蔣裕強，鄧虹兵，易娟子，干華文，張晶晶，蔣增政

(1.西南石油大學，四川 成都 610500；2.中國石油西南油氣田分公司，重慶 400021；3.中國石油塔里木油田分公司,新疆 庫爾勒 841000；4.中國石油華北油田分公司，河北 任丘 062552；5.四川杰瑞泰克科技有限公司，四川 成都 610041)

0 引 言

鮞灘作為一種特殊沉積體及重要油氣勘探目標，一直是地質學家的關注重點[1-4]。環(huán)開江—梁平海槽臺緣帶三疊系飛仙關組鮞灘氣藏已相繼發(fā)現(xiàn)渡口河、羅家寨、滾子坪、普光等大—中型氣藏[5-6]。目前，勘探開發(fā)重點集中在開江—梁平海槽東側鮞粒云巖，針對其成儲機理，提出了臺緣遷移控制其分布[7]、白云化和溶蝕作用控制其成因等機理[8-9]，而諸如烴-水-巖相互作用的TSR[10-12]、原油裂解超壓效應、儲層熱液成因、構造抬升效應等新的觀點逐漸得到重視[13-14]。相比之下，海槽西側研究則略顯匱乏，該區(qū)發(fā)現(xiàn)的以TSB氣藏為代表的鮞?；?guī)r氣藏，先前被認為是裂縫型氣藏而未受到足夠重視，但截至2018年10月，3口生產井平均日產氣量為34.5×104m3/d，累計產氣量超過20.0×108m3，其生產效果、動態(tài)儲量與鮞粒云巖氣藏相當，屬于裂縫-孔隙型氣藏，表明不同類型鮞灘均可形成工業(yè)性氣藏。然而針對鮞灘儲層類型、特征、分布及主控因素差異性分析研究較少。因此，綜合巖相學鑒定、恒壓壓汞實驗分析，結合地球化學分析，研究鮞灘儲層類型及對應的儲層特征、主控因素等，對拓展鮞灘氣藏勘探領域具有先導作用。

1 地質背景與鮞灘沉積演化

研究區(qū)位于四川盆地東北部，構造位置位于川東高陡構造帶。受峨嵋地裂運動和南秦嶺洋—紫陽洋盆裂陷的影響，上二疊統(tǒng)長興組沉積中—晚期形成典型的槽臺沉積格局，分異出碳酸鹽臺地邊緣相、開闊臺地相、海槽相、斜坡相等沉積單元(圖1a)，飛仙關組在此沉積格局上開始繼承性沉積，海槽逐漸被飛仙關組沉積早期的泥晶灰?guī)r“填平補齊”,至中—晚期則演化為開闊臺地相，而到末期則以蒸發(fā)臺地沉積環(huán)境為主，發(fā)育泥晶云巖、膏質云巖等蒸發(fā)巖[15]。研究區(qū)位于開江—梁平海槽西側，包括LH、TS、SJ等區(qū)塊，區(qū)內下三疊統(tǒng)飛仙關組與下三疊統(tǒng)嘉陵江組和上二疊統(tǒng)長興組均呈整合接觸(圖1b)，根據(jù)巖性、電性特征，可將區(qū)內飛仙關組劃分為4段[16]。

圖1 研究區(qū)地理位置及地層柱狀示意圖

Fig.1 Location and related stratigraphic column of the study area

由于早三疊世快速海侵，飛仙關期初始階段全區(qū)沉積巖性主要為低能泥晶灰?guī)r，不發(fā)育高能鮞灘；隨著海侵結束，沿長興期臺緣高能坡折帶發(fā)育厚層臺緣鮞灘(第1期)，縱向上集中在飛一段上部—飛二段下部，同時期在臺地內部也發(fā)育小規(guī)模點灘，而在斜坡—海槽相區(qū)則表現(xiàn)為泥晶灰?guī)r對斜坡—海槽等沉積地貌不斷“填平補齊”；飛二段沉積期，隨著原斜坡地貌的填平，臺緣高能坡折帶開始向斜坡—海槽方向遷移，并伴隨厚層鮞灘沉積(第2期)，縱向上集中在飛二段上部；飛三段沉積期，隨著海槽被“填平補齊”，高能坡折帶向原海槽相區(qū)中心有較大距離的遷移，一直延伸到TSB區(qū)塊，形成第3期鮞灘沉積。現(xiàn)有鉆井資料也證實了飛仙關組沉積中—晚期，在原海槽區(qū)形成了大面積鮞灘沉積(第3期)，但單個灘體較薄，縱向集中在飛二段頂部—飛三段，呈多套灘體疊置(圖2)。

圖2 研究區(qū)飛仙關組沉積相對比

Fig.2 Cross section of cross-facies in the Feixianguan Formation

2 儲層特征基本認識

飛仙關組鮞灘沉積后經歷了多期成巖改造，通過巖心、巖屑的宏觀、微觀分析，結合測井解釋成果，認為該區(qū)存在鮞粒云巖型儲層和鮞?；?guī)r型儲層2種鮞灘儲層類型。

