黎靜容，朱 樺，姜金蘭，顏 曉，馮曉明，高 蕾

（1.中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041； 2. 中國石化西南石油工程有限公司地質(zhì)錄井分公司，四川綿陽 621000）

近年來，四川盆地碳酸鹽巖勘探開發(fā)逐漸由以普光氣田、元壩氣田等為代表的臺(tái)緣白云巖儲(chǔ)層氣藏向臺(tái)內(nèi)白云巖儲(chǔ)層新領(lǐng)域轉(zhuǎn)變，例如彭州地區(qū)雷口坡氣藏、河壩區(qū)塊嘉二氣藏等[1–6]。臺(tái)內(nèi)白云巖儲(chǔ)層往往為陸表海沉積環(huán)境，呈大面積薄互層席狀產(chǎn)出，縱橫向上非均質(zhì)性較強(qiáng)，明確儲(chǔ)層的發(fā)育特征及主控因素，將較大地提高勘探開發(fā)的成功率[7–19]。本文以河壩區(qū)塊嘉二氣藏為例，通過宏觀、微觀地質(zhì)研究，明確白云巖儲(chǔ)層特征及主控因素，深化陸表海臺(tái)內(nèi)薄碳酸鹽巖儲(chǔ)層發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識，對區(qū)內(nèi)下一步油氣勘探開發(fā)具有參考意義，同時(shí)，對同類型儲(chǔ)層特征研究也具有借鑒意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

川東北河壩氣田地理位置位于四川省東北部，橫跨四川省通江、南江、巴中三縣，河壩區(qū)塊主體位于通江縣境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造位置位于通南巴構(gòu)造帶，為一走向呈北東向至北北東向的大型背斜（圖1）。嘉陵江組縱向上分為五段，其中嘉二段（T1J2）為河壩區(qū)塊天然氣的主力產(chǎn)層之一。通過海平面變化旋回特征分析，可將嘉二段劃分為T1J21、T1J22、T1J23三個(gè)亞段，其中，T1j22亞段可進(jìn)一步細(xì)分為兩個(gè)小層，儲(chǔ)層主要發(fā)育于T1j22–1小層中。

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

河壩區(qū)塊嘉二氣藏儲(chǔ)層巖石類型主要包括微晶白云巖、粉晶白云巖、殘余（藻）砂屑白云巖、殘余藻黏結(jié)白云巖、亮晶（藻）砂屑白云巖、藻黏結(jié)白云巖。不同巖石類型的儲(chǔ)集性能存在較大的差異，其中，有利的儲(chǔ)層巖石類型為亮晶（藻）砂屑白云巖、殘余（藻）砂屑白云巖、粉晶白云巖。巖石礦物成分主要由微–粉晶白云石組成，占75%～95%，含少量灰質(zhì)、泥質(zhì)及有機(jī)質(zhì)；砂屑含量為60%～95%，局部含藻屑、礫屑、生物碎屑。

2.2 儲(chǔ)集空間特征

薄片鑒定及掃描電鏡結(jié)果表明，儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型主要為晶間（溶）孔、殘余粒間孔、粒內(nèi)溶孔，少量藻格架孔、膏溶孔、微裂縫。晶間（溶）孔大小較均勻，部分晶間孔經(jīng)后期溶蝕擴(kuò)大，形成大小不等的晶間溶孔（圖2a），晶間（溶）孔內(nèi)局部見方解石、硬石膏和瀝青充填，孔徑0.01～0.05 mm。殘余粒間孔為淺埋藏期少量粒狀白云石沿孔壁生長后殘留的孔隙，多呈不規(guī)則多邊形，孔徑一般為0.03～0.08 mm，部分殘余粒間孔在埋藏期孔壁膠結(jié)物被溶蝕，殘余粒間孔擴(kuò)大成溶擴(kuò)殘余粒間孔（圖2b、2c）。

