徐會(huì)林 羅文軍 徐 偉 劉曦翔 申 燕 陶夏妍 劉 耘 王歆然

1.中國(guó)石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院 2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

0 引言

自2011年在高石梯—磨溪區(qū)塊部署的震旦系燈影組的探井高石1井獲得百萬(wàn)立方米的高產(chǎn)工業(yè)氣流，展示高石梯—磨溪區(qū)塊深層古老碳酸碳酸鹽巖巨大的勘探潛力，進(jìn)而推動(dòng)四川盆地震旦系燈影組四段氣藏的勘探開發(fā)，目前該層位已成為四川盆地增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要層系[1-5]。已有的研究表明，四川盆地震旦系燈影組儲(chǔ)層為沉積相控疊加巖溶改造型儲(chǔ)層，丘灘體的相控作用是燈影組優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體發(fā)育的基礎(chǔ)，而桐灣運(yùn)動(dòng)的風(fēng)化殼巖溶改造則是其優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體形成的關(guān)鍵[6-15]。目前，高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系燈影組四段氣藏累計(jì)探明儲(chǔ)量4千多億立方米，投產(chǎn)井產(chǎn)量、壓力穩(wěn)定，均不產(chǎn)地層水，證實(shí)燈影組四段氣藏能量充足，具有良好的勘探開發(fā)前景。根據(jù)已有的勘探開發(fā)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，雖然高石梯—磨溪地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層總體較為發(fā)育，但是具有非均值性極強(qiáng)的薄儲(chǔ)層特征，而且燈影組四段臺(tái)緣地區(qū)的儲(chǔ)層明顯優(yōu)于臺(tái)內(nèi)地區(qū)。因此，針對(duì)臺(tái)內(nèi)非均質(zhì)性極強(qiáng)的丘灘復(fù)合體儲(chǔ)層勘探，如何提高勘探開發(fā)效益是問(wèn)題的關(guān)鍵。鑒于此，以磨溪區(qū)塊震旦系燈影組臺(tái)內(nèi)為研究對(duì)象，探討燈影組四段臺(tái)內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層特征、發(fā)育控制因素及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集體展布等，為臺(tái)內(nèi)下部高效開發(fā)部署提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

高石梯—磨溪區(qū)塊震旦系燈影組四段氣藏受桐灣運(yùn)動(dòng)的影響，燈影組四段抬升后經(jīng)風(fēng)化剝蝕地層殘厚一般分布在220～400 m，且自北向南、由西向東地層厚度有減薄趨勢(shì)。由于燈影組四段暴露歷史達(dá)49 Ma，受到大規(guī)模的表生期的巖溶作用，巖溶儲(chǔ)層發(fā)育，儲(chǔ)集巖的物性較好，已有的取心井的巖心中可見大量的溶孔、溶洞和裂縫發(fā)育，儲(chǔ)集巖的巖性主要以藻凝塊云巖、藻疊層云巖、（藻）砂屑云巖為主。隨著該區(qū)臺(tái)緣帶燈影組四段氣藏儲(chǔ)量的整體探明提交，勘探開發(fā)逐漸走向臺(tái)內(nèi)。臺(tái)內(nèi)位于四川盆地中部，川中古隆起中斜平緩構(gòu)造帶的中部（圖1）。根據(jù)前人的研究以及大量的實(shí)鉆，明確了在高石梯—磨溪區(qū)塊燈影組四上亞段普遍發(fā)育的硅質(zhì)巖為熱水沉積成因，這套硅質(zhì)巖可作為燈影組四上亞段內(nèi)部的等時(shí)沉積界面，并以此硅質(zhì)巖的底界作為地層對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)界面，進(jìn)而將燈影組四段上亞段劃分為2個(gè)小層[16-25]。根據(jù)此地層劃分方案，對(duì)磨溪臺(tái)內(nèi)的地層進(jìn)行劃分。

圖1 研究區(qū)位置及地層示意圖

2 儲(chǔ)層基本特征

2.1 儲(chǔ)集巖與儲(chǔ)集空間類型

通過(guò)巖心、薄片觀察和實(shí)驗(yàn)分析表明，磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)集巖性、儲(chǔ)集空間與磨溪臺(tái)緣帶基本相似。磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)（圖2e、f、g、h）與臺(tái)緣帶（圖2a、b、c、d）儲(chǔ)集巖性均以藻凝塊云巖、藻疊層云巖、（藻）砂屑云巖為主，儲(chǔ)集空間有孔隙、溶洞和裂縫發(fā)育。通過(guò)對(duì)臺(tái)緣帶與臺(tái)內(nèi)區(qū)取心井儲(chǔ)層段巖心孔洞發(fā)育情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，磨溪臺(tái)緣帶整體孔洞較臺(tái)內(nèi)井區(qū)發(fā)育，且臺(tái)內(nèi)整體以小型孔洞為主，小洞占約88.3%。

