川東北普光地區(qū)礁灘型儲(chǔ)層微觀(guān)非均質(zhì)性研究

王海芳，楊輝廷，陳培元，曾 超，劉 瑜

（1.西南石油大學(xué)，四川成都 610500；2.中國(guó)石油華北油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北任丘 062552；3.川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開(kāi)發(fā)研究院，四川成都 610051）

普光地區(qū)位于四川盆地東北部，構(gòu)造上位于四川盆地川東斷褶帶的東北段，北接秦嶺-大巴山造山帶和米倉(cāng)山復(fù)背斜，南接川南褶皺帶北緣，東靠川東南-湘鄂西隔槽式褶皺帶，西部以華鎣山斷裂帶為界鄰接四川盆地的川中、川西，直到龍門(mén)山和松潘造山帶。主體構(gòu)造屬于川東斷褶帶東北段雙石廟-普光NE向構(gòu)造帶上的一個(gè)鼻狀構(gòu)造，介于大巴山推覆帶前緣斷褶帶與川中平緩褶皺帶相接之間[1]，整體表現(xiàn)為南寬北窄、西南高北東低、西翼陡東翼緩。整個(gè)研究區(qū)勘探面積約1 116.089 km2。

前人研究表明該區(qū)儲(chǔ)層主要發(fā)育在臺(tái)地邊緣礁灘相、局限臺(tái)地相、開(kāi)闊臺(tái)地相及臺(tái)緣斜坡-陸棚相中[2]。其中邊緣礁灘相帶發(fā)育巨厚的淺灘－生物礁沉積體，儲(chǔ)層巖石類(lèi)型多，鮞粒和殘余鮞粒白云巖、結(jié)晶白云巖、礫屑白云巖和海綿礁白云巖是重要的儲(chǔ)集層巖石類(lèi)型，受沉積及成巖作用影響，孔隙類(lèi)型多樣[3-6]對(duì)油氣的儲(chǔ)集十分有利。雖然很多專(zhuān)家學(xué)者已經(jīng)對(duì)該區(qū)巖相古地理[7]、沉積[8]、儲(chǔ)層特征[9]、油氣成藏條件[10]等進(jìn)行了深入研究，但對(duì)于該區(qū)儲(chǔ)層的微觀(guān)非均質(zhì)性尚沒(méi)有系統(tǒng)的研究和認(rèn)識(shí)。鑒于此，有必要對(duì)儲(chǔ)層微觀(guān)非均質(zhì)性進(jìn)行研究，以期為下一步的油氣勘探提供依據(jù)。

1 巖性與物性特征

普光地區(qū)飛仙關(guān)組為臺(tái)地邊緣～臺(tái)地相鮞粒灘相沉積，根據(jù)區(qū)域地層對(duì)比、巖石類(lèi)別等特征大體可劃分為飛一、二、三、四段，每段巖性特征如下。

飛四段巖性為紫色、灰色白云巖、灰?guī)r、石膏質(zhì)白云巖與灰白色石膏不等厚互層，以石膏發(fā)育為特征；飛三段灰色、深灰色中至厚層狀含泥灰?guī)r、微晶灰?guī)r、白云巖夾鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、溶孔狀白云巖，形成于臺(tái)地淺灘相；飛一～二段巖性為灰色、深灰色結(jié)晶白云巖、溶孔狀白云巖、鮞狀白云巖，總體以溶孔狀白云巖較發(fā)育為特征，形成于臺(tái)地邊緣暴露淺灘相。

長(zhǎng)興組頂部為青灰色含白云質(zhì)、硅質(zhì)、泥質(zhì)灰?guī)r，含生物層、局部富集發(fā)育礁或?yàn)Ｖ小⑸喜繛橹泻駥訝罨疑自瀑|(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，以富含燧石結(jié)核為特征，底部以質(zhì)純灰?guī)r和下伏龍?zhí)督M質(zhì)不純灰?guī)r夾頁(yè)巖層呈整合接觸。

