河壩地區(qū)嘉二段儲(chǔ)層發(fā)育控制因素研究

董文玉 丁磊 李國(guó)蓉

（1.中國(guó)石化華北分公司第一采氣廠，河南 鄭州 450000；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；3.“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

河壩地區(qū)嘉二段儲(chǔ)層發(fā)育控制因素研究

董文玉1丁磊1李國(guó)蓉2，3

（1.中國(guó)石化華北分公司第一采氣廠，河南 鄭州 450000；2.成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059；3.“油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

根據(jù)巖心資料、測(cè)井分析進(jìn)行了河壩地區(qū)嘉二段儲(chǔ)層特征分析。河壩地區(qū)嘉二段儲(chǔ)層的巖性主要為砂屑（鮞粒）云巖、粉—細(xì)晶云巖。儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間類(lèi)型多樣，其中粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主要儲(chǔ)集空間。進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)層的發(fā)育控制因素進(jìn)行了研究，認(rèn)為沉積環(huán)境不僅控制儲(chǔ)層的發(fā)育分布，同時(shí)還影響了成巖作用的進(jìn)程，同生期暴露大氣淡水溶蝕作用和滲透回流白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育具有建設(shè)性作用，構(gòu)造作用形成的裂縫可以提供部分儲(chǔ)集空間，也能溝通其他各類(lèi)孔隙。

嘉二段 儲(chǔ)層 控制因素 河壩地區(qū)

0 引言

嘉陵江組是四川盆地的重要產(chǎn)層。嘉陵江組儲(chǔ)層具有儲(chǔ)層厚度薄，低孔隙度、低滲透率［1］，橫向連通性較差的特征，因此在前期的勘探開(kāi)發(fā)中并沒(méi)有取得顯著的成效，但是隨著勘探開(kāi)發(fā)認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深入，勘探技術(shù)的不斷提高，嘉陵江組儲(chǔ)層儲(chǔ)量有了大幅度的增加，顯示了其勘探開(kāi)發(fā)前景。嘉陵江組氣藏主要分布在川東、川中、蜀南等地區(qū)［2-11］，在川東北部分地區(qū)也已獲得探明儲(chǔ)量。

通南巴構(gòu)造帶位于四川盆地東北緣，為一大型NEE轉(zhuǎn)NE向的背斜構(gòu)造帶，由西南往東北劃分為南陽(yáng)場(chǎng)斷背斜、涪陽(yáng)壩斷塊和黑池梁斷背斜3個(gè)次級(jí)構(gòu)造，河壩場(chǎng)構(gòu)造為該構(gòu)造帶西南部南陽(yáng)場(chǎng)斷背斜構(gòu)造的局部高點(diǎn)，勘探開(kāi)發(fā)及研究表明，河壩場(chǎng)區(qū)塊嘉二段灘相儲(chǔ)層和白云巖儲(chǔ)層具有良好的天然氣勘探開(kāi)發(fā)前景，其天然氣控制儲(chǔ)量約可達(dá)324×108m3。

1 嘉二段儲(chǔ)層特征

1.1 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

嘉二段沉積時(shí)，川東北地區(qū)嘉陵江組沉積相由開(kāi)闊臺(tái)地開(kāi)始演變成局限臺(tái)地—蒸發(fā)臺(tái)地相。研究區(qū)內(nèi)嘉二段時(shí)期為半局限—局限臺(tái)地相，主要為砂屑（鮞粒）白云巖、粉晶白云巖、石膏、膏質(zhì)白云巖沉積，底部伴有少量的含泥微晶灰?guī)r沉積，而嘉二段儲(chǔ)層主要為砂屑（鮞粒）白云巖和粉—細(xì)晶白云巖。

砂屑（鮞粒）白云巖：顆粒以砂屑為主，含量可達(dá)60%～95%，偶見(jiàn)殘余鮞粒。砂屑粒徑多在0.2～0.5 mm，少部分0.1～0.2 mm和大于0.5 mm，部分可達(dá)1～5 mm左右。砂屑形態(tài)多樣，顆粒較多近圓形、橢圓形。巖石主要發(fā)育了粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及鑄模孔等，具有很好的儲(chǔ)集性能。

粉—細(xì)晶白云巖：晶粒結(jié)構(gòu)清楚，主要由粉晶白云石組成，晶粒以它形晶為主，可達(dá)70%～90%。細(xì)晶白云石在微—粉晶基質(zhì)背景下呈斑狀分布，也多為它形晶。這類(lèi)巖石中主要發(fā)育晶間孔及晶間溶孔。