圖2 磨溪燈四段臺(tái)緣帶與臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)集巖性、空間類型圖版

2.2 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)大量的巖心孔滲實(shí)驗(yàn)表明，磨溪燈影組四段臺(tái)緣帶與臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層總體表現(xiàn)均為低孔、低滲的特征。其中，臺(tái)緣帶儲(chǔ)層巖心柱塞樣品孔隙度分布在2.00%～15.71%之間，平均為4.45%，而臺(tái)內(nèi)分布在2.01%～8.90%之間，平均為3.02%；臺(tái)緣帶儲(chǔ)層巖心柱塞樣品滲透率分布在0.000 4～31.400 0 mD之間，平均值為0.630 0 mD，而臺(tái)內(nèi)分布在0.000 1～18.700 0 mD之間，平均值為0.480 0 mD。因此，從磨溪燈四段臺(tái)緣帶與臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)比上看，臺(tái)內(nèi)相比臺(tái)緣帶儲(chǔ)層物性差。

2.3 儲(chǔ)層類型劃分

根據(jù)巖心、薄片、成像測(cè)井資料，基于孔洞縫搭配關(guān)系及其成因等綜合評(píng)價(jià)，將磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)的儲(chǔ)層劃分為裂縫—孔洞型、孔洞型和孔隙型三種類型，其中，裂縫—孔洞型和孔洞型儲(chǔ)層為相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（表1）。臺(tái)內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層類型主要以孔洞型儲(chǔ)層為主，裂縫—孔洞型儲(chǔ)層僅在局部井段發(fā)育?？锥葱蛢?chǔ)層溶蝕孔洞較發(fā)育，平均孔隙度3.2%，平均滲透率0.840 0 mD；孔隙型儲(chǔ)層溶洞欠發(fā)育且溶洞間連通性差，平均孔隙度2.84%，平均滲透率0.200 0 mD。優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層單層厚度為0.5～16.0 m，平均單層厚度3.0 m。因此，臺(tái)內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層為低孔低滲、厚度薄且多層，非均質(zhì)強(qiáng)的儲(chǔ)層。

表1 磨溪臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層分類評(píng)價(jià)表

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的主控因素分析

沉積作用、成巖作用以及構(gòu)造作用三者共同控制碳酸鹽巖儲(chǔ)層形成、分布和品質(zhì)[26-28]。其中，沉積作用及其形成的沉積物是儲(chǔ)層形成和演化的基礎(chǔ)，一方面決定儲(chǔ)層的時(shí)空上的大致展布，另一方面影響后期成巖作用的類型和強(qiáng)度；成巖作用和構(gòu)造作用是儲(chǔ)層形成和改造的關(guān)鍵，特別是成巖作用，既控制儲(chǔ)層的最終展布，又決定儲(chǔ)層內(nèi)部的孔喉結(jié)構(gòu)。由于磨溪區(qū)塊構(gòu)造變形弱，以發(fā)育微裂縫為主，結(jié)合四川盆地?zé)粲敖M燈四段綜合研究，認(rèn)為磨溪地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層主要受沉積作用和巖溶作用二者共同控制。通過(guò)對(duì)磨溪震旦系燈影組四段臺(tái)內(nèi)沉積作用和巖溶作用的分析，認(rèn)為有利沉積相帶控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的展布，同生—準(zhǔn)同生期巖溶和風(fēng)化殼巖溶作用對(duì)相控儲(chǔ)層的疊加改造決定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的品質(zhì)，二者共同控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的展布和品質(zhì)。

3.1 沉積作用

通過(guò)對(duì)磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)11口井進(jìn)行精細(xì)的巖心觀察與描述，并結(jié)合巖性、測(cè)井曲線、成像測(cè)井等地質(zhì)資料進(jìn)行單井相研究。研究表明，燈影組四段臺(tái)內(nèi)為碳酸鹽巖局限臺(tái)地沉積，并可識(shí)別出2種亞相——潮坪亞相、丘灘亞相，4種微相——丘基、丘翼、丘核、丘蓋（表2）。

