秦章晉， 劉志毅， 周吉羚

( 1. 西南石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610500； 2. 中國石油西南油氣分公司 勘探事業(yè)部，四川 成都 610000； 3. 成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059 )

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川中安岳—磨溪地區(qū)燈影組儲層特征及控制因素

秦章晉1,2， 劉志毅1， 周吉羚3

( 1. 西南石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610500； 2. 中國石油西南油氣分公司 勘探事業(yè)部，四川 成都 610000； 3. 成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059 )

川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組地質(zhì)年代久遠(yuǎn)、地層埋藏較深且受多期構(gòu)造運動影響，儲層特征研究難度大.分析研究區(qū)燈影組巖心和薄片資料，對儲層巖石和儲集空間類型及特征進(jìn)行識別和分類，并研究巖心物性特征.結(jié)果表明：川中安岳—磨溪地區(qū)燈影組儲層發(fā)育主要受到巖溶作用、古地貌、沉積相及構(gòu)造運動影響和控制.巖溶作用和后期構(gòu)造作用決定了儲層儲集性能，巖溶作用是研究區(qū)儲層發(fā)育的主控因素；儲層為一套溶蝕孔洞型白云巖儲層，主要分布于燈四、燈二段，是油氣聚集的有利區(qū)帶.該研究結(jié)果為川中安岳—磨溪地區(qū)燈影組儲層勘探開發(fā)提供參考.

儲層特征； 巖溶作用； 控制因素； 構(gòu)造運動； 白云巖； 燈影組； 四川盆地

0 引言

四川盆地震旦系燈影組廣泛發(fā)育白云巖儲層，具有厚度大、分布廣、圈閉數(shù)量較多和面積較大的特點，具有良好的油氣儲集性.王興志等研究資陽地區(qū)燈影組儲層，認(rèn)為內(nèi)碎屑灘、藻砂屑灘和鮞粒灘是有利于儲層形成和演化的沉積相帶[1]；黃文明等認(rèn)為多期次的成巖作用導(dǎo)致震旦系燈影組儲集空間非均質(zhì)性明顯，巖溶作用發(fā)育區(qū)往往產(chǎn)生大的溶蝕縫洞[2]；湯濟廣等研究地震剖面古隆起，認(rèn)為廣安—安岳—內(nèi)江一帶燈影組形成多套溶蝕層[3]；湯朝陽等建立蒸發(fā)作用、滲流—回流、混合白云石化、埋藏白云石化、海水白云石化五個主要模式，探討白云石成因[4]；劉樹根等認(rèn)為主要儲集類型為裂縫—孔洞型，基質(zhì)孔隙度較低，溶蝕作用是形成震旦系燈影組優(yōu)質(zhì)儲層的必要條件[5].川中震旦系儲層受多期構(gòu)造運動和地層年代古老的影響，成因和分布規(guī)律復(fù)雜；且儲層埋藏普遍較深，鉆井資料較少，對儲層特征及控制因素方面尚無全面認(rèn)識.筆者研究對安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組儲層的巖性、儲集空間類型及儲層物性等特征，認(rèn)識儲層特征和控制因素，為川中地區(qū)震旦系燈影組儲層的油氣勘探提供依據(jù).

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川中安岳—磨溪地區(qū)位于四川安岳、遂寧及重慶潼南一帶(見圖1)，構(gòu)造位置位于上揚子地臺四川臺坳川中的平緩褶皺帶，由桐灣運動形成的受基底和斷裂控制的樂山—龍女寺古隆起中部及川西南低陡褶皺帶北部之間[6].從震旦紀(jì)開始，川中地區(qū)經(jīng)歷多期同沉積隆起和剝蝕隆起，古隆起初步定型于志留紀(jì)末加里東構(gòu)造期，在晚三疊世末的印支運動中得到較大發(fā)展，經(jīng)過燕山構(gòu)造期至喜馬拉雅Ⅲ幕最終定型，形成現(xiàn)今構(gòu)造格局[7-8].

在沉積格局方面，晚震旦世以碳酸鹽巖臺地沉積為主.該時期四川盆地開始全面接受沉積，在燈影組三期時受到海侵幅度最大，燈影組末期海退，沉積結(jié)束.燈影組時期為典型的清水碳酸鹽臺地沉積，燈影組一期、燈影組二期幾乎全被海水淹沒，形成一套以白云巖為主的碳酸鹽巖地層[9].

