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川中地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層特征及主控因素

2016-12-20 03:10王靜怡胡明毅高達(dá)邢夢(mèng)妍劉泠杉
斷塊油氣田 2016年6期
關(guān)鍵詞:燈影儲(chǔ)集白云巖

王靜怡,胡明毅,高達(dá),邢夢(mèng)妍,劉泠杉

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430100;2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430100)

川中地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層特征及主控因素

王靜怡1,2,胡明毅1,2,高達(dá)1,2,邢夢(mèng)妍1,2,劉泠杉1,2

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430100;2.長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430100)

以鉆井資料為基礎(chǔ),采用宏觀和微觀相結(jié)合的方法,分析川中地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層特征及主控因素。結(jié)果表明:該區(qū)主要發(fā)育臺(tái)地邊緣和局限臺(tái)地沉積;儲(chǔ)集巖石類(lèi)型主要為顆粒云巖、晶粒云巖和藻云巖;儲(chǔ)集空間以溶洞、溶孔為主,裂縫次之,孔隙類(lèi)型為低孔低滲孔隙-裂縫-溶洞型儲(chǔ)層。儲(chǔ)層按其成因可分為丘灘相早期巖溶型儲(chǔ)層、早期巖溶疊加后期表生巖溶型儲(chǔ)層和其他因素改造型儲(chǔ)層。研究區(qū)儲(chǔ)層的發(fā)育主要受沉積相、層序界面、成巖作用和構(gòu)造作用等因素控制。顆粒灘相和藻丘相發(fā)育的儲(chǔ)層物性好,控制了儲(chǔ)層的發(fā)育;層序界面控制著儲(chǔ)層的分布;巖溶作用是燈四段儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵,提高了儲(chǔ)層的質(zhì)量;構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對(duì)儲(chǔ)層滲透率的提高具有重要意義。

儲(chǔ)層特征;主控因素;川中;燈影組四段

0 引言

隨著威遠(yuǎn)氣田和資陽(yáng)、龍女寺含氣構(gòu)造帶的發(fā)現(xiàn),使得人們對(duì)震旦系燈影組寄予了很大的期望。綜合前人的研究表明:川中地區(qū)燈影組四段主要是一套碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系[1-3],燈四段儲(chǔ)層以白云巖為主[4],其儲(chǔ)集空間以溶孔、大規(guī)模溶洞為主,巖溶作用是儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素[5-6]。有學(xué)者根據(jù)物性的特征以及儲(chǔ)集空間的類(lèi)型總結(jié)了川中地區(qū)燈影組儲(chǔ)層的基本特征[7],也有學(xué)者根據(jù)沉積作用、成巖作用以及構(gòu)造作用分析了川中地區(qū)燈影組的主控因素[8]。

前人的研究多集中在川中地區(qū)燈影組上部,而針對(duì)燈影組四段的研究較為薄弱,加之燈影組儲(chǔ)集層古老、埋藏深,成巖作用復(fù)雜[9-11],使得對(duì)燈四段儲(chǔ)層特征和主控因素分析不夠全面。本文通過(guò)研究區(qū)大量的薄片資料、掃描電鏡資料以及大量物性資料,并結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化史,對(duì)儲(chǔ)層成因類(lèi)型以及主控因素進(jìn)行分析,以期為燈影組下一段的油氣勘探部署提供理論支撐和地質(zhì)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地是中國(guó)西部的一個(gè)面積約為19×104km2的含油氣疊合盆地[12]。川中地區(qū)在地理位置上位于四川盆地中部。構(gòu)造上位于川中平緩褶皺帶,屬于樂(lè)山—龍女寺古隆起[13]。桐灣運(yùn)動(dòng)使得四川盆地整體抬升,燈四段廣泛剝蝕,資陽(yáng)地區(qū)以西缺失燈四段[14],地層由東向西厚度逐漸減薄,整體呈北東—南西展布,厚度在0~300m。巖相古地理表明,燈影組四段主要發(fā)育碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系(見(jiàn)圖1),其中,川中地區(qū)以臺(tái)地邊緣和開(kāi)闊臺(tái)地沉積為主,發(fā)育顆粒灘、藻丘、灘間海和潟湖等沉積相帶,顆粒灘和藻丘微相較發(fā)育。巖性以顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻白云巖為主,泥晶白云巖次之,頂部出現(xiàn)少量巖溶角礫巖。據(jù)此將燈四段劃分為5個(gè)高頻層序,即pss1,pss2,pss3,pss4和pss5。受桐灣運(yùn)動(dòng)影響,燈四段與上部筇竹寺組呈平行不整合接觸,在縱向上由底到頂呈現(xiàn)一次海退旋回特征。

