川西南井研地區(qū)燈影組斷裂對(duì)儲(chǔ)集條件的影響

卿 萍，王海軍，王永華

（中國(guó)石化西南油氣分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都 610041）

四川盆地上震旦系燈影組是海相碳酸鹽巖含氣儲(chǔ)層之一，近年來(lái)在川中古隆起威遠(yuǎn)大型穹窿構(gòu)造及高石梯構(gòu)造均獲得豐碩成果。井研地區(qū)位于川西南坳陷西北部威遠(yuǎn)構(gòu)造西斜坡，處于威遠(yuǎn)構(gòu)造與鐵山構(gòu)造之間的鞍部。目前鉆至燈影組有4口井，各井在燈影組的油氣顯示不同，有的井獲得工業(yè)氣流，有的為干層。針對(duì)成藏差異，有人認(rèn)為燈影組藻丘相儲(chǔ)層展布對(duì)氣藏起控制作用，也有人認(rèn)為烴源充注對(duì)氣藏影響較大。文中從斷裂角度出發(fā)，分析不同期次、不同級(jí)別斷裂對(duì)儲(chǔ)集條件的影響及對(duì)氣藏的控制作用。

1 概況

井研地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置位于川中古隆起西部，威遠(yuǎn)大型穹窿背斜與鐵山大型背斜之間，南部為鞍部構(gòu)造，發(fā)育金石構(gòu)造，整體呈北坡緩，南坡陡。川中古隆起在加里東期開(kāi)始形成，在二疊紀(jì)之前川西地區(qū)一直處于隆起構(gòu)造高部位，而川西南地區(qū)處于大型斜坡帶上，井研地區(qū)則處于斜坡帶的上斜坡；印支中期，構(gòu)造反轉(zhuǎn)，川西沉降，川中隆升剝蝕，瀘州古隆起形成，川中古隆起軸部向南遷移，研究區(qū)位于古隆起南東翼斜坡區(qū)較高部位；加里東期、印支期等兩期疊合的古隆起在燕山–喜山期進(jìn)一步加強(qiáng)與改造，形成現(xiàn)今威遠(yuǎn)大型穹隆背斜構(gòu)造所在的川中古隆起。

井研地區(qū)整體處于川中弱變形區(qū)，區(qū)域應(yīng)力較小，構(gòu)造呈南高北低的單斜形態(tài)，構(gòu)造圈閉欠發(fā)育。區(qū)內(nèi)燈影組主要發(fā)育兩組斷裂，一組為桐灣期形成的北西向?qū)娱g斷裂及斷穿燈頂、斷至上部寒武系的中小型斷裂，另一組為近東西走向的、上斷至二疊系以上的多期次繼承性大斷裂。鄰區(qū)已發(fā)現(xiàn)高石梯及磨溪大型氣田，證實(shí)該區(qū)域燈影組勘探潛力巨大。

井研地區(qū)勘探工作始于20世紀(jì)50年代，目前基本實(shí)現(xiàn)三維地震滿(mǎn)覆蓋。研究區(qū)鉆至震旦系燈影組井有4口，為A井、B井、C井及C（H）井。A井在燈影組測(cè)試為干層；B井在燈影組頂部酸化測(cè)試產(chǎn)氣4.73×104m3/d，實(shí)驗(yàn)分析硫化氫8 892.38 mg/m3；C井在燈影組頂部見(jiàn)良好含氣顯示，測(cè)試點(diǎn)火成功，焰高3.00 m；而之后以燈影組為目的層的C（H）井在燈影組未獲工業(yè)氣流，測(cè)試結(jié)論為干層。分析認(rèn)為，研究區(qū)斷裂發(fā)育情況對(duì)各井儲(chǔ)層條件具有重要影響，也對(duì)井區(qū)氣藏起重要控制作用。

2 井研地區(qū)燈影組儲(chǔ)層特征

2.1 燈影組地層分布及儲(chǔ)集巖類(lèi)型

川西南震旦系燈影組主要為局限臺(tái)地沉積，有利儲(chǔ)集相帶為藻丘亞相及顆粒灘亞相[1]。根據(jù)巖性組合及沉積特征，自下而上分為燈影組一段、燈影組二段、燈影組三段及燈影組四段。燈影組一段主要為深灰色泥粉晶云巖，含膏質(zhì)云巖、膏巖；燈影組三段區(qū)域厚度較薄，以灰色砂質(zhì)泥巖、黑色頁(yè)巖為主[2–3]；燈影組二段及燈影組四段厚度較大，為燈影組儲(chǔ)層主要發(fā)育段，儲(chǔ)層巖性主要為具有各類(lèi)藻結(jié)構(gòu)的（殘余）藻紋層（藻疊層、藻粘結(jié)砂屑等）微粉晶白云巖、藻粘結(jié)格架細(xì)晶白云巖、（含藻）（微、細(xì)）粉晶白云巖（圖1）等。巖石中與藻有關(guān)的各類(lèi)孔隙均被白云石和瀝青充填，局部硅化，重結(jié)晶作用強(qiáng)烈部位發(fā)育晶間孔，多為瀝青充填。

