川東南涪陵地區(qū)下侏羅統(tǒng)大安寨段儲層發(fā)育特征

何志祥 劉洪 岳一星 張濤 潘鈺

(1.中國石化江漢油田分公司坪北經(jīng)理部，湖北 潛江 433124;2.重慶科技學(xué)院，重慶 401331)

1 地質(zhì)概況

川東地區(qū)屬于川東高陡構(gòu)造帶，發(fā)育一系列北東— 西南向延伸、隔檔式分布的大型復(fù)向斜和復(fù)背斜構(gòu)造，研究區(qū)構(gòu)造位于川東褶皺帶萬縣復(fù)向斜拔山寺向斜［1-6］。四川盆地本身作為一個(gè)多層系的含油氣盆地，地層層序發(fā)育較全，上三疊統(tǒng) — 侏羅系含油氣系統(tǒng)即在中新生代前陸盆地形成時(shí)演化而成［7-10］。侏羅系在高陡構(gòu)造區(qū)由于抬升而剝蝕殆盡，而在向斜區(qū)內(nèi)以及低緩背斜廣泛分布，保留完整，拔山寺向斜內(nèi)殘留厚度大概為2 000～3 000 m。在侏羅紀(jì)，物源條件改變而使沉積地層總體以泥頁巖為主。早侏羅世中晚期主要發(fā)育灰黑色頁巖，富含有機(jī)質(zhì)，其次發(fā)育介殼(屑)灰?guī)r，生物含量豐富。區(qū)域內(nèi)厚度為350～450 m，其中東岳廟—大安寨段明顯發(fā)育2套頁巖，為頁巖氣有利層段，泥頁巖厚達(dá)100～150 m。在中晚侏羅世，則主要發(fā)育紫紅色泥巖、灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及泥質(zhì)粉砂巖頻繁互層。

2 頁巖儲層基本特征

2.1 巖石學(xué)特征

涪陵地區(qū)大安寨段巖型組合可分為大一亞段、大二亞段和大三亞段。大一亞段巖性以灰色灰?guī)r、泥灰?guī)r、生屑灰?guī)r為主，夾薄層灰色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖;大二亞段巖性以灰黑色頁巖、灰質(zhì)頁巖為主，夾薄層灰色介殼灰?guī)r;大三亞段巖性為灰色介殼灰?guī)r。

根據(jù)興隆101全巖分析資料，大安寨段黏土礦物含量介于7% ～49%，平均28%左右。黏土礦物中伊利石和伊蒙混層含量較高，分別為33%～49%和23% ～50%;高嶺石和綠泥石含量相對較低，分別為0～15%和13%～28%。其中大一亞段黏土礦物含量為7%，黏土礦物中伊利石含量為48%，伊蒙混層含量為34%，綠泥石含量為18%。圖1所示為大安寨段巖石礦物組分分布直方圖。

圖1 大安寨段巖石礦物組分分布直方圖

2.2 物性特征

研究區(qū)僅興隆101井在大安寨段有取心資料。興隆101井巖心物性分析結(jié)果表明:大一亞段較致密，可見溶蝕孔洞，部分被重結(jié)晶方解石充填，孔隙度為1.56% ～2.18%，平均孔隙度為 1.89%，滲透率為0.021 ×10-3～0.099 ×10-3μm2;大二亞段孔隙度為0.02% ～5.92%，平均孔隙度為1.64%，滲透率0.057×10-3～628 ×10-3μm2，為特低孔低滲儲層。圖2所示為大安寨段孔隙度、滲透率分布直方圖。

圖2 大安寨段孔隙度、滲透率分布直方圖

2.3 孔隙類型及裂縫發(fā)育特征

圖3所示為孔隙類型及裂縫發(fā)育特征照片。鑄體薄片顯示，巖石基質(zhì)大部分未見孔隙，只在局部可見裂縫及少量微孔(見圖3a);通過掃描電鏡顯示，巖石基值為微米級孔隙，且互不連通(見圖3b)。

FY3-2井取心井段巖心觀察及巖樣薄片的鏡下觀察表明，大安寨段泥頁巖裂縫發(fā)育較好，主要為構(gòu)造縫和溶蝕縫(見圖3c、d、e)，且以低角度、水平構(gòu)造裂縫和縫合線為主，高角度裂縫為輔。其中，水平及低角度裂縫長3 ～10 cm，縫寬0.1 ～2.0 mm;高角度裂縫縫長5～15 cm，縫寬0.2 ～15.0 mm(見圖3e、f)。裂縫多為全充填或半充填，充填物主要為方解石和泥質(zhì)。

