梁 興,徐政語,栗維民,馬立橋,計玉冰,羅瑀峰,丁邦春

1.中國石油 浙江油田分公司,杭州 311100;2.中國石油 杭州地質(zhì)研究院,杭州 310023;3.中國石油 測井有限公司 西南分公司,重慶 400021

中二疊統(tǒng)茅口組是四川盆地天然氣的重要產(chǎn)層,自1955年以來,先后在全盆地范圍內(nèi)陸續(xù)獲得了大量勘探發(fā)現(xiàn)[1-12]。近年來勘探主要集中在茅二段和茅三段灘相白云巖儲層,而對于盆地東南緣茅一段泥質(zhì)灰?guī)r的勘探程度與認(rèn)識還相對較低。關(guān)于茅一段沉積特征,特別是沉積時水體深度和成因方面還存在較大爭議,對其儲層特征與成因研究較少[13-27]。近期中國石油浙江油田分公司在蜀南—渝西大安探區(qū)DB1井茅一段灰?guī)r中直井和水平井試氣獲得了42 000 m3/d和55.6×104m3/d以上商業(yè)氣流,實現(xiàn)了該區(qū)茅一段勘探突破,展示了四川盆地茅一段良好的勘探前景。近年有人提出四川盆地茅一段灰?guī)r氣藏具有自生自儲特征,但對其儲層特征研究較少[3,21,28-29]。

四川盆地茅一段巖性主要為一套灰?guī)r—泥灰?guī)r韻律碳酸鹽巖[13-14,30-31],因其類似眼皮眼球的結(jié)構(gòu),通常被稱為眼皮眼球灰?guī)r[15,29,32-32]。茅一段泥質(zhì)灰?guī)r作為天然氣儲層方面的研究才剛拉開序幕。胡東風(fēng)等[21]借鑒頁巖氣等非常規(guī)油氣儲層研究思路,對川東南茅一段泥灰?guī)r開展了儲層研究,發(fā)現(xiàn)其總體為特低孔隙度、特低滲透率的裂縫—孔隙型致密儲層,泥灰?guī)r部分相對灰?guī)r部分儲集性能要好一些,且主要的儲集空間類型為粒間孔、滑石晶間孔、有機(jī)孔和裂縫。江青春等[29]針對四川盆地、雷涵[35]針對川中地區(qū)茅一段儲層的評價研究也得出了類似的結(jié)論。特別值得一提的是,LIU 等[22]利用薄片、掃描電鏡、壓汞、低壓N2吸附和高壓CH4吸附等實驗,對川東南茅一段泥灰?guī)r中存在的滑石晶間孔的特征以及對總孔貢獻(xiàn)做了較為深入的研究。

大安探區(qū)DB1井茅一段的勘探成功,為深入認(rèn)識渝西地區(qū)茅一段深灰色富有機(jī)質(zhì)灰?guī)r沉積特征和儲層發(fā)育提供了寶貴材料。本文以DB1井茅一段為例,開展了詳細(xì)的巖石學(xué)、沉積學(xué)以及儲層特征研究,旨在明確蜀南—渝西地區(qū)茅一段儲層發(fā)育模式,以期為該區(qū)茅一段勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

蜀南—渝西地區(qū)是四川盆地油氣勘探開發(fā)程度最高的老氣區(qū)之一,大地構(gòu)造位置上位于四川盆地川南低褶構(gòu)造帶,處于華鎣山斷裂以東,為華鎣山斷褶帶向西南延伸末端,以東山—黃瓜山—壇子壩背斜帶為界,西北部屬于瀘州北部帚狀構(gòu)造帶,東南部為渝西隔擋式構(gòu)造帶。大安探區(qū)介于上述兩大構(gòu)造體系的交會處,主體屬于渝西,區(qū)內(nèi)相間發(fā)育4組北東向背斜構(gòu)造帶和3組向斜構(gòu)造帶,DB1井位于東山構(gòu)造帶南端(圖1)。

