龍門山北段礦山梁—天井山地區(qū)棲霞組儲層研究

李軍龍 王興志 張 帆 岳曉軍

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，克拉瑪依 834000）

龍門山北段礦山梁—天井山地區(qū)棲霞組儲層研究

李軍龍1王興志1張 帆1岳曉軍2

（1.西南石油大學(xué)，成都 610500；2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，克拉瑪依 834000）

根據(jù)龍門山北段礦山梁—天井山地區(qū)鉆井資料以及實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，研究棲霞組儲層特征，認(rèn)為棲霞組儲層主要發(fā)育在棲二段，巖性以中-粗晶白云巖為主。儲集空間以次生成因的晶間孔、晶間溶孔、溶洞為主。這些儲層的形成與演化主要受到沉積和成巖作用的共同影響。最有利于儲層形成的沉積相帶為臺地邊緣的淺水高能型生物灘；最有利于儲層形成的成巖作用是混合水白云石化和埋藏溶解作用。

龍門山北段；棲霞組；儲層；控制因素；成巖作用

1 概 況

礦山梁—天井山地區(qū)位于四川盆地西北部，為一與龍門山山脈大致平行的、呈近北東向展布的狹長區(qū)塊，面積約300km2（圖1）。近年來對該地區(qū)的研究表明，棲霞組的灘相儲集巖在后期成巖作用改造后，次生孔隙發(fā)育，儲集條件明顯變好。此外，在古構(gòu)造和古沉積環(huán)境演化方面，川西北地區(qū)在二疊紀(jì)與川東地區(qū)極為相似，具有大中型油氣藏儲層形成的良好條件[1，2]。

總體來看，龍門山北段二疊系油氣顯示豐富，天井山—礦山梁地區(qū)地覆構(gòu)造多，圈閉條件良好[3，4]，棲霞組白云巖分布較廣、厚度大、物性好，是區(qū)內(nèi)二疊系中最好的儲集巖。

圖1 龍門山北段逆沖構(gòu)造帶綱要圖

2 儲層特征

2.1 主要儲集巖及物性

研究區(qū)內(nèi)棲霞組的儲層主要集中在棲二段，又以棲二段中上部儲層最為發(fā)育，巖性以晶粒白云巖為主，云質(zhì)“豹斑”灰?guī)r和泥-亮晶生物（屑）灰?guī)r為次要儲集巖（表1）。

表1 區(qū)內(nèi)棲霞組棲二段儲層巖性及物性特征簡表

在晶粒白云巖中，中-粗晶白云巖占主要部分，其次是具或不具顆粒殘余結(jié)構(gòu)的粉-細(xì)晶白云巖。其中晶間孔、晶間溶孔、蜂窩狀孔洞和溶洞發(fā)育，被粗晶白云石、巨晶方解石和瀝青半充填，面孔（洞）率一般為2%～10%，平均孔隙度為3.15%～5.42%，滲透率為2.25×10-3～1.517×10-3μm2。 云質(zhì)“豹斑”灰?guī)r較為致密，宏觀上基本無孔隙的存在，僅見有少量晶間孔和晶間溶孔，孔隙度一般為0.47%～0.82%，平均為0.623%；滲透率一般為2.45×10-6～6.66×10-6μm2，平均為4.555×10-6μm2，僅有局部地區(qū)具有儲集性。 泥－亮晶生物（屑）灰?guī)r巖性較為致密，取心段觀察未見孔隙，鏡下薄片觀察有少量粒間溶孔和生物體腔孔，多被瀝青充填。樣品孔隙度平均值在1%左右，滲透率極低，總體儲集性能較差。

2.2 主要儲集空間類型及特征

2.2.1 晶間孔、晶間溶孔

晶間孔常位于自形-半自形白云石晶粒之間，多呈三面或多面體，晶間孔大小常與晶粒粒徑成正相關(guān)性，即隨著后者的變化而變化，范圍通常在0.001～1cm，局部通常被泥質(zhì)和瀝青質(zhì)半充填或全充填；晶間溶孔是在后期溶蝕擴(kuò)大晶間孔的基礎(chǔ)上形成的，在孔隙邊緣有明顯溶蝕的孤島狀、港灣狀痕跡。這兩類孔隙構(gòu)成了棲霞組白云巖的主要儲集空間，面孔率一般為2%～5%。

2.2.2 溶洞

溶洞在各類白云巖中都有分布，主要為孔隙型溶洞和裂縫型溶洞。

（1）孔隙型溶洞：早期的晶間孔、晶間溶孔經(jīng)歷后期溶解作用，孔隙進(jìn)一步擴(kuò)大至2mm以上，至此就形成了孔隙型溶洞，這類溶洞產(chǎn)狀多樣，大小多在5～10cm之間。在取心段白云巖樣品中，可見許多溶洞與溶孔構(gòu)成蜂窩狀，局部又被粗晶方解石、自形白云石、瀝青等半-全充填。這類孔隙在研究區(qū)棲二段白云巖中局部宏觀面孔（洞）率可達(dá)10%～20%。