2 燈四段儲(chǔ)層特征

2.1 儲(chǔ)集巖石類(lèi)型

通過(guò)對(duì)川中地區(qū)燈影組四段1 000余米巖心觀察,并對(duì)102個(gè)巖石薄片鑒定以及對(duì)錄井資料的分析,認(rèn)為研究區(qū)巖石類(lèi)型主要為顆粒白云巖、含藻顆粒白云巖、晶粒白云巖、藻白云巖、泥晶白云巖和巖溶角礫巖。其中,顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻白云巖為研究區(qū)燈四段主要的儲(chǔ)集巖。此外,巖溶角礫巖以及位于燈四段頂部靠近不整合面的泥晶云巖發(fā)生溶蝕后也可構(gòu)成有效儲(chǔ)集層。

1)顆粒白云巖。顆粒白云巖在研究區(qū)分布較多,呈淺灰色至褐灰色,厚層塊狀。砂屑主要為灰黑色微晶藻砂屑,部分可見(jiàn)殘余鮞粒結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2a)。粒間主要為亮晶白云巖膠結(jié)物,發(fā)育較多的粒間溶孔。顆粒白云巖儲(chǔ)集性能較好。含藻顆粒白云巖在燈四段也有發(fā)育,藻跡呈團(tuán)塊狀,儲(chǔ)集性能一般。

2)晶粒白云巖。區(qū)內(nèi)的晶粒白云巖主要有微晶白云巖、粉晶白云巖(見(jiàn)圖2b)和粗晶白云巖(見(jiàn)圖2c)3類(lèi)。顏色多呈灰白色,其中粉晶白云巖在區(qū)內(nèi)最為發(fā)育,多發(fā)育晶間孔和晶間溶孔以及裂縫。粉晶白云巖是研究區(qū)內(nèi)的主力儲(chǔ)集空間。

圖1 四川盆地晚震旦世巖相古地理圖

3)藻白云巖。藻白云巖呈灰色、灰褐色,中—薄層狀。宏觀上可見(jiàn)密集的順紋層孔洞(見(jiàn)圖2d),孔洞直徑為0.1~0.5cm。鏡下可見(jiàn)富藻暗色紋層發(fā)育,順紋層發(fā)生硅化作用。燈四段頂部藻白云巖發(fā)育溶洞,溶洞直徑為0.5~1.0cm(見(jiàn)圖2e)。藻白云巖主要發(fā)育順層孔洞、蜂窩狀溶孔和溶洞體系,是區(qū)內(nèi)較好的儲(chǔ)集層。

4)泥晶白云巖。泥晶白云巖呈淺灰色、褐灰色和灰褐色,薄層狀,單層厚度小于1.0m。泥晶白云巖較致密,一般作為蓋層或隔層。位于燈四段頂部不整合處的泥晶白云巖,由于發(fā)生溶蝕作用,常見(jiàn)蜂窩狀溶孔、溶洞(見(jiàn)圖3f)。溶洞直徑可達(dá)1.0~3.0cm,局部溶洞直徑大于3cm。

5)巖溶角礫巖。巖溶角礫巖發(fā)育在燈四段上部靠近不整合面處,常見(jiàn)溶洞和擴(kuò)溶縫洞。

2.2 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

川中地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層的儲(chǔ)集空間成因復(fù)雜,類(lèi)型較多,主要為溶洞,孔隙、裂縫次之。

1)孔隙。燈四段發(fā)育的孔隙主要為粒間溶孔和晶間(溶)孔。鏡下可見(jiàn)粒間溶孔被瀝青充填—半充填(見(jiàn)圖2a),孔徑為0.05~0.20 mm;由于晶間孔受白云巖化作用明顯,所以在區(qū)內(nèi)少見(jiàn)。區(qū)內(nèi)晶間溶孔的孔徑在0.20~0.50 mm(見(jiàn)圖2b,2c)。孔隙多發(fā)育在顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻白云巖中,儲(chǔ)集性能較好,是區(qū)內(nèi)次要的儲(chǔ)集空間。

