高恒逸，王勇飛，鄧美洲，王瓊仙，李勇，陳麗花

中石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院

0 前言

四川盆地川西坳陷中三疊統(tǒng)雷口坡組四段（簡稱雷四段）白云巖分布廣泛，是油氣勘探開發(fā)的重要目的層。近年來，在新場—孝泉—合興場隆起帶和龍門山前帶，雷四段天然氣勘探評(píng)價(jià)相繼取得了新的突破和重要進(jìn)展，彭州地區(qū)多口鉆井均獲得了中—高產(chǎn)油氣流，展示了川西氣田雷四段氣藏巨大的勘探開發(fā)潛力，雷四段白云巖儲(chǔ)層特征及控制因素也逐漸成為了川西坳陷碳酸鹽巖氣藏勘探開發(fā)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)［1-7］。前人研究認(rèn)為雷口坡組儲(chǔ)層的形成主要與表生溶蝕和埋藏溶蝕有關(guān)［1-3］。川西氣田構(gòu)造低部位的評(píng)價(jià)井證實(shí)了區(qū)域上儲(chǔ)層分布廣泛，但縱橫向非均質(zhì)性強(qiáng)，薄互層疊置復(fù)雜，實(shí)際儲(chǔ)層分布情況與前期認(rèn)識(shí)存在矛盾。為進(jìn)一步明確優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布，指導(dǎo)井位及靶點(diǎn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)氣田高效開發(fā)，本文以川西氣田主產(chǎn)氣層雷口坡組四段上亞段（簡稱雷四上亞段）為研究對(duì)象，利用5口井的巖石薄片、掃描電鏡、陰極發(fā)光、元素錄井和測(cè)井曲線等資料對(duì)雷四上亞段儲(chǔ)層特征及發(fā)育控制因素進(jìn)行研究，建立優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布模式，為潮坪相薄互層白云巖儲(chǔ)層的精細(xì)預(yù)測(cè)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

川西氣田處于四川省成都市彭州、都江堰境內(nèi)（圖1a），東南距成都市約45 km，構(gòu)造位置處于龍門山大型構(gòu)造帶中段前緣的石羊場—金馬—鴨子河構(gòu)造帶上，東南部緊鄰成都凹陷。石羊場—金馬—鴨子河構(gòu)造帶整體為一受關(guān)口斷裂和彭縣斷裂夾持的斷背斜，南緩北陡，總體上呈北東走向［4］。中晚三疊世，川西地區(qū)由于西側(cè)康滇古陸和龍門山—九頂山古島鏈的存在，阻滯了川西湖盆與松潘外海溝通，同時(shí)由于局部區(qū)域構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)頻繁，干旱與潮濕氣候交替出現(xiàn)，導(dǎo)致海盆水體的進(jìn)退及含鹽濃度、溫度等沉積條件發(fā)生周期性變化，雷口坡組形成多套以白云巖－硬石膏巖為主的蒸發(fā)巖沉積組合旋回［5］。拉丁期末(天井山期)，印支早期運(yùn)動(dòng)使地臺(tái)整體隆升，海水退出上揚(yáng)子臺(tái)地，川西地區(qū)天井山組基本剝蝕殆盡,僅殘存于大園包、江油馬角壩、綿竹漢旺一帶,雷口坡組頂部也普遍受到剝蝕［6］，雷四段由西向東有逐漸變薄的趨勢(shì)。研究區(qū)雷四段自上而下分為上、中、下3個(gè)亞段，其中上亞段為主要產(chǎn)氣層段，地層厚度約為130～140 m（圖1b），主要為潮坪相沉積，發(fā)育藻云坪、云坪、灰云坪及灰坪等沉積微相。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置與川西氣田雷四段上亞段地層綜合柱狀圖Fig.1 Tectonic location map of the study area and comprehensive stratigraphic column of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

2 儲(chǔ)層特征

2.1 巖石學(xué)特征

川西氣田雷四上亞段巖石類型復(fù)雜多樣，可分為白云巖類、石灰?guī)r類和過渡巖類。白云巖類主要包括藻紋層白云巖（圖2a）、藻粘結(jié)白云巖（圖2b）、藻砂屑或藻團(tuán)塊白云巖（圖2c）、晶粒白云巖（圖2d）等有利于儲(chǔ)層發(fā)育的巖性，以及不利于儲(chǔ)層發(fā)育的（藻）泥晶白云巖（圖2e）；石灰?guī)r類主要包括泥灰?guī)r和藻砂屑灰?guī)r等（圖2f），儲(chǔ)層不發(fā)育，鏡下未觀察到明顯的儲(chǔ)集空間；過渡巖類包括含灰白云巖、灰質(zhì)白云巖（圖2g）、含云灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r。

