率也逐漸增大,相關(guān)系數(shù)為0.403(見(jiàn)圖5);但局部存在非均質(zhì)現(xiàn)象,低孔隙度樣品可發(fā)育高滲透率,而個(gè)別高孔隙度砂巖并非總發(fā)育高滲透率。

圖5 MLB地區(qū)須家河組須四段孔滲相關(guān)圖

以上研究表明滲透率的變化主要受孔隙發(fā)育程度控制,認(rèn)為孔隙型儲(chǔ)層的滲透率往往隨著孔隙度的增大而增大,且具有良好的相關(guān)性,而裂縫型儲(chǔ)層往往不具有此相關(guān)性[11],其中異常點(diǎn)的出現(xiàn)可能是受微裂縫或吼道影響,由于樣品個(gè)數(shù)限制,儲(chǔ)層非均質(zhì)性并不明顯,故可以初步認(rèn)定MLB地須四段為孔隙型儲(chǔ)層[10,12]。

7 孔隙結(jié)構(gòu)特征

1)掃描電鏡孔隙結(jié)構(gòu) 對(duì)M201井須四段砂礫巖層取少許樣品進(jìn)行掃描電鏡分析,特征為常見(jiàn)片狀喉道,喉道呈長(zhǎng)條形的片狀或彎曲片狀,孔隙較小,喉道很細(xì)。這種喉道連通性中等,須家河組儲(chǔ)層中差儲(chǔ)層以這種喉道為主,其巖石顆粒主要為線接觸和凹凸接觸 (見(jiàn)圖6)。

圖6 云母片受到擠壓形成片狀喉道(掃描電鏡)

2)壓汞法孔隙結(jié)構(gòu)特征 參照喉道級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn),對(duì)川東北MLB地區(qū)須四段16個(gè)巖心樣品進(jìn)行了壓汞實(shí)驗(yàn)分析,須四段儲(chǔ)層的孔喉相對(duì)較細(xì),以微孔為主,含部分細(xì)孔,樣品分選好,但巖石比較致密 (偏向于細(xì)歪度),排驅(qū)壓力和中值壓力較大,滲透率低,屬典型的低孔、低滲型致密砂巖儲(chǔ)層[12],測(cè)得須四段孔隙結(jié)構(gòu)有以下幾個(gè)特征:①突破壓力 (P10)為41.565～94871MPa,平均60.310MPa;②中值壓力 (P50)為129.7～162.4304MPa,平均為150.193MPa,按一般的砂巖儲(chǔ)層分類,屬于差-較差儲(chǔ)層;③破吼道半徑 (R10)較小,為0.0079～0.018μm,平均0.0133μm;④中值吼道半徑 (R50)為0.0046～0.0058μm,平均為 0.005μm,以微吼為主的低孔低滲孔吼組合;⑤分選性 (CS)為0.72611～1.2341,平均為1.01985,屬于的分布范圍較好-中等的分選范圍,說(shuō)明吼道半徑分布相對(duì)集中;⑥非汞飽和度 (Smin)相對(duì)較大,為40.36%～64.39%,平均49.94%。

孔隙特征與薄片鑒定、掃描電鏡圖像結(jié)果較相符合,均說(shuō)明該區(qū)砂礫巖體儲(chǔ)層物性較差。

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