圖1 四川盆地構(gòu)造分區(qū)及DB1井位置

研究區(qū)二疊系自下而上發(fā)育梁山組、棲霞組、茅口組、龍?zhí)督M和長興組。其中梁山組不整合上覆于中志留統(tǒng)韓家店組之上,長興組下伏于三疊系飛仙關(guān)組之下。梁山組主要為一套海陸過渡相的砂質(zhì)頁巖、見煤線,一般厚5～8 m。棲霞組可分為棲一段和棲二段,總厚約100～200 m,主體巖性為淺水碳酸鹽巖,包括灰色、深灰色泥晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r、粉細(xì)晶灰質(zhì)云巖。茅口組自下而上分4段,受東吳運動影響,茅口組經(jīng)受不同程度剝蝕,有些地方茅三段和茅四段剝蝕殆盡。茅一段為本文研究層段,總體巖性為灰色、深灰色泥質(zhì)灰?guī)r和泥晶灰?guī)r,眼皮眼球構(gòu)造發(fā)育,厚度60～160 m;茅二段主要巖性為含生屑泥晶灰?guī)r或生屑灰?guī)r,總體上茅二段沉積期海平面經(jīng)歷了一個先下降、后上升的過程;茅三段主要為泥晶生屑灰?guī)r,可見亮晶生屑灰?guī)r,厚度0～60 m;茅四段主要為灰色生屑泥晶灰?guī)r、含生屑泥晶灰?guī)r。茅口組與龍?zhí)督M之間夾有一套王坡頁巖,王坡頁巖主要為灰色、灰黃色鋁土質(zhì)泥頁巖,含豐富的火山灰及黃鐵礦,是東吳運動的產(chǎn)物。

2 DB1井茅一段含氣性特征

DB1井為中國石油浙江油田分公司2021年底在大安探區(qū)部署的第一口探井,茅口組井深2732.40～2399.90m。其中鉆遇斷層,斷層上盤深度2539.20～2500.60m,茅一段下部缺失;斷層下盤茅一段深度2 736.40～2 665.10 m,地層完整(圖2)。

圖2 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組巖性、測井評價綜合柱狀圖

在測井上,DB1井所揭示的茅一段總體表現(xiàn)為“三高兩低”特征,即高伽馬值、高聲波時差、高中子數(shù),低電阻率值、低密度值,與上下地層具有顯著差異(圖2)。茅一段自下而上可以進(jìn)一步細(xì)分為茅一c、茅一b和茅一a三個亞段。其中茅一c和茅一a亞段為高伽馬值、低電阻率值,且茅一c亞段伽馬值總體比茅一a亞段高;茅一b亞段全盆地都較薄,厚度10 m,電性上具有低伽馬值、高電阻率值特征,并伴有高密度值、低聲波時差、低中子數(shù)特征,與茅一a和茅一c亞段具顯著差別(圖2)。茅一b亞段頂部與茅一a亞段以高伽馬值特征尖峰為界線。

DB1井茅一段預(yù)測地層壓力系數(shù)1.55,脆性指數(shù)49.1～68.6(平均61.3),水平應(yīng)力差10.7～16.8(平均13.7)。據(jù)DB1井巖心浸水試驗采集的氣樣分析,茅一段天然氣組分以甲烷為主,含量到95%以上;碳同位素顯示出原油裂解氣特征。本套氣層屬于典型的自生自儲型源儲一體的非常規(guī)連續(xù)性氣藏,縱向上穩(wěn)定發(fā)育2套泥晶生屑灰?guī)r氣層。常規(guī)取心實測茅一a亞段含氣量為0.28～1.76m3/t,平均0.80m3/t;茅一c亞段含氣量為0.11～0.82m3/t,平均0.48 m3/t(圖2)。DB1井茅一段游離氣占比為71%～83%。

3 巖石學(xué)特征

DB1井所揭示的茅一段總體巖性為中緩坡相沉積的泥灰—灰黑色生屑泥晶灰?guī)r,在局部層段,如茅一c亞段底部含少量灰質(zhì)云巖(圖3)。這些灰?guī)r構(gòu)成典型的眼皮眼球結(jié)構(gòu),主要發(fā)育于茅一c亞段和茅一a亞段。在巖心上表現(xiàn)為灰色眼球灰?guī)r(主要為含生屑泥晶灰?guī)r)與灰黑色眼皮灰?guī)r(主要為含生屑泥質(zhì)灰?guī)r和生屑泥質(zhì)灰?guī)r)互層產(chǎn)出(圖3)。