2.2 儲(chǔ)集空間類型

研究區(qū)雷四上亞段白云巖儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類型復(fù)雜、多樣，儲(chǔ)層主要發(fā)育藻格架孔、粒間孔、晶間（溶）孔，其次發(fā)育少量溶洞、微裂縫和鑄?？椎龋?］。藻格架孔是主要的儲(chǔ)集空間類型（圖2a，2b），主要分布在藻紋層白云巖和（殘余）藻粘結(jié)白云巖中；孔隙形狀一般不規(guī)則，孔隙直徑變化范圍較大，從0.01 mm到1 mm均有發(fā)育，內(nèi)部常見白云石、方解石等礦物充填；藻格架孔常見順層或均勻分布，連通性好。粒間（溶）孔主要分布在藻砂屑白云巖、藻團(tuán)塊白云巖中（圖2c），以原生孔為主，后期部分被充填或半充填，連通性較好。晶間（溶）孔是研究區(qū)主要孔隙類型之一，主要分布在泥—粉晶白云巖和殘余藻結(jié)構(gòu)白云巖中；孔隙直徑介于0.05～0.4 mm，分布不均，孔隙形態(tài)不規(guī)則狀，且大小懸殊(圖2d)。

溶洞在研究區(qū)局部較發(fā)育，主要分布在藻粘結(jié)白云巖內(nèi)，孔洞直徑為2～15 mm左右，分布不均勻，部分空間被白云石、石英等礦物充填(圖2h)；在掃描電鏡下，孔喉間見瀝青和硫磺充填，溶洞整體來看連通性不好。微裂縫、溶縫的發(fā)育（圖2e）改善了儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能。研究表明，研究區(qū)至少發(fā)育3期裂縫，早期裂縫被充填或半充填，后期裂縫大部分保留，部分被擴(kuò)溶。砂屑灰?guī)r中偶見粒內(nèi)溶孔（鑄?？祝?，部分被充填、半充填，連通性不好。

圖2 川西氣田雷四上亞段儲(chǔ)層主要巖石類型及儲(chǔ)集空間類型Fig.2 Main rock types and reservoir space types of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

2.3 儲(chǔ)層物性特征

5口井361塊樣品的實(shí)測(cè)物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明：川西氣田雷四上亞段儲(chǔ)層孔隙度為2.00%～23.70%,平均為5.47%；滲透率為（0.001～186）×10-3μm2，平均為5.54×10-3μm2，其中滲透率大于1×10-3μm2的樣品占39.5%。根據(jù)研究區(qū)儲(chǔ)層特征及行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將儲(chǔ)層劃分為Ⅰ類（φ≥10%）、Ⅱ類（10%＞φ≥5%）、Ⅲ類（5%＞φ≥2%）儲(chǔ)層。統(tǒng)計(jì)表明Ⅰ類儲(chǔ)層占比為60.4%，Ⅱ類儲(chǔ)層占比為28.3%，Ⅲ類儲(chǔ)層占比為11.4%（圖3a）。根據(jù)孔隙度與滲透率的相關(guān)性分析（圖3b），研究區(qū)雷四上亞段樣品點(diǎn)可分為2個(gè)區(qū)域：①A區(qū)，呈現(xiàn)較好的線性相關(guān)性，說明該區(qū)域儲(chǔ)層類型以孔隙型為主；②B區(qū)，呈現(xiàn)低孔高滲的特征，反映該區(qū)域樣品裂縫相對(duì)較發(fā)育，儲(chǔ)層類型以裂縫-孔隙型為主。綜上所述，研究區(qū)雷四上亞段白云巖儲(chǔ)層物性受溶孔、溶洞等影響較大，局部裂縫發(fā)育，儲(chǔ)層類型以孔隙型為主，裂縫-孔隙型次之。儲(chǔ)層物性總體上具有低孔、低滲特征。

圖3 川西氣田雷四上亞段儲(chǔ)層孔隙度直方圖和孔隙度-滲透率關(guān)系圖Fig.3 Porosity histogram of and porosity-permeability crossplot of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層控制因素