圖1 川中安岳—磨溪地區(qū)地理位置

2 儲層特征

2.1 儲層巖石類型

根據(jù)對研究區(qū)巖心、薄片資料觀察結(jié)果，燈影組儲層巖石主要發(fā)育白云巖，為富藻細(xì)粒沉積，夾雜角礫巖，其中藻砂屑白云巖、藻疊層白云巖具有較好的儲集性能.

(1)微晶凝塊云巖：為無隱藻紋層的凝塊狀白云巖，凝塊內(nèi)部呈不均勻云霧狀和海綿狀，其中含有少量的碎屑顆粒，顯示不清楚的同心紋層及厘米級微晶方解石和凝塊間多被亮晶方解石、粉砂級、砂級方解石充填(見圖2(a)).

圖2 川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組儲層白云巖類型

(2)泥(粉)晶藻云巖：鏡下觀察含有隱藻屑及藻球團(tuán)粒，粒屑間充填粉晶白云石.藍(lán)藻呈絲狀、斑塊等不規(guī)則形狀，瀝青充填白云石晶間或孔隙(見圖2(b)).

(3)藻紋層云巖：富藻層呈細(xì)微紋層近平行分布，空腔順層發(fā)育(見圖2(c)).

(4)藻疊層白云巖：由淺色的含少量藻類組分和有機質(zhì)的白云石集合體，以及深色的富含藻類組合和有機質(zhì)的波狀或柱狀富藻紋層兩層明暗相間的結(jié)構(gòu)組成(見圖2(d)).

(5)泡沫綿層藻格架云巖：為暗色泥晶藻綿層、藻蓆等，層間見粗粉晶白云石，其中晶間孔充填瀝青，不規(guī)則溶孔充填石英(見圖2(e)).細(xì)小藻孔及溶孔大多未被充填，孔徑一般為0.15～0.25 mm.

(6)藻砂屑云巖：顆粒為微晶砂屑，磨圓度較好，粒間被纖狀白云石和粒狀亮晶白云石膠結(jié)物膠結(jié)(見圖2(f))，形成被亮晶白云石充填的殘余砂屑結(jié)構(gòu)的中粗晶白云石或亮晶砂屑白云石.

2.2 儲集空間類型及特征

燈影組儲層主要發(fā)育于燈二和燈四段，儲集空間類型主要為次生溶蝕孔、洞、縫，原生孔隙大多被破壞[10].根據(jù)研究區(qū)巖心、薄片資料觀察結(jié)果，結(jié)合儲集空間的大小、形態(tài)、成因與巖石組構(gòu)關(guān)系，劃分儲集空間類型.

(1)粒間孔、粒間溶孔：具有藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)，被藻團(tuán)塊和藻屑顆粒支撐，多充填白云石膠結(jié)物(見圖3(a))；在準(zhǔn)同生期成巖過程中大氣水和酸性流體的溶蝕作用形成粒間溶孔.

圖3 川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組儲集空間類型

(2)晶間孔、晶間溶孔：晶間孔主要指白云石晶體間的殘留孔隙(見圖3(b))，一般存在于粉—細(xì)晶白云巖；晶間溶孔由酸性流體在成巖過程中通過晶間孔隙進(jìn)行運移，對晶間孔產(chǎn)生溶蝕作用而成.

(3)粒內(nèi)溶孔及鑄模孔：由于選擇性地對碎屑顆粒進(jìn)行溶蝕(見圖3(c))，研究區(qū)藻白云巖、砂屑白云巖大量發(fā)育粒內(nèi)溶孔；當(dāng)顆粒的輪廓保存比較完整時，顆粒內(nèi)發(fā)生溶蝕作用，形成鑄?？?

(4)裂縫：巖石中沒有發(fā)生明顯位移的斷裂，包括各種應(yīng)力作用使巖石破裂而產(chǎn)生的裂隙，層理縫和礦物解理縫也屬于此類.研究區(qū)構(gòu)造裂縫和成巖裂縫較為發(fā)育，但大部分被白云石充填(見圖3(d)).

