劉正元

(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院，四川 成都 610059)

目前，我國西部含油氣盆地大多表現(xiàn)為疊合型盆地特征，四川盆地是我國西部典型的含油富氣疊合盆地[1]。近年來相繼在四川盆地二疊-三疊系碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)了普光氣田、元壩氣田及龍崗氣田等以礁灘相儲層為主的大型氣田，可見川東北地區(qū)長興組儲層具有良好的勘探潛力[2-3]。川東北地區(qū)長興組優(yōu)質(zhì)儲層的形成機(jī)制主要與沉積-成巖-構(gòu)造等多因素密切相關(guān)，有利沉積微相控制儲層巖石類型及展布，建設(shè)性白云巖化作用和溶蝕作用以及由構(gòu)造形成的多期裂縫進(jìn)一步提高儲層物性，宣漢-達(dá)州地區(qū)大量的硫化氫也進(jìn)一步加強(qiáng)溶蝕作用[4-5]。

前人針對于川東北地區(qū)上二疊統(tǒng)長興組儲層的研究，主要是以普光、元壩等大型氣田進(jìn)行展開的，而對于城口地區(qū)研究相對薄弱。該剖面位于四川盆地城口地區(qū)，鉆井?dāng)?shù)目較少，勘探研究程度相對較低，是否發(fā)育優(yōu)質(zhì)儲層也尚未可知。本次以重慶滿月鄉(xiāng)標(biāo)準(zhǔn)上二疊統(tǒng)剖面進(jìn)行研究，通過野外露頭觀測、普通薄片和鑄體薄片觀察鑒定、儲集物性測試資料等，查明該區(qū)域儲層主要特征，為川東地區(qū)局部區(qū)域油氣勘探提供相應(yīng)依據(jù)。

1 重慶滿月鄉(xiāng)剖面特征

圖1 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面地理位置圖

重慶滿月鄉(xiāng)剖面位于重慶市開州區(qū)滿月鄉(xiāng)雙河口(圖1)，該剖面構(gòu)造簡單，地層出露完好，掩蓋較少，界限清晰。且優(yōu)質(zhì)儲層段發(fā)育大量晶洞及溶孔，生物化石豐富，是理想的上二疊統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)剖面。剖面總長為447.89 m，自下而上發(fā)育上二疊統(tǒng)吳家坪組及長興組，下伏地層為中二疊統(tǒng)茅口組，上覆地層為下三疊統(tǒng)大冶組。

該剖面下伏中二疊統(tǒng)茅口組地層，主要巖性為灰色厚層塊狀生屑微晶灰?guī)r，生物碎屑及化石主要以珊瑚、層孔蟲及腹足類為主，與上二疊統(tǒng)吳家坪組地層為整合接觸關(guān)系。吳家坪組厚252.52 m，底部巖性為黑色薄層硅質(zhì)巖夾灰?guī)r透鏡體，向上灰色含燧石結(jié)核灰?guī)r增多，含生物碎屑，局部為薄層硅質(zhì)巖夾泥巖。中部巖性為灰色厚層-塊狀燧石結(jié)核灰?guī)r，燧石結(jié)合豐富，局部灰?guī)r含泥質(zhì)較重，局部為灰色薄層灰?guī)r與薄層硅質(zhì)巖互層，偶見燧石條帶。頂部為含燧石結(jié)核生屑微晶灰?guī)r，局部為燧石條帶灰?guī)r及燧石結(jié)核灰?guī)r。