根據(jù)研究區(qū)巖石物性分析報(bào)告統(tǒng)計(jì)表明普光地區(qū)長(zhǎng)興組和飛仙關(guān)組儲(chǔ)層孔隙類(lèi)型和物性存在較大差異,總體上長(zhǎng)興組孔隙度和滲透率關(guān)系表現(xiàn)為高孔低滲，而飛仙關(guān)組表現(xiàn)為低孔高滲（見(jiàn)表1）。

表1 普光地區(qū)長(zhǎng)興組-飛仙關(guān)組儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)Table 1 Reservoir physical property statistics of Changxing-Feixianguan Formation in Puguang area

2 儲(chǔ)層微觀(guān)非均質(zhì)性特征

2.1 巖石成分非均質(zhì)

碳酸鹽巖基本組分主要由顆粒、泥、膠結(jié)物、晶粒、生物格架等五類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型組成[11]。對(duì)研究區(qū)共計(jì)1 589個(gè)樣品，其中長(zhǎng)興組286個(gè)，飛仙關(guān)組1 303個(gè)薄片進(jìn)行常規(guī)薄片鑒定，結(jié)果顯示組成巖石的主要顆粒類(lèi)型為鮞粒，占整個(gè)巖石成分的42.9%，其次含有極少部分的內(nèi)碎屑，占整個(gè)巖石成分的不到1%；膠結(jié)物主要為亮晶方解石，占整個(gè)巖石成分的56.7%。其中飛仙關(guān)組巖石的顆粒成分鮞粒的含量從5%到78%，平均值39.13%，52.4%的巖樣鮞粒含量小于其平均值；巖石的亮晶含量從22%到95%，平均含量61.4%，與鮞粒對(duì)應(yīng)有47.6%的巖樣亮晶含量小于其平均含量；長(zhǎng)興組巖石的顆粒成分鮞粒的含量明顯升高，分布范圍從10%到80%，平均含量57.43%，67%的樣品大于其平均含量；巖石的亮晶含量分布范圍從20%～90%，平均含量42%，相應(yīng)鮞粒含量的明顯升高，亮晶的含量則相應(yīng)的減少。整體上來(lái)看，飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組的巖石成分主要集中分布在鮞粒和亮晶兩類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，非均質(zhì)性不強(qiáng)，但從微觀(guān)上看，兩類(lèi)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的分布又不均勻，表現(xiàn)出較強(qiáng)的微觀(guān)非均質(zhì)性（見(jiàn)表2）。

2.2 孔隙結(jié)構(gòu)非均質(zhì)

壓汞資料能較客觀(guān)的的反映深部?jī)?chǔ)層內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，鑄體薄片圖象分析方法可以直觀(guān)的觀(guān)察、研究巖石的孔隙空間結(jié)構(gòu)特征。結(jié)合研究區(qū)壓汞和鑄體薄片資料分別對(duì)飛仙關(guān)組263、長(zhǎng)興組56個(gè)樣品進(jìn)行孔喉非均質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)得出飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組孔喉微觀(guān)非均質(zhì)性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表（表3和表4）。

表2 普光地區(qū)飛仙關(guān)組-長(zhǎng)興組巖石成分百分含量統(tǒng)計(jì)表Table 2 Rock composition percentage statistics of Feixianguan-Changxing Formation in Puguang area

表3 普光地區(qū)長(zhǎng)興組孔喉非均質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 3 Pore throat heterogeneous parameter of Changxing Formation in Puguang area

表4 普光地區(qū)飛仙關(guān)組孔喉非均質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 4 Pore throat heterogeneous paramete table of Feixianguan Formation in Puguang area