圖3 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段 典型巖石類型的巖心和顯微薄片照片

(1)眼球灰?guī)r:在巖心上眼球灰?guī)r呈灰色灰白色橢球狀,眼球與眼皮之間為漸變接觸。眼球的大小和發(fā)育頻次呈規(guī)律變化,總體上茅一c亞段的中部和茅一a亞段的下部眼球發(fā)育頻次增加,且眼球大小增大(圖3a),該變化規(guī)律總體與伽馬值負(fù)相關(guān)(圖2)。這可能是與眼球灰?guī)r中有機(jī)質(zhì)含量少,碳酸鹽組分含量高有關(guān)[20]。DB1井茅一段眼球灰?guī)r實測有機(jī)碳(TOC)含量為0.31%～0.69%。眼球灰?guī)r以泥晶灰?guī)r為主,也見含生屑泥晶灰?guī)r,致密塊狀結(jié)構(gòu)。鏡下眼球灰?guī)r中生屑含量一般小于10%,生屑主要為軟體動物殼體,殼體破碎且明顯小于眼皮灰?guī)r中的(圖3 b,d)。

(2)眼皮灰?guī)r:眼皮灰?guī)r在巖心上整體呈灰黑色包繞灰色眼球灰?guī)r產(chǎn)出,主要產(chǎn)出于茅一c亞段的底部和上部以及茅一a亞段的上部,通常具有較高的伽馬值和較低的電阻(圖2)。眼皮灰?guī)r通常有機(jī)質(zhì)含量較高,TOC含量在1.57%～5.20%。DB1井茅一段眼皮灰?guī)r以含生屑泥質(zhì)灰?guī)r和生屑泥質(zhì)灰?guī)r為主,生屑含量為10%～30%。生屑主要為軟體動物殼體、苔蘚蟲和粗枝藻碎片,以及有孔蟲殼體,其中有孔蟲主要為小栗蟲(圖3c,e)。在眼皮灰?guī)r中,這些生物碎屑均定向排列,有時可見生屑組成的正粒序結(jié)構(gòu)。相較眼球灰?guī)r,眼皮灰?guī)r中的生屑含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于眼球灰?guī)r,且生屑大小也明顯大于眼球灰?guī)r中的(圖3c,e)。此外在眼皮灰?guī)r中可見分散的白云石顆粒,且發(fā)育滑石,滑石主要以交代生屑?xì)んw,并往往與石英伴生,表明這些滑石和石英礦物可能是后期熱液交代產(chǎn)物。

(3)灰質(zhì)云巖:在DB1井茅一段的灰質(zhì)云巖僅發(fā)育于茅一段底部的眼皮結(jié)構(gòu)中,發(fā)育于DB1井茅一段的灰質(zhì)云巖中的白云石晶體漂浮在泥灰質(zhì)基質(zhì)中,白云石晶體一般具有平直邊,且自形程度好,大小為100～200 μm(圖3f,g)。

4 儲集空間類型及物性特征

4.1 儲集空間類型

通過對大安探區(qū)DB1井茅一段84件巖心樣品薄片、8件巖心樣品的氬離子拋光掃描電鏡分析表明,研究區(qū)DB1井茅一段眼皮、眼球灰?guī)r的儲集空間類型多樣,主體為微米級孔徑的溶蝕孔、微裂縫、黏土礦物孔隙以及有機(jī)質(zhì)孔。

4.1.1 溶蝕孔

溶蝕孔是DB1井茅一段的主要儲集空間類型,該類儲集空間的邊緣均可見彎曲的呈港灣狀的邊界,表明它們?yōu)槿芪g作用所致(圖4a-b)。溶蝕孔主要發(fā)育在眼皮狀灰?guī)r中,眼球灰?guī)r中少見。按溶蝕組分,可以繼續(xù)將溶蝕孔分為基質(zhì)溶蝕孔和生屑溶蝕孔(包括鑄?？?,其中基質(zhì)溶蝕孔所占比例最大。在眼皮狀生屑—含生屑泥質(zhì)灰?guī)r中,灰泥質(zhì)基質(zhì)發(fā)生不均勻巖溶,形成微米級溶蝕孔,面孔率可達(dá)2.5%～3%(圖4a)。