3 頁巖儲層發(fā)育主要控制因素

3.1 沉積作用

大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，影響碳酸鹽巖原生孔隙發(fā)育的主要因素是沉積環(huán)境。研究區(qū)大安寨段碳酸鹽巖發(fā)育較多，雖然其原生孔隙類型多樣，但主要粒間孔隙和生物骨架孔隙則取決于礁灘相的發(fā)育情況。

以涪陵地區(qū)大安寨組為例，涪陵北部地區(qū)大安寨段主要為淺湖 -半深湖相沉積(見圖4)。其中大一亞段為淺湖相沉積，主要發(fā)育介殼灘、淺湖砂壩、淺湖泥沉積微相;大二亞段為半深湖相沉積，主要發(fā)育半深湖泥，間夾介殼灘微相，偶夾薄層砂巖，大二亞段半深湖相有機(jī)質(zhì)豐度高，為頁巖氣發(fā)育的有利相帶;大三亞段為淺湖相泥巖與介殼灰?guī)r沉積，平面上介殼灰?guī)r主要分布在工區(qū)北部，向南水體變深。同時(shí)依據(jù)介殼灰?guī)r的反射特征，進(jìn)行三維資料反演橫向追蹤，可以看出三維區(qū)內(nèi)介殼灘主要集中在中西部地區(qū)，為介殼灰?guī)r儲層發(fā)育的有利沉積相區(qū)。

3.2 成巖后生作用

3.2.1 溶蝕作用

溶蝕作用是改善研究區(qū)大安寨頁巖儲集空間的重要因素，本區(qū)的溶蝕作用可能主要發(fā)生在早期成巖階段，而在結(jié)晶介殼灰?guī)r中，后期膠結(jié)及交代作用使得早期的溶孔又被方解石充填，僅殘留少量的溶孔。本區(qū)泥質(zhì)-有機(jī)質(zhì)介殼灰?guī)r成巖作用較弱，早期的孔隙保存較好［11-12］。通過巖心樣品的鑄體薄片觀察，可見少量溶蝕孔，且溶蝕孔連通性較差，整體上大安寨段溶蝕孔未發(fā)育。

3.2.2 重結(jié)晶作用

重結(jié)晶作用使致密、細(xì)粒結(jié)構(gòu)的巖石變?yōu)榇至＝Y(jié)構(gòu)、疏松、多晶孔隙的巖石，粗粒結(jié)構(gòu)的巖石強(qiáng)度較低，易產(chǎn)生裂縫，可為溶蝕孔隙的發(fā)育創(chuàng)造條件。研究區(qū)大安寨介殼灰?guī)r產(chǎn)油氣層的孔隙發(fā)育程度整體較差，局部隨著重結(jié)晶作用的增強(qiáng)而變好，大部分地區(qū)介殼灰?guī)r中存在泥質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、黃鐵礦等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)降低了碳酸鹽巖重結(jié)晶的速度，往往填塞各種孔隙空間，對碳酸鹽的儲層物性產(chǎn)生不利影響，這也是影響研究區(qū)大安寨段低滲透的重要原因。

3.3 裂縫發(fā)育程度

研究區(qū)儲集空間以裂縫為主，裂縫發(fā)育程度是控制頁巖儲層發(fā)育的主要因素。涪陵三維區(qū)大安寨處于嘉陵江組四段膏鹽巖滑脫層，受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響較大，斷層與斷層相伴生的裂縫也發(fā)育較好。

本次研究采用FRS軟件裂縫分析法，在應(yīng)力場數(shù)值模擬、地震不連續(xù)性檢測的基礎(chǔ)上，采用EPT公司特有的裂縫儲層綜合描述技術(shù)，同時(shí)利用方位地震波衰減屬性、方位地震波干涉屬性、方位地震彈性參數(shù)、古應(yīng)力場參數(shù)等裂縫有關(guān)的所有屬性，通過加權(quán)系數(shù)計(jì)算綜合預(yù)測裂縫的發(fā)育方向和發(fā)育密度。應(yīng)力場模擬從構(gòu)造力學(xué)出發(fā)，利用地層的幾何信息(構(gòu)造面)、巖性信息(速度、密度)，反演出地層的應(yīng)力場，包括地層面的曲率張量、變形張量和應(yīng)力場張量，從而得到主曲率、主應(yīng)變和主應(yīng)力。分析應(yīng)力場的變化特征，可作為進(jìn)一步判斷裂縫的參考依據(jù)。

