田艷紅，劉樹根，趙異華，孫 瑋，宋林珂，宋金民，梁 鋒，尹柯惟，李俊良，王晨霞，吳 娟，李澤奇，龍 翼

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059;2.中國石油西南油氣田公司 川中油氣礦,四川 遂寧 629001)

四川盆地高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組儲層差異性及氣水分布

田艷紅1，劉樹根1，趙異華2，孫 瑋1，宋林珂2，宋金民1，梁 鋒2，尹柯惟1，李俊良2，王晨霞1，吳 娟1，李澤奇1，龍 翼1

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610059;2.中國石油西南油氣田公司 川中油氣礦,四川 遂寧 629001)

利用鉆井、測錄井、地震和測試資料，結(jié)合巖心觀察、薄片鑒定和陰極發(fā)光分析等，對四川盆地高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組氣層、水層和干層的顆粒灘微相、儲層特征和關(guān)鍵性成巖作用進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，龍王廟組儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，氣層和水層顆粒灘儲集性能良好，準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用和埋藏期烴類(有機(jī)酸)充注作用發(fā)育；干層顆粒灘體發(fā)育較差，建設(shè)性成巖作用對其改造較弱。氣層儲集性能最為優(yōu)越，水層次之，干層最差。古隆起次級構(gòu)造高點(diǎn)的遷移控制儲集層的氣水分布，氣層主要分布在古隆起次級構(gòu)造高部位，水層位于古隆起次級構(gòu)造斜坡及低部位。

儲層差異性；氣水分布；龍王廟組；高石梯—磨溪構(gòu)造；四川盆地

四川盆地樂山—龍女寺古隆起區(qū)高石梯—磨溪構(gòu)造下寒武統(tǒng)龍王廟組(C1l)是現(xiàn)今油氣勘探研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。磨溪8井龍王廟組2012年試油時獲氣量190.68×104m3/d，揭開了龍王廟組氣藏勘探開發(fā)的序幕。2013年在磨溪8井區(qū)龍王廟組探明含氣面積779.9 km2，獲探明地質(zhì)儲量4 403.83×108m3，可采儲量3 082.68×108m3[1-2]。截止2014年底，測試日產(chǎn)量達(dá)百萬方的工業(yè)氣井16口。已發(fā)現(xiàn)的高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組氣藏儲層以顆粒灘沉積相為主。前人對龍王廟組儲層的研究主要涉及顆粒灘體儲層特征、發(fā)育規(guī)律和控制因素等[3-10]。然而，在實(shí)際鉆探過程中發(fā)現(xiàn)龍王廟組顆粒灘儲層非均質(zhì)性較強(qiáng)，鉆探結(jié)果差異較大，有氣層、水層和干層，這為龍王廟組的勘探開發(fā)帶來了一定的難度。因此，有必要對該區(qū)儲層差異性進(jìn)行對比研究，以提高勘探開發(fā)效益。本文以重點(diǎn)鉆井的測錄井、地震和測試資料為基礎(chǔ)，結(jié)合巖心觀察、薄片鑒定和陰極發(fā)光分析等，對氣層、水層和干層儲集層的顆粒灘沉積微相及相應(yīng)儲層特征和關(guān)鍵性成巖作用進(jìn)行對比，分析儲層形成的差異性，通過(古)油氣藏演化過程分析氣水分布特征。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

高石梯—磨溪構(gòu)造位于興凱地裂運(yùn)動形成的早寒武世綿陽—長寧拉張槽東側(cè)與樂山—龍女寺古隆起疊合區(qū)，即川中古隆起東部(川中地區(qū))控制區(qū)域是伴隨早寒武世拉張槽由隆起轉(zhuǎn)換為下陷而形成的[4,11-12](圖1)。構(gòu)造總體呈北東東—南西西向延伸，比較平緩，褶皺強(qiáng)度弱，龍王廟組構(gòu)造發(fā)育多高點(diǎn)，圈閉面積大，但閉合度小。

圖1 四川盆地早寒武世綿陽—長寧拉張槽、樂山—龍女寺古隆起與重點(diǎn)研究井位[4,11-12]