圖4 蜀南—渝西地區(qū)DB1井 中二疊統(tǒng)茅口組一段儲集空間類型

生屑溶蝕孔同樣主要發(fā)育在眼皮灰?guī)r中,在少量的眼球灰?guī)r樣品中也可以見到生屑溶蝕孔(圖4c)。生屑溶蝕孔主要是軟體動物碎片發(fā)生溶蝕所形成,有時生屑完全溶蝕形成鑄?？?有時發(fā)生部分溶蝕,可見彎曲的港灣邊界。一般發(fā)育于眼皮狀灰?guī)r中的生屑溶蝕孔比基質(zhì)溶孔要大,但明顯小于眼球灰?guī)r中的生屑溶蝕孔。特別值得注意的是,在眼皮狀灰?guī)r中基質(zhì)被滑石交代后,交代殘余的生屑也會發(fā)生部分溶蝕形成生屑溶蝕孔(圖4d),這類生屑溶蝕孔是之前的研究中較少報道的。

4.1.2 裂縫

裂縫是DB1井茅一段比較重要的儲集空間類型,電成像測井揭示茅一段發(fā)育有一定程度的網(wǎng)狀裂縫,從裂縫縫寬的大小來看主要有2種。

一種裂縫縫寬在2～5 cm,裂縫邊緣呈折線狀、鋸齒狀,切過顆粒;形態(tài)類型有網(wǎng)格、雁列、樹枝、碎裂、流紋等5種,表明為張裂縫。但這種張裂縫基本全部充填結(jié)晶,晶面平直,充填顆粒大的方解石,其對儲集空間的貢獻(xiàn)小(圖4e-f)。據(jù)DB1井取心段觀察,裂縫密度以50～100條/m及100～200條/m居多,兩者累計達(dá)64.19%,總體呈現(xiàn)眼球灰?guī)r裂縫較眼皮灰?guī)r發(fā)育的特點。

另外一種是微裂縫,縫寬多數(shù)在0.2 μm,鏡下至少可以見到3組不同方向的裂縫。這類微裂縫同樣具有張裂縫特征,部分微裂縫被方解石充填,部分未被充填的微裂縫不僅是重要的油氣儲集空間,還是油氣運聚的通道。

4.1.3 黏土礦物孔縫

研究區(qū)茅一段黏土礦物含量較多,最高可達(dá)11%。與黏土礦物相關(guān)的孔隙主要與滑石有關(guān),包括滑石與其他礦物和顆粒之間的粒緣孔,以及滑石晶體內(nèi)部片狀結(jié)構(gòu)收縮形成的微裂縫(孔)(圖5a-b)。

圖5 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段與滑石和有機(jī)質(zhì)相關(guān)的微孔特征

滑石在單偏光下呈淺褐色,正交偏光下最高干涉色可以達(dá)到Ⅲ級橙色,鏡下可見滑石主要交代生屑,可與石英共生,表明DB1井茅一段滑石主要為成巖成因產(chǎn)物(圖5c-d)。掃描電鏡下,滑石多為集合體,多與熱液礦物螢石、黃鐵礦及白云石共生,表明DB1井的滑石可能是熱液交代的產(chǎn)物(圖5e)。掃描電鏡下可以發(fā)現(xiàn)滑石成巖收縮孔(縫)發(fā)育,孔(縫)寬介于10～1 000 nm,連通性好,主要發(fā)育于黏土礦物含量較高的茅一a亞段和茅一c亞段。

4.1.4 有機(jī)質(zhì)孔隙

有機(jī)質(zhì)孔主要發(fā)育在有機(jī)質(zhì)含量較高的生屑泥晶灰?guī)r和(含)泥質(zhì)生屑泥晶灰?guī)r中,縱向上多發(fā)育于茅一a亞段和茅一c亞段中;與頁巖的有機(jī)質(zhì)孔相似,孔隙大小介于1～500 nm,形狀不規(guī)則(圖5f)。

