裂縫對川中雷口坡組風化殼儲層發育的影響

甘學啟，宋文燕，王志萍

(1.斯倫貝謝中國公司，四川 成都 610041;2.重慶一三六地質隊，重慶 402247;3.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

引 言

繼2009年川中地區部署了以雷口坡組為目的層的探井后，目前雷口坡組已經是川中地區主要含氣層系之一，年產氣達4×108m3/a，而整個川中地區年產氣量為 10 × 108m3/a［1－3］。雷口坡組儲層具有基質物性差，儲層類型多、成因多、非均質性強的特點，鄰井之間油氣顯示差別懸殊，高產井旁有低產井，甚至干井存在，油氣勘探難度較大。

筆者首次將川中地區地面構造分為四大構造群，繪制了川中雷口坡組頂部裂縫發育平面分布圖，并分析了裂縫對巖溶作用、儲層滲透性和儲集性的影響。結果表明:裂縫的存在可以促進巖溶作用的進行，提高儲層的儲滲能力，連通孤立的溶蝕孔洞，但巖溶儲層的發育不完全受裂縫的控制，該結果可為該區進一步勘探開發提供指導。

1 工區概況

川中地區構造位置屬四川盆地川中平緩褶皺帶和川北低褶帶的南部，研究區面積約 4 ×104km2［4－5］，區內雷口坡組分布廣泛，厚度為300～700 m，由東南往西北增厚，出現臺盆與臺坪相間的格局，可劃分為開闊臺地、局限臺地、蒸發臺地3種相帶，受潮汐作用和波浪作用的共同影響，沉積了1套富含藍綠藻的白云巖夾膏鹽巖和石灰巖沉積，局部夾有分布范圍狹窄、厚度較薄的顆粒巖。雷口坡組中所夾的粗結構白云巖儲滲條件較好，受印支期侵蝕面形成的風化殼溶蝕孔洞，使儲集層物性得到改善，油氣資源應該很豐富，但由于川東高陡構造帶褶皺，使得70%的構造軸部出露雷口坡組及以下地層，加上雷口坡組在瀘州地區缺失，致使雷口坡勘探區域受到限制。

2 構造特征及演化

研究區內褶皺強度小，構造平緩，兩翼傾角一般只有1～3°，構造軸向多為北東東;出露地層為中、上侏羅統，由于受華鎣山斷裂帶抬升的影響，東側出露地層老，向西依次變新。背斜東端傾沒較緩，西端傾沒不明顯，或呈鼻狀延伸［2－4］。川中構造具有東高西低、自東向西傾伏的特點。

震旦系以來，四川盆地主要為下陷并接受沉積，喜馬拉雅運動形成了盆地內絕大多數現今構造，川中地區作為四川盆地的組成部分，經歷了與四川盆地一樣的沉積—構造演化史，先后沉積了2套地層，中三疊統以下的海相地層和上三疊統—新第三系的陸相地層，海相地層以碳酸鹽巖為主，陸相地層以砂泥巖為主。

下古生界以來，川中地區經歷了加里東期、海西期、印支期、燕山—喜山期多次大規模的構造運動，其中對雷口坡組風化殼巖溶形成影響最大的是中三疊世中晚期的印支運動［4－6］，受該運動影響，瀘州古隆起開始形成，海水由東向西退出四川盆地，自此到晚三疊統諾利期開始接受沉積為止，雷口坡組被抬升剝蝕的時期前后持續了約5 Ma的時間，暴露期地殼差異上升使古隆起幅度達1000 m［4－5］，瀘州古隆起中心已無雷口坡組殘留。

3 裂縫特征

雷口坡組構造縫和非構造縫均有發育，據野外觀察，構造縫呈組系出現，并有一定規律和方向，延伸長度較大，裂縫面?？梢姷V物質充填現象，見擦痕、階步等構造變形留下的痕跡。儲層構造縫寬度以小于1 mm為主，占裂縫總數的90%，其次是1～5 mm，約占10%，其他寬度裂縫相對較少;高角度縫(圖1a)、低角度縫(圖1b)及水平縫均有見到，但以小于45°裂縫最發育，約占總數的70%，高角度縫約占裂縫總數的22%。