從研究區(qū)孔隙半徑分布圖來(lái)看，302-1井飛仙關(guān)組孔隙半徑以10～50 μm占優(yōu)勢(shì)，比例為61.48%，次為50～250 μm，比例為33.45%；302-1井長(zhǎng)興組孔隙半徑以 50～250 μm 為主，比例為 61.27%，次為 10～50 μm，比例為35.32%（見(jiàn)圖1a）。按照吳勝和、蔡正旗等孔隙和吼道分級(jí)指標(biāo)[12]，飛仙關(guān)組孔隙主要以中孔為主，大孔次之，長(zhǎng)興組則以大孔為主，中孔次之；從孔吼非均質(zhì)性統(tǒng)計(jì)表可以看出，飛仙關(guān)組平均喉道半徑分布范圍從 0.01～27.43 μm，平均值 8.42 μm，以 1～10 μm 為主，比例為 52.57%，次為 0.1～1 μm，比例為 30.04%；而長(zhǎng)興組平均喉道半徑分布范圍從0.06～16.94 μm,平均值1.23 μm，以 0.1～1 μm 為主，比例為 67.86%，次為 1～10 μm，比例為 26.79%（見(jiàn)圖 1b）。長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組樣品分選系數(shù)從1.06～5.81，平均值2.63，分選中等-偏差；歪度系數(shù)從0.65～4.13，平均值1.82，略偏粗歪度；均值系數(shù)從0.28～0.65，平均值0.47，均值系數(shù)總體偏小，表明孔喉分布不均勻；平均孔喉比大多數(shù)小于其平均值5.77，孔喉比偏小；孔喉配位數(shù)大多數(shù)在0.2～0.4之間，小于其平均值0.423，整體表現(xiàn)出較強(qiáng)的孔喉非均質(zhì)性。

圖1 研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)特征Fig.1 Pore structure characteristics of the study area

長(zhǎng)興組巖石在物性上具有孔隙度和滲透率相關(guān)性差，相對(duì)多的孔隙（孔隙度平均值11.57%），貢獻(xiàn)的滲透率較小（滲透率平均值5.78 mD），孔隙度和滲透率關(guān)系表現(xiàn)為高孔低滲，孔洞發(fā)育，但連通性差。在微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)上具有與高孔低滲的物性特征相對(duì)應(yīng)的特征，即排驅(qū)壓力相對(duì)較高（平均值0.4 MPa),喉道平均半徑較小（平均值1.23 μm）,50%以上的孔隙的孔喉半徑小于1 μm，分選中等~一般，孔喉偏細(xì)，集中于微細(xì)喉。

飛仙關(guān)組巖石在物性上具有孔隙度和滲透率相關(guān)性差，相對(duì)少的孔隙（孔隙度平均值8.98%），貢獻(xiàn)了較高的滲透率（滲透率平均值42.37 mD），孔隙度和滲透率關(guān)系表現(xiàn)為低孔高滲，孔喉的連通性好于長(zhǎng)興組。在微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)上具有與低孔高滲的物性特征相對(duì)應(yīng)的特征，即排驅(qū)壓力較低（平均值在微觀(guān)孔隙結(jié)構(gòu)上具有與低孔高滲的物性特征相對(duì)應(yīng)的特征，即排驅(qū)壓力較低（平均值0.18 MPa)，喉道平均半徑較大（平均值8.42 μm），50%以上的孔隙的孔喉半徑大于 1 μm，分選一般-偏差，孔吼分布不均一，主要集中于細(xì)-中吼。飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組有代表性的兩塊巖樣壓汞曲線(xiàn)，可以充分說(shuō)明兩個(gè)層位各自的孔隙結(jié)構(gòu)特征（見(jiàn)圖2）。

2.3 孔隙類(lèi)型非均質(zhì)

圖2 研究區(qū)飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組巖樣壓汞曲線(xiàn)Fig.2 Rock sample pressure mercury curve of Feixianguan-Changxing Formation in the study area

