李中超，孫 利，王 峻，魏立新，劉偉偉，王文之

（1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川 成都610500；2.中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)科學(xué)研究院，河南 濮陽(yáng)457001）

飛仙關(guān)組是普光地區(qū)最重要的開(kāi)發(fā)目的層，為三疊系沉積的碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣相的白云巖、泥晶灰?guī)r砂屑生屑灰?guī)r，厚度一般為30～50m，埋深一般5300～5500m。前人對(duì)普關(guān)地區(qū)的飛仙關(guān)組的地層層序、沉積特征、環(huán)境展布、孔隙成因及展布、構(gòu)造因素、油氣成藏期次進(jìn)行了較多的研究，但針對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層演化主控因素的工作不多，研究也不夠系統(tǒng)。本文目的是從儲(chǔ)層的微觀特征出發(fā)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，討論飛仙關(guān)組儲(chǔ)層演化的主控因素，為整體提高氣田開(kāi)發(fā)效益奠定地質(zhì)基礎(chǔ)。

1 儲(chǔ)層基本特征

1.1 巖礦特征

普光飛仙關(guān)組儲(chǔ)層以白云巖為主，白云石含量在92%以上，方解石4%～8%，含極少量瀝青和泥質(zhì)成分。依據(jù)巖石化學(xué)、能譜分析等研究，進(jìn)一步對(duì)巖石中礦物組成進(jìn)行了分析。分析表明，儲(chǔ)層礦物成分除含白云石、方解石外，還部分含有少量非碳酸鹽自生礦物，例如黃鐵礦、石英、黏土礦物、石膏等，未見(jiàn)菱鐵礦。儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)主要為晶粒、顆粒，其中晶粒云巖以粗晶、中－細(xì)晶、細(xì)粉晶為主；顆粒云巖以鮞粒（殘鮞）、礫屑、砂屑為主；膠結(jié)物以亮晶為主，含量19%～35%。

1.2 儲(chǔ)集空間類(lèi)型及物性特征

根據(jù)對(duì)普光2、102－1等井的分析資料（鑄體薄片、陰極發(fā)光定等）表明：飛仙關(guān)組主要發(fā)育孔隙和裂縫兩種儲(chǔ)集空間類(lèi)型，以孔隙為主，裂縫局部或欠發(fā)育[1]?？紫栋▋煞N類(lèi)型，一種為與溶蝕有關(guān)的（如溶孔、溶洞等）占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；另一種為與溶蝕無(wú)關(guān)的晶間孔。溶孔中又以晶間溶孔和晶間溶蝕擴(kuò)大孔、鮞?？?、粒內(nèi)溶孔為主[2]。裂縫整體不發(fā)育，但從巖心觀察、EMI成像測(cè)井顯示，普光地區(qū)發(fā)育有充填張性縫、充填壓性縫、未充填張性縫等3種類(lèi)型。

通過(guò)對(duì)普光地區(qū)12口井巖心物性資料（4749個(gè)樣品點(diǎn)）分析表明，儲(chǔ)層物性總體上較好，但變化大，非均質(zhì)嚴(yán)重?？紫抖戎饕?.26%～28.86%之間，平均8.11%。以中－高孔隙儲(chǔ)層為主，大于5%的樣品占66.6%；滲透率處于0.0001～9664.90×10－3μm之間，對(duì)數(shù)平均1.41×10－3μm2；以中－低滲儲(chǔ)層為主，大于1×10－3μm2的樣品在50.0%以上。平面上，飛仙關(guān)組儲(chǔ)層以Ⅰ＋Ⅱ類(lèi)（孔隙度大于5%）的儲(chǔ)層為主，面大積展布。該類(lèi)儲(chǔ)層主要集中在灘核部位以及水動(dòng)力較強(qiáng)砂－礫屑灘體中。垂向上，下部?jī)?chǔ)層最好，向上逐漸變差，儲(chǔ)層孔滲隨巖性變化明顯。

2 儲(chǔ)層主要控制因素

2.1 沉積相對(duì)儲(chǔ)層的控制作用

通過(guò)對(duì)普光地區(qū)38口完鉆井資料研究認(rèn)為，飛仙關(guān)組沉積微相與孔隙度的關(guān)系密切，沉積微相控制該區(qū)儲(chǔ)層的分布和發(fā)育，為受顆粒灘控制明顯的相控儲(chǔ)層[3]。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)良的儲(chǔ)集巖段通常發(fā)育在向上變淺顆粒灘相中部，其它沉積微相儲(chǔ)層發(fā)育情況往往較差。從巖相上分析，儲(chǔ)層中重結(jié)晶的鮞粒云巖、砂屑云巖和鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等往往具有良好物性，而其它巖性的儲(chǔ)集條件相對(duì)較差。