(5)巖溶角礫間洞：表生期的溶蝕作用形成巖溶角礫間洞，支撐物為角礫，溶蝕作用使角礫邊緣形成儲集空間(見圖3(e))，主要分布于燈影組地層的中上部.

(6)溶蝕孔洞：主要為研究區(qū)的云巖受到大氣淡水、有機酸或硫酸溶蝕作用而形成的孔洞(見圖3(f)).

粒間孔及粒間溶孔、晶間孔及晶間溶孔、鑄?？?、裂縫為研究區(qū)燈影組儲層主要的儲集空間類型.

2.3 儲層物性特征

統(tǒng)計研究區(qū)典型井344個測試樣品，燈影組基質(zhì)平均孔隙度為2.21%，主要分布在小于4%的范圍內(nèi)，基質(zhì)平均孔隙度大于4%的約占11.4%(見圖4(a))；滲透率主要集中在小于10-5μm2范圍內(nèi)(37.1%)，其次為大于2×10-3μm2范圍內(nèi)(26.9%，見圖4(b)).

圖4 川中安岳—磨溪地區(qū)燈影組物性分布

一般滲透率隨孔隙度的增大而增大的為孔隙型儲層，它具有良好的相關(guān)性，而不具有相關(guān)性的為裂縫型儲層[11-12].研究區(qū)樣品的孔滲相關(guān)性不明顯，主要為低孔、低滲的孔洞型儲層和低孔、高滲的裂縫性儲層特征(見圖5).

圖5 川中安岳—磨溪地區(qū)燈影組孔隙度與滲透率相關(guān)性

Fig.5 The dependency between porosity and permeability distribution diagram in Dengying formation reservoir in Anyue-Moxi region, middle of Sichuan

3 儲層控制因素

根據(jù)儲層特征及構(gòu)造演化、沉積背景分析結(jié)果，研究區(qū)燈影組儲層主要受古風(fēng)化殼巖溶、構(gòu)造運動及沉積相控制，儲集性能主要受溶蝕和裂縫的發(fā)育程度影響.

3.1 巖溶作用

碳酸鹽巖的巖溶作用包括沉積期巖溶、風(fēng)化期巖溶、埋藏期巖溶及褶皺期巖溶[13].沉積期巖溶孔洞基本已經(jīng)被充填，風(fēng)化期巖溶是燈四段儲層的主要貢獻(xiàn)者，這是由于桐灣二幕運動使燈四段頂部被長時間暴露，溶蝕孔洞發(fā)育(見圖6)，風(fēng)化殼巖溶作用明顯.

桐灣二幕運動造成的風(fēng)化剝蝕，在燈四段約為10 Ma，在遭受長期風(fēng)化溶蝕作用后，燈影組上補償沉積寒武系地層筇竹寺組.之后進(jìn)入燈影組地層的埋藏時期，并跟隨樂山—龍女寺古隆起經(jīng)歷軸線及高低點

圖6 川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組巖心照片

的轉(zhuǎn)換.埋藏期巖溶與生油同步，產(chǎn)生的孔洞被瀝青占據(jù)，儲集性能較差.喜馬拉雅運動期的皺褶作用使研究區(qū)成為高點，但是埋藏較深，褶皺期巖溶產(chǎn)生的作用較弱.

3.2 古地貌

古地貌不僅能控制地表和地下巖溶水流的流向，也能影響風(fēng)化殼巖溶作用的發(fā)展及演化；所以它對碳酸鹽巖風(fēng)化殼巖溶作用帶內(nèi)的孔洞發(fā)育影響很大.不同地貌形態(tài)影響巖溶發(fā)育，巖溶古地貌是巖溶作用和各類地質(zhì)作用綜合影響的結(jié)果，巖溶特征影響儲層分布[14-15].研究區(qū)儲層評價與巖溶古地貌特征及其區(qū)域分布規(guī)律密切相關(guān)，巖溶古地貌二級單元分為巖溶高地、巖溶斜坡和巖溶洼地[19](見圖7).

