龍門山前隱伏構(gòu)造帶須家河組儲(chǔ)層特征研究

王兆生 （河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山063009）

趙豐年 （延長石油集團(tuán)研究院，陜西 西安710075）

陶嫻嫻 （中石油新疆油田分公司石西油田，新疆 克拉瑪依834000）

董桂玉，杜敬國 （河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山063009）

龍門山位于四川盆地西部，為一條NE－SW向的大型構(gòu)造帶，具有 “南北分段、東西分帶”的特點(diǎn)［1，2］。以青川－茂汶斷裂和北川－映秀斷裂為界可以將其分為3個(gè)部分，青川－茂汶斷裂以西為主造山帶，與北川－映秀斷裂帶之間是沖斷推覆構(gòu)造帶，北川－映秀斷裂以東為隱伏構(gòu)造帶 （圖1）。依據(jù)巖石組合特征將上三疊統(tǒng)須家河組（T3x）劃分為須一段至須五段 （T3x1～T3x5）共5個(gè)巖性段。T3x1沉積時(shí)期海水較深，形成與其他層段沉積性質(zhì)完全不同的海相沉積，而T3x5主要為湖泊深水細(xì)粒沉積，基本作為蓋層存在，該次研究的目的層段為砂體較發(fā)育的T3x2～T3x4。T3x儲(chǔ)層埋藏深，受壓實(shí)、壓溶等成巖作用影響，儲(chǔ)層極為致密。龍門山前隱伏構(gòu)造帶具有相當(dāng)大的勘探潛力并且前景廣闊，同時(shí)又是研究程度較低的地區(qū)，因此進(jìn)行系統(tǒng)的儲(chǔ)層特征研究對(duì)該區(qū)的油氣勘探具有重要意義。

圖1 龍門山前構(gòu)造區(qū)劃圖

1 儲(chǔ)層巖性、物性及含油氣性特征

由于不同區(qū)塊之間沉積環(huán)境存在差異，因此對(duì)龍門山前隱伏構(gòu)造帶內(nèi)T3x儲(chǔ)集砂巖的巖石學(xué)特征進(jìn)行了分區(qū)塊分層段分析。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)13口井薄片鏡下觀察，大邑地區(qū)T3x2儲(chǔ)層巖性以巖屑砂巖、長石巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑質(zhì)石英砂巖為主，長石砂巖、巖屑質(zhì)長石砂巖、石英砂巖和長石質(zhì)石英砂巖等類型次之 （圖2（a））；鴨子河 （圖2（b））、安縣地區(qū) （圖2（c））與大邑地區(qū)略有差別，主要為巖屑質(zhì)石英砂巖和巖屑砂巖，但樣品中長石的含量降低較多，少見長石砂巖與巖屑質(zhì)長石砂巖 （圖2）。T3x3基本繼承了T3x2的沉積特征，巖石類型與T3x2相類似，而T3x4由于物源發(fā)生劇烈變化，使得T3x4巖石類型與T3x2、T3x3相比發(fā)生較大變化，尤其以大邑地區(qū)最為明顯，巖石類型種類相對(duì)減少，巖屑砂巖占巖石類型的絕大部分，未見石英砂巖和長石砂巖。區(qū)塊間對(duì)比，鴨子河、安縣地區(qū)與大邑地區(qū)巖石類型差別較小。