向上為中二疊統(tǒng)長興組地層，厚183.58 m，與吳家坪組地層呈整合接觸關(guān)系。長興組底部巖性為深灰色厚層塊狀生屑微晶灰?guī)r，層理不發(fā)育，基本未見燧石結(jié)核，與吳家坪組地層巖性明顯不同。向上為深灰色中薄層生屑微晶灰?guī)r，生物以海百合莖、腹足及腕足為主。長興組中部巖性為深灰色厚層-塊狀生屑微晶灰?guī)r，局部灰?guī)r中含泥質(zhì)較重，可見深灰-灰黑色薄層狀含硅質(zhì)含白云質(zhì)灰?guī)r，表面明顯呈刀砍紋狀，灰?guī)r中可見晶洞及溶孔，局部較為集中。長興組上部巖性以深灰色厚層-塊狀生屑灰?guī)r及粉晶白云巖為主，局部見殘余鮞粒白云巖和藻粘結(jié)灰?guī)r，見大量晶洞及溶孔，局部可見小型溶洞，灰?guī)r中見小型疊層石構(gòu)造。下三疊統(tǒng)大冶組與長興組為平行不整合接觸，巖性下部為灰-青灰色中層狀含鈣石英砂巖，中粒石英砂狀結(jié)構(gòu)，向上為灰-淺黃灰色厚層含鮞?；?guī)r，水平層理發(fā)育，灰?guī)r中可見藻屑。

2 儲層基本特征

2.1 儲層巖石學(xué)特征

通過野外剖面及巖石薄片觀察，研究區(qū)長興組儲集巖類型主要分為白云巖及灰?guī)r兩類。根據(jù)結(jié)構(gòu)及成因等的不同又進(jìn)一步分為粉晶白云巖、殘余鮞粒白云巖、藻粘結(jié)灰?guī)r、生屑灰?guī)r及微晶灰?guī)r等。

2.1.1 粉晶白云巖

巖石具粉晶結(jié)構(gòu)，主要以淺埋藏白云巖化形成的粉晶白云石為主，白云石粒徑為0.06～0.03 mm，晶形較好，多呈半自形-自形菱面體，晶體較臟，表面呈棕褐色，晶體具鑲嵌狀。巖石儲集性較好，經(jīng)溶蝕改造的晶間孔和晶間溶孔很發(fā)育，面孔率一般在5%～25%之間。

2.1.2 殘余鮞粒白云巖

巖石具殘余顆粒結(jié)構(gòu)，殘余鮞粒白云巖又可細(xì)分為殘余鮞粒泥-粉晶白云巖及殘余鮞粒粉-細(xì)晶白云巖，鮞粒含量約為60～70%。殘余鮞粒泥-粉晶白云巖鮞粒原始結(jié)構(gòu)保存較為完整，可識別出鮞粒圈層結(jié)構(gòu)、環(huán)邊膠結(jié)物等，粒內(nèi)孔、鮞?？纵^發(fā)育;殘余鮞粒粉-細(xì)晶白云巖鮞粒原始結(jié)構(gòu)基本被破壞，僅能識別出顆粒形態(tài)，粒間孔較發(fā)育。主要發(fā)育粒內(nèi)孔、溶蝕孔、裂縫。

2.1.3 藻粘結(jié)灰?guī)r

巖石具藻粘結(jié)結(jié)構(gòu)，窗狀孔洞發(fā)育，由亮晶方解石充填，藻粘結(jié)組分以生物碎屑為主。鏡下可見兩期方解石，第一期為粘結(jié)生屑的纖狀方解石，第二期為粉晶粒狀方解石充填物。發(fā)育大型溶孔及生物格架孔等?？梢姸嗥诹芽p被方解石充填，裂縫相互切割，部分裂縫被溶蝕形成大型有效縫洞。

2.1.4 生屑灰?guī)r

主要成分為方解石與金屬礦物組成，具顆粒結(jié)構(gòu)。生物碎屑含量約為60%～70%，多被溶蝕，生屑均勻分布。生物碎屑主要有有孔蟲、腕足、介形蟲、腹足類、瓣鰓類及海百合，粒徑多為0.05～6 mm，膠結(jié)物為粉晶方解石，部分重結(jié)晶成細(xì)晶方解石。主要發(fā)育粒內(nèi)溶孔和裂縫。