巖溶高地是古地勢較高的區(qū)域，易受侵蝕、溶蝕的影響.在裸露風(fēng)化期為地下水的補給區(qū)，進(jìn)行垂向滲濾的巖溶作用形成垂向溶蝕帶等巖溶形態(tài)，具有較強的非均一性.巖溶高地與巖溶斜坡交接地帶水動力能量充足，是地下水集中、轉(zhuǎn)換的地帶，地下水在該部位由垂向補給狀態(tài)轉(zhuǎn)為水平徑流狀態(tài)，因而巖溶發(fā)育強烈，易形成相對較好的溶蝕孔洞儲層.溶凸、溶梁為巖溶高地斜坡腳延伸至巖溶斜坡的丘狀或梁狀凸起，呈圓形或橢圓形，具有一定儲集性，但不利于儲層的發(fā)育.

圖7 川中安岳—磨溪地區(qū)風(fēng)化殼巖溶古地貌單元劃分示意(據(jù)徐國強等，2002，有修改)

巖溶斜坡為巖溶高低和巖溶谷底的過渡，呈帶狀圍繞巖溶高地展布.可進(jìn)一步劃分為溶丘(梁)、溶坪、溶高坪等三級巖溶古地貌.巖溶斜坡內(nèi)地形平緩，水力梯度較小，地下水主要為水平徑流狀態(tài)，巖溶高地的地表水可以快速下滲和向側(cè)向轉(zhuǎn)移排泄，由于受強烈的溶蝕作用和較弱的充填作用，易形成良好的溶蝕孔洞儲集空間[16-17].寒武系沉積前，四川盆地巖溶斜坡主要分布于安岳—磨溪、成都—資陽—威遠(yuǎn)，以及蓬安—重慶以東一帶.

巖溶洼地是指古地勢較低且地形相對平緩的區(qū)域，巖溶作用主要表現(xiàn)為淺層地下徑流帶的巖石溶解和地表侵蝕帶被溶蝕.同時，由于處于水流的匯水排泄區(qū)，CaCO3易過飽和，化學(xué)膠結(jié)充填及沉淀作用較強，使地層保存相對完整，巖溶空間被大量充填，巖性較為致密，儲層儲集性能較差，不利于古巖溶儲層的形成[18].震旦系頂部四川盆地巖溶洼地主要分布于四川盆地東北及四川盆地西南一帶.

研究區(qū)震旦系燈影組二段頂?shù)膶娱g巖溶和燈影組四段的風(fēng)化殼巖溶作用形成良好的溶蝕孔縫洞，由于風(fēng)化殼巖溶發(fā)育，震旦系頂部形成一個孔洞發(fā)育、屬于古圈閉類型的古潛丘，有利于早期油氣聚集成藏[19].資陽地區(qū)燈三段—燈二段上部殘留大量孤立溶孔和溶洞，為燈影組儲層的主要儲集空間.因此，古風(fēng)化殼巖溶作用是控制燈影組儲層儲集性能的重要因素.

3.3 沉積相

川中地區(qū)燈影組地層大部分處于局限臺地沉積環(huán)境，主要沉積相類型為藻丘、顆粒灘、臺坪和局限澙湖(見圖8).磨溪—高石梯構(gòu)造西側(cè)為臺洼和藻丘相變帶，有利于對油氣進(jìn)行側(cè)向封堵，使研究區(qū)儲層相當(dāng)發(fā)育.高石梯—磨溪構(gòu)造東側(cè)發(fā)育近南北走向的侵蝕溝谷(陡坎)，西部為丘灘體發(fā)育區(qū)，巖溶作用和丘灘體疊合發(fā)育，是高產(chǎn)井的主要分布區(qū)，儲層發(fā)育受丘、灘相控制作用明顯，優(yōu)質(zhì)儲層主要發(fā)育在藻丘、顆粒灘及丘灘復(fù)合體中.

圖8 川中安岳—磨溪地區(qū)燈四段沉積相

圖9 川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系不同亞相儲層孔隙度分布對比

藻丘發(fā)育大量孔洞，與周圍顏色相近的內(nèi)碎屑顆粒沉積物相互區(qū)分.藻丘易暴露于混合水作用帶而發(fā)生混合白云巖化，形成少量孔隙，經(jīng)過大氣淡水淋濾，最終形成大量次生溶孔.灘相沉積是控制儲層發(fā)育的主要因素之一，不僅決定儲層具體展布，還影響儲層內(nèi)儲集空間的形成與演化.研究區(qū)丘相儲層平均孔隙度約為3.34%，灘相儲層平均孔隙度約為2.87%,臺坪相平均孔隙度約為1.74%(見圖9)，因此丘相和灘相是儲層發(fā)育的有利相帶.