圖1 井研地區(qū)燈影組主要儲(chǔ)層巖石類(lèi)型

受桐灣運(yùn)動(dòng)影響，井研地區(qū)燈影組在沉積之后遭受抬升剝蝕，燈影組頂部地層自西北至東南依次為燈影組四段、燈影組三段、燈影組二段。研究區(qū)A井、B井燈影組揭示為燈影組二段，C井燈影組揭示為燈影組四段。

2.2 儲(chǔ)層物性與儲(chǔ)集空間類(lèi)型

根據(jù)A井及C井57塊巖心常規(guī)物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，井研地區(qū)燈影組實(shí)測(cè)孔隙度分布范圍0.14%～4.86%，平均為1.84%。基質(zhì)孔隙類(lèi)型主要為殘余藻格架孔洞、殘余擴(kuò)溶孔洞、晶間（溶）孔。實(shí)測(cè)滲透率分布范圍0.01×10–3～6.16×10–3μm2，平均為1.40×10–3μm2。總體反應(yīng)燈影組低孔低滲的物性特征，可以看出基質(zhì)孔隙并非有效的儲(chǔ)滲空間。

四川盆地?zé)粲敖M二段、四段白云巖主要儲(chǔ)集層為巖溶型儲(chǔ)層，規(guī)模的儲(chǔ)集空間主要為（熱液礦物充填后的）殘余孔隙、溶蝕孔洞和大型溶洞及裂縫[4–6]。本區(qū)在燈影組的實(shí)鉆過(guò)程中，多口井發(fā)現(xiàn)不同程度的漏失及放空現(xiàn)象（表1）。結(jié)合測(cè)井成像解釋及巖心特征分析，認(rèn)為井研地區(qū)燈影組發(fā)育風(fēng)化殼巖溶型儲(chǔ)層[7]，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，展布規(guī)律及發(fā)育程度受沉積、成巖、構(gòu)造等多種因素控制[8]（圖2）。各井鉆遇該類(lèi)儲(chǔ)層基本是在燈影組頂部以下100.00 m范圍以?xún)?nèi)。從巖心及FMI成像測(cè)井圖像上觀察判斷，該類(lèi)儲(chǔ)層以裂縫–孔洞型儲(chǔ)層為主，孔洞直徑大小不等，大者可達(dá)5 cm以上，孔洞內(nèi)生長(zhǎng)半自形–自形晶石英。裂縫以低角度縫為主，也有少量高角度裂縫，被多期白云石及瀝青等半–全充填。裂縫不僅是連接孔洞的有效通道，也是一部分儲(chǔ)集空間。相比單一孔洞型或單一裂縫型儲(chǔ)層，裂縫與孔洞共存更能提高儲(chǔ)集、滲流能力[9–10]，其在FMI成像測(cè)井圖像上呈黑色斑塊與裂縫共存特征。

圖2 井研地區(qū)燈影組巖溶儲(chǔ)層成像測(cè)井及巖心特征

表1 研究區(qū)燈影組鉆進(jìn)過(guò)程中放空及漏失情況統(tǒng)計(jì)

3 斷裂對(duì)燈影組儲(chǔ)層條件的影響

3.1 井研地區(qū)燈影組斷裂特征

井研地區(qū)燈影組構(gòu)造平緩，總體呈南高北低的斜坡。區(qū)內(nèi)燈影組主要發(fā)育兩組斷裂，一組為桐灣期形成的北西向斷至燈影組內(nèi)部斷裂及斷穿燈頂斷至上部寒武系的中小型斷裂，另一組為近東西走向的上斷至二疊系以淺的多期次繼承性大斷裂（圖3）。