4.2 物性特征

對DB1井測井解釋孔隙度的統(tǒng)計,可以宏觀上了解物性特征及變化。DB1井茅一段的測井解釋平均孔隙度為2%～4%,縱向上茅一a、茅一c亞段基本相當(dāng),茅一c亞段略好(圖2)。其中,茅一a亞段斷層上盤總孔隙度為0.04%～4.96%,平均1.93%,有效孔隙度為0.01%～4.96%,平均1.89%;斷層下盤總孔隙度為0.55%～4.65%,平均2.06%,有效孔隙度為0.48%～4.43%,平均2.03%,略好于斷層上盤;茅一c亞段(斷層下盤)總孔隙度為0.10%～5.74%,平均2.57%,有效孔隙度為0.10%～5.64%,平均2.49%,整體好于茅一a亞段。茅一段26%的樣品滲透率大于0.1×10-3μm2,介于(0.001 8～10.026 3)×10-3μm2之間,平均0.476 0×10-3μm2。

由于茅一段為眼皮眼球灰?guī)r,且鏡下觀察發(fā)現(xiàn)眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r的儲集空間類型存在差異。為進(jìn)一步明確茅一段儲層物性特征,并分析儲層發(fā)育主控因素和發(fā)育模式,本文針對DB1井取心段分別開展了眼皮、眼球灰?guī)r壓汞實驗分析?？傮w上眼皮灰?guī)r孔隙度要明顯好于眼球灰?guī)r,眼皮灰?guī)r絕大多數(shù)孔隙度在1.4%～2.8%,平均值為2.48%,個別樣品孔隙度可以達(dá)到7%以上;而相應(yīng)地眼球灰?guī)r的孔隙度要低些,主要集中在1.0%～1.6%之間,平均值為1.2%,個別樣品孔隙度可低至0.5%(圖6)。

圖6 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段眼皮、眼球灰?guī)r孔隙度分布

滲透率也是物性的一個重要參數(shù),從實測的60件樣品獲得的48個滲透率數(shù)據(jù)來看,介于(0.001 8～10.026)×10-3μm2之間,平均0.437×10-3μm2,與測井解釋結(jié)論一致。同樣存在眼皮灰?guī)r的滲透率要明顯高于眼球灰?guī)r,實測眼球灰?guī)r滲透率為(0.02～0.419)×10-3μm2,平均為0.06×10-3μm2;而眼皮灰?guī)r滲透率為(0.001 8～10.206)×10-3μm2,平均為0.68×10-3μm2。

DB1井的孔隙度、滲透率具有一定的正相關(guān)性,為孔隙—裂縫型儲層。巖心分析礦物組分以方解石、白云石為主,脆性礦物含量高;方解石含量 69.7%～98.8%,白云石含量 0%～8.7%,石英含量 1.2%～20.1%,黏土礦物含量 0%～11%,滑石含量0%～14%、平均4%。據(jù)鄰區(qū)及探區(qū)多口井統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)茅一段孔隙度均與TOC、滑石、硅、鎂元素含量呈正相關(guān)。

4.3 微孔特征

前人研究發(fā)現(xiàn)四川盆地茅一段眼皮眼球灰?guī)r中還存在微孔[21-22,29,36]。壓汞法可以衡量測試樣品的完整儲集空間特征,但會破壞儲層微觀孔隙結(jié)構(gòu),導(dǎo)致微孔隙測試結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性受到影響。掃描電鏡是研究微孔的常用手段,但掃描電鏡不僅受限于樣品制備難度高和分辨率等問題,且在可視化和定量分析表征能力等方面均存在短板。CT技術(shù)作為研究孔隙結(jié)構(gòu)的一種手段,具有無損壞、精度高等特點。因此本文基于三維CT掃描成像數(shù)據(jù),利用Avizo軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及三維模型構(gòu)建,對孔隙結(jié)構(gòu)、空間分布以及孔隙的連通性進(jìn)行表征。

本文選擇DB1井2 525.38 m的眼皮灰?guī)r和2 528.3 m的眼球灰?guī)r分別進(jìn)行CT掃描分析,分析結(jié)果見圖7和表1。CT圖像按被掃描物質(zhì)的密度成像,密度越大在CT圖像上亮度越高,孔隙密度最低,顯示為黑色。在CT的灰度圖像上,為凸顯孔隙,將樣品中代表孔隙的黑色調(diào)整為紅色,淺灰色代表顆?；蚧|(zhì),深灰色可能為黏土,灰白色可能為碳酸鹽等礦物,亮色為重礦物,如黃鐵礦(圖7)。從圖7和表1可見,眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r微孔隙的比表面積、體積和直徑以及喉道的長度、體積和直徑都基本相當(dāng)。圖8也展示了眼皮、眼球灰?guī)r的微孔隙孔徑分布基本相同,90%的孔徑均在50 μm以下,這表明眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r在微孔隙和喉道上不存在顯著的差異,但眼球灰?guī)r的非均質(zhì)性更強(圖7)。