圖3 孔隙類型及裂縫發(fā)育特征照片

圖4 研究區(qū)大安寨段沉積相分布圖

大安寨大一亞段存在2組應(yīng)力，以北東向應(yīng)力為主，北西向應(yīng)力為輔，F(xiàn)RS應(yīng)力與裂縫分析結(jié)果和灰?guī)r曲率分析結(jié)果基本一致。可以認(rèn)為大一亞段裂縫發(fā)育主要分布在斷層附近，特別是在斷層斷距較大、受應(yīng)力高、變形強(qiáng)烈的區(qū)域;向斜軸部裂縫發(fā)育弱或不發(fā)育;裂縫發(fā)育方向主要為沿著斷層走向的北西—南東方向及北東—南西方向。同理，利用EPS軟件對大二亞段進(jìn)行應(yīng)力場分析，認(rèn)為其裂縫廣泛發(fā)育，走向以北西為主。圖5所示為大二亞段裂縫預(yù)測平面及裂縫方向圖。

圖5 大二亞段裂縫預(yù)測平面及裂縫方向圖

4 有利儲層評價(jià)

目前四川盆地下侏羅統(tǒng)勘探實(shí)踐表明，厚層狀介殼灰?guī)r型儲層(如興隆101井和福石1井大一亞段)成功獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。由儲層特征及儲層主要控制因素研究可知，大一亞段為厚層狀介殼灰?guī)r，發(fā)育大量裂縫，為典型的低孔低滲-裂縫型儲層。同時(shí)從目前研究區(qū)已鉆井的裂縫對比分析來看，由北向南，興隆101井有1個(gè)裂縫層，涪頁3-2HF井有2個(gè)裂縫層，福石1井有6個(gè)裂縫層，整體裂縫逐漸發(fā)育。由此可以預(yù)測，研究區(qū)大一亞段油氣勘探潛力更大，更易獲得工業(yè)氣流，且以研究區(qū)南部裂縫發(fā)育最為廣泛，即研究區(qū)南部大一亞段介殼灰?guī)r型儲層為主要勘探目標(biāo)。

5 結(jié)語

研究區(qū)大安寨段物性表現(xiàn)為低孔低滲特征，孔隙類型以構(gòu)造縫和溶蝕縫為主，其中大一亞段裂縫最為發(fā)育，原生孔隙發(fā)育較少。研究區(qū)沉積作用、成巖作用及裂縫發(fā)育程度是控制該區(qū)儲層物性的關(guān)鍵因素，其中沉積作用控制優(yōu)質(zhì)儲層的平面分布，成巖作用中溶蝕作用為建設(shè)性成巖作用，重結(jié)晶作用為破壞性成巖作用，而裂縫發(fā)育程度是氣藏聚集的主控因素。研究區(qū)大一亞段油氣勘探潛力更大，更易獲得工業(yè)氣流，且以研究區(qū)南部裂縫最為發(fā)育，研究區(qū)南部大一亞段介殼灰?guī)r型儲層為主要勘探目標(biāo)。

［1］周德華，焦方正，郭旭升，等.川東南涪陵地區(qū)下侏羅統(tǒng)頁巖油氣地質(zhì)特征［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(4):450-454.

［2］李忠權(quán)，冉隆輝，陳更生，等.川東高陡構(gòu)造成因地質(zhì)模式與含氣性分析［J］.成都理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，29(6):605-609.

［3］劉重慶，周建勛，郎建.多層滑脫條件下褶皺沖斷帶形成制約因素研究:以川東一雪峰構(gòu)造帶為例［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2013，35(2):45-55.

［4］郭旭升，胡東風(fēng).川東北礁灘天然氣勘探新進(jìn)展及關(guān)鍵技術(shù)［J］.天然氣工業(yè)，2011，31(10):6-11.

［5］陳驍，董霞，曾鳴，等.疊前深度偏移在復(fù)雜構(gòu)造成像研究中的應(yīng)用:以川東三岔坪高陡構(gòu)造為例［J］.天然氣工業(yè)，2013，33(3):15-18.

［6］田成偉，安顯銀，羅清園，等.川東北元壩地區(qū)長興組層序地層及沉積相分析［J］.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，34(4):36-42.

［7］鄭榮才，何龍，梁西文，等.川東地區(qū)下侏羅統(tǒng)大安寨段頁巖氣(油)成藏條件［J］.天然氣工業(yè)，2013，33(12):30-40.

［8］童崇光.四川盆地構(gòu)造演化與油氣成藏［M］.北京:地質(zhì)出版社，1992:45-99.

［9］翟光明，張繼銘，唐澤堯，等.中國石油地質(zhì)志(卷十):四川［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1987:88-111.

［10］郭正吾，鄧康齡，韓永輝，等.四川盆地形成與演化［M］.北京:地質(zhì)出版社，1996:15-89.

［11］陳薇，郝毅，倪超，等.川中下侏羅統(tǒng)大安寨組儲層特征及控制因素［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，33(5):7-14.

［12］倪超，郝毅，厚剛福，等.四川盆地中部侏羅系大安寨段含有機(jī)質(zhì)泥質(zhì)介殼灰?guī)r儲層的認(rèn)識及其意義［J］.海相油氣地質(zhì)，2012，17(2):45-56.