表2 磨溪燈四段臺(tái)內(nèi)沉積相特征

從沉積微相連井剖面可知，磨溪臺(tái)緣帶燈影組四上亞段有利沉積微相（丘翼+丘核）占地層厚度比例為60%～75%，而臺(tái)內(nèi)僅45%～60%。與之對(duì)應(yīng)，從臺(tái)緣帶向臺(tái)內(nèi)，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層厚度也呈減薄趨勢(shì)（圖3～4）；從臺(tái)緣帶到臺(tái)內(nèi)，丘灘有利沉積微相的單層厚度呈減薄趨勢(shì)，且臺(tái)內(nèi)有利沉積微相呈薄互層分布，表明臺(tái)內(nèi)水體深淺變化頻繁，而且臺(tái)內(nèi)丘蓋比例高。通過(guò)統(tǒng)計(jì)丘地比與儲(chǔ)層之間相關(guān)關(guān)系，而且當(dāng)有利沉積微相在60%以上，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂厚可達(dá)到15 m（圖5）。

圖3 磨溪燈影組四相連井剖面對(duì)比圖

圖4 磨溪燈影組四段臺(tái)緣帶與臺(tái)內(nèi)丘地比及優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂厚直方圖

圖5 磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)丘地比與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂厚關(guān)系圖

3.2 巖溶作用

3.2.1 巖溶作用類型

從巖心、薄片觀察分析，按溶蝕作用發(fā)生的時(shí)間、作用對(duì)象、溶蝕環(huán)境等，認(rèn)為臺(tái)內(nèi)主要經(jīng)歷了同生—準(zhǔn)同生期巖溶作用、表生期巖溶作用和埋藏期巖溶作用。

1）同生—準(zhǔn)同生期巖溶作用。研究區(qū)同生—準(zhǔn)同生期巖溶作用是早期沉積物在快速沉積或海退過(guò)程中，沉積物間歇性短期暴露于海平面之上，經(jīng)大氣淡水淋濾溶蝕，由于碳酸鹽巖沉積物在沉積初期，礦物穩(wěn)定化過(guò)程未完成，沉積物相對(duì)疏散，主要發(fā)生以組構(gòu)選擇性溶蝕為主的溶蝕作用。通過(guò)對(duì)巖心、薄片的觀察分析，認(rèn)為研究區(qū)同生—準(zhǔn)同生期巖溶主要有以下特征：①鑄?？缀土?nèi)溶孔。當(dāng)海底的顆粒沉積物在沉積時(shí)，海平面發(fā)生相對(duì)下降而短暫暴露于大氣淡水環(huán)境之中，此時(shí)顆粒沉積物會(huì)發(fā)生選擇性溶解作用而形成粒內(nèi)孔和鑄模孔。研究區(qū)鑄?？缀土?nèi)溶孔主要發(fā)生在亮晶藻砂屑云巖和砂屑云巖中，為選擇性溶解藻砂屑或砂屑而形成的孔隙（圖6a、b）；②粒間溶孔。受到大氣淡水淋濾的影響作用，顆粒間膠結(jié)物被多期改造擴(kuò)大形成粒間溶孔，因而粒間溶孔只是對(duì)原生粒間孔的保持和擴(kuò)大，在鏡下觀察這些孔隙可見到膠結(jié)物部分被溶蝕，甚至全部溶蝕（圖6c、d）；③晶間溶孔。欠穩(wěn)定的富鈣白云石晶體間的文石和高鎂方解石發(fā)生溶解形成晶間溶孔（圖6e、f）。

2）表生期巖溶作用。研究區(qū)該類巖溶作用發(fā)生時(shí)間在燈影組四段沉積后抬升遭受剝蝕至寒武系笻竹寺組沉積之前，為桐灣Ⅱ、Ⅲ幕時(shí)期。研究區(qū)表生期巖溶作用主要有以下特征：①中、小型溶蝕洞。研究區(qū)中小型溶蝕孔洞發(fā)育，多呈蜂窩狀分布，且孔洞間連通性較好，且充填度較低，僅少部分溶蝕孔洞被少量的白云巖角礫、泥質(zhì)或者白云石晶體充填或半充填（圖6g、h）；②高角度溶縫。高角度溶蝕縫是研究區(qū)表生期巖溶作用中的一個(gè)常見識(shí)別標(biāo)志，且溶蝕縫易被泥質(zhì)、粒狀白云石充填（6i）。

3）埋藏期巖溶作用。該類巖溶作用發(fā)生于笻竹寺組沉積之后的歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，主要發(fā)生于一個(gè)相對(duì)封閉的成巖環(huán)境中。該類巖溶作用僅在埋藏期形成的局部斷裂附近發(fā)育，主要起到局部擴(kuò)大原溶蝕空間的作用，對(duì)儲(chǔ)滲空間的改造起到一定的貢獻(xiàn)，僅能作為一種補(bǔ)充，范圍局限，意義較小。研究區(qū)埋藏期巖溶作用主要有以下特征：①在后期形成斷裂附近，在巖心上可見閃鋅礦、方鉛礦等礦物（圖6j）；②溶蝕孔洞被半自型—自形白云石、石英以及瀝青等半充填（圖6k、l）。