圖2 川中地區(qū)燈四段典型儲(chǔ)集巖石類(lèi)型與儲(chǔ)集空間類(lèi)型

2)溶洞。溶洞洞徑大小為0.2~1.0cm,少量洞徑可達(dá)5.0cm。受早期巖溶作用和后期表生溶蝕共同改造形成,形似蜂窩狀。溶洞主要發(fā)育在藻白云巖 (見(jiàn)圖2e)和頂部的泥晶云巖中(見(jiàn)圖2f),溶洞是燈四段主要的儲(chǔ)集空間。

3)裂縫。研究區(qū)的裂縫主要分為構(gòu)造裂縫、溶蝕裂縫和壓溶裂縫3種類(lèi)型。從裂縫的產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀的夾角上看,構(gòu)造裂縫一般較平直(見(jiàn)圖2g)。溶蝕裂縫被白云石全充填或半充填,而后被酸性流體溶蝕(見(jiàn)圖2h)。壓溶裂縫呈鋸齒狀發(fā)育在粉晶云巖中,縫寬為0.01~2.00 mm,常被瀝青充填(見(jiàn)圖2i)。裂縫在燈四段的儲(chǔ)層中不僅可以作為儲(chǔ)集空間,還可作為滲濾通道,是提高研究區(qū)滲透率的主要原因。

2.3 儲(chǔ)層物性特征

為研究燈四段物性特征,在區(qū)內(nèi)選取巖心樣品進(jìn)行分析(見(jiàn)圖3)。結(jié)果表明,燈四段基質(zhì)孔隙度最大值為8.08%,最小值為0.13%,平均值為1.66%(樣品數(shù)179個(gè)),孔隙度主要分布在0~4%,占樣品總數(shù)的94.9%,大于4%的樣品僅占樣品總數(shù)的5.1%;滲透率最大值為21.600 000×10-3μm2,最小值為0.000 106×10-3μm2(樣品數(shù)82個(gè)),平均值為0.650 000×10-3μm2。其中,滲透率小于 0.01×10-3μm2的樣品占樣品總數(shù)的37.8%,大于0.01×10-3μm2的樣品占62.2%。由此可知,燈四段儲(chǔ)層具有低孔、低滲的特征。

通常情況下,孔隙型儲(chǔ)層具有良好的相關(guān)性,而其他類(lèi)型的儲(chǔ)層不具有相關(guān)性[15-16]。從研究區(qū)的孔滲散點(diǎn)圖中可以看出(見(jiàn)圖4),儲(chǔ)層的孔隙度和滲透率相關(guān)性很差,說(shuō)明儲(chǔ)層的孔隙、溶洞和裂縫都十分發(fā)育,三者都對(duì)研究區(qū)物性起了一定的作用,因而儲(chǔ)層類(lèi)型為孔隙-裂縫-溶洞型儲(chǔ)層[7]。

圖3 川中地區(qū)燈四段孔隙度、滲透率分布

圖4 川中地區(qū)燈四段巖心孔滲散點(diǎn)圖

3 儲(chǔ)層成因類(lèi)型

根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層的基本特征和成因的差異,將燈四段儲(chǔ)層分為3類(lèi)。

3.1 丘灘相早期巖溶型儲(chǔ)層

該類(lèi)儲(chǔ)層主要發(fā)育在顆粒灘和藻丘相帶中 (見(jiàn)圖5),巖性以顆粒白云巖和藻白云巖為主。燈四段在準(zhǔn)同生期,巖石發(fā)生溶蝕作用。在顆粒白云巖中,儲(chǔ)層以發(fā)育密集的針孔和小型溶洞為主,在藻白云巖中發(fā)育以順紋層的孔洞體系為主。早期形成的孔洞多被白云石膠結(jié)物或?yàn)r青充填,儲(chǔ)集性能變差,儲(chǔ)層級(jí)別較好。