（2）裂縫性溶洞：碳酸鹽巖質(zhì)地較純、容易破碎，多發(fā)育有裂縫，這些裂縫的形成給地層水和大氣淡水提供了很好的運(yùn)移通道，與此同時發(fā)生溶解作用。溶解作用主要發(fā)生在兩個方面，一是沿裂縫的兩側(cè)進(jìn)行，由此形成的溶孔溶洞多呈串珠狀和拉伸狀，產(chǎn)狀與裂縫產(chǎn)狀基本平行；另一方面，裂縫本身也被溶解作用溶蝕擴(kuò)大，形成壁寬窄不一的溶洞溶溝。在礦2井棲二段白云巖中可見此類孔隙的大量分布，面孔率在1%~10%之間。

2.2.3 縫

礦山梁—天井山地區(qū)棲霞組中的縫以構(gòu)造縫為主。在研究區(qū)的野外露頭和鉆井剖面中可見構(gòu)造縫的大量分布?？v向上以棲霞組最為發(fā)育，縫密度達(dá)50.2條/m。平面上又以礦山梁構(gòu)造最為發(fā)育，其次是射箭河構(gòu)造。通過對裂縫內(nèi)充填物的各種分析化驗(yàn)，可知研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造縫經(jīng)歷了兩個形成時期：一是在印支末期，埋深大約為1 700 m，其充填物（如方解石等）中的液態(tài)烴包裹體在陰極射線下發(fā)褐紅色光，其平均溫度在65～80℃左右；在燕山-喜山期，第二期裂縫開始形成，其方解石等充填物中氣態(tài)烴和液態(tài)烴在陰極射線下發(fā)橙紅色光，平均溫度在108～158℃左右。

2.3 儲層分布

棲霞組儲層主要集中分布在棲二段中上部的生物（屑）灘相沉積體中，平面上以天井山－長江溝－礦2井一帶的淺水高能型生物灘最好（圖2），儲層厚度為20～60m，巖性以中-粗晶白云巖和云質(zhì)“豹斑”灰?guī)r為主。

3 控制因素

控制礦山梁—天井山地區(qū)棲霞組儲層發(fā)育的主要因素有沉積作用和成巖作用。灘體的沉積作用是基礎(chǔ)，不僅決定了該套儲層的大致分布范圍，還影響著后期成巖作用的類型、強(qiáng)度和特征；成巖作用決定了儲層的最終分布范圍和儲層質(zhì)量的優(yōu)劣，對儲層儲集空間貢獻(xiàn)最大的成巖作用主要有白云化作用和溶解作用。

3.1 沉積作用

整個龍門山北段在二疊紀(jì)棲霞期的沉積環(huán)境既具有碳酸鹽臺地的性質(zhì)，又具有碳酸鹽緩坡沉積的特征（也稱均斜臺地）。不同的沉積相帶，儲集性能有著明顯的差異，其中臺地邊緣亞相中的淺水高能型生物灘最有利于儲層的形成與演化（圖3）。由于淺水高能型生物灘（礁）沉積時水動力作用較強(qiáng)、水體較淺，灰泥基質(zhì)尚未沉積便被帶走，因此有利于較多生物體腔孔和粒間孔的形成，部分原生孔隙保存至今，構(gòu)成了次要儲集空間。此外，形成于淺水區(qū)的高能生物（屑）組合，還易于后期混合水云化作用和溶解作用的改造，形成具較多儲集空間的中-粗晶白云巖和豹斑云質(zhì)灰?guī)r。因此，位于臺地邊緣高能沉積環(huán)境中形成的灘體分布決定了棲霞組儲集層的大致展布，也是后期成巖作用改造儲集性能的基礎(chǔ)。

3.2 成巖作用

就灘相沉積體而言，后期成巖作用的改造對于其最終能否形成有效的儲層起決定性作用。通過對棲霞組宏觀、微觀和地球化學(xué)研究表明，最有利于儲集性能提高的是云化作用和溶解作用，它們是次生孔隙形成的關(guān)鍵原因。

3.2.1 混合水白云石化作用

混合水白云石化作用形成于早期表生成巖階段。當(dāng)灘相沉積因構(gòu)造抬升暴露于水面之后，接受大氣淡水滲濾等表生作用，在地層中形成淡水與海水的混合水帶而發(fā)生白云石化作用，形成細(xì)至中晶白云巖層。這類白云巖層厚度和范圍受混合水帶控制，與暴露環(huán)境和巖性關(guān)系密切。在棲霞組末期，龍門山北段地區(qū)有一次三級海平面下降的過程，這就使得先前在臺地邊緣形成的固結(jié)-半固結(jié)生物灘長期暴露于水體之上，它將受到海水和大氣淡水的雙重作用。在棲霞組的頂部，常見因溶溝、溶縫被機(jī)械碎屑物和淡水白云石充填而形成的云質(zhì)“豹斑”，這是因?yàn)榇髿獾诳拷┞睹娓浇南聺B速度很快，幾乎無停留時間，形成的孔隙很快被充填；而在潛流帶下部和混合帶中，海水和下滲的大氣淡水流速變緩，有充分的時間與附近生物灘沉積物接觸并導(dǎo)致其發(fā)生云化作用，形成生物（屑）白云巖和泥－粉晶白云巖，該套白云巖在埋藏期由于溫度的升高及與東吳運(yùn)動有關(guān)的峨眉山噴發(fā)作用，發(fā)生較強(qiáng)的重結(jié)晶作用，轉(zhuǎn)變?yōu)橹?粗晶白云巖。