1.2 儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型及特征

根據(jù)儲(chǔ)集空間的形態(tài)、大小，可將研究區(qū)嘉二段儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間劃分成孔隙類(lèi)、孔洞類(lèi)和裂縫類(lèi)3大類(lèi)，見(jiàn)表1。其中粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？准熬чg孔、晶間溶孔、膏溶孔較發(fā)育。粒間溶孔、粒內(nèi)

溶孔和鑄?？准s占總孔隙的90%，主要見(jiàn)于砂屑（鮞粒）白云巖中。其中粒間溶孔主要是對(duì)顆粒間第二期膠結(jié)物的溶蝕而成，呈不規(guī)則的港灣狀，大小一般可到0.1～1.0 mm。粒內(nèi)溶孔主要是顆粒內(nèi)部被選擇性溶蝕而成，溶孔大小一般為0.1～1.0 mm；當(dāng)顆粒被完全溶蝕后便形成了鑄?？祝芯繀^(qū)鑄?？字饕?jiàn)于殘余鮞粒云巖中（圖1），其顆粒的外形仍可辨認(rèn)。

表1 河壩地區(qū)嘉二段儲(chǔ)集空間類(lèi)型表

晶間孔和晶間溶孔偶見(jiàn)發(fā)育，約占總孔隙度的9%。主要發(fā)育在粉—細(xì)晶云巖中。晶間孔主要存在于粉—細(xì)晶白云石晶體之間，多呈三角形或多邊形，當(dāng)晶間孔被淡水選擇性溶蝕后形成了晶間溶孔（圖1）。但較多已被方解石和瀝青充填，只保留下來(lái)少量有效孔隙，主要可能是形成較晚的零星分布的晶間溶孔。

圖1 河壩地區(qū)嘉二段地層中主要孔隙類(lèi)型圖

1.3 儲(chǔ)層物性特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)HB1、HB2等6口井的巖心物性分析資料的整理統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)嘉陵江組二段孔隙度在0.1%～16.15%之間變化，滲透率在0.000 081 4～551.316 2 mD之間變化。從巖心孔隙度、滲透率分布規(guī)律可以看出研究區(qū)主要發(fā)育Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層，Ⅱ類(lèi)儲(chǔ)層次之，存在Ⅳ類(lèi)非儲(chǔ)層或致密層。

縱向上孔隙度、滲透率同步變化規(guī)律性較差，如圖2所示，分析認(rèn)為主要是因?yàn)槭艿搅芽p發(fā)育的影響，導(dǎo)致出現(xiàn)低孔隙度儲(chǔ)層高滲透率的現(xiàn)象。

圖2 HB1井儲(chǔ)層孔隙度、滲透率縱向分布特征圖

2 儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素

2.1 沉積環(huán)境對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用

研究區(qū)嘉陵江組發(fā)育了陸表海臺(tái)地背景下的兩個(gè)由開(kāi)闊臺(tái)地→局限臺(tái)地沉積旋回。嘉二段時(shí)期，由嘉一段的開(kāi)闊潮下沉積環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榧味蔚木窒夼_(tái)地沉積環(huán)境，主要發(fā)育灰云坪、膏云坪、膏坪、泥質(zhì)瀉湖、臺(tái)內(nèi)灘等沉積，巖性上大致為3個(gè)“底灰?guī)r、中云巖、上石膏”的向上變淺的沉積旋回特征，其中中部（嘉二2）及下部（嘉二1）旋回以沉積砂屑云巖、微—粉晶白云巖為主，是儲(chǔ)層的主要巖石類(lèi)型。在局限環(huán)境中，雖然水體淺，但是水體能量不高，自身制造粒屑的動(dòng)力不足，粒屑多來(lái)自于較大的風(fēng)暴潮搬運(yùn)及暫時(shí)的高能環(huán)境沉積，往往僅能形成臺(tái)內(nèi)點(diǎn)灘，灘體的發(fā)育具有隨機(jī)性。同時(shí)潮間帶水體變動(dòng)頻繁，水流循環(huán)受限制，沉積水體蒸發(fā)大于補(bǔ)給，沉積物暴露機(jī)會(huì)較多，因此灘體及非灘體沉積物都可能暴露，在遇到大氣降水時(shí)，容易形成粒間、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔等主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型。沉積環(huán)境不僅控制了儲(chǔ)層的發(fā)育分布，同時(shí)也影響了成巖作用的進(jìn)程。

2.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制作用

研究區(qū)嘉陵江組時(shí)期主要有泥晶化作用、壓實(shí)壓溶作用、膠結(jié)作用、白云石化作用、溶蝕作用、重結(jié)晶作用、交代作用及破裂作用。其中同生期暴

