袁賜鳴,羅 威,王 雷
(成都理工大學(xué) 能源學(xué)院,四川 成都 610059)
近二三十年以來(lái),有許多的學(xué)者參與到了川東北長(zhǎng)興組生物礁儲(chǔ)層的研究中,不同學(xué)者依據(jù)不同地區(qū)的資料和不同的研究方法,從不同的方面闡述了生物礁儲(chǔ)層的沉積地貌、海平面波動(dòng)、白云巖化、溶蝕作用、構(gòu)造裂縫等因素對(duì)生物礁儲(chǔ)層的影響和控制作用。雖然生物礁儲(chǔ)層的研究程度已相對(duì)較高,但在某些細(xì)節(jié)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)上可能還存在一些分歧,主要的問(wèn)題在于對(duì)生物礁儲(chǔ)層的地震識(shí)別。本文根據(jù)井位分布位置、生物礁的分布特征及實(shí)際可用巖性資料,選取了研究區(qū)的天東10井作為研究對(duì)象,來(lái)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的巖芯觀察和巖屑薄片鑒定描述,這能夠?yàn)檠芯繀^(qū)的地震資料解釋和下一步的勘探提供了翔實(shí)的基礎(chǔ)資料和事實(shí)依據(jù)。
四川盆地上二疊統(tǒng)屬于海侵型碳酸鹽緩坡沉積,整個(gè)川東地區(qū)吳家坪期為典型的碳酸鹽緩坡環(huán)境,長(zhǎng)興期為向碳酸鹽臺(tái)地轉(zhuǎn)化的碳酸鹽緩坡環(huán)境[1-3],而長(zhǎng)興組生物礁是碳酸鹽巖緩坡上發(fā)育起來(lái)的海侵生物礁系[4-6]。川東及川東北地區(qū)同屬海相沉積區(qū),研究區(qū)長(zhǎng)興組以開(kāi)闊臺(tái)地沉積相為主,生物礁主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣和臺(tái)地內(nèi)部相對(duì)隆起的部位[3-9]。
天東10井位于大天池構(gòu)造北段東翼斷下盤(pán)的五百梯構(gòu)造北高點(diǎn),北段近軸部,是一口礁灘型產(chǎn)氣井[5-6]。巖性主要是灰色、灰褐色、褐灰色白云巖,溶孔云巖及深灰色灰?guī)r,下部為深灰色硅質(zhì)灰?guī)r。其中,飛仙關(guān)組均為巖屑樣,巖性主要是深灰色、灰黑色泥晶灰?guī)r和灰黑色燧石結(jié)核泥晶灰?guī)r,底部為深灰色細(xì)粉晶灰?guī)r。巖石相對(duì)致密、泥質(zhì)含量不均。長(zhǎng)興組巖性主要為細(xì)粉晶灰?guī)r、細(xì)粉晶白云巖、泥晶生屑或藻屑灰?guī)r、亮晶生屑或藻屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等(圖1~7)。
長(zhǎng)興組取芯井段為3748.0~3898.1m,底界以鉆遇燧石結(jié)核灰?guī)r為止,芯長(zhǎng)147 m。巖石類(lèi)型主要為細(xì)晶白云巖、溶孔白云巖、生物碎屑灰?guī)r,生物類(lèi)型主要有海綿、苔蘚蟲(chóng)、棘皮、藻類(lèi)等。本文根據(jù)天東10井的分層數(shù)據(jù),接下來(lái)簡(jiǎn)述長(zhǎng)興組各段的巖心及薄片特征(表1)。
表1 天東10井分層數(shù)據(jù)表
長(zhǎng)興組三段:3740~3774 m,均為巖芯樣。上部為細(xì)粉晶白云巖,粗粉晶白云巖,夾細(xì)粉晶灰質(zhì)白云巖及少量云質(zhì)泥巖,細(xì)粉晶、粗粉晶白云巖中含少量棘皮類(lèi)生物、藻屑等,部分依然可見(jiàn)交代殘余粒屑結(jié)構(gòu),原巖可能是砂屑結(jié)構(gòu)或生物碎屑結(jié)構(gòu),其中有機(jī)質(zhì)呈團(tuán)分布,黃鐵礦呈團(tuán)狀或零散狀分布。發(fā)育構(gòu)造縫,并被有機(jī)質(zhì)、方解石、白云石等充填。不同程度的白云化作用或重結(jié)晶作用使得白云石晶體大小不一,呈現(xiàn)出雙眾數(shù)結(jié)構(gòu),晶體較粗的部分發(fā)育晶間孔,并被瀝青充填(圖1)。
圖1 天東10井長(zhǎng)興組三段上部巖石特征(3771.15-3773.31 m)