上寺長江溝混合水白云石化形成的白云巖見于下二疊統(tǒng)棲霞組棲二段灘相沉積的亮晶蟲藻灰?guī)r中。棲二段生屑灘沉積厚62.55m，其中下部厚23.55m為亮晶蟲藻灰?guī)r，中、上部晶粒白云巖厚25.88m，頂部13.12m為云質(zhì)豹斑狀灰?guī)r，白云石化作用段厚度達(dá)39.0m。

3.2.2 溶解作用

研究表明，對本區(qū)棲霞組儲層儲集性能起到明顯改善的是埋藏期溶解作用，該作用發(fā)生在中-深埋藏階段，與烴源巖成熟期釋放出的有機(jī)酸及液態(tài)烴向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化過程中釋放出的H2S和CO2等腐蝕性組分進(jìn)入地層水有關(guān)。當(dāng)這些腐蝕性地層水進(jìn)入受白云石化作用改造較強(qiáng)的灘體、斷裂和裂縫發(fā)育帶等地層薄弱部位時，勢必導(dǎo)致溶解作用的發(fā)生。在區(qū)內(nèi)研究層段可將這種溶解作用分為兩期：第一期發(fā)生在中侏羅世，來自于二疊系地層中的有機(jī)酸、CO2與壓釋地層水在溫度和壓力差的驅(qū)動下，沿地層薄弱部位發(fā)生溶解，并在其中形成較多的晶間溶孔、粒間和粒內(nèi)溶孔等。第二期發(fā)生在晚侏羅世以后，棲霞組埋深大于6 000m，在地層中的液態(tài)烴向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化時，會釋放出大量的腐蝕性組分（如有機(jī)酸、CH4和CO2等），當(dāng)含有這些腐蝕性組分的地層水沿裂縫和層狀白云巖地層運(yùn)移時，將會使得早期形成的孔隙進(jìn)一步的溶解擴(kuò)大和一定數(shù)量新孔隙的形成。

4 結(jié) 論

（1）棲霞組儲層主要發(fā)育在棲二段，主要巖性為中-粗晶白云巖，其次是云質(zhì)“豹斑”灰?guī)r。儲集空間以次生成因的晶間孔、晶間溶孔、溶洞為主，裂縫多起到連通孔隙的作用。

（2）儲層發(fā)育與否受多種地質(zhì)因素控制，淺水高能型生物灘是本研究區(qū)棲霞組儲層形成的基礎(chǔ)，發(fā)生于其上的混合水白云石化作用和埋藏溶解作用對儲集性能有明顯的改善。

（3）儲層在平面上沿天井山－長江溝－礦2井一帶分布，厚度為20～60m。因此，該地區(qū)棲二段灘體發(fā)育部位為有利的勘探區(qū)塊。

[1]陳宗清.論四川盆地中二疊統(tǒng)棲霞組天然氣勘探[J].天然氣地球科學(xué),2009,20(3):325-334.

[2]宋文海.四川盆地二疊系白云巖的分布及天然氣勘探[J].天然氣工業(yè),1985,5(4):22-23.

[3]陳竹新,賈東,魏國齊.龍門山北段礦山梁構(gòu)造解析及其油氣勘探[J].地學(xué)前緣,2005,12(4):446-449.

[4]劉樹根,羅志立,戴蘇蘭，等.龍門山?jīng)_斷帶的隆生和川西前陸盆地的沉降[J].地質(zhì)學(xué)報,1995,9(3):205-213.

Reservoir Study of Qixia Formation in Kuangshanliang-Tianjingshan Area of Northern Longmen Mountain

LI Jun-long1WANG Xing-zhi1ZHANG Fan1YUE Xiao-jun2
(1.Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Luliang Oilfield Operation Zone，Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000)

According to the drilling data and the results of the analysis of the Kuangshanliang-Tianjingshan area in the northern Longmen mountain,the paper studies the reservoir characteristics of Qixia formation.The result shows that the reservoir mainly develops in Qi2 section and lithology is medium-coarse-grained dolomite.The reservoir space is mainly with secondary origin of intergranular pore,dissolved pore and karst cave.The formation and evolution of reservoir are influenced by sedimentation and diagenesis.The most conducive sedimentary facies to the formation of reservoir is the platform margin biological beach,and the most conducive diagenesis to the formation of reservoir is mixed water dolomitization and burial dissolution.

northern Longmen mountain；Qixia formation；reservoir；control factor；diagenesis

TE122

A

1673-1980（2011）03-0046-03

2010-12-18

李軍龍（1986-），男，四川南充人，西南石油大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槌练e學(xué)及儲層地質(zhì)學(xué)。