表1 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段眼皮、眼球灰?guī)r微孔、孔喉參數(shù)

圖7 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段孔隙結(jié)構(gòu)CT圖

圖8 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段眼皮、眼球灰?guī)r孔徑分布

微孔隙的連通性也是儲層好壞的重要指標(biāo),本文利用CT掃描分析分別對眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r構(gòu)建了微孔隙網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)骨架化模型(圖9)。CT 掃描圖像的重建是基于 Avizo Fire 9 軟件完成的,對于樣品的網(wǎng)絡(luò)空間進(jìn)行了三維重構(gòu),在此基礎(chǔ)上對眼皮灰?guī)r(2 525.38 m)和眼球灰?guī)r(2 528.3 m)2個樣品進(jìn)行了球棍網(wǎng)絡(luò)的建模。球棍模型可以在一定程度上忽略樣品本身復(fù)雜的非均質(zhì)性,對于樣品內(nèi)部的迂曲度以及不規(guī)則的孔隙喉道連接方式予以簡化,將孔隙簡化為小球,將與孔隙連接的喉道簡化為長棍?？紫哆B通域是判別孔隙在三維空間連通性的重要方式,主要包括死連通域(孤立孔隙)和活連通域(連通孔隙)。活連通域又可分為Ⅰ級、Ⅱ級和Ⅲ級連通域。其中,Ⅰ級連通域由相鄰的2個孔隙連接組成,連通范圍較小;Ⅱ級連通域由2個以上的孔隙匯聚連接組成,但彼此未通過額外的喉道相連,連通范圍中等;Ⅲ級連通域由大量的孔隙通過中—大喉道互相連接組成,部分孔隙在此基礎(chǔ)上還通過額外(2個及以上)的小喉道連接,在三維空間呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分布,連通范圍一般較廣。

圖9 蜀南—渝西地區(qū)DB1井中二疊統(tǒng)茅口組一段眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r孔喉模型

球棍模型可基于孔隙的空間分布,通過自動骨架模式模擬出孔隙和喉道的信息,從而反映孔隙之間的連通性。通過適當(dāng)設(shè)置模式中的節(jié)點比例和管柱比例,選擇顯示的顏色模式,刻畫出大喉道、中喉道和小喉道(圖9)。連通的孔隙由Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級連通域以及與之相連的孔隙(球狀點)共同構(gòu)成。在三維空間呈多個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙,其連通性較好。從圖9來看,眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r的微孔隙的連通性也基本相當(dāng),以Ⅰ級連通域為主;在微裂縫發(fā)育的區(qū)域,Ⅲ級連通域稍多。

5 儲層主控因素

從前面儲集空間類型和不同孔徑的發(fā)育程度來看,DB1井茅一段眼皮灰?guī)r中主要以溶蝕孔為主,裂縫相對眼球灰?guī)r要少。賦存于黏土礦物(主要是滑石)和有機(jī)質(zhì)內(nèi)的孔隙則主要分布于眼皮灰?guī)r中。壓汞分析結(jié)果表明,眼皮灰?guī)r的孔滲總體要好于眼球灰?guī)r。

從DB1井茅一段測井解釋的整體物性特征來看,茅一c亞段的物性總體要好于茅一a亞段。茅一段儲層物性的這種垂向上的變化規(guī)律,實際上與巖相的變化吻合較好,總體上茅一c亞段的眼皮灰?guī)r的累積厚度和發(fā)育頻次比茅一a亞段要厚、高。因此從DB1井茅一段來看,巖相對眼皮、眼球灰?guī)r的儲集空間類型、孔滲及連通性,以及儲層發(fā)育起到重要的控制作用。