中部(3763.56~3769.25 m)為溶孔細(xì)粉晶、細(xì)晶白云巖,夾海綿白云巖和交代殘余生物碎屑、砂屑白云巖,可見(jiàn)少量殘余的砂屑和少量生物碎屑。發(fā)育晶間孔、晶間溶孔和擴(kuò)大溶孔,面孔率分布在3%~12%,部分溶孔被有機(jī)質(zhì)、粗大的方解石充填,且有機(jī)質(zhì)占位早于方解石(圖2)。
圖2 天東10井長(zhǎng)興組三段中部巖石特征(3767.03-3767.12 m)
下部為細(xì)晶白云巖,少量粗粉晶白云巖。白云石呈菱形,自形程度高,晶間孔基本全部被黑色有機(jī)質(zhì)充填。發(fā)育裂縫及少量擴(kuò)大溶孔,致使巖石連通性變好(圖3)。
圖3 天東10井長(zhǎng)興組三段下部巖石特征(3757.13-3757.21 m)
長(zhǎng)組興組二段為3774~3891 m,均為巖芯樣。上部為細(xì)晶白云巖、藻團(tuán)粒細(xì)粉晶白云巖、粗粉晶白云巖、溶孔細(xì)晶白云巖,夾少量粗粉晶生物云質(zhì)灰?guī)r。強(qiáng)烈的白云化作用和重結(jié)晶作用,使得白云晶體大小不一,較細(xì)的白云巖部分晶間孔不發(fā)育,較粗部分發(fā)育晶間孔,并被有機(jī)質(zhì)和方解石充填,有機(jī)質(zhì)早于方解石??梢?jiàn)交代殘余的生物碎片,重結(jié)晶后不易辨認(rèn),可辨認(rèn)的有生物有孔蟲(chóng),棘皮較多??紫吨饕獮榫чg孔、晶間溶孔、擴(kuò)大溶孔及溶蝕縫、構(gòu)造縫,部分構(gòu)造縫充填有石膏(圖4)。
圖4 天東10井長(zhǎng)興組二段上部巖石特征
中部為細(xì)粉晶海綿白云巖、細(xì)粉晶生物碎屑云質(zhì)灰?guī)r、溶孔細(xì)晶灰?guī)r、溶孔生物細(xì)晶白云巖、細(xì)晶白云巖。重結(jié)晶作用強(qiáng)烈,大部份生物模糊不清,溶孔可見(jiàn)生物體腔溶孔,瓣鰓類(lèi)生物體形大,但均被溶蝕,粒間溶孔,晶間溶孔等。下部為細(xì)粉晶海綿灰?guī)r-溶孔細(xì)晶白云巖、生物細(xì)晶灰?guī)r-細(xì)粉晶生物碎屑灰?guī)r與溶孔細(xì)晶白云的互層-亮晶礁角礫灰?guī)r和細(xì)粉晶藻團(tuán)?;?guī)r互層-溶孔細(xì)晶白云巖-生物屑細(xì)粉晶灰?guī)r。其中生物類(lèi)型有:海綿、藻屑、棘皮、有孔蟲(chóng)等,孔隙主要是晶間孔、晶間溶孔、擴(kuò)大溶孔、鑄???、溶蝕縫等,發(fā)育多段儲(chǔ)集層(圖5~圖6)。
圖5 天東10井長(zhǎng)興組二段中部巖石特征
圖6 天東10井長(zhǎng)興組二段下部巖石特征
長(zhǎng)興組一段為3891~3962 m,上部為巖芯樣。巖芯未見(jiàn)長(zhǎng)一段底,取芯底界為3898.1 m,主要以細(xì)粉晶棘皮灰?guī)r和細(xì)粉晶藻屑灰?guī)r,夾亮晶蜓科灰?guī)r。重結(jié)晶作用比較強(qiáng)烈,粒屑和填隙物遭受不同程度的重結(jié)晶作用,生物結(jié)構(gòu)被破壞,可見(jiàn)蜓、棘皮、藻屑、有孔蟲(chóng)、腕足等生物碎屑,部分生物被硅化,有些被有機(jī)質(zhì)浸染。發(fā)育少量粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔,可見(jiàn)縫合線、裂縫中充填有泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)(圖7)。
圖7 天東10井長(zhǎng)興組一段巖石特征
根據(jù)對(duì)天東10井的巖芯和薄片的觀察,可以看出其主要巖石類(lèi)型有泥微晶灰?guī)r、含生物碎屑泥微晶灰?guī)r、微晶生物碎屑灰?guī)r、海綿礁灰?guī)r、白云化生物碎屑灰?guī)r,微晶白云巖、粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖、中-細(xì)晶白云巖,殘余生屑白云巖、灰質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖、膏鹽等。其中碳酸鹽巖按結(jié)構(gòu)-成因分類(lèi),可歸納為泥、微晶結(jié)構(gòu)的巖石、顆粒結(jié)構(gòu)的巖石、生物骨架結(jié)構(gòu)的巖石、交代殘余結(jié)構(gòu)的巖石和晶粒結(jié)構(gòu)的巖石。