2.1.5 微晶灰?guī)r

巖石由微晶方解石及金屬礦物等組成，具微晶結(jié)構(gòu)。微晶方解石呈不規(guī)則粒狀，粒徑多為0.004～0.03 mm，部分重結(jié)晶為粉晶及細(xì)晶。金屬礦物為它形粒狀、微粒星點(diǎn)狀及細(xì)紋狀，不均勻分布。巖石中可見多條微裂縫及縫合線構(gòu)造。

2.2 儲集空間類型

通過長興組156塊野外露頭樣品的鑄體薄片觀察統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)長興組碳酸鹽巖儲層孔隙類型以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和晶間溶孔為主，少量鑄?？?、生物格架孔以及裂縫。

2.2.1 粒間孔

長興組頂部白云巖化作用劇烈，大量生物碎屑灰?guī)r和鮞?；?guī)r都發(fā)生了白云巖化。后期溶蝕作用，導(dǎo)致顆粒間的膠結(jié)物被溶蝕而形成大量粒間溶孔，這是最為主要的孔隙類型。

2.2.2 粒內(nèi)孔

粒內(nèi)溶孔主要發(fā)育在生物碎屑及藻屑內(nèi)部，是經(jīng)過選擇性溶蝕作用而形成?？紫洞笮〖s為0.05～0.6 mm，總體呈不規(guī)則圓孔狀，邊緣呈現(xiàn)港灣狀，連通性較差，是長興組儲層中較為常見的孔隙類型。這類孔隙是大氣淡水對生物屑、藻屑進(jìn)行不完全溶蝕形成的，也可在埋藏后因有機(jī)酸溶蝕而形成。巖石有效面孔率不高，僅為1%～5%。

2.2.3 晶間孔

晶間孔主要發(fā)育在白云巖中，孔徑較小，多呈規(guī)則多面體狀，局部見超大溶孔，孔徑可達(dá)1.5～12 mm，面孔率15%左右。

2.2.4 鑄模孔

由顆?；蚓ЯＴ趶?qiáng)烈的選擇性溶解作用下溶解形成。主要由生物碎屑被溶蝕而形成，以鮞粒及螺殼等為主，也可見少量晶粒被溶蝕而形成。不同巖石中鑄?？讛?shù)量不同，通常在0%～10%之間。

2.2.5 生物格架孔

生物格架孔主要發(fā)育藻粘結(jié)灰?guī)r中，造礁生物以藍(lán)綠藻為主，其次為海綿及苔蘚蟲等?？紫洞笮〖s為0.4～0.7 mm，面孔率約為7%，總體呈不規(guī)則圓孔狀，聯(lián)通性較好，該類孔隙相對較少。

2.2.6 裂縫

裂縫可分為：成巖壓裂縫、溶蝕縫及構(gòu)造破裂縫。對改善儲層物性貢獻(xiàn)最大的為半充填或未充填的構(gòu)造破裂縫和溶蝕縫。構(gòu)造縫以高角度縫為主，縫寬0.1～0.5 mm，延伸較好，縫內(nèi)充填物較少，對長興組儲層貢獻(xiàn)巨大。溶蝕縫多被泥質(zhì)、瀝青或其他不溶殘余物充填，沿縫合線見溶蝕孔、洞呈串珠狀分布，是重要的儲層孔隙類型。