2.1 儲集巖及儲集空間類型

巖心觀察及薄片鑒定表明，鮞粒云巖型儲層由殘余鮞粒云巖構成(圖3a、b)，巖心呈灰白色，孔洞發(fā)育且分布均勻，面孔率一般為6%～10%(圖3c)。殘余鮞粒云巖由半自形-自形的粉-細晶白云石構成，白云石化程度極高，同心紋層被白云石完全交代，僅保留鮞?！盎糜啊苯Y構。粒間溶孔為主要儲集空間，少量為晶間溶孔(圖3a)。

鮞?；?guī)r型儲層由亮晶鮞?；?guī)r構成，鏡下鑒定表明，亮晶鮞?；?guī)r由粒徑約為250～500 μm的鮞粒和亮晶膠結物構成(圖3d)，鮞粒含量為50%～75%，主要為同心鮞粒，也可見選擇性溶蝕形成的空心鮞或薄皮鮞，鮞粒大多被壓實變形(圖3e)。鮞粒間被櫛殼狀方解石、粒狀方解石等多期膠結物部分充填，膠結物含量為20%～35%。白云石化程度極弱，僅鮞粒內部被自形白云石選擇性交代。儲集空間以殘余粒間孔為主，次為粒內溶孔，面孔率為3%～5%(圖3f、g)。

2.2 物性特征及孔隙結構

對鮞粒云巖型和鮞粒灰?guī)r型儲層的巖心柱塞樣分別進行孔隙度、滲透率測定，平均孔隙度分別為5.5%和2.9%，物性特征差異明顯?？诐B關系表明，鮞粒云巖型儲層孔-滲有明顯正相關性，滲透率隨孔隙度增加而緩慢增大，說明該類儲層儲集空間連通性較好。而鮞粒灰?guī)r型儲層孔-滲相關性差，儲集空間連通性相對較差。鮞粒云巖型儲層孔隙度變化范圍較大，為2.0%～23.9%，峰值為2.0%～4.0%和4.0%～6.0%，滲透率主要為0.001～423.000 mD，平均值為74.300 mD；排驅壓力為0.007～0.010 MPa，喉道半徑主要為10.19 μm～37.39 μm，退汞效率為14.03%，孔喉體積比為4.90，喉道體積為總孔隙體積的16.9%。具有排驅壓力低、分選性較好的特點(圖4)，喉道相對粗大，油氣滲流相對容易。鮞粒灰?guī)r型儲層孔隙度變化范圍較小，為2.0%～4.8%，峰值為2.0%～4.0%；滲透率為0.000 1～0.060 0 mD；孔隙為鮞粒間的殘余粒間孔，排驅壓力偏高，為1.000～10.000 MPa，喉道半徑普遍小于0.74 μm。該類儲層樣品中小孔和微喉道發(fā)育，且具有最差的孔喉連通性，孔隙結構相對較差，三維CT上也能觀察到孔隙分布相對孤立(圖4)，孔隙之間具有較差的連通性。實際開發(fā)效果表明，該類儲層在酸化壓裂后也有較高產能。

圖3 研究區(qū)飛仙關組不同類型鮞灘儲層巖相學特征

Fig.3 Petrographic properties of different oolitic beach reservoirs in the Feixianguan Formation

3 主控因素分析

3.1 滲透回流疊加熱液白云石化作用

針對海槽東側鮞粒云巖成因，前人已提出了多種模式。如混合水模式[6，10]、回流滲透模式[17]、熱對流模式[18]和埋藏模式[19]等，而海槽西側則關注甚少。研究結果表明：海槽西側殘余鮞粒云巖中未見鮞粒壓實變形(圖3a)，表明白云石化作用發(fā)生在大規(guī)模壓實作用之前；碳氧同位素分析表明，所有樣品δ18O值均低于同時代正常海水[20]，說明年代效應導致所有樣品發(fā)生氧同位素值負向偏移(圖5a)。由于海槽西側臺緣鮞灘的障壁作用顯著弱于海槽東側，未見規(guī)模性蒸發(fā)礦物沉積現(xiàn)象，但臺緣鮞灘的正地貌優(yōu)勢仍有利于弱蒸發(fā)作用下形成中等鹽度鹵水，導致中等鹽度鹵水中δ18O不斷富集，并不斷向臺緣障壁方向回流，誘發(fā)白云石化作用[21]，因此，所形成的殘余鮞粒云巖相較于未受成巖作用改造的海相泥晶灰?guī)r，其δ18O均呈正向偏移。

圖4 研究區(qū)飛仙關組鮞灘儲層孔隙結構特征

Fig.4 Pore structure properties of different oolitic beach reservoirs in the Feixianguan Formation