2.3 孔隙結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)層喉道類型主要為片狀、縮頸型、管束狀，少量孔隙縮小型。顆粒白云巖儲(chǔ)層喉道以管束狀、縮頸型為主，晶粒白云巖儲(chǔ)層吼道以片狀、縮頸型為主。5 口井30 個(gè)樣品的分析結(jié)果表明，嘉二段儲(chǔ)層具有中高排驅(qū)壓力，排驅(qū)壓力為0.037～87.016 MPa，平均為19.851 MPa，中值壓力為0.743～163.054 MPa，平均為52.868 MPa，排驅(qū)壓力和中值壓力受巖性的影響而變化，含藻或砂屑白云巖較微粉晶白云巖排驅(qū)壓力和中值壓力值低，亮晶（藻）砂屑白云巖、殘余（藻）砂屑粉晶白云巖、殘余藻黏結(jié)白云巖排驅(qū)壓力平均值為9.540 MPa；中值壓力平均值為19.590 MPa；粉晶白云巖、微晶白云巖排驅(qū)壓力平均值為15.500 MPa；中值壓力平均值為50.380 MPa。樣品未進(jìn)汞飽和度為2.13%～53.66%，退出效率為0～39.70%，變化范圍大，表明儲(chǔ)層巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔喉大小分布不均勻，孔喉連通性較差。

2.4 孔滲特征

8 口井的186 個(gè)小巖柱物性分析表明，嘉二段儲(chǔ)層孔隙度為2.03%～16.15%，平均為4.46%，滲透率主要為0.001×10–3～6.560×10–3μm2，平均值為0.251×10–3μm2?？傮w上河壩區(qū)塊嘉二段儲(chǔ)層表現(xiàn)為特低孔致密特征，其中砂屑白云巖（亮晶（藻）砂屑白云巖和殘余（藻）砂屑白云巖）及粉晶白云巖物性稍好。

3 儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素

3.1 儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

圖2 嘉二段儲(chǔ)層孔隙類型

沉積環(huán)境決定原生孔隙度發(fā)育程度，嘉二段為典型的陸表海臺(tái)地沉積，區(qū)域上臺(tái)地地勢平坦，但內(nèi)部存在次一級的凹凸地貌起伏，沉積微古地貌差異決定了初始儲(chǔ)層質(zhì)量的差異。嘉二段為半局限到局限沉積環(huán)境，沉積初期水體淺，能量總體較穩(wěn)定，微古地貌高地相對高能沉積環(huán)境的砂屑灘會(huì)優(yōu)先發(fā)育，隨著持續(xù)海退，砂屑灘向臺(tái)地高地周緣擴(kuò)展。微古地貌高地沉積的砂屑灘，處于高能環(huán)境，沉積物遭受來回的淘洗作用，具有較高的原始孔隙度，且砂屑灘顆粒含量高，在初期的壓實(shí)作用下容易形成格架支撐，原始孔隙度更容易保存；古地貌低洼處，水體能量較弱，發(fā)育灘間沉積。低能沉積環(huán)境的灘間沉積物雖然具有較高原始孔隙度，但抗壓實(shí)作用弱，原始孔隙難以保存。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，砂屑灘儲(chǔ)層平均孔隙度為4.68%，平均滲透率為0.065×10–3μm2，非砂屑灘儲(chǔ)層平均孔隙度為3.13%、平均滲透率為0.021×10–3μm2（圖3）。

圖3 河壩區(qū)塊嘉二段儲(chǔ)層物性分布

3.2 儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵因素

嘉二段沉積時(shí)期，沉積水體淺，可容納空間受到限制，砂屑灘的生長速率高于灘間，海平面旋回下降的末期，高建造率的砂屑灘易間歇性出露于水面之上，受同生期大氣淡水的淋濾溶蝕改造，形成針孔型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。溶蝕作用的發(fā)生在灘體的不同部位也具有差異性，灘核位于古地貌最高處，暴露在大氣淡水中的時(shí)間較灘緣部位更長，溶蝕作用更發(fā)育。溶蝕作用的發(fā)生在垂向上具有層位選擇性，往往發(fā)生在單期次砂屑灘的上部，如A2 井縱向上發(fā)育三期次的砂屑灘，巖性均為砂屑云巖，單期次砂屑灘體儲(chǔ)層從底部向上物性逐漸變好，灘體下部同生期大氣淡水淋濾的粒內(nèi)溶孔欠發(fā)育，這也從側(cè)面上證實(shí)了同生期暴露的時(shí)間比較短暫（圖4）。

圖4 A2 井嘉二段單井柱狀圖

由于砂屑灘暴露及灘體規(guī)模向四周擴(kuò)展，區(qū)內(nèi)環(huán)境閉塞，水體循序受限，強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用造成海水鹽度上升，在微古地貌高處的砂屑灘易形成高鎂的粒間鹽水，從而發(fā)生準(zhǔn)同生期的蒸發(fā)白云巖作用。高鎂的粒間鹽水對砂屑灘頂部沉積物白云石化基本完成時(shí)，會(huì)向下回流滲透，對砂屑灘下部的沉積物發(fā)生滲透回流白云石化作用。白云石化作用增加了儲(chǔ)層的抗壓實(shí)能力，形成了大量的晶間孔隙并保存了部分原始粒間孔隙（圖5a）。