由巖芯觀察和薄片鑒定結(jié)果可知,所選的天東10井主要發(fā)育的孔隙為次生孔隙。孔隙類(lèi)型主要為晶間孔、晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、擴(kuò)大溶孔、溶蝕縫、鑄模孔等。4、儲(chǔ)層特征分析通過(guò)以上巖芯和薄片觀察,結(jié)合巖石特征、孔隙特征和類(lèi)型,將儲(chǔ)層質(zhì)量劃分為:平均孔隙度>6%為優(yōu),平均孔隙度在4%~6%之間為良,平均孔隙度在3%~4%之間為中,平均孔隙度在1%~3%之間為差,平均孔隙度<1%為極差等幾種類(lèi)別。
在長(zhǎng)興組三段,上部為淺灰-灰色粉晶-細(xì)晶白云巖,下部淺灰-灰色溶孔白云巖和溶孔角礫白云巖,溶孔發(fā)育(圖1~3)。3758.0~3760.0 m井段的孔隙度變化范圍為1.12%~9.02%,平均孔隙度為3.2%。3761.0~3772.6 m井段的孔隙度變化范圍為0.28%~13.48%,平均孔隙度為3.79%。
長(zhǎng)興組二段可見(jiàn)幾個(gè)不同質(zhì)量的儲(chǔ)層段。3774.05~3779.5 m井段的孔隙度分布范圍為0.82%~3.19%,平均值為1.74%,儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)較差。3779.49~3782.38 m井段的孔隙度分布范圍為0.52%~3.17%,平均值為2.37%,儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)中等偏差,以上主要為細(xì)晶白云巖。
圖8 天東10井長(zhǎng)興組孔隙分布和演化特征
3871.0~3886.6 m,淺灰色溶孔白云巖,粉晶白云巖??紫抖茸兓秶鸀?.22%~8.54%,平均值為4.01%,儲(chǔ)層質(zhì)量較好。3886.74~3889.49 m,溶孔細(xì)粉晶灰?guī)r,細(xì)粉晶生屑灰?guī)r??紫抖茸兓秶鸀?.47%~7.35%,平均孔隙度為2.68%,儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)中等偏差。
長(zhǎng)興組一段主要以細(xì)粉晶藻屑灰?guī)r為主,儲(chǔ)層質(zhì)量較差,孔隙度變化范圍為0.47%~2.25%,平均值僅為0.89%。
由此可以在天東10井長(zhǎng)興組識(shí)別出多個(gè)儲(chǔ)層段,如圖8,可以看出,長(zhǎng)興組三段中下部分、長(zhǎng)興組二段的白云巖段中發(fā)育相對(duì)較好的儲(chǔ)層,長(zhǎng)興組一段的灰?guī)r中也發(fā)育有孔隙,但儲(chǔ)層質(zhì)量較差。可以得出白云巖的儲(chǔ)層質(zhì)量明顯好于灰?guī)r,整個(gè)井段中只有長(zhǎng)興組一段的灰?guī)r中發(fā)育少量孔隙。
(1)研究區(qū)內(nèi)長(zhǎng)興組礁灘儲(chǔ)層的巖石類(lèi)型主要是具有顆粒結(jié)構(gòu)、生物骨架結(jié)構(gòu)的灰?guī)r和不同晶粒結(jié)構(gòu)的白云巖、交代殘余粒屑結(jié)構(gòu)的白云巖,即各類(lèi)生物碎屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、礁灰?guī)r等,粉晶白云巖、細(xì)晶白云巖、殘余生物碎屑白云巖和殘余砂屑白云巖等,而白云巖是這些巖石中真正成為有效儲(chǔ)層的巖石。
(2)從薄片中可以觀察得出,白云巖中仍殘留有不同含量、不同類(lèi)型的生物碎屑,有些為殘余粒屑白云巖,可見(jiàn)極其明顯的粒屑輪廓。這說(shuō)明了這些白云巖白云化之前的母巖可能為各種不同類(lèi)型的顆?;?guī)r。
(3)研究區(qū)長(zhǎng)興組礁灘儲(chǔ)層主要受控于沉積和成巖兩個(gè)因素。沉積期為儲(chǔ)層的形成提供物質(zhì)基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上,強(qiáng)烈的成巖改造能形成儲(chǔ)集空間,而白云化作用是研究區(qū)形成儲(chǔ)集空間的主要成巖改造方式。