圖2 T3x2砂巖分類三角圖

通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)5143個(gè)物性數(shù)據(jù)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)，T3x儲(chǔ)層孔隙度最小值為0．15%，最大值為18．05%，平均孔隙度為3．51%，孔隙度主要分布在3%～5%之間；滲透率最小值為0．002mD，在裂縫發(fā)育時(shí)滲透率最高可達(dá)291．06mD以上，平均滲透率為0．11mD，滲透率主要分布在0．01～1．00mD之間，儲(chǔ)層物性總體上較差，屬低孔低滲儲(chǔ)層［3，4］。T3x不同區(qū)塊間儲(chǔ)層物性略有差別，通過區(qū)域間對(duì)比，在T3x2時(shí)期，大邑地區(qū)孔隙度稍低，安縣地區(qū)與鴨子河地區(qū)相當(dāng)，這是由于T3x2時(shí)期，鴨子河與安縣地區(qū)物源及沉積環(huán)境類似，而與大邑地區(qū)略有差異造成的。T3x3時(shí)期，大邑地區(qū)與鴨子河地區(qū)孔隙度差異較小。T3x4時(shí)期，安縣與鴨子河地區(qū)孔隙度相當(dāng)，均大于大邑地區(qū)，其原因與大邑地區(qū)距離物源區(qū)較遠(yuǎn)和沉積物粒度較細(xì)有關(guān)。T3x儲(chǔ)層不同區(qū)塊各層段滲透率差異不大，均表現(xiàn)為低滲－特低滲儲(chǔ)層特征。縱向上對(duì)比，T3x4鴨子河地區(qū)孔隙度值最高，而T3x4大邑地區(qū)的孔隙度值最低 （表1）。

該區(qū)內(nèi)鉆井含氣性顯示頻繁，依據(jù)120多個(gè)樣品顯示總的特點(diǎn)表現(xiàn)為 “薄、多、散、雜”，通過各井的地質(zhì)與測(cè)試報(bào)告分析發(fā)現(xiàn)，在平面上大邑地區(qū)含氣面積較大，油氣顯示情況較好，鴨子河地區(qū)與安縣地區(qū)的含氣性顯示較差?？v向上看大邑地區(qū)的油氣顯示主要集中在T3x2和T3x3，而鴨子河地區(qū)集中在T3x2和T3x4，安縣地區(qū)主要集中在T3x3和T3x4，T3x5也有少量油氣顯示。

表1 須家河組物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2 儲(chǔ)集空間類型

T3x地層形成時(shí)間早，埋藏深度較大，在長期的成巖作用中，儲(chǔ)層經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)和壓溶作用，原生孔隙基本損失殆盡，碎屑顆粒中長石和石英呈縫合線狀互相嵌合，石英次生加大現(xiàn)象普遍。儲(chǔ)層孔隙的主要類型有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、殘余粒間孔以及微裂縫，其中粒內(nèi)溶孔是主要的儲(chǔ)集空間。

1）粒內(nèi)溶孔 主要是碎屑顆粒內(nèi)部遭受溶蝕形成的孔隙，被溶蝕顆粒以長石和巖屑為主 （圖3）。鏡下觀察可見沿鉀長石雙晶溶蝕形成的網(wǎng)狀殘余、易溶巖屑溶蝕形成的絲絮狀殘余和沿著鈉長石雙晶溶蝕形成平行排列的粒內(nèi)微裂縫。粒內(nèi)溶孔大多都較細(xì)小，一般不超過50μm，并且常被伊利石和碳酸鹽礦物充填。

圖3 粒內(nèi)溶孔

2）粒間溶孔 大多是碎屑顆粒包括長石和巖屑的邊部受到溶解以及碎屑顆粒間的方解石膠結(jié)物等遭受溶解后形成的溶孔。粒間溶孔在T3x儲(chǔ)層中發(fā)育較差，僅局部地區(qū)和部分層段可見 （圖4（a））。殘余粒間孔主要是指碎屑顆粒之間未被膠結(jié)物充填的原生粒間孔［5］，或被綠泥石黏土襯邊包圍或半包圍的碎屑顆粒之間的原生粒間孔，其次為被次生石英加大、早期成巖方解石膠結(jié)物充填后剩余的粒間孔以及被黑云母、泥巖等塑性顆粒變形形成的假雜基占據(jù)后剩余的粒間孔［6］。多呈三角形、長條形，孔徑小于0．01～0．15mm，配位數(shù)0～2，連通性差，在研究區(qū)內(nèi)較少見。