圖5 川中地區(qū)燈四段gs7井單井柱狀圖

3.2 早期巖溶疊加后期表生巖溶型儲(chǔ)層

該類(lèi)儲(chǔ)層通常發(fā)育在燈四段上部,靠近頂部不整合處。巖性以藻白云巖為主,巖溶角礫巖次之。在大氣淡水、混合水及酸性流體的共同改造下,孔隙在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步溶蝕、擴(kuò)大,形成了以蜂窩狀孔洞和溶洞體系為主的孔隙類(lèi)型,儲(chǔ)層在級(jí)別上屬優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層(見(jiàn)圖6)。

3.3 其他因素改造型儲(chǔ)層

研究區(qū)地層在埋藏時(shí)期受構(gòu)造作用和深部酸性流體的改造下,形成了有其他因素改造的儲(chǔ)層。儲(chǔ)層在級(jí)別上屬于中等儲(chǔ)層。該類(lèi)儲(chǔ)層包括2類(lèi):

1)裂縫型儲(chǔ)層。燈四段地層在桐灣運(yùn)動(dòng)影響下遭受抬升剝蝕,地層發(fā)生改變,大量高角度構(gòu)造裂縫發(fā)育(見(jiàn)圖2g),形成了以高角度構(gòu)造裂縫體系為主的裂縫型儲(chǔ)層,其對(duì)提高儲(chǔ)層的滲透率具有重要意義。

2)構(gòu)造-熱液型儲(chǔ)層。在桐灣運(yùn)動(dòng)的作用下形成的一系列構(gòu)造裂縫和微裂縫中,發(fā)育了大量的中—粗晶鞍狀白云石[8],表明燈四段在埋藏期受有機(jī)酸影響,孔隙的形成與深部熱液有關(guān)。由此產(chǎn)生的儲(chǔ)層,為以熱液溶蝕縫洞為主的構(gòu)造-熱液型儲(chǔ)層。

4 儲(chǔ)層的主控因素

控制燈四段儲(chǔ)層發(fā)育的因素很多[17-21],主要以沉積作用、層序地層、成巖作用和構(gòu)造作用為主。

4.1 沉積相對(duì)儲(chǔ)層的控制

沉積相是決定儲(chǔ)層物性好壞的關(guān)鍵。在水動(dòng)力強(qiáng)的地方形成顆粒灘和有利于造礁生物繁殖的藻丘以及云坪相帶,巖性以顆粒白云巖、藻白云巖和晶粒白云巖為主;水動(dòng)力弱的地方發(fā)育潟湖和灘間海,巖性以泥晶云巖為主。受早期巖溶作用影響,顆粒云巖中含有豐富的原生孔隙,有利于后期的溶蝕;藻丘紋層中的有機(jī)質(zhì)加速了溶蝕作用的進(jìn)行;云坪沉積體系中的孔隙有利于后期成巖作用的改造。因此,研究區(qū)相對(duì)較強(qiáng)水動(dòng)力處沉積的顆粒灘、藻丘和云坪沉積體系,有利于儲(chǔ)層的發(fā)育,而相對(duì)低能處沉積潟湖和灘間海沉積體系,不利于儲(chǔ)層的發(fā)育。

4.2 層序地層對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制

根據(jù)區(qū)內(nèi)的巖性不同,將燈四段內(nèi)部劃分出5個(gè)四級(jí)層序[22-25]。燈四段的儲(chǔ)層主要與臺(tái)地邊緣和局限臺(tái)地發(fā)育的丘灘體有關(guān)。這些有利的沉積相通常發(fā)育在四級(jí)層序靠上部,丘灘體的發(fā)育明顯受控于高頻的層序界面。從單井柱狀圖(見(jiàn)圖5)可以看出,顆粒云巖和藻云巖都發(fā)育在每個(gè)層序的頂部。由此可知,儲(chǔ)層嚴(yán)格受層序地層的制約。

4.3 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的影響

在燈四段儲(chǔ)層的主控因素中,除沉積相和高頻層序的控制外,成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的形成產(chǎn)生了重要影響。巖溶作用有利于區(qū)內(nèi)儲(chǔ)層的發(fā)育。桐灣Ⅱ幕運(yùn)動(dòng)使燈影組地層整體被抬升并暴露于地表,在近地表處巖石發(fā)生溶蝕作用。巖石在成巖作用后期,有機(jī)酸對(duì)巖石的溶蝕,使孔隙擴(kuò)大,裂縫變寬。巖溶作用擴(kuò)大了儲(chǔ)層的范圍,提高了儲(chǔ)層的質(zhì)量。