露大氣淡水溶蝕作用和滲透回流白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育控制作用最為重要。

1）同生期暴露大氣淡水溶蝕控制了嘉二段儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間的形成。早期的暴露大氣淡水溶蝕，特別是灘體的同生期暴露溶蝕形成的各種溶蝕孔隙構(gòu)成了嘉二段儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間的主體。灘體發(fā)育地帶，由于顆粒堆積相對(duì)高的沉積速率，形成了略為上凸的沉積界面，因此強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用容易引起其暴露遭受大氣淡水的溶蝕，并且選擇性對(duì)顆粒溶解，形成了粒內(nèi)溶孔和鑄?？椎戎饕獌?chǔ)集空間。由于沉積水體很淺，非灘體潮坪相白云巖沉積物也可能暴露，其沉積物中殘余灰泥經(jīng)早期暴露大氣淡水淋濾溶蝕可形成晶間溶孔。形成了潮坪相粉—細(xì)晶云巖儲(chǔ)層。

2）白云石化作用是嘉二段儲(chǔ)層孔隙發(fā)育的重要制約因素。研究區(qū)發(fā)育同生期蒸發(fā)泵白云石化及滲透回流白云石化兩種模式，如圖3，其中蒸發(fā)泵白云石化模式下交代礦物沉淀大于溶解，導(dǎo)致過(guò)度白云石化，形成排列緊密的極細(xì)晶粒白云巖，未能形成儲(chǔ)層。而滲透回流白云石化，間或會(huì)呈現(xiàn)出溶解大于沉淀的白云石化狀態(tài)，或兼有因交代不完全而在白云石晶間殘留少許灰泥的狀況，為晶間孔、晶間溶孔的發(fā)育提供了有利條件。白云石化的這種狀態(tài)導(dǎo)致了粒屑白云巖中粒內(nèi)溶孔分布疏密不均，顆粒云巖中顆粒表現(xiàn)為殘余狀。在這種白云石化模式中，無(wú)論灘體還是潮坪白云巖，一旦暴露遭受大氣淡水淋濾溶蝕，必然優(yōu)先選擇白云石晶間殘留灰泥溶蝕，構(gòu)成嘉二段儲(chǔ)層總體上白云巖優(yōu)勢(shì)發(fā)育的特征。

圖3 河壩地區(qū)嘉二段白云石化作用模式圖

2.3 構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制

嘉二段儲(chǔ)層單層厚度薄、橫向展布連續(xù)性差、有效孔隙發(fā)育分布較差，因此構(gòu)造作用產(chǎn)生的裂縫形成的有效裂縫網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)形成一定范圍有效儲(chǔ)集體至關(guān)重要，由前所述，研究區(qū)嘉二段儲(chǔ)層物性偏低，由于裂縫的發(fā)育，不僅極大程度地改善了儲(chǔ)層的滲透性，還能提高油氣的運(yùn)移聚集效率和油氣的充滿度。研究區(qū)內(nèi)發(fā)育兩期裂縫，第一期形成于印支期，裂縫基本被充填，但其充填物多為粗—巨晶方解石，如圖4，常存在沿縫溶孔，為天然氣提供了滲濾通道；第二期可能主要形成于燕山晚期—喜山期，裂縫基本未充填，如圖4既可提供一定的儲(chǔ)集空間，也可起到溝通各種類(lèi)型孔隙的作用。

圖4 兩期構(gòu)造裂縫圖

3 結(jié)論

1）嘉二段儲(chǔ)層主要為砂屑（鮞粒）云巖、粉—細(xì)晶云巖。其孔隙空間可劃分為孔隙類(lèi)、孔洞類(lèi)和裂縫類(lèi)，主要的儲(chǔ)集空間為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔。

2）沉積環(huán)境、成巖作用和構(gòu)造作用是嘉二段儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素。沉積環(huán)境不僅控制了儲(chǔ)層的發(fā)育分布，同時(shí)也影響了成巖作用的進(jìn)程。同生期暴露大氣淡水溶蝕作用和滲透回流白云石化作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育具有建設(shè)性作用，控制了儲(chǔ)層孔隙的形成、演化與有效儲(chǔ)層的分布。構(gòu)造作用形成的裂縫既可以提供部分儲(chǔ)集空間，也能溝通其他各類(lèi)孔隙，控制了儲(chǔ)層的儲(chǔ)產(chǎn)效能。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2014）06-0009-03

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.003

修訂回稿日期：2014-11-11

董文玉（1986-），女，碩士，助理工程師，從事油氣田勘探開(kāi)發(fā)工作。E-mail：Dwy432@126.com。