該區(qū)目的層儲(chǔ)集空間形成發(fā)育與顆粒灘關(guān)系密切。灘體的不同部位，其儲(chǔ)集條件差異較大，一般而言，儲(chǔ)層質(zhì)量由好至壞的順序?yàn)闉┖耍┖耍瓰┚墸┚?。這是由于，灘體低部位通常具有進(jìn)積特征，由鮞粒快速堆積所形成，鮞粒混合水白云化不充分，未完全發(fā)生變晶。白云石晶粒細(xì)小，原結(jié)構(gòu)破壞輕微，雖經(jīng)后期埋藏溶蝕，但仍以粒內(nèi)孔隙為主，儲(chǔ)集能力較好，但滲流能力差；在灘體高部位，早期由于水動(dòng)力較強(qiáng)，易形成內(nèi)碎屑－鮞粒灘，灘體內(nèi)部加積特征明顯，由于水體較淺，鮞?；旌纤自苹浞郑耆l(fā)生變晶，原結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，形成中粗晶殘余鮞粒白云巖，晶間孔為主，儲(chǔ)滲能力強(qiáng)。到后期逐漸過(guò)渡為蒸發(fā)坪，沉積砂屑細(xì)粉晶白云巖，儲(chǔ)層物性逐漸變差（圖1）。

2.2 成巖改造是儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵

現(xiàn)今普光氣田儲(chǔ)層的形成，經(jīng)歷了對(duì)其不利的膠結(jié)、壓實(shí)和壓溶作用為主的破壞性成巖作用，以及對(duì)其有積極作用的白云化、溶解和構(gòu)造破裂作用為主的設(shè)性成巖作用[4]，是這兩種作用經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期相互影響的結(jié)果。其中，對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間形成最有利的是白云石化作用，此外重結(jié)晶和溶蝕作用也非常重要。

2.2.1 白云石化作用

白云石化作用是普光地區(qū)飛仙關(guān)組儲(chǔ)層物性改變的基本條件，也是次生孔隙形成的基礎(chǔ)。在這個(gè)過(guò)程中，一方面由于白云石交代同等數(shù)量的方解石會(huì)造成固體體積縮小13%，所以在不考慮其他因素影響的前提下，巖石孔隙度會(huì)增加13%。另一方面，白云石化過(guò)程會(huì)改變?cè)瓗r中孔隙網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)晶間孔之間相互連通，進(jìn)而儲(chǔ)層孔隙的滲透能力得到增強(qiáng)[5]。飛仙關(guān)組儲(chǔ)層大部分白云石晶體具有多結(jié)構(gòu)的陰極發(fā)光環(huán)帶，說(shuō)明反復(fù)遭受大氣水淋濾和混合水白云石化而經(jīng)歷了多次離子交換，白云巖溶蝕孔洞的觀察也表明屬于同生期成巖作用的特征。

2.2.2 重結(jié)晶和溶蝕作用

重結(jié)晶作用：白云石重結(jié)晶作用可以進(jìn)一步改善了普光地區(qū)儲(chǔ)層的滲透能力。在地下埋藏環(huán)境，白云巖化的巖石易于發(fā)生重結(jié)晶作用，使巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成大晶體間支架式的結(jié)構(gòu)，致使晶體與晶體之間孔隙增大，從而改善和增強(qiáng)儲(chǔ)層的滲透能力。

溶蝕作用：主要包括早期大氣淡水淋濾和有機(jī)酸性水溶蝕作用。早期大氣淡水淋濾溶蝕作用，主要是沉積物在沉積過(guò)程中頻繁受到多頻次的海平面升降影響，在顆粒灘的高部位容易接近和出露海面接受大氣淡水的淋濾作用，形成選擇性的粒內(nèi)溶孔、鑄模孔等[6]，但由于該類(lèi)孔隙遭受后期的充填膠結(jié)的內(nèi)部物質(zhì)并不均一，易遭受晚期的溶蝕形成大量溶孔，這對(duì)該區(qū)儲(chǔ)層性能的提高起著非常積極的作用。此外，有機(jī)酸性水溶蝕作用在普光地區(qū)作用范圍亦較廣，且規(guī)模較大。地層中富含有機(jī)酸的酸性水，使晶間孔、殘余原生粒間孔溶蝕擴(kuò)大，或溶解粒間方解石膠結(jié)物，巖石發(fā)生非選擇性溶蝕，形成大量的次生孔隙，進(jìn)而形成了該區(qū)域天然氣重要的儲(chǔ)滲空間[7－8]。

圖1 普光2井儲(chǔ)層綜合柱狀圖

2.3 較好的保存條件

鮞灘儲(chǔ)層的原巖－鮞粒灰?guī)r本身可以形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層，加上后期的成巖改造，造就了今天普光地區(qū)高孔、中高滲的儲(chǔ)層特征。但在地下五千米以下儲(chǔ)層等孔滲性能得到較好的保持，保存條件是極其重要的因素，這主要包括巨厚沉積作用、構(gòu)造托舉作用等。