3.3 儲(chǔ)層致密化的關(guān)鍵因素

顆粒巖沉積之后，上覆沉積物的增厚為初期壓實(shí)提供了動(dòng)力。對于厚度較小的灘體，在初期壓實(shí)作用下，過飽和流體能夠順利地進(jìn)入并完全影響薄層灘體，導(dǎo)致碳酸鹽巖膠結(jié)物發(fā)育，后期埋藏膠結(jié)作用進(jìn)一步使粒間孔完全喪失，如圖5b 底部第一期次砂屑灘。對于厚度較大的灘體，在初期壓實(shí)作用下，與灘間的細(xì)粒沉積物直接接觸的灘緣、灘頂及灘底，過飽和流體順利進(jìn)入，碳酸鹽巖膠結(jié)物發(fā)育使大部分粒間孔喪失。而對于灘體核部、中部，過飽和的壓釋流體從灘緣向核部流動(dòng)過程中，膠結(jié)損耗，孔隙流體膠結(jié)能力下降，殘余粒間孔得以保存，如圖5b 頂部第二、三期次砂屑灘。同時(shí)，由于灘周緣膠結(jié)致密化形成成巖透鏡體，核部透鏡狀儲(chǔ)層與周緣流體交換終止，灘核部、中部儲(chǔ)層成巖流體達(dá)到溶蝕–膠結(jié)平衡后，膠結(jié)作用終止。經(jīng)歷初期壓實(shí)和淺埋藏膠結(jié)后，砂屑灘體的儲(chǔ)層物性在縱向上具有明顯的分異性，單期次砂屑灘從頂至底儲(chǔ)層物性先變好再變差，物性最好的儲(chǔ)層位于灘核的中部。

圖5 河壩區(qū)塊嘉二氣藏儲(chǔ)層發(fā)育模式

3.4 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素

經(jīng)歷上述成巖變化后，儲(chǔ)層具有透鏡狀分布的特征，灘核中部儲(chǔ)層膠結(jié)物較少，原生孔隙相對較多，而灘緣、灘頂、底及非灘相的儲(chǔ)層原生孔隙基本喪失。三疊紀(jì)以來，通南巴地區(qū)經(jīng)歷了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，局部裂縫較發(fā)育。對于灘核中部儲(chǔ)層，裂縫可以溝通流體進(jìn)入灘核內(nèi)部，打破了灘核內(nèi)部流體溶蝕–膠結(jié)平衡，儲(chǔ)層發(fā)生重結(jié)晶作用，白云石晶粒由微晶變?yōu)榉劬?，晶形轉(zhuǎn)變?yōu)榘胱孕蔚阶孕危чg孔逐漸增加。同時(shí)伴隨元素的遷移，砂屑形成砂屑幻影，重結(jié)晶作用強(qiáng)烈可使砂屑幻影消失。同時(shí)，烴類流體充注前的有機(jī)酸沿裂縫系統(tǒng)進(jìn)入先期儲(chǔ)層，發(fā)生埋藏溶蝕作用，最終形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層（圖5c）。對于灘緣、灘頂、底及非灘相的致密儲(chǔ)層，裂縫性重結(jié)晶及埋藏溶蝕的改造作用較有限，很難成為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。

4 結(jié)論

（1）河壩區(qū)塊嘉二氣藏儲(chǔ)層巖性以微晶白云巖、粉晶白云巖、亮晶（藻）砂屑白云巖和殘余（藻）砂屑白云巖為主；儲(chǔ)集空間以晶間孔、晶間溶孔、殘余粒間孔為主；巖石孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔喉大小分布不均勻，孔喉連通性較差；儲(chǔ)層物性差，總體上儲(chǔ)層表現(xiàn)為特低孔、致密儲(chǔ)層。

（2）河壩區(qū)塊嘉二氣藏儲(chǔ)層發(fā)育受沉積及成巖等因素的影響。其中，微古地貌高點(diǎn)發(fā)育的砂屑灘是儲(chǔ)層形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，短暫暴露的巖溶作用及白云石化作用是儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵因素，初期壓實(shí)與淺埋藏膠結(jié)作用是砂屑灘儲(chǔ)層致密化的關(guān)鍵因素，裂縫性重結(jié)晶及埋藏溶蝕是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵因素。