2.3 儲層物性特征

研究區(qū)長興組儲層物性分析資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果，孔隙度為0.404%～16.6%，平均值為3.27%，其中孔隙度1%～2%約占總量的46.67%(圖2)；滲透率為0.0033～106.3 mD，平均值為2.7011 mD，滲透率小于0.01 mD的約占總量的73.33%(圖2)。孔滲特征顯示，長興組儲層為低孔低滲儲層。

a.長興組儲層孔隙度分布直方圖；b.長興組儲層滲透率分布直方圖

圖2 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層物性分布直方圖

圖3 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層孔-滲關(guān)系

長興組儲層孔隙度與滲透率相關(guān)性顯示，孔隙度與滲透率呈較好的正相關(guān)性，即隨著孔隙度的增大，滲透率也隨之增大。R2為0.8162(圖3)，說明孔喉對改善儲層的滲流能力仍具有一定影響，且在同一孔隙度范圍內(nèi)，滲透率變化范圍較大，說明裂縫發(fā)育可以在一定程度上加強(qiáng)儲層的滲流能力，長興組儲層以裂縫-孔隙型為主。

總體上殘余鮞粒白云巖孔隙度最高，為4.02%～14.9%，平均值為9.44%；粉晶白云巖為1.5%～16.6%，平均值為7.2%；藻粘結(jié)灰?guī)r為1.73%～13.9%，平均值為7.82%；生屑灰?guī)r為0.404%～12.6%，平均值為1.93%；微晶灰?guī)r為0.984%～4.84%，平均值為2.24%?？紫抖却笥?%的樣品占15.6%(圖4)，從生屑灰?guī)r→微晶灰?guī)r→粉晶白云巖→藻粘結(jié)灰?guī)r→殘余鮞粒白云巖孔隙度呈遞增趨勢。

a.長興組儲層不同巖性孔隙度特征；b.長興組儲層不同巖性滲透率特征

總體上以殘余鮞粒白云巖滲透率最高，為0.0128～106.3 mD，平均值為53.16×10 mD；粉晶白云巖次之，為0.0053～2.23 mD，平均值為0.416×10 mD，以0.01～1 mD居多，占全部樣品的50%；再次為生屑灰?guī)r，為0.0063～12.1 mD，平均值為0.412 mD，以<0.01 mD居多，占全部樣品的83.3%；藻粘結(jié)灰?guī)r滲透率為0.007～0.351 mD，平均值為0.179 mD；微晶灰?guī)r為0.0044～0.0056 mD，平均值為0.0048 mD(圖4)。顯然，白云巖儲層滲透率優(yōu)于灰?guī)r，從殘余鮞粒白云巖→粉晶白云巖→生屑灰?guī)r→藻粘結(jié)灰?guī)r→微晶灰?guī)r滲透率呈遞減趨勢。

3 儲層主控因素

川東地區(qū)重慶滿月鄉(xiāng)剖面長興組碳酸鹽巖儲層的形成及發(fā)育主要受控于沉積微相、成巖作用及構(gòu)造作用等因素的影響。

3.1 沉積微相

碳酸鹽巖臺地相沉積體系是形成研究區(qū)長興組優(yōu)質(zhì)儲層的物質(zhì)基礎(chǔ)，主要控制著儲層分布范圍及后期成巖作用等，同時儲集巖孔滲發(fā)育程度也與沉積相密切相關(guān)。根據(jù)川東地區(qū)滿月鄉(xiāng)雙河口上二疊統(tǒng)野外剖面長興組樣品物性測試資料來看，研究區(qū)中鮞粒灘相及藻屑灘相儲層物性較高，鮞粒灘相平均孔隙度為9.44%，平均值滲透率為53.71 mD；藻屑灘相平均孔隙度為15.25%，平均值滲透率為1.29 mD。云坪相及生物碎屑灘相次之，云坪相平均孔隙度為5.37%，平均值滲透率為0.053 mD；生物碎屑灘相平均孔隙度為1.98%，平均值滲透率為0.41 mD。在儲集巖分布的沉積相類型中，呈鮞粒灘相、藻屑灘相→云坪相、生物碎屑灘相→灘間相遞減趨勢。