3.4 構(gòu)造運動

燈影組地層在震旦紀(jì)末期桐灣運動中隆起抬升，遭受風(fēng)化剝蝕和大氣淡水的溶蝕，使燈二、燈四段上部地層遭受不同程度剝蝕,并發(fā)育巖溶角礫巖及溶蝕孔、洞、縫，有利于巖溶孔洞型儲層的形成；同時燈影組也發(fā)育溶蝕孔隙型儲層；加上后期多次構(gòu)造運動形成的裂縫，最終形成裂縫—孔洞型儲層及裂縫—孔隙型儲層.

張揚等研究風(fēng)化殼巖溶儲層，認(rèn)為它受震旦紀(jì)末桐灣運動抬升作用影響，研究區(qū)震旦系和寒武系為不整合接觸，加上風(fēng)化剝蝕和地表上溶蝕作用的影響，不整合面附近燈影組儲層在頂部形成古巖溶風(fēng)化殼型儲集體[20].在桐灣運動時期，由于海平面相對下降及構(gòu)造運動抬升，震旦系頂部地層暴露，受到風(fēng)化作用及地表水溶蝕作用影響，碳酸鹽巖地層發(fā)育大量溶蝕孔洞縫，儲集空間不均一性明顯，大小差別大，形狀不規(guī)則，為典型的古風(fēng)化巖溶儲層；受大氣水、CO2等形成環(huán)境及后期埋藏、構(gòu)造作用的綜合影響，古巖溶風(fēng)化殼的不整合面與其他海相沉積和成巖作用區(qū)別明顯，同時巖溶作用形成的溶孔、洞具有明顯的分帶性和差異性，在垂向上很突出.

川中地區(qū)在多期構(gòu)造運動中始終處于古地勢轉(zhuǎn)換點，受到不同程度的持續(xù)改造，有利于其下古生界—震旦系縱向多套儲層的發(fā)育(見圖10).川中地區(qū)后期構(gòu)造作用影響主要有：(1)改造古隆起構(gòu)造形態(tài)；(2)不同規(guī)模的斷層和裂縫使儲層連通性更好，縫洞系統(tǒng)有效空間范圍擴大.

圖10 安縣—龍女寺地震剖面

4 結(jié)論

(1)川中安岳—磨溪地區(qū)震旦系燈影組以富藻細(xì)粒沉積為特征，藻砂屑白云巖、藻疊層白云巖等具有良好儲集性能；儲層巖石類型主要有微晶凝塊云巖、泥晶藻云巖、藻紋層云巖、藻疊層白云巖、泡沫綿層藻格架云巖及藻砂屑云巖.

(2)研究區(qū)燈影組儲層主要儲集空間類型分為粒間孔及粒間溶孔、晶間孔及晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔及鑄?？住⒘芽p、巖溶角礫間洞和溶蝕孔洞.

(3)研究區(qū)燈影組儲層主要分布于燈二段和燈四段，研究區(qū)燈影組巖心孔隙度分布主要小于4%，滲透率分布主要小于10-5μm2，大部分樣品孔滲相關(guān)性不明顯，總體表現(xiàn)為低孔、低滲的孔洞型儲層特征和低孔、高滲的裂縫性儲層特征.

(4)研究區(qū)燈影組儲層是由桐灣期構(gòu)造運動形成的風(fēng)化剝蝕面發(fā)育形成的兩套溶蝕孔洞型儲層，主要受巖溶作用、古地貌、沉積相及構(gòu)造運動影響和控制.研究區(qū)處于古巖溶斜坡和巖溶高地，巖溶發(fā)育程度受古地貌控制，巖溶斜坡上有利于巖溶作用及儲層發(fā)育；丘、灘亞相是研究儲層發(fā)育的有利相帶；燈影組儲層在多期次構(gòu)造運動中始終處于構(gòu)造高點，同生裂縫和斷層有效改善儲層的儲集性能.

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2015-07-21；編輯：張兆虹

國家科技重大專項(2011ZX05013-006-008)

秦章晉(1990-)，男，碩士研究生，主要從事沉積地質(zhì)學(xué)及儲層描述等方面的研究.

TE112.23

A

2095-4107(2015)06-0087-08

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.010