2.3.1 巨厚沉積的作用

厚度巨大的沉積非常有利于地下儲(chǔ)層孔隙（原生、次生孔隙）的保存。飛仙關(guān)組鮞灘相帶沉積時(shí)，顆粒之間原生粒間孔和同生期形成的各種溶孔和晶間孔在儲(chǔ)層中的大量保存，與沉積速率和海平面變化匹配造成鮞粒巖向上加積形成巨厚儲(chǔ)層密切相關(guān)。飛仙關(guān)組鮞粒巖的加積使灘核部位短期內(nèi)形成巨厚沉積，滲濾粉砂、壓實(shí)膠結(jié)作用，使頂?shù)缀瓦叢康膬?chǔ)集空間消耗殆盡。但灘體中部由于頂?shù)缀瓦叢恐旅苣z結(jié)對(duì)壓實(shí)成巖流體的相對(duì)屏蔽和巨厚的儲(chǔ)層對(duì)碳酸鈣飽和流體的淡化，從而減弱了滲濾粉砂、膠結(jié)作用和壓實(shí)作用等對(duì)孔隙網(wǎng)絡(luò)的破壞，利于原生孔及同生期孔隙的保存；而灘緣位因儲(chǔ)層較薄，成巖流體影響很大，原生孔及同生期孔隙保存幾率很小，不利于早期儲(chǔ)集空間保存（圖2）。

2.3.2 構(gòu)造托舉作用

在強(qiáng)構(gòu)造擠壓作用下，普光地區(qū)飛仙關(guān)組上覆雷口坡－嘉陵江組地層，形成一系列順層滑脫斷褶帶，而斷皺帶底部因地層形變產(chǎn)生可容納空間[12]；下伏飛仙關(guān)組因上部可容納空間的產(chǎn)生，形成強(qiáng)擠壓應(yīng)力區(qū)下伏的相對(duì)張應(yīng)力區(qū)，并在逆沖斷層和反沖逆斷層的共同作用下，產(chǎn)生擠壓上拱力，抵消了部分上覆壓力，并使上盤(pán)上沖和變形擴(kuò)容。變形擴(kuò)容時(shí)，在飛仙關(guān)組造成相對(duì)負(fù)壓環(huán)境，從而加速天然氣運(yùn)聚過(guò)程。烴類(lèi)的充注，有效地阻止了充填和膠結(jié)作用的繼續(xù)，使儲(chǔ)層中的原生孔和溶蝕作用形成的大量的次生孔隙得到較好地保留[9－11]。

3 儲(chǔ)層的形成與演化

圖2 普光氣田鮞灘加積與早期孔隙保存成因示意圖

目的層段灘體類(lèi)型以臺(tái)地邊緣鮞粒灘占優(yōu)勢(shì)，主要分布在飛仙關(guān)組飛一二段地層中，其次是臺(tái)地邊緣內(nèi)碎屑灘和生物屑灘[13－15]。這些灘體在沉積時(shí)，主要堆積了一套分選、磨圓較好的顆粒，其原生粒間孔可達(dá)30%以上。此后，這些沉積物進(jìn)入準(zhǔn)同生－淺埋藏階段，發(fā)生第一期纖柱狀和第二期粉－細(xì)晶方解石膠結(jié)，其膠結(jié)作用的結(jié)果可使早期的原生孔隙減低20%～90%，沉積物完全固結(jié)。隨海平面升降的變化，這些固結(jié)的灘體頻繁出露于海平面之上，遭受大氣水、海水和混合水的作用，經(jīng)過(guò)改造的灘體中孔隙度達(dá)5%～20%。此后，隨灘體埋藏深度的增加，當(dāng)達(dá)到中埋藏階段時(shí)，發(fā)生第三期中粗晶方解石的膠結(jié)，早期灘體中的次生孔隙基本消失（晶間孔除外），孔隙度減低到5%以下。當(dāng)灘體進(jìn)入深埋藏階段后，隨下伏或相鄰地層中的有機(jī)質(zhì)演化成熟，液體烴開(kāi)始大量形成，同時(shí)產(chǎn)生較多的伴生有機(jī)酸等腐蝕性組分進(jìn)入地層水中。這些地層水沿?cái)鄬雍土芽p進(jìn)入灘體中，形成大量的粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，其孔隙度可達(dá)5%～8%，同時(shí)液體烴進(jìn)入灘體儲(chǔ)集層中。隨埋藏深度的進(jìn)一步增加，早期灘相儲(chǔ)層中的液體烴開(kāi)始向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)變，在這一過(guò)程中，將釋放出較多的腐蝕性組分，并對(duì)灘相儲(chǔ)層進(jìn)一步溶解形成次生孔隙，儲(chǔ)層的孔隙度局部達(dá)到15%左右。此過(guò)程中，烴類(lèi)的進(jìn)入可避免儲(chǔ)集空間被后期膠結(jié)物充填。隨后的多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，對(duì)灘相儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能影響不明顯，僅在局部產(chǎn)生的裂縫可提高儲(chǔ)層的滲透率，進(jìn)而影響井的產(chǎn)能。