3）微裂縫 主要由構(gòu)造和成巖作用形成。鏡下觀察儲(chǔ)層微裂縫較為發(fā)育，?？梢娢⒘芽p切穿單個(gè)或數(shù)個(gè)顆粒，長度大多小于2cm，縫寬一般為0．01～0．02mm，但個(gè)別可達(dá)0．1mm，在延伸方向可見裂縫分叉現(xiàn)象 （圖4（b））。微裂縫在研究區(qū)T3x2的石英砂巖和T3x3的巖屑石英砂巖中最為發(fā)育，巖心與測(cè)試資料分析顯示相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布于T3x2和T3x3，表明該區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多與裂縫較為發(fā)育有關(guān)。

圖4 粒間溶孔和微裂縫

3 儲(chǔ)層成巖作用特征

3．1 壓實(shí)和壓溶作用

壓實(shí)作用是指沉積物在上覆水體和沉積物負(fù)荷壓力下，不斷排出水分，碎屑顆粒緊密排列，軟組分?jǐn)D入顆粒，孔隙體積縮小，孔隙度降低的過程［7，8］。機(jī)械壓實(shí)和壓溶作用對(duì)儲(chǔ)集性能起破壞作用［9］，它是使T3x巖石固結(jié)成巖的最主要因素。龍門山前隱伏構(gòu)造帶T3x砂巖的壓實(shí)和壓溶作用特征表現(xiàn)為碎屑顆粒間緊密接觸，多表現(xiàn)為線－凹凸接觸，部分顆粒在壓溶后呈縫合線接觸等特征 （圖5（a））；塑性顆粒常發(fā)生扭曲、變形以及假雜基化，如泥巖、粉砂巖、灰?guī)r、千枚巖巖屑的塑性變形，片狀云母受壓實(shí)后彎曲變形；原生粒間孔經(jīng)壓實(shí)壓溶后大量損失，只有少量的長條形、三角形粒間孔殘余；石英在壓溶后呈縫合線狀接觸，云母在受到強(qiáng)烈的壓實(shí)作用后發(fā)生彎曲變形現(xiàn)象 （圖5（b））。

圖5 壓實(shí)和壓溶作用

3．2 膠結(jié)作用

膠結(jié)物類型主要為碳酸鹽礦物、自生黏土礦物和硅質(zhì)膠結(jié)。碳酸鹽膠結(jié)可分為早期和晚期碳酸鹽膠結(jié)，早期以亮晶及泥晶方解石為主，多表現(xiàn)為原生孔隙的充填，晚期主要為含鐵方解石、鐵白云石和白云石。含鐵方解石多呈自形－半自形粒狀，交代碎屑或充填粒間 （圖6（a））。鐵白云石多呈自形粒狀，細(xì)晶－粉晶，常見數(shù)個(gè)晶體聚合后零散分布在溶蝕孔或粒間孔內(nèi)，交代碎屑顆粒或交代方解石和白云石。

硅質(zhì)膠結(jié)物大多來自泥巖中蒙脫石向伊利石轉(zhuǎn)化過程中釋放的SiO2，少部分為壓溶作用中石英顆粒釋放的SiO2。石英顆粒間的接觸關(guān)系為凹凸－縫合線接觸，主要以石英顆粒自生石英晶體和次生加大邊兩種產(chǎn)出形式。自生石英多充填于粒間并呈它形不規(guī)則粒狀，并且晶粒大小各不相同，亦可見少數(shù)自生石英充填裂縫。石英次生加大邊寬60～300μm，以Ⅰ－Ⅱ期的加大較為常見，少數(shù)為Ⅲ期加大。硅質(zhì)膠結(jié)作用在減少儲(chǔ)層的孔隙空間的同時(shí)，也導(dǎo)致孔隙結(jié)構(gòu)改變，進(jìn)而阻礙了流體的滲流，使儲(chǔ)層的滲透性變差。黏土礦物充填膠結(jié)中分布較為普遍的黏土礦物為伊利石和綠泥石。伊利石大多以雜基方式存在，在顆粒破裂縫、長石解理縫及溶孔中充填較為常見 （圖6（b））。綠泥石主要充填在孔隙中，少部分在顆粒表面分布，掃描電鏡下主要呈板片狀。