前期的研究發(fā)現(xiàn),四川盆地茅一段眼皮、眼球灰?guī)r的孔隙度與TOC存在正相關(guān)[37],并以此推斷眼皮、眼球灰?guī)r與頁巖氣非常規(guī)儲層類似,認(rèn)為有機(jī)質(zhì)以及黏土礦物含量控制著儲集空間的發(fā)育[37]。本次研究也得出類似的結(jié)論,即孔隙度與TOC以及滑石和Mg元素含量呈正相關(guān)[38-39]。實驗結(jié)果同樣也表明,眼皮灰?guī)rTOC要明顯高于眼球灰?guī)r,鏡下觀察也發(fā)現(xiàn)眼皮灰?guī)r中滑石含量也明顯高于眼球灰?guī)r,且白云石顆粒也主要出現(xiàn)在眼皮灰?guī)r中。因此孔隙度與TOC以及滑石和Mg元素含量的正相關(guān)性,更大程度上反映的可能是巖相對孔隙度的控制,即眼皮灰?guī)r孔隙度和滲透率較高。因為分別針對眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r的CT分析發(fā)現(xiàn)在微孔隙發(fā)育上差別不大,但是溶蝕孔以及滑石含量在眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r中的含量差異顯著。由此可見,沉積以及成巖作用導(dǎo)致的巖相差異是控制茅一段儲層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

針對四川盆地茅口組眼皮、眼球灰?guī)r的研究認(rèn)為,其形成主要與沉積過程有關(guān),但存在深水和淺水之爭。PANG等[20]在川西北廣元長江溝剖面針對茅一段眼皮、眼球灰?guī)r開展了沉積學(xué)、地球化學(xué)以及有機(jī)巖石學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)的詳細(xì)工作,認(rèn)為茅一段以眼皮灰?guī)r為主的層段,其沉積時水體深度要小于以眼球灰?guī)r為主的層段,并且認(rèn)為灰?guī)r中碳酸鹽組分含量高導(dǎo)致了眼球中生屑含量以及有機(jī)質(zhì)含量的降低。該認(rèn)識與在眼皮灰?guī)r中溶蝕孔更加發(fā)育的現(xiàn)象吻合。特別值得注意的是,在DB1井中云質(zhì)灰?guī)r主要發(fā)育于眼皮灰?guī)r中,而眼球灰?guī)r中極少見。鏡下觀察發(fā)現(xiàn),這些白云石顆粒均為直邊自形程度好的漂浮狀的泥晶白云石,表明這些云質(zhì)灰?guī)r為準(zhǔn)同生期白云石化(地球化學(xué)證據(jù)另文討論)。這也暗示以眼皮灰?guī)r為主的層段,其沉積時水體深度更淺,因此導(dǎo)致眼皮灰?guī)r中溶蝕孔相對眼球灰?guī)r更發(fā)育。由于相對眼球灰?guī)r而言,眼皮灰?guī)r中碳酸鹽組分含量低,使得眼皮灰?guī)r的生屑和有機(jī)質(zhì)含量更多,因此生屑溶蝕孔和鑄?？滓约芭c有機(jī)質(zhì)相關(guān)的納米孔隙也就相對較豐富。正是因為眼皮灰?guī)r沉積時水體深度較淺,容易暴露溶蝕,導(dǎo)致眼皮灰?guī)r的基質(zhì)溶蝕孔、生屑溶蝕孔和鑄?？赘l(fā)育,是茅一段重要的儲集空間類型。

另外,茅一段含有豐富的滑石,滑石晶體內(nèi)部有大量的收縮孔縫,它們也是茅一段重要的儲集空間。鏡下觀察結(jié)果表明,滑石主要發(fā)育在眼皮灰?guī)r中,眼球灰?guī)r則相對較少,詳細(xì)的研究發(fā)現(xiàn)滑石以交代生屑為主,且與熱液礦物螢石和石英伴生,表明DB1井茅一段的滑石可能是后期熱液交代作用的產(chǎn)物。由于眼皮灰?guī)r中生屑含量本身就高,此外眼皮灰?guī)r也因為原始孔滲性能比眼球灰?guī)r要好,交代生屑的流體更容易進(jìn)入眼皮灰?guī)r發(fā)生滑石交代。同樣,由于眼皮灰?guī)r中碳酸鹽組分含量低,導(dǎo)致眼皮灰?guī)r中有機(jī)質(zhì)含量和除滑石外其他黏土礦物含量升高,有機(jī)質(zhì)和黏土礦物也是重要的孔隙載體。但值得注意的是,在DB1井的巖心中可以看到多期次斷裂,常見的交代生屑成因的滑石是否具有普遍性,是否全盆分布還需進(jìn)一步深入分析。