川西氣田雷四上亞段白云巖儲(chǔ)層非均質(zhì)強(qiáng)，綜合沉積、成巖、構(gòu)造演化等因素分析表明，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育和分布主要受沉積高頻旋回、溶蝕作用和古今構(gòu)造等3個(gè)因素控制。

3.1 潮間帶高頻旋回中—上部微相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)

雷四段沉積晚期，川西坳陷為帶有臺(tái)地邊緣的局限臺(tái)地—蒸發(fā)臺(tái)地沉積體系，由西向東依次為障壁臺(tái)緣、潟湖和潮坪等［7］。研究區(qū)主要發(fā)育潮坪相，潮坪相可進(jìn)一步劃分為潮下帶、潮間帶和潮上帶3個(gè)亞相［8］,其中以潮間帶為主，潮下帶次之（圖4）。潮間帶內(nèi)發(fā)育云坪、藻云坪、藻砂屑灘、含膏云坪、灰云坪和含泥云坪等微相，潮下帶以灰坪和含云灰坪為主。

圖4 川西氣田A井雷四上亞段單井綜合柱狀圖Fig.4 Comprehensive column of Upper Submember of Leikoupo Member 4 of Well A in West Sichuan Gas Field

巖性組合和電性特征是識(shí)別和劃分高頻層序的主要依據(jù)。雷四上亞段可劃分為4個(gè)五級(jí)層序和22個(gè)六級(jí)層序（圖4），井間高頻層序?qū)Ρ刃院茫?,9］。潮間帶六級(jí)層序的旋回特征較明顯,如川西氣田雷四上亞段潮間帶六級(jí)完整沉積旋回垂向巖性組合模式圖（圖5），反映了水體由深變淺的沉積特征：巖性自下而上整體呈現(xiàn)灰質(zhì)含量逐漸降低、白云石含量升高、晶粒變粗、藻含量增高的特征。研究區(qū)已鉆井巖心剖析對(duì)比表明，潮間帶六級(jí)完整旋回垂向沉積序列由下至上依次為灰云坪、云坪、藻砂屑灘和藻云坪（圖5）。

圖5 川西氣田雷四上亞段段潮間帶六級(jí)完整沉積旋回垂向巖性組合模式圖Fig.5 Vertical lithologic association model of sixth-order complete sedimentary cycle in the intertidal zone of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

藻云坪位于潮間帶六級(jí)旋回的上部（圖5），水動(dòng)力條件中—弱，主要發(fā)育藻紋層白云巖和藻粘結(jié)白云巖等。藻云坪沉積古地貌相對(duì)較高，由于海平面升降明顯導(dǎo)致藻云坪頻繁暴露，使其容易受到準(zhǔn)同生期大氣淡水淋濾溶蝕，造成藻紋層(粘結(jié))格架孔發(fā)育。已鉆井資料顯示，藻云坪微相內(nèi)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育，以Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層為主,孔隙度為1.66%～20.21%，平均為7.56%，滲透率為（0.005～147）×10-3μm2，平均為8.65×10-3μm2。

藻砂屑灘位于六級(jí)旋回的中上部，水動(dòng)力條件強(qiáng)，主要發(fā)育藻砂屑白云巖、砂屑白云巖，顆粒結(jié)構(gòu)有利于原生粒間孔的形成，同時(shí)由于海平面的升降，藻砂屑灘也容易暴露在水面之上，受大氣淡水進(jìn)一步溶蝕。藻砂屑灘內(nèi)儲(chǔ)層發(fā)育，以Ⅱ類和Ⅲ類儲(chǔ)層為主,孔隙度為0.18%～14.90%，平均為4.28%，滲透率為（0.004～26.3）×10-3μm2，平均為3.68×10-3μm2。

云坪位于六級(jí)旋回的中—下部，水動(dòng)力條件較弱，主要發(fā)育（藻）泥晶白云巖，后期重結(jié)晶可形成粉—細(xì)晶白云巖。在白云石化作用過程中形成一部分晶間孔，為儲(chǔ)層進(jìn)一步改造提供了有利條件。晶粒白云巖內(nèi)儲(chǔ)層較發(fā)育，以Ⅲ類儲(chǔ)層為主,孔隙度為0.01%～23.70%，平均為4.55%，滲透率為（0.003～80.2）×10-3μm2,平均為5.34×10-3μm2。