圖6 膠結(jié)物充填

3．3 溶解作用

溶解作用是指沉積質(zhì)點(diǎn)與成巖介質(zhì)之間發(fā)生的平衡反應(yīng)，常形成溶洞、溶縫，使孔隙度和滲透率大大增加［10］。通過掃描電鏡、鑄體薄片和巖石薄片分析，巖石骨架絕大部分都有溶蝕現(xiàn)象，特別是條紋長石、微斜長石和不穩(wěn)定巖屑常被溶蝕后形成粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，而蜂窩狀溶孔和鑄?？纵^少。由于壓實(shí)作用較為強(qiáng)烈，儲(chǔ)層致密化時(shí)間早，流體流動(dòng)性較差，使得溶解作用較弱。

3．4 破裂作用

由破裂作用形成的裂縫能較好地改善致密砂巖儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能。在成因上裂縫可分為構(gòu)造裂縫、成巖裂縫和與異常高壓有關(guān)的裂縫。研究區(qū)的主要裂縫類型為構(gòu)造裂縫，在各種巖性中廣泛分布，構(gòu)造裂縫具有縫面平直光滑和分布較為規(guī)則的特征。成巖裂縫主要發(fā)育在巖性界面上，尤其在泥質(zhì)巖類界面，通常順層面發(fā)育，并呈現(xiàn)出彎曲、尖滅、分枝等分布特點(diǎn)［11］；雖然成巖裂縫分布較為廣泛，但是受發(fā)育程度限制，對(duì)儲(chǔ)層的物性影響較小。與異常高壓有關(guān)的裂縫，大多以被瀝青質(zhì)或碳質(zhì)充填的脈群形式出現(xiàn)，裂縫短而寬，表現(xiàn)為無規(guī)律性。在薄片中觀察到的縫寬主要分布在0．01～0．02mm之間，低于0．01mm次之，個(gè)別為0．02～0．1mm。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1）龍門山前隱伏構(gòu)造帶內(nèi)T3x2、T3x3主要為巖屑砂巖、巖屑質(zhì)石英砂巖和長石質(zhì)巖屑砂巖，T3x4巖石類型以巖屑砂巖為主?？紫抖戎饕植荚?%～5%，滲透率主要分布在0．01～1．00mD的范圍內(nèi)。平面上大邑地區(qū)含氣性顯示層數(shù)多，顯示情況好，鴨子河與安縣地區(qū)的含氣性顯示較差；縱向上大邑地區(qū)的油氣顯示主要集中在T3x2和T3x3，鴨子河地區(qū)集中在T3x2和T3x4，安縣地區(qū)油氣顯示主要集中在T3x3和T3x4。

2）在經(jīng)歷的各種成巖作用中，以破壞性的成巖作用，即壓實(shí)、壓溶作用和膠結(jié)充填作用表現(xiàn)較為強(qiáng)烈，使得原生孔隙基本損失殆盡。建設(shè)性的成巖作用中溶解作用相對(duì)較弱，從而造成儲(chǔ)層致密化程度較深，而破裂作用在一定程度上改善了儲(chǔ)層的物性特征。

3）儲(chǔ)層孔隙的主要類型有粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、殘余粒間孔和微裂縫，其中粒內(nèi)溶孔是主要的儲(chǔ)集空間，儲(chǔ)層裂縫較發(fā)育。研究區(qū)內(nèi)油氣顯示較好的相對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層多與裂縫發(fā)育有關(guān)。

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