綜上所述,沉積過程和成巖作用導(dǎo)致的巖相差異,是DB1井茅一段眼皮、眼球灰?guī)r儲層發(fā)育的主控因素,即中緩坡相沉積帶控制了灰質(zhì)源巖儲層的發(fā)育特征和分布格局,成巖、斷裂和斷溶作用控制了灰質(zhì)源巖儲層的物性變化,并成為富集高產(chǎn)的主因。

6 結(jié)論

(1)DB1井茅一段中緩坡相深灰—灰黑色眼皮、眼球狀泥晶生屑灰?guī)r的物性較好,總體上茅一c亞段要好于茅一a亞段,是重要的潛在勘探層系;眼皮灰?guī)r的大孔發(fā)育程度要好于眼球灰?guī)r,但是眼皮灰?guī)r和眼球灰?guī)r中的微孔差別不大。

(2)DB1井茅一段灰質(zhì)源巖儲集空間類型主要有溶蝕孔、裂縫、黏土礦物孔縫和有機(jī)質(zhì)孔;眼皮灰?guī)r中以溶蝕孔為主,裂縫相對眼球灰?guī)r要少;賦存于黏土礦物(主要是滑石)和有機(jī)質(zhì)內(nèi)的孔隙則主要分布在眼皮灰?guī)r中。

(3)沉積過程和成巖作用導(dǎo)致的巖相差異是DB1井茅一段眼皮、眼球灰?guī)r儲層發(fā)育的主控因素。

(4)DB1井茅一段灰質(zhì)源巖儲層發(fā)育形成于中緩坡相帶,灰?guī)r質(zhì)純,富含有機(jī)質(zhì),過成熟熱演化程度,純灰?guī)r無水敏、酸敏,特性較好。沉積相控制的灰質(zhì)源巖儲層受構(gòu)造斷裂控制,可形成裂縫—孔隙型、基質(zhì)—孔隙型兩類儲層,并具有自生自儲為主、局部構(gòu)造帶短距離聚集的2種成藏模式和連續(xù)型展布、資源規(guī)模大的特征。DB1直井和水平井突破商業(yè)氣流,表明茅一段灰質(zhì)源巖氣成藏條件好,具有規(guī)模資源的“連續(xù)型氣藏”勘探潛力大,已成為四川盆地重要的潛在勘探新層系。

致謝:感謝西南石油大學(xué)胡廣教授在研究工作中給予的指導(dǎo),龐謙博士在巖心觀察及樣品采集過程中提供的幫助;感謝編輯部提出的寶貴修改意見與建議。

利益沖突聲明/Conflict of Interests

所有作者聲明不存在利益沖突。

All authors disclose no relevant conflict of interests.

作者貢獻(xiàn)/Authors’ Contributions

梁興負(fù)責(zé)組織項目設(shè)計、鉆探和壓裂工作實施及主要研究工作,負(fù)責(zé)論文的編寫和修改定稿;徐政語參與鉆井設(shè)計、鉆探和壓裂實施部分工作及主要研究工作,負(fù)責(zé)論文編寫及修改;栗維民、計玉冰參與鉆井設(shè)計、鉆探和壓裂實施工作,參加研究工作;馬立橋、羅瑀峰、丁邦春參與鉆探和壓裂實施部分工作,參加部分研究工作。所有作者均閱讀并同意最終稿件的提交。

LIANG Xing is responsible for organizing project design, drilling and fracturing work implementation, and main research work, as well as writing and revising the final draft of the paper. XU Zhengyu participated in drilling design, drilling and fracturing implementation, as well as major research work, and is responsible for writing and revising the paper. LI Weimin and JI Yubing participated in drilling design, drilling, and fracturing implementation, and participated in research work. MA Liqiao, LUO Yufeng and DING Bangchun participated in drilling and fracturing implementation work, as well as some research work. All the authors have read the last version of paper and consented for submission.