龍王廟組在四川盆地分布穩(wěn)定，高石梯—磨溪地區(qū)厚度為62～120 m[6]，總體由西南向東北方向厚度逐漸增大，磨溪地區(qū)較高石梯地區(qū)厚。龍王廟組總體為1個Ⅲ級層序，內(nèi)部發(fā)育2～3個向上變淺的Ⅳ級層序，總體表現(xiàn)出從下向上變淺的特征，發(fā)育有完整的海侵體系域和高位體系域，具有快速海侵、緩慢海退的特點(diǎn)，為碳酸鹽巖緩坡沉積環(huán)境，顆粒灘體主要發(fā)育在高水位體系域[6,13]。單個隆起區(qū)內(nèi)，顆粒灘的展布受次級微地貌的控制，發(fā)育在次級微地貌的高部位[6]，因此，研究區(qū)中古水體能量強(qiáng)的次級微地貌高地最有利于灘體發(fā)育，且發(fā)育規(guī)模大。

2 氣層、水層和干層顆粒灘沉積微相及特征

據(jù)研究區(qū)龍王廟組勘探，分別對M12井氣層、G28井水層和G17井干層的顆粒灘沉積微相特征及相應(yīng)的儲層特征進(jìn)行詳細(xì)的剖析和對比。

2.1 氣層沉積微相及儲層特征

M12井位于磨溪構(gòu)造早寒武世綿陽—長寧拉張槽東側(cè)17.5 km處，沉積期為微地貌高地[11]，為高能顆粒灘沉積，縱向發(fā)育3期灘間洼地—顆粒灘沉積旋回，測井解釋顆粒灘儲層厚度61 m，顆粒灘儲層厚度/地層厚度為64.4%(圖2)。優(yōu)質(zhì)顆粒云巖儲層主要發(fā)育在第2、3期顆粒灘地層中，優(yōu)質(zhì)儲集巖性為淺灰色-深灰色細(xì)晶殘余砂屑白云巖，局部重結(jié)晶強(qiáng)烈，見粉-細(xì)晶白云巖，顆粒云巖質(zhì)純，溶蝕孔洞發(fā)育，面孔率可達(dá)25%，瀝青侵染呈斑塊狀或條帶狀。儲集空間類型主要為溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔、溶洞及少量鑄?？?，多被瀝青、粉-細(xì)晶白云石及馬鞍狀白云石、螢石等熱液礦物半充填或全充填，(微)裂縫為良好的滲濾通道(圖3(a)—圖3(b))?？v向上，顆粒灘和孔隙上部較下部發(fā)育，氣層發(fā)育于上部，下部為差氣層。測井解釋孔隙度大于或等于2%(以下簡稱Φ≥2%)的儲層厚度為56.20 m，有效儲集層以Ⅱ類為主，Ⅰ類和Ⅲ類為輔，總體儲層發(fā)育較好。

2.2 水層沉積微相及儲層特征

G28井龍王廟組位于早寒武世綿陽—長寧拉張槽內(nèi)部偏西，沉積期古地貌較高[11]，顆粒灘發(fā)育良好，縱向識別出2期灘間洼地—顆粒灘沉積旋回，解釋顆粒灘儲層厚度60 m，顆粒灘儲層厚度/地層厚度為73%(圖4)。優(yōu)質(zhì)顆粒云巖儲層主要發(fā)育在第2期顆粒灘地層中，取心井段3 858.63～3 881.78 m，位于該期顆粒灘地層中。優(yōu)質(zhì)儲集巖性以粉-細(xì)晶殘余砂屑白云巖為主，主要發(fā)育于取心段上部，顆粒云巖質(zhì)純，溶洞和溶孔發(fā)育，縱向及順層排列的溶蝕孔洞多發(fā)育在瀝青侵染暗色斑塊中，連通性好，向上面孔率增大，可達(dá)25%。儲集空間類型主要為溶孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間孔和溶洞，多瀝青與自生石英半充填(圖3(c)—圖3(d))。上部較下部灘體發(fā)育，孔隙發(fā)育與顆粒灘呈正相關(guān)，水層主要位于上部。測井解釋儲層Φ≥2%的厚度為43 m，有效儲集層以Ⅱ類和Ⅲ類儲層為主，總體儲層發(fā)育較好。

圖2 M12井龍王廟組沉積微相及儲層特征(據(jù)孔隙度將有效儲集層劃分為：Ⅰ類(Φ≥12%)、Ⅱ類(6%≤Φ<12%)和Ⅲ類(Φ<2%))