4 結(jié)論

1）普光地區(qū)飛仙關(guān)組儲(chǔ)層巖性以晶粒云巖、顆粒云巖為主；儲(chǔ)集空間類(lèi)型以孔隙為主，裂縫不發(fā)育，儲(chǔ)層物性總體上較好，以中－高孔、中－低滲為主，但變化大，非均質(zhì)嚴(yán)重。

2）飛仙關(guān)組儲(chǔ)層屬于受顆粒灘控制的相控儲(chǔ)層，最好的儲(chǔ)集巖段發(fā)育在顆粒灘亞相，且往往發(fā)育于向上變淺灘體的中部，其它微相儲(chǔ)集條件較差。成巖作用影響著集空間的形成，其中對(duì)其形成最有利的是白云石化作用，此外重結(jié)晶和溶蝕作用也不可忽視。巨厚沉積有利于儲(chǔ)層原生及同生期孔隙的保存。此外，上覆地層中發(fā)育順層滑脫斷褶帶產(chǎn)生的構(gòu)造托舉作用，使儲(chǔ)層中高孔隙得到較好的保持。

3）在從地表到地下的深埋過(guò)程中，飛仙關(guān)組沉積物（巖）受到多期大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，使地層的成巖作用及變化呈多期次、多類(lèi)型的長(zhǎng)期疊加的特征，其結(jié)果使其原儲(chǔ)層組分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，將該套地層內(nèi)原來(lái)以原生孔隙為主的灘相沉積體改造成以次生孔隙占優(yōu)勢(shì)的儲(chǔ)集層。

[1]馬永生，牟傳龍.四川盆地東北部飛仙關(guān)組層序地層與儲(chǔ)層分布[J]，礦物巖石，2005，25（4）：73－79.

[2]馬永生，郭旭升.四川盆地普光大型氣田的發(fā)現(xiàn)與啟示[J].地質(zhì)評(píng)論，2005，51（4）：477－480.

[3]梅清，張紅梅.川東北飛仙關(guān)組鮞灘儲(chǔ)層地震響應(yīng)特征及類(lèi)型劃分[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2003，26（1）：1－4.

[4]強(qiáng)子同.碳酸鹽巖儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)[M].北京：石油大學(xué)出版社，1998：223－381.

[5]姜在興.沉積學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003：181－236.

[6]郭彤樓.元壩深層礁灘氣田基本特征與成藏主控因素[J].天然氣工業(yè)，2001，31（10）：12－17.

[7]陳洪德，黃福喜.中上揚(yáng)子地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育分布規(guī)律及主控因素[J].礦物巖石，2009，29（4）：7－15.

[8]蔡立國(guó)，饒丹.川東北地區(qū)普光氣田成藏模式研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，2005，27（5）：462－467.

[9]林良彪，陳洪德，張長(zhǎng)俊.四川盆地西北部中三疊世雷口坡期巖相古地理[J].沉積與特提斯地質(zhì)，2007，27（3）：52－57.

[10]劉宏，譚秀成，周彥，等.川東北黃龍場(chǎng)氣田飛仙關(guān)組臺(tái)緣灘型碳酸鹽巖儲(chǔ)層預(yù)測(cè)[J].石油學(xué)報(bào)，2009，30（2）：219－224.

[11]曾德銘，王興志，張帆，等.四川盆地西北部中三疊統(tǒng)雷口坡組儲(chǔ)層研究[J].古地理學(xué)報(bào)，2007，9（3）：254－258.

[12]馬永生.四川盆地普光超大型氣田的形成機(jī)制[J].石油學(xué)報(bào)，2007，28（2）：9－14.

[13]馬永生，郭彤樓，趙雪鳳，等.普光氣田深部?jī)?yōu)質(zhì)白云巖儲(chǔ)層形成機(jī)制[J].中國(guó)科學(xué)：D輯，2007，37（S2）：43－51.

[14]趙雪鳳，朱光有，張水昌，等.川東北普光地區(qū)與塔中地區(qū)深部礁灘體優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的對(duì)比研究[J].沉積學(xué)報(bào)，2009，27（3）：390－400.

[15]馮增昭，鮑志東，李尚武，等.中國(guó)南方早中三疊世巖相古地理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1997.