灰云坪、云灰坪位于六級(jí)旋回下部，主要以含灰白云巖、灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r為主，這些巖石的孔隙不發(fā)育，后期重結(jié)晶、溶蝕作用對(duì)其改造弱，儲(chǔ)層發(fā)育較差。已鉆井樣品物性統(tǒng)計(jì)顯示:孔隙度為0.07%～7.39%，平均為2.14%;滲透率為（0.000 7～18.2）×10-3μm2，平均為0.55×10-3μm2。

3.2 溶蝕作用是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵因素

根據(jù)溶蝕作用形成的機(jī)理、先后順序及其與儲(chǔ)集空間的關(guān)系等，可將發(fā)生在雷四上亞段中的溶蝕作用分為準(zhǔn)同生期溶蝕、表生期巖溶和埋藏期溶蝕3大類。

3.2.1 準(zhǔn)同生期溶蝕控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成與發(fā)育

準(zhǔn)同生期溶蝕發(fā)生在準(zhǔn)同生—早成巖階段。由于海平面周期性升降變化，位于潮間帶亞相的相對(duì)高部位的藻云坪、藻砂屑灘和云坪容易頻繁暴露出水面之上，遭受大氣淡水的淋濾（次要流體還有大氣水和海水混合水，甚至海水），造成文石、高鎂方解石等不穩(wěn)定礦物組分被溶解，使得藻粘結(jié)格架孔、粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和鑄?？椎缺容^發(fā)育［10］。在巖心上可見侵蝕面（圖6a）和順層溶孔(圖6b)等準(zhǔn)同生期暴露溶蝕的典型特征［11］。由于準(zhǔn)同生溶蝕孔隙形成時(shí)間早，后期部分被方解石、白云石等礦物充填或半充填(圖6c，6d)。薄片中常見的等厚環(huán)邊和膠結(jié)物與基質(zhì)陰極發(fā)光一致（圖6e，6f）等標(biāo)志表明準(zhǔn)同生期形成的孔隙在早期發(fā)生了膠結(jié)作用［12］。后期孔隙保存較好、膠結(jié)物含量少的層段可以發(fā)育物性好的儲(chǔ)層。

圖6 川西氣田雷四上亞段準(zhǔn)同生期溶蝕及早期膠結(jié)標(biāo)志Fig.6 Signs of penecontemporaneous dissolution and early cementation of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

3.2.2 表生期溶蝕對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層改造作用明顯

表生溶蝕作用往往發(fā)生在表生成巖階段。由于構(gòu)造抬升使已固結(jié)的高度膠結(jié)的碳酸鹽巖進(jìn)入近地表環(huán)境，并遭受大氣水的溶蝕作用，表生溶蝕作用一般發(fā)生在不整合面以下垂向距離數(shù)米至上百米范圍內(nèi)［13］。研究區(qū)雷口坡組頂部由于受到中三疊世末期印支運(yùn)動(dòng)的影響，局部地區(qū)后期重新暴露于地表，遭受剝蝕及大氣水的淋濾，造成石膏、方解石等相對(duì)易溶的礦物被溶解，形成了溶孔、溶洞和溶縫等，儲(chǔ)層進(jìn)一步被改造。通過測(cè)井儲(chǔ)層評(píng)價(jià)研究，對(duì)E井—C井—D井—B井—A井進(jìn)行連井對(duì)比分析(圖7),結(jié)果表明：研究區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布在距離雷口坡組頂部不整合面下100 m以內(nèi)，100 m以下儲(chǔ)層相對(duì)欠發(fā)育。研究區(qū)巖心、薄片中常見溶洞（圖8a，8b)、滲流粉砂（圖8c）和示底構(gòu)造(圖8d)等表生溶蝕的典型標(biāo)志［14］，部分早期膠結(jié)形成的等厚亮晶環(huán)邊被溶蝕破壞（8c）。

圖7 川西氣田雷四上亞段儲(chǔ)層連井對(duì)比圖（剖面位置見圖1a）Fig.7 Reservoir correlation section of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field（section location is shown in Fig.1a）

圖8 川西氣田雷四上亞段表生溶蝕標(biāo)志Fig.8 Signs of supergene dissolution of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

3.2.3 埋藏期溶蝕對(duì)儲(chǔ)層的影響較弱

埋藏期溶蝕作用主要發(fā)生在中—晚期深埋藏成巖階段，溶蝕流體一般為有機(jī)酸或構(gòu)造熱液。川西地區(qū)在印支中晚期構(gòu)造整體下沉，上覆地層開始沉積，至燕山期—喜馬拉雅期雷四段埋深達(dá)到約4 000～7 000 m。埋藏期溶蝕作用對(duì)研究區(qū)雷四段儲(chǔ)層改造作用較弱，溶蝕標(biāo)志不明顯，僅在局部偶見埋藏溶蝕孔、瀝青或六方柱狀石英等熱液礦物充填。