圖3 高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組儲層特征

圖4 G28井龍王廟組沉積微相及儲層特征

2.3 干層沉積微相及儲層特征

G17井位于早寒武世綿陽—長寧拉張槽內(nèi)部，沉積期位于古地貌低地[4,11]，縱向發(fā)育3期灘間洼地—顆粒灘沉積旋回，儲層以顆粒灘微相為主，顆粒灘儲層厚度為31.80 m，顆粒灘儲層厚度/地層厚度為35%(圖5)。儲集巖性以細(xì)-粉晶殘余砂屑白云巖和粉晶白云巖為主，含泥質(zhì)與陸源石英，質(zhì)不純。儲集空間類型主要為非組構(gòu)選擇性溶孔、溶洞、粒間溶孔和晶間孔，溶蝕孔洞多被馬鞍狀白云石、自生石英和黃鐵礦等熱液礦物全充填或半充填， 構(gòu)造縫發(fā)育，局部發(fā)育溶蝕孔洞，面孔率達(dá)15%(圖3(e)—圖3(f))。整體上部較下部灘體發(fā)育，孔隙發(fā)育與顆粒灘具有一定的相關(guān)性。測井解釋儲層Φ≥2%的厚度為13.9 m，以Ⅲ類儲層為主，總體儲層發(fā)育較差。

圖5 G17井龍王廟組沉積微相及儲層特征

由上述分析可知，氣層與水層沉積期位于古地貌高地，顆粒灘發(fā)育良好，厚度大，顆粒云巖質(zhì)純，溶蝕孔洞發(fā)育，Φ≥2%的儲層厚度大，氣層儲集性能略優(yōu)于水層；干層沉積期位于古地貌低地，顆粒灘發(fā)育較差，厚度較薄，顆粒白云巖質(zhì)不純，Φ≥2%的儲層薄，儲集性能較差?？傮w來說，顆粒灘沉積為優(yōu)質(zhì)儲層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，氣層儲集性能最好，水層稍次于氣層，干層最差。

3 成巖作用

龍王廟組為深埋藏碳酸鹽巖，經(jīng)歷多期構(gòu)造與多期油氣成藏，成巖演化過程復(fù)雜，龍王廟組氣層、水層和干層的成巖作用存在一定的差異性，研究發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用與埋藏期烴類(有機(jī)酸)充注作用是其關(guān)鍵性成巖作用。

3.1 準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用

經(jīng)研究，高石梯—磨溪構(gòu)造沉積期與后期成巖改造受早寒武世綿陽—長寧拉張槽與川中古隆起共同控制，且為拉張槽東側(cè)斷層下盤形成的古地貌高地，同時，古地貌的差異性控制了顆粒灘沉積微相的發(fā)育和展布特征[1-3,11,14]。

氣層(M12井)龍王廟組沉積期位于古地貌高部位，水體淺，水動力能量強(qiáng)，沉積高能顆粒灘，具有較高的原始孔隙度[15]，為準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用提供了良好的滲濾通道。在顆粒云巖中發(fā)育粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄模孔等組構(gòu)選擇性次生孔隙[16]，多被瀝青和黃鐵礦全充填，后期擴(kuò)溶現(xiàn)象普遍，呈溶蝕孔洞，多被白云石、瀝青和自生石英等半充填(圖6(a))。

圖6 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用

水層(G28井)龍王廟組沉積期同樣位于古地貌高部位，準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用發(fā)育在粉-細(xì)晶殘余砂屑白云巖中，發(fā)育粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，部分被擴(kuò)溶呈溶蝕孔洞，多被瀝青和石英半充填，底部見亮晶膠結(jié)的顆粒云巖(圖6(b)—圖6(c))。

干層(G17井)龍王廟組沉積期位于古地貌低地[11]，水動力能量相對較強(qiáng)部位變?nèi)?，顆粒灘發(fā)育較差，Ⅳ級海平面旋回中顆粒灘難以受到大氣淡水的溶蝕作用，僅在局部發(fā)育準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用，在顆粒云巖中形成粒間溶孔和少量粒內(nèi)溶孔，孔內(nèi)多被白云石和瀝青半充填或全充填，后期擴(kuò)溶現(xiàn)象少見，孔隙度提高1%～3%(圖6(d)—圖6(e))，巖溶作用主要位于上部，中下部顆粒云巖粒間多為亮晶膠結(jié)。

綜上，顆粒灘沉積微相為準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)，巖溶作用強(qiáng)度自下而上增強(qiáng)，形成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和鑄?？椎冉M構(gòu)選擇性孔隙上部較下部發(fā)育，且連通性好，為后期成巖流體提供了良好的滲濾通道，是優(yōu)質(zhì)儲層形成的關(guān)鍵性先導(dǎo)作用?？傮w來說，顆粒灘微相發(fā)育越好，準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用就越強(qiáng)。氣層和水層準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用較強(qiáng)，干層較弱(表1)。