通過(guò)分析巖石掃描電子顯微鏡樣品154塊，認(rèn)為研究區(qū)主要的孔隙類(lèi)型主要有兩大類(lèi)：溶蝕孔隙和晶間孔隙，為進(jìn)一步了解孔隙的分布情況，通過(guò)對(duì)薄片鑒定資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出：長(zhǎng)興組302-1井共有433個(gè)樣品同時(shí)發(fā)育溶蝕孔和晶間孔兩類(lèi)孔隙，分布高度集中，95%以上的孔隙未充填；104-1井飛仙關(guān)組和302-1井飛仙關(guān)組506個(gè)樣品中同時(shí)發(fā)育溶蝕孔和晶間孔兩類(lèi)孔隙的樣品高達(dá)93.6%，樣品中只有晶間孔的占4%，只有溶蝕孔的只占不到3%。和長(zhǎng)興組一樣，飛仙關(guān)組孔隙分布高度集中，且?guī)缀跞课闯涮睿挥袠O少部分的孔隙為半充填。整體來(lái)看，整個(gè)研究區(qū)孔隙類(lèi)型的非均質(zhì)性不強(qiáng)。

2.4 裂縫類(lèi)型非均質(zhì)

對(duì)研究區(qū)普光102-1井5 555.76～5 938.43 m井段共計(jì)995片薄片，其中T1f1-2井段5 555.76～5 689.23 m 801片，P2ch井段5 874.28～5 938.43 m194片薄片進(jìn)行常規(guī)薄片鑒定，通過(guò)鑒定結(jié)果以及典型現(xiàn)象的觀(guān)察及描述，認(rèn)為T(mén)1f1-2中上部白云巖（深度 5 555.66～5 690.66 m，厚度135 m）裂縫統(tǒng)計(jì)共43條，以斜交縫為主（29條），次為水平縫（11條），垂直縫僅3條，有效縫僅14條。顯微鏡下見(jiàn)構(gòu)造縫103條，其中充填縫42條，有效縫61條；溶蝕縫17條，多為半充填；壓溶縫77條，被有機(jī)質(zhì)充填。P2ch上部白云巖（深度5 874.28～5 882.41 m、5 916.57～5 938.53 m，厚度 30.09 m）裂縫不發(fā)育，共有5條裂縫，其中水平縫4條，斜交縫1條，僅1條有效縫。由于碳酸鹽的脆性較高，普光302-1井構(gòu)造縫、碎裂縫以及巖石的溶蝕縫和收縮縫在5 281.90～5 284 m和5 294.67～5 298.11 m井段較發(fā)育，但是這些裂縫多被泥質(zhì)及干瀝青充填，極少未被充填。同樣在普光104-1井，共有裂縫64條，多被泥質(zhì)及干瀝青充填，只有極少部分未被充填。總體來(lái)看，普光地區(qū)長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組裂縫類(lèi)型主要以溶蝕縫和構(gòu)造縫為主，裂縫類(lèi)型非均質(zhì)性不強(qiáng)。

3 結(jié)論

普光地區(qū)長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組礁灘型儲(chǔ)層巖石成分微觀(guān)非均質(zhì)性較強(qiáng)，表現(xiàn)在組成巖石的兩大主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型鮞粒和亮晶的百分含量分布極其不均勻；在孔隙結(jié)構(gòu)微觀(guān)非均質(zhì)性上表現(xiàn)為各孔喉非均質(zhì)參數(shù)的分布不均勻，整體表現(xiàn)出較強(qiáng)的微觀(guān)非均質(zhì)性。

普光地區(qū)長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組礁灘型儲(chǔ)層在孔隙和裂縫類(lèi)型微觀(guān)非均質(zhì)性上均較弱，在孔隙類(lèi)型微觀(guān)非均質(zhì)性上，溶蝕孔和晶間孔分布高度集中，而在裂縫類(lèi)型微觀(guān)非均質(zhì)性上，溶蝕縫和構(gòu)造縫分布相對(duì)集中。

普光地區(qū)長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組礁灘型儲(chǔ)層長(zhǎng)興組表現(xiàn)為高孔低滲的物性關(guān)系，飛仙關(guān)組表現(xiàn)為低孔高滲的物性關(guān)系都與長(zhǎng)興-飛仙關(guān)組礁灘型儲(chǔ)層所表現(xiàn)出來(lái)的孔吼微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征相符。

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