4.4 構(gòu)造作用對(duì)儲(chǔ)層發(fā)育的控制

燈影組沉積時(shí)期,經(jīng)歷了桐灣運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)和喜山運(yùn)動(dòng)等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使燈影組地層發(fā)生褶皺抬升,從而產(chǎn)生大量的微裂縫和高角度構(gòu)造裂縫(見(jiàn)圖2g),大大提高了燈四段儲(chǔ)集巖的滲透率。

5 結(jié)論

1)燈四段儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集巖類(lèi)型有顆粒白云巖、晶粒白云巖和藻白云巖,儲(chǔ)集空間以溶洞為主,孔隙和裂縫次之,屬于孔隙-裂縫-溶洞型儲(chǔ)層。裂縫以及溶蝕縫洞的產(chǎn)生有助于提高儲(chǔ)層的滲透率。

2)研究區(qū)儲(chǔ)層類(lèi)型主要分為丘灘相早期巖溶型儲(chǔ)層、早期巖溶疊加后期表生巖溶型儲(chǔ)層和其他因素改造型儲(chǔ)層(裂縫型儲(chǔ)層和構(gòu)造-熱液型儲(chǔ)層)等3類(lèi)。

3)沉積相是控制儲(chǔ)層發(fā)育程度的主要因素。高頻層序控制著儲(chǔ)層的分布,巖溶作用對(duì)孔隙的擴(kuò)溶具有極為重要的影響,裂縫對(duì)提高儲(chǔ)層的滲透率具有重要的意義。

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(編輯 趙旭亞)

Reservoir characteristics and control factors of fourth Member of Dengying Formation in central Sichuan Basin

WANG Jingyi1,2,HU Mingyi1,2,GAO Da1,2,XING Mengyan1,2,LIU Lingshan1,2
(1.MOE Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources,Yangtze University,Wuhan 430100,China;2.College of Geoscience,Yangtze University,Wuhan 430100,China)

Based on the drilling data,and the macroscopic and microscopic methods,the reservoir characteristics and control factors of the fourth Member of Dengying Formation in central Sichuan Basin were analyzed.The findings indicate that a range of sedimentary facies developed,such as platform margin facies and restricted platform facies;the reservoir rock includes grain dolomite,crystalline dolomite and algal dolomite;the reservoir space is mainly comprised of karst carve and dissolved pore,the fracture is the second.The pore type is characterized by low porosity and low permeability,belonging to pore-leak-carve reservoir. According to its forming reasons,the reservoir is divided into three categories:the early karst mound-beach reservoir,the earlykarst-overlaid-the-later-supergene karst reservoir and the other factors reservoir.The reservoir development in the study area is controlled by sedimentary facies,sequence interface,diagenesis and tectonism.The good reservoirs developed in the grain beach microfacies and algal mound microfacies that can control reservoir development.The distribution of reservoir is controlled by sequence interface.The most important factor of reservoir forming is the karst,which improves the quality of reservoir;the tectonic movement has important significance to improving the reservoir permeability.

reservoir characteristics;control factor;central Sichuan Basin;fourth Member of Dengying Formation

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“碳酸鹽巖臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)層精細(xì)地質(zhì)建模研究”(41372126);湖北省創(chuàng)新群體基金項(xiàng)目“碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層成因機(jī)理及分布預(yù)測(cè)研究”(2015CFA024)

TE122.2+21

A

10.6056/dkyqt201606004

2016-04-01;改回日期:2016-09-10。

王靜怡,女,1990年生,在讀碩士研究生,研究方向?yàn)閮?chǔ)層地質(zhì)和層序地層學(xué)。E-mail:491127198@qq.com。

王靜怡,胡明毅,高達(dá),等.川中地區(qū)燈影組四段儲(chǔ)層特征及主控因素[J].斷塊油氣田,2016,23(6):697-702.

WANG Jingyi,HU Mingyi,GAO Da,et al.Reservoir characteristics and control factors of fourth Member of Dengying Formation in central Sichuan Basin[J].Fault-Block Oil&Gas Field,2016,23(6):697-702.

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