表1 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用對比

3.2 烴類(有機(jī)酸)充注作用

綿陽—長寧拉張槽內(nèi)下寒武統(tǒng)筇竹寺組是高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組主要的供烴中心[1-2,4,14]，烴類(有機(jī)酸)充注作用主要有2期，第一期充注作用發(fā)生在早成巖階段的淺—中埋藏環(huán)境，為志留紀(jì)初次生油[2]，該期形成的古油藏規(guī)模較小，后期被破壞，形成少量瀝青，充填于早期組構(gòu)選擇性次生孔隙，對儲層意義不大。

中三疊世中—深埋藏階段，下寒武統(tǒng)筇竹寺組烴源巖開始成熟并進(jìn)入大規(guī)模排烴期[2]，形成的烴類(有機(jī)酸)向鄰近高部位磨溪—高石梯構(gòu)造運(yùn)移聚集，第二期古油藏形成，同時烴類(有機(jī)酸)流體對先期孔隙進(jìn)行擴(kuò)溶，形成粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、晶間溶孔和溶洞等，該期古油藏裂解所形成的瀝青大量充填于溶蝕孔洞中。氣層(M12井、M13井)的第二期瀝青體積分?jǐn)?shù)為1%～15%，水層(G28、M22和M26井)的瀝青體積分?jǐn)?shù)為1%～13%，多充填于溶蝕孔洞中，部分呈斑塊狀(圖7(a)—圖7(b))，巖心觀察見瀝青侵染，呈斑塊狀或條帶狀(圖3(a))。G17井干層局部可見第二期瀝青，體積分?jǐn)?shù)為1%～2%，多與黃鐵礦共生充填于溶孔和裂縫中(圖7(c))。

圖7 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組烴類(有機(jī)酸)充注作用

由此可見，烴類(有機(jī)酸)充注作用在氣層和水層中普遍存在，且強(qiáng)度較大,這是由于顆粒云巖在準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用下形成的前期孔洞更易于后期成巖流體的滲濾。干層原始沉積相帶的儲集性較差，準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用所形成的儲滲空間較少，烴類(有機(jī)酸)充注作用發(fā)育較差(表2)。

表2 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組烴類(有機(jī)酸)充注作用對比

綜上，研究區(qū)龍王廟組準(zhǔn)同生期氣層和水層淡水溶蝕作用和烴類(有機(jī)酸)充注作用較干層強(qiáng)，且規(guī)模大。

4 儲層對比及氣水分布

由上述可知，龍王廟組氣層和水層都曾形成古油藏，說明氣層和水層均為優(yōu)質(zhì)碳酸鹽巖儲集體。因埋藏階段晚期氣層儲集層具有一定的保持性成巖作用，氣層(即異常高壓氣藏)比水層具有更好的儲集性能[17](圖8)。干層原始沉積顆粒灘微相和后期建設(shè)性成巖作用均不發(fā)育，儲集性能較差。

研究區(qū)具有多期次的構(gòu)造活動，(古)油氣藏的形成演化對儲集層氣水分布有一定的調(diào)整，同時古隆起構(gòu)造高點(diǎn)對儲集層具有明顯的控制作用。因此，根據(jù)鉆井資料和地震剖面，在古隆起演化的基礎(chǔ)上，就(古)油氣藏演化中氣、水分布的調(diào)整進(jìn)行解剖，選取過北西—南東向地震剖面的M26井、M16井和B1井進(jìn)行研究。

圖8 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組氣層、水層和干層剖面對比

龍王廟組(古)油氣藏演化過程主要體現(xiàn)在氣藏的調(diào)整中(圖9)，從前面分析可知，龍王廟組古油藏形成的關(guān)鍵時期為中—晚三疊世，古油藏主要位于龍王廟組次級構(gòu)造高點(diǎn)，M26和M16井都(曾)位于次級構(gòu)造高部位，B1井位于次級構(gòu)造低部位，瀝青在M26、M16和B1井中普遍存在，其中M26和M16井瀝青含量較高，B1井瀝青含量較低，由此可以看出， 古油藏的形成和演化受烴源與古隆起演化