桐灣期斷裂主要發(fā)育在燈影組內(nèi)部，在地震剖面上斷面波明顯，斷面波特征清晰，斷面波呈“強(qiáng)波谷、強(qiáng)波峰”斜反射特征，走向多為北西向，傾角為15°～20°，斷距5.00～20.00 m，斷面寬20.00～30.00 m。大部分?jǐn)嗔盐磾啻粲敖M頂面，斷距小，一般小于20.00 m，為層間斷層（圖3A–A′），但也有一部分?jǐn)嗔押笃诨顒?dòng)向上斷穿燈影組至上覆寒武系地層內(nèi)。另一組多期次繼承性大斷裂為典型正斷層，分布在研究區(qū)西南部，走向近東西向，斷距一般20.00～40.00 m，最大60.00 m，平面延伸長(zhǎng)度最長(zhǎng)7 km，呈雁列式展布。自桐灣期至加里東期均有活動(dòng)，大部分由震旦系斷至二疊系，斷點(diǎn)特征清晰，傾角陡，約75°～80°，斷層兩側(cè)沿層無(wú)明顯厚度變化，斷點(diǎn)附近沿層產(chǎn)狀較平穩(wěn)，無(wú)包卷、掀斜特征（圖3B–B′、C–C′），初步認(rèn)為是局部張力形成的走滑斷裂。

圖3 研究區(qū)燈影組頂面斷裂分布及地震剖面

3.2 斷裂對(duì)儲(chǔ)層條件的影響

3.2.1 桐灣期斷裂對(duì)儲(chǔ)層條件的影響

震旦紀(jì)末的桐灣運(yùn)動(dòng)使井研地區(qū)燈影組抬升并遭受大面積風(fēng)化剝蝕，這種剝蝕必然使燈影組上部地層接受大氣水作用的改造，在燈影組中上部形成大范圍的風(fēng)化殼巖溶，形成大量溶孔溶洞及洞穴[11–12]。受到沉積相帶的控制，潮間–潮下高能藻丘亞相及顆粒灘亞相所沉積的藻疊層白云巖、藻粘結(jié)格架白云巖、藻凝塊白云巖等的原生孔隙極為發(fā)育[13]，在準(zhǔn)同生期巖溶作用下更易被改造形成溶蝕孔洞系統(tǒng)，形成具選擇性的藻間窗狀孔洞、格架孔洞等。后期的表生巖溶作用及埋藏溶蝕作用進(jìn)一步增強(qiáng)了對(duì)先期形成的微型巖溶儲(chǔ)層系統(tǒng)的改造，結(jié)合微裂縫的疏導(dǎo)溝通，先期形成的藻間窗狀孔洞，格架孔洞，裂縫等進(jìn)一步被溶蝕擴(kuò)大，形成擴(kuò)溶殘余粒間孔、粒內(nèi)溶孔、擴(kuò)溶格架孔洞以及宏觀的巖溶縫洞系統(tǒng)。

上述的巖溶縫洞系統(tǒng)在空間展布上受到藻丘及顆粒灘的相帶控制，形成橫向上連續(xù)性較差，縱向上溝通不暢的一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的丘灘體巖溶。桐灣運(yùn)動(dòng)使燈影組形成了北西向?yàn)橹鞯膶娱g斷層，在這些層間斷裂的影響下巖溶作用進(jìn)一步增強(qiáng)：斷裂形成的微裂縫系統(tǒng)加強(qiáng)了大氣淡水的滲流，并在滲入過(guò)程中不斷對(duì)裂隙溶蝕擴(kuò)大，在增強(qiáng)透水性的同時(shí)，也使巖溶作用影響范圍更大，這些相對(duì)獨(dú)立的丘灘體巖溶被斷裂相互溝通，形成沿?cái)嗔逊植嫉倪B通性更強(qiáng)的大型巖溶縫洞體儲(chǔ)層系統(tǒng)。

燈影組中上部?jī)?chǔ)層的發(fā)育受到相帶、斷裂、巖溶等多種因素的共同控制，在上述因素均有利的情況下所形成的連通性較好的巖溶縫洞體具備形成巖性圈閉的儲(chǔ)層條件，為相控型巖溶儲(chǔ)層。這類(lèi)儲(chǔ)層由周?chē)旅車(chē)鷰r作為側(cè)向封擋，可以形成巖性圈閉。經(jīng)過(guò)相帶分析及地震預(yù)測(cè)，井研地區(qū)東部發(fā)育多處該類(lèi)有利的藻丘相帶疊加巖溶儲(chǔ)層區(qū)域，是燈影組油氣聚集的有利儲(chǔ)層。