圖6 磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)巖溶作用識(shí)別圖

對(duì)比分析這三類巖溶作用，同生—準(zhǔn)同生期和表生溶蝕作用以后，研究區(qū)燈影組四段儲(chǔ)集體基本特征和時(shí)空分布已經(jīng)定型，而埋藏溶蝕僅對(duì)局部擴(kuò)大原溶蝕空間起到一定貢獻(xiàn)作用。因此，認(rèn)為臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層孔、洞、縫發(fā)育起決定性控制的巖溶作用為同生—準(zhǔn)同生巖溶和表生巖溶作用二者共同的作用，其主要是對(duì)相控儲(chǔ)層的疊加改造，新產(chǎn)生大量的巖溶孔洞系統(tǒng)。

3.2.2 巖溶發(fā)育模式

根據(jù)臺(tái)內(nèi)實(shí)鉆井巖性，結(jié)合等時(shí)地層格架，建立臺(tái)內(nèi)燈四段巖溶儲(chǔ)層縫洞組合模式和巖溶發(fā)育模式（圖7）。從巖溶發(fā)育模式可知，臺(tái)內(nèi)主要發(fā)生了2期巖溶：第1期巖溶為桐灣Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)時(shí)期，燈影組整體抬升發(fā)生表生巖溶剝蝕作用；第2期巖溶為麥地坪組沉積后，桐灣Ⅲ幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得燈影組再次整體抬升剝蝕，這次巖溶作用導(dǎo)致高磨地區(qū)麥地坪組大面積缺失，僅局部地區(qū)殘留較薄的石灰?guī)r。因此，臺(tái)內(nèi)巖溶模式主要有2種：① 在燈影組四上亞段2小層底部硅質(zhì)未被剝?nèi)鼻覠o(wú)斷裂斷穿條件下，硅質(zhì)層為巖溶底板，表生期巖溶集中在燈影組四上2亞段小層丘灘有利微相部位發(fā)育，溶蝕孔洞發(fā)育、厚度較厚、物性較好； ② 燈影組四上亞段2小層底部硅質(zhì)未被剝?nèi)?，但有斷裂斷穿條件下，燈影組四上亞段2小層丘灘有利微相部位巖溶發(fā)育較好，溶蝕孔洞較發(fā)育、厚度大、物性中等；燈影組四1小層因斷裂溝通，丘灘有利微相發(fā)育部位形成較好的巖溶，溶蝕孔洞較發(fā)育、厚度大、物性中等。通過(guò)分析臺(tái)內(nèi)實(shí)鉆井所處古地貌單元與巖溶儲(chǔ)層發(fā)育模式相互間關(guān)系，認(rèn)為巖溶殘丘、坡折帶是臺(tái)內(nèi)最有利古地貌單元（表3）。

圖7 磨溪燈影組四段臺(tái)內(nèi)巖溶發(fā)育模式圖

表3 磨溪燈影組四段巖溶古地貌單元?jiǎng)澐直?/p>

4 結(jié)論

1）從臺(tái)緣帶到臺(tái)內(nèi)，丘灘體發(fā)育程度逐漸減弱，臺(tái)內(nèi)儲(chǔ)層表現(xiàn)為低孔低滲、厚度薄且多層，非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。而且當(dāng)有利沉積微相（丘翼+丘核）在60%以上，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層垂厚可達(dá)到15 m。

2）對(duì)儲(chǔ)層孔、洞、縫發(fā)育起決定性控制的巖溶作用為同生—準(zhǔn)同生巖溶和表生巖溶作用二者共同的作用，其主要是對(duì)相控儲(chǔ)層的疊加改造，產(chǎn)生新的大量的巖溶孔洞系統(tǒng)。

3）根據(jù)臺(tái)內(nèi)實(shí)鉆井巖性，結(jié)合等時(shí)地層格架，建立臺(tái)內(nèi)燈影組四段巖溶發(fā)育模式。通過(guò)分析臺(tái)內(nèi)實(shí)鉆井所處古地貌單元與巖溶儲(chǔ)層發(fā)育模式相互間關(guān)系，認(rèn)為巖溶殘丘、坡折帶是臺(tái)內(nèi)最有利古地貌單元。

4）臺(tái)內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育主要受到沉積作用和巖溶作用的二者共同控制。