圖9 高石梯—磨溪地區(qū)龍王廟組氣藏隨構(gòu)造演化調(diào)整成藏模式(據(jù)鉆井資料和地震剖面)

共同控制(圖9(a))。中侏羅世—晚白堊世，古油藏原位裂解形成古氣藏，古油水界面(據(jù)瀝青分布)轉(zhuǎn)換成古氣水界面(據(jù)孔隙內(nèi)充填瀝青-自生石英期次)并進(jìn)行調(diào)整[18]，同時形成異常高壓，對儲集層具有良好的保持性成巖作用；該時期M26、M16和B1井古油藏裂解形成古氣藏，古隆起構(gòu)造軸線南遷，在次級構(gòu)造的控制和調(diào)整下，古氣藏向高部位運(yùn)移，并為超壓古氣藏[17](圖9(b))。隨后由于喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動，古隆起次級構(gòu)造高點(diǎn)再次發(fā)生變化，對古氣藏進(jìn)行微調(diào)整，向鄰近次級構(gòu)造高部位運(yùn)移，成為現(xiàn)今的調(diào)整型異常高壓古氣藏，異常高壓的存在表明氣藏未遭受破壞。鉆探結(jié)果證實(shí)，現(xiàn)今M16和B1井位于次級構(gòu)造高部位，其中M16井位置最高，M26井位于低部位。M16井產(chǎn)氣11.470 0×104m3/d，壓力系數(shù)為1.638，為異常高壓氣藏；B1井產(chǎn)氣0.033 3×104m3/d，產(chǎn)水2.710 0 m3/d；M26井產(chǎn)水129.600 0 m3/d。

通過龍王廟組(古)油氣藏演化及氣水分布的調(diào)整發(fā)現(xiàn)，龍王廟組在整個(古)油氣藏演化及調(diào)整過程中均處于異常高壓狀態(tài)，水層溶蝕孔洞中充填瀝青之后的自形六方錐狀石英較發(fā)育，體積分?jǐn)?shù)為1%～6%，氣層內(nèi)的自生石英多與構(gòu)造熱液礦物共生，由此可知，水層與氣層長時間處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明后期構(gòu)造調(diào)整作用較小。鐘勇和劉樹根等[4，11]研究也證實(shí)樂山—龍女寺古隆起在高石梯—磨溪構(gòu)造僅為小幅調(diào)整，古氣藏形成后隨著次級構(gòu)造高點(diǎn)的變化而在古隆起內(nèi)部進(jìn)行調(diào)整，為典型的調(diào)整型氣藏，且后期保存條件較好。

因此，古隆起次級構(gòu)造高點(diǎn)對龍王廟組儲集層氣水分布有一定的調(diào)整作用，氣層多位于現(xiàn)今古隆起構(gòu)造高部位，水層多位于現(xiàn)今構(gòu)造斜坡及低部位。

5 結(jié) 論

(1)高石梯—磨溪構(gòu)造龍王廟組氣層和水層顆粒灘微相沉積厚度大，溶蝕孔洞發(fā)育，縱向上顆粒灘體和儲集性能向上發(fā)育優(yōu)越，干層顆粒灘微相不發(fā)育，僅局部發(fā)育溶孔和溶洞，總體儲集性能較差。

(2)氣層和水層準(zhǔn)同生期淡水溶蝕作用普遍發(fā)育，埋藏期烴類(有機(jī)酸)充注作用普遍發(fā)生；準(zhǔn)同生期，干層淡水溶蝕作用和烴類(有機(jī)酸)充注作用較弱，僅局部可見。

(3)氣層和水層在早期沉積及后期成巖改造過程中差異性不大，均形成優(yōu)質(zhì)儲層；氣層儲集層成巖晚期形成高壓氣藏，儲集性能最為優(yōu)越，水層儲集性能稍次之，干層儲集性較差。

(4)古隆起次級構(gòu)造高點(diǎn)對儲集層氣水分布具有一定的調(diào)整作用，氣層多位于古隆起次級構(gòu)造高部位，水層多位于現(xiàn)今次級構(gòu)造斜坡及低部位。

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責(zé)任編輯：王 輝

2015-04-30

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃“973”項(xiàng)目(編號：2012CB214805)；國家科技重大專項(xiàng)(編號：2011ZX05005-003)

田艷紅(1982-)，女，博士研究生，主要從事儲層地質(zhì)與油氣成藏方面的研究。E-mail：928105579@qq.com

1673-064X(2015)05-0001-09

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