圖1 雷口坡組高角度、低角度裂縫

雷口坡組儲層裂縫充填程度以半充填為主，占裂縫發育總數的78%左右，其次為未充填縫，約占總數的16%，另外也有少量全充填縫(圖2a);充填物以泥質為主(圖2b、c)，約占裂縫總數的57%，其次為方解石(圖2d)，約占總數的40%，另外還包括一些白云石、瀝青質和黃鐵礦等。

圖2 雷口坡組裂縫充填情況

依據非構造縫形成主控因素的差異，雷口坡組非構造縫主要分為成巖縫(圖3a)、壓溶縫(圖3b)，其形成與印支期硬石膏吸水膨脹后產生的擠壓應力場和膏溶角礫巖殘余礫間縫(隙)及壓實溶解有關［6－7］，各類非構造縫可自成體系，成為巖層中重要的儲、滲空間，非構造縫以溶蝕縫為主，但規模較小，且總體上發育有限。

圖3 雷口坡組成巖縫與壓溶縫

4 裂縫分布特征

構造縫的形成與區域構造應力場和局部構造及斷層附近的局部應力場有關，其發育主要受構造變形程度的影響，伴隨著褶皺和斷裂等構造形成過程產生，大多數構造縫的分布是有規律的，通常褶皺的翼部和端部，斷裂帶兩側或斷層末端應力釋放區是裂縫發育帶［8－10］。

以川中雷口坡組頂面構造圖為基礎，通過分析川中地區四大構造群的構造特征，重點為背斜和斷層的發育特征及發育程度，根據川中地面和地下構造形跡，結合構造發展史，分析川中地區雷口坡組主要構造形成時期和所受應力，以及不同階段構造力的強弱和方向，最終推導出裂縫在川中雷口坡組不同部位的發育程度等特征，最后，結合野外剖面的裂縫觀察資料，繪制出川中雷口坡組裂縫發育分布圖(圖4)。

川中地區裂縫發育程度可以分為4個級別，一級裂縫發育區主要分布在中部構造群的北東向構造和北部構造群的北西向構造中，集中在遂寧—岳池以南、潼南到合川以北，西充—廣安以北，以及儀隴—營山—渠縣一帶，處于斷層發育程度高、規模大以及構造發育程度高的地區;二級裂縫發育區主要分布在西部構造群的北東向構造附近，位于鹽亭、簡陽一帶，南部平緩構造群發育次之，主要分布在安岳附近，銅梁—大足一線以南，該帶中斷層和構造發育，但其發育程度和規模均小于一級裂縫發育區;三級裂縫發育區在川中地區均有發育，但分布較為零散，該帶中構造不發育，斷層發育條數極少，且延伸短規模小，屬于裂縫發育臨界區;其他地區構造平緩，斷層不發育，裂縫欠發育，為四級裂縫發育區。

該裂縫發育分布圖與雷口坡組取心觀察資料、生產動態資料、測井資料進行了對比，所劃分的各級裂縫發育區與實際資料吻合程度較高，裂縫發育分布圖可靠性較好。

5 裂縫對儲層的影響

5.1 對巖溶作用的影響

構造縫為巖溶發育提供物質通道，非構造縫可以加速溶蝕作用的進行，促進巖溶的發育;巖溶的發育又可以使小裂縫變成大裂縫，通過逐漸加強的溶蝕作用，使一系列發育的孤立小裂縫發育成大斷裂或者大溶洞，從而改善碳酸鹽巖儲層的物性［11］。

在2條或者2條以上的構造縫相交處易形成溶孔，特別是當多條構造縫相交于一點則會明顯加速碳酸鹽巖的溶蝕作用;當幾條構造縫同時發育，特別是當裂縫與斷層或不整合面距離較近或者相連通時，構造縫彼此連通，會極大促進溶蝕孔洞發育。