3.3 古今構(gòu)造高部位有利于前期孔隙的保存

石羊場—金馬—鴨子河正向構(gòu)造帶自印支晚期已具備雛形，燕山期進(jìn)一步發(fā)展，于喜馬拉雅期定型。從構(gòu)造演化特征及形態(tài)看，從印支晚期至今該構(gòu)造的高部位基本一致。川西雷口坡組內(nèi)部烴源巖在須家河組三段沉積末期進(jìn)入生烴門限，在須家河組五段沉積末期進(jìn)入成熟階段，早侏羅世末到現(xiàn)今達(dá)到過成熟階段。從構(gòu)造和生排烴演化史看［15-16］，石羊場—金馬—鴨子河構(gòu)造帶的形成早于生排烴高峰期，因此構(gòu)造高部位長期處于油氣聚集的指向區(qū)。油氣充注后，能有效抑制規(guī)模膠結(jié)物的形成，較好地保存了早期孔隙。構(gòu)造低部位的儲(chǔ)層在埋藏期膠結(jié)作用相對(duì)較強(qiáng),孔隙中常見細(xì)—粗晶白云石和嵌晶方解石等膠結(jié)充填。A井、B井和C井分別位于鴨子河構(gòu)造和石羊場構(gòu)造的相對(duì)高部位，這3口鉆井測(cè)試均獲中—高產(chǎn)天然氣流，測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度為68.2～69.7 m（圖7）,測(cè)井孔隙度為4.45%～6.35%，平均為5.44%。D井、E井構(gòu)造位置較低，測(cè)試未獲天然氣，測(cè)井解釋儲(chǔ)層厚度為43.8～46.4 m,測(cè)井孔隙度為4.48%～4.85%，平均為4.67%。

4 儲(chǔ)層分布模式

以5口已鉆井實(shí)鉆資料為基礎(chǔ)，綜合沉積、構(gòu)造及儲(chǔ)層發(fā)育主控因素等認(rèn)識(shí)，初步建立了雷四上亞段儲(chǔ)層發(fā)育分布模式（圖9）。整體上看川西氣田儲(chǔ)層分布廣泛但非均質(zhì)強(qiáng)，Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類儲(chǔ)層相互疊置分布。縱向上，受沉積高頻旋回和表生溶蝕控制，Ⅰ、Ⅱ類儲(chǔ)層主要集中分布在雷四上亞段中、上部，下部相對(duì)欠發(fā)育。平面上，受古今構(gòu)造高部位控制，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布在金馬、鴨子河構(gòu)造高部位，石羊場次之，構(gòu)造低部位儲(chǔ)層欠發(fā)育。

圖9 川西氣田雷四上亞段儲(chǔ)層分布模式圖Fig.9 Reservoir distribution pattern of Upper Submember of Leikoupo Member 4 in West Sichuan Gas Field

5 結(jié)論

（1）川西氣田雷口坡組四段上亞段有利儲(chǔ)層主要發(fā)育在藻紋層白云巖、藻粘結(jié)白云巖、藻砂屑白云巖和泥-粉晶白云巖內(nèi)，儲(chǔ)集空間類型以藻格架孔、晶間（溶）孔、粒間孔為主，儲(chǔ)層總體具有低孔、低滲特征。

（2）川西氣田雷口坡組四段上亞段白云巖儲(chǔ)層非均質(zhì)強(qiáng)，主要受沉積高頻旋回、溶蝕作用和古今構(gòu)造等3個(gè)因素控制：位于六級(jí)沉積旋回高部位的藻云坪、砂屑灘和云坪微相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)；準(zhǔn)同生期溶蝕作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵，表生期溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層產(chǎn)生進(jìn)一步的改善作用，埋藏溶蝕作用影響較弱；古今構(gòu)造相對(duì)高部位為前期孔隙的保存提供了有利條件。

（3）縱向上，受沉積高頻旋回和表生溶蝕控制，Ⅰ類、Ⅱ類儲(chǔ)層主要集中分布在雷四上亞段中、上部；平面上，受古今構(gòu)造高部位控制，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層主要分布在石羊場—金馬—鴨子河構(gòu)造高部位。