據(jù)地震資料分析，裂縫系統(tǒng)多沿層間斷裂呈條帶狀展布，研究區(qū)B井、C（H）井均鉆遇發(fā)育程度不同的巖溶儲(chǔ)層。B井在燈影組頂部酸化測(cè)試產(chǎn)氣4.73×104m3/d，根據(jù)測(cè)井資料、地震資料及巖性結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為，B井鉆遇燈影組頂部的丘灘型縫洞系統(tǒng)，且B井位于該縫洞系統(tǒng)有利部位，因此鉆獲工業(yè)氣流。C井及C（H）井也鉆遇該類(lèi)巖溶縫洞系統(tǒng)，C井在燈影組頂部鉆遇含氣顯示，并見(jiàn)少量次生礦物，證實(shí)縫洞系統(tǒng)的存在。C（H）井水平段長(zhǎng)度為980.18 m，水平段距燈影組頂部垂深8.00 m，該水平段前半段未鉆遇井漏層，后半段鉆遇漏失層4層，共漏失鉆井液840.37 m3。根據(jù)地震曲率異常屬性分析認(rèn)為，C井區(qū)東部沿層間斷裂附近曲率屬性呈異常狀態(tài)，可能為沿層間斷裂系統(tǒng)形成的巖溶儲(chǔ)層系統(tǒng)。結(jié)合巖性結(jié)構(gòu)分析認(rèn)為，水平段前半段鉆遇巖性主要為泥微晶白云巖，含藻量較少，儲(chǔ)層中裂縫孔洞欠發(fā)育。水平段后半段巖性以藻粘結(jié)格架白云巖及藻疊層白云巖為主，且位于桐灣期斷裂系統(tǒng)影響范圍以?xún)?nèi)，有利的沉積相帶疊加斷裂系統(tǒng)的影響使得巖溶縫洞較發(fā)育，成為沿?cái)嗔研纬傻膸r性圈閉，通過(guò)上覆麥地坪組及筇竹寺組烴源上生下儲(chǔ)充注而形成巖性氣藏。由于C井構(gòu)造部位較低，氣藏充滿(mǎn)程度不夠，可能處于該巖溶縫洞系統(tǒng)氣水界面之下，因此未能在燈影組獲得較好油氣成果（圖4）。

圖4 井研地區(qū)燈影組上部巖溶儲(chǔ)層系統(tǒng)形成模式

3.2.2 多期次繼承性大斷裂對(duì)儲(chǔ)層條件的影響

井研地區(qū)燈影組除發(fā)育桐灣期形成的層間斷裂以外，還發(fā)育另一組近東西走向的多期次繼承性大斷裂。該組斷裂多分布于研究區(qū)南部，形成于桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕或Ⅱ幕，至加里東期持續(xù)活動(dòng)，傾角高陡，一般為75°～80°，斷距多為20.00～40.00 m，大部分由震旦系斷至二疊系。

該組斷裂與層間斷裂對(duì)燈影組巖溶縫洞系統(tǒng)形成的影響基本相同，在燈影組頂部暴露剝蝕期間，經(jīng)大氣淡水淋濾作用，沿?cái)嗔研纬晌⒂^及宏觀的巖溶縫洞系統(tǒng)。由于斷裂深大，易成為油氣散失通道。研究區(qū)南部東西走向的F28斷裂為該類(lèi)斷裂，A井燈影組鉆遇F28斷裂系統(tǒng)（圖3），在井深約4 000.00 m處為F28斷裂斷點(diǎn)位置，其附近見(jiàn)多層氣水異常顯示，以及鉆井液漏失現(xiàn)象，且見(jiàn)到多顆次生石英，證明該斷裂附近發(fā)育巖溶縫洞。但經(jīng)測(cè)試為干層，分析原因?yàn)镕28斷裂溝通上部地層，氣藏保存條件被破壞，未能形成有效圈閉。

4 結(jié)論

（1）桐灣期斷裂形成的微裂縫系統(tǒng)加強(qiáng)了大氣淡水的滲流，結(jié)合后期的表生巖溶作用及埋藏溶蝕作用，使先期形成的溶蝕孔洞系統(tǒng)不斷被擴(kuò)大，丘灘體巖溶相互溝通。先期形成的藻間窗狀孔洞，格架孔洞，裂縫等進(jìn)一步被溶蝕擴(kuò)大，形成擴(kuò)溶殘余粒間孔、粒內(nèi)溶孔、擴(kuò)溶格架孔洞以及宏觀的巖溶縫洞系統(tǒng)。在相帶、斷裂及巖溶作用的共同控制下，形成沿?cái)嗔逊植枷嗷ミB通的大型巖溶縫洞體儲(chǔ)層系統(tǒng)。

（2）桐灣期斷裂多為層間斷裂，少部分?jǐn)嗔押笃诨顒?dòng)斷至上覆麥地坪組及筇竹寺組，不會(huì)破壞氣藏保存條件，因此沿層間斷裂分布的巖溶縫洞體儲(chǔ)層系統(tǒng)是氣藏富集的有利區(qū)。

（3）井研地區(qū)南部發(fā)育的燈影組另一組東西向的多期次繼承性大斷裂也有形成斷裂巖溶儲(chǔ)層系統(tǒng)的條件，但由于該組斷裂多由震旦系斷至二疊系，易成為油氣散失通道，不利于油氣的聚集。