另外，裂縫發育與層面的關系影響溶蝕作用，川中雷口坡組風化殼頂面以上溶蝕作用相對較弱，而在風化殼頂面以下溶蝕作用較強。據野外曹家壩剖面觀察，滲流帶中發育與層面垂直的裂縫，在巖溶作用的影響下，該類裂縫可進一步演化為溶溝，在潛流帶中見密集發育、順層面發育的裂縫，溶蝕作用沿著這類裂縫進行，形成了大量順層溶蝕的孔洞。

非構造縫加速巖溶作用發生。研究區非構造縫主要分為成巖縫和壓溶縫，其中成巖縫主要起到水系溝通的作用，溶蝕縫和壓溶縫可促進裂縫的連通性，加速巖溶作用發生。

圖4 川中雷口坡組裂縫發育分布

5.2 提高儲層滲透性

通過統計磨溪、元壩、龍崗地區儲層的孔隙度和滲透率的關系，建立孔、滲相關性圖，發現磨溪、元壩地區孔隙度和滲透率間呈線性關系，兩者的相關性較好，但部分數據較為分散，表明儲層的儲集性能也受裂縫(顯裂縫及微裂縫)影響，使滲透率提高1～2個數量級，推測磨溪、元壩地區風化殼儲層為局部發育裂縫的孔隙性儲層。

龍崗地區儲層的孔隙度和滲透率相關性較差(表1)，儲層的儲集性能受裂縫(顯裂縫及微裂縫)影響較大，發育的裂縫系統能使孔隙度不高的樣品同樣具有較高的滲透性，從而造成儲層孔滲相關性較差，初步推斷龍崗地區風化殼有效儲層以裂縫—孔隙性儲層為主，但也不乏孔隙性儲層的存在，相對高孔儲層與裂縫有效配合是該區氣藏獲產的關鍵。

表1 雷口坡組風化殼儲層孔、滲相關性

因此，川中雷口坡組風化殼儲層中，孔、滲相關性較好，裂縫對改善儲層滲透性有一定的作用。

5.3 提高儲層儲集能力

川中雷口坡組風化殼儲層溶蝕孔洞發育，但它們在形成的過程中或形成之后，由于各種原因可能彼此孤立，未能相互連通，而裂縫的發育可以改變這一現象，連接部分孤立的溶蝕孔洞，增大儲集空間，有效提高儲層儲集能力 。

通過對巖心觀察和成像測井資料的分析，在裂縫發育井中，儲層產量一般要高于裂縫不發育井位(表2)。

表2 各井位儲層產能與裂縫發育情況

但研究區部分井中，裂縫雖不發育，卻仍然有相當可觀的油氣產量;也有不少井位，裂縫發育，但測試結果為干層，如LG30、LG163井。另通過巖心薄片觀察，研究區部分裂縫見切穿角礫的情況，角礫是溶蝕作用的產物，推測這些裂縫發育于巖溶作用之后，未對風化殼巖溶起作用，因此，總的來說，裂縫的存在可以促進巖溶儲層的發育，但巖溶儲層的發育不完全受裂縫的控制。

6 結論

(1)雷口坡組風化殼儲層裂縫發育，以中小型低角度半充填構造縫為主，充填物多為泥質和方解石。非構造縫主要為溶蝕縫，規模較小，總體上不發育。

(2)構造縫發育程度可以分為4個級別，其發育主要與區域構造應力場和局部構造及斷層附近的局部應力場有關，受構造變形程度的影響，伴隨著褶皺和斷裂等構造形成過程產生。

(3)裂縫的存在可促進巖溶作用的進行，提高滲透性，連通孤立的溶蝕空洞，增大儲層的儲滲能力。

(4)風化殼巖溶儲層的發育不完全受裂縫控制，裂縫只是儲層發育的影響因素之一。

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