a.長興組儲層不同沉積相孔隙度特征；b.長興組儲層不同沉積相滲透率特征

圖5 重慶滿月鄉(xiāng)雙河口剖面長興組儲層不同沉積相物性特征

3.2 成巖作用

川東北地區(qū)長興組優(yōu)質(zhì)儲層主要通過白云巖化作用及多期溶蝕作用相互疊加形成，控制著儲集空間演化過程、儲集巖孔隙結(jié)構(gòu)及儲集層的具體分布位置[6]。成巖階段早期壓溶作用對儲層孔隙度改善起到重要作用，壓溶縫合線可作為油氣運(yùn)移的通道被烴類瀝青質(zhì)充填。研究區(qū)白云巖化主要作用與長興組上段，以粉晶白云巖及殘余鮞粒云巖為主。鏡下觀察到白云巖晶體多為粉晶白云石，晶體相對較小，自形程度為自形-半自形，晶間溶孔發(fā)育。殘余鮞粒云巖中常見殘余鮞?；糜?，橢圓形-圓形，分選較好，粒間孔及晶間孔發(fā)育，連通性好。宣漢-達(dá)州地區(qū)鮞粒云巖發(fā)生強(qiáng)烈的重結(jié)晶和多期溶蝕作用，大氣淡水淋濾和滲透回流白云石化共同作用形成該優(yōu)質(zhì)儲層[7-9]。

溶蝕作用是形成優(yōu)質(zhì)儲層的關(guān)鍵，對改善儲集巖孔滲起重要作用。包括早期成巖階段大氣淡水選擇性溶蝕，形成部分粒內(nèi)溶孔及少量粒間溶孔，對儲層形成貢獻(xiàn)較小。晚期成巖階段溶蝕作用在白云巖化的基礎(chǔ)上，優(yōu)先溶蝕它形白云石，粒間溶孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔及鑄?？椎却罅堪l(fā)育，為主要的的有效儲集空間。

3.3 構(gòu)造作用

構(gòu)造作用產(chǎn)生的縫洞體系對儲層孔滲改造具有較強(qiáng)影響。研究區(qū)儲集巖內(nèi)部裂縫較發(fā)育，發(fā)育三期裂縫，其中淺埋藏期形成的第一期裂縫對儲層孔滲改造作用貢獻(xiàn)較小，被方解石充填呈方解石脈。第二、三期裂縫對儲層連通及疏導(dǎo)作用改善較大，第二期裂縫被瀝青充填或半充填，第三期裂縫較為干凈，未被充填。

4 結(jié)論

(1)重慶滿月鄉(xiāng)雙河口上二疊統(tǒng)剖面劃分為吳家坪組及長興組兩段，與下伏中二疊統(tǒng)茅口組整合接觸，與上覆下三疊統(tǒng)大冶組平行不整合接觸。吳家坪組厚度為252.52 m，巖性以為燧石結(jié)核灰?guī)r及含燧石結(jié)核生屑微晶灰?guī)r為主。長興組厚度為183.58 m，巖性以生屑灰?guī)r及粉晶白云巖為主，長興組上段白云巖大量發(fā)育，局部發(fā)育殘余鮞粒白云巖。

(2)研究區(qū)長興組儲集巖以殘余鮞粒白云巖及粉晶白云巖為主，其次為生屑灰?guī)r、藻粘結(jié)灰?guī)r等灰?guī)r儲層。儲集空間以粒間溶孔和晶間溶孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔，發(fā)育大量裂縫。儲層以低孔低滲為特征，總體表現(xiàn)為裂縫-孔隙型儲層。

(3)川東地區(qū)重慶滿月鄉(xiāng)剖面長興組碳酸鹽巖儲層主要受控于沉積微相、成巖作用及構(gòu)造作用共同影響。碳酸鹽巖臺地相沉積體系是形成研究區(qū)長興組優(yōu)質(zhì)儲層的物質(zhì)基礎(chǔ)，壓溶作用、白云巖化作用及多期溶蝕作用等成巖作用與構(gòu)造作用共同疊加改造是形成優(yōu)質(zhì)儲層的重要條件。