圖5 研究區(qū)飛仙關組不同巖石組構地球化學特征

稀土元素(REE)具有獨特的地球化學特性，是成巖流體及環(huán)境信息的良好載體，可作為了解成巖流體性質的重要窗口[22]。鑒于碳酸鹽巖成巖流體與海水的親緣性,利用 Kawabe等[23]提出的海水REE數(shù)據(jù)對此次研究數(shù)據(jù)進行標準化處理。由于海水中的稀土元素含量極低，因此，標準化之前將海水中的稀土元素含量放大104倍。結果表明，殘余鮞粒云巖繼承了海相灰?guī)r(亮晶鮞粒灰?guī)r、泥晶灰?guī)r)輕稀土元素富集、重稀土元素虧損、Ce元素顯著正異常的特點，配分曲線前半段總體相似，呈典型海源特征，但后半段波動較大，與鞍狀白云石相同，呈顯著Eu正異常(圖5b、c)，顯示出受熱液改造的特征[24]，其原因為熱液流體白云化過程中，Eu2+與Ca2+具有相同化合價和相近離子半徑, Eu2+會取代方解石中的Ca2+,導致白云巖中出現(xiàn)Eu正異常，以上分析說明殘余鮞粒云巖的白云石化過程也受到了晚二疊世—早三疊世沿NW向基底斷裂向上運移的熱液流體的影響(圖6)。

3.2 埋藏期的溶蝕作用是鮞?；?guī)r型儲層的決定性因素

研究區(qū)鮞粒灰?guī)r中方解石膠結作用強烈，僅保存有殘余粒間孔(圖3d、e)。不同于海槽東側，區(qū)內鮞粒云巖、鮞粒灰?guī)r氣藏中H2S含量分別為0.19%～0.31%和0.48%～0.71%，均低于生物成因H2S和干酪根含硫化合物裂解成因H2S的最高限度(3.00%)[12]，且鮞灘儲層附近未見膏質巖類，因此，認為TSR作用并不發(fā)育，對形成孔隙無貢獻，而巖相學特征表明鮞?；?guī)r型儲層幾乎未受白云石化影響。埋藏條件下的有機酸溶蝕作用是儲層形成次生孔隙的重要機制，即有機質熱演化過程中的大量短鏈有機酸，其供給H+的能力是碳酸的6～350倍[25]，能夠為儲層提供規(guī)模型次生孔隙。研究區(qū)飛仙關組鮞粒灰?guī)r型儲層中存在大量古油藏原油裂解瀝青(圖3)，是儲層大量充注烴類有機質的直接證據(jù)。

圖6 研究區(qū)飛仙關組鮞灘儲層形成模式

鮞粒灰?guī)r中普遍可見鮞粒遭受壓實而變形(圖3h)，指示中—深埋藏成巖環(huán)境，該環(huán)境中液態(tài)烴、伴生有機酸和CO2是腐蝕性酸性物質的主要來源。掃描電鏡下的“嗜酸性礦物”自生石英[26]的存在，證明了鮞?；?guī)r儲層中酸性流體的侵入(圖3i)，殘余粒間孔內均可觀察到瀝青與方解石膠結物呈“港灣狀”溶蝕接觸(圖3j、k)，說明酸性流體溶蝕現(xiàn)象的確存在，且與烴類流體共同運移。研究區(qū)飛仙關組烴類充注期為三疊紀末期—早侏羅世末期[24-30],酸性流體伴隨液態(tài)烴類沿該時期廣泛發(fā)育的NE向逆(沖)斷層向上運移至鮞粒云巖和鮞粒灰?guī)r儲層中，對先期形成或保留的孔隙進行擴溶，并且受烴類侵位影響，阻止了方解石繼續(xù)充填，有利于后期孔隙保存(圖6)。

4 結 論

(1)伴隨開江—梁平海槽被不斷“填平補齊”，飛仙關期高能坡折帶不斷向長興期海槽方向遷移，形成的三期鮞灘平面上向海槽方向遷移，縱向上向上遷移，為儲層形成提供物質基礎。

(2)在沉積-成巖演化過程中共發(fā)育鮞粒云巖型儲層和鮞?；?guī)r型儲層2種鮞灘儲層類型，前者由殘余鮞粒云巖構成，儲集性能最優(yōu)，以大孔和小洞為主，孔隙間連通性最好，孔徑較大且分布范圍集中；壓汞曲線呈臺階型，具有較粗歪度、較低排驅壓力值和較大的中值孔喉半徑(一般超過7.00 μm)的特征。鮞粒灰?guī)r型儲層由亮晶鮞?；?guī)r構成，連通性相對較差，發(fā)育殘余粒間孔、片狀喉道，以小孔為主，壓汞曲線呈“凸型”，具有細歪度、排驅壓力值較高、中值喉道半徑小(一般小于0.50 μm)的特征。

(3)鮞粒云巖型儲層的形成主要受輕度蒸發(fā)海水的回流滲透白云石化疊加熱液白云石化共同控制；生烴期有機酸在中—深埋藏期的擴孔-?？鬃饔眉冗M一步改善了先期形成的鮞粒云巖型儲層，又直接決定了鮞粒灰?guī)r型儲層的形成。