川西北地區中二疊統白云巖儲層特征與評價

周吉羚，李國蓉，2，雷和金，高魚偉，符浩

（1.成都理工大學能源學院，四川成都610059；2.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川成都610059）

川西北地區中二疊統白云巖儲層特征與評價

周吉羚1，李國蓉1，2，雷和金1，高魚偉1，符浩1

（1.成都理工大學能源學院，四川成都610059；2.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，四川成都610059）

川西北地區中二疊統白云巖儲層具有良好的勘探潛力，本文通過薄片的觀察并結合野外露頭和鉆井剖面等資料，認識到中二疊統白云巖內儲集空間主要為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞以及熱液破裂縫，主要發育白云巖溶蝕孔洞型儲層，儲層發育受熱液地質作用控制，熱液白云巖構成儲層發育的基礎，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構成儲層儲滲空間，導致儲層的形成。最終認為川西南地區是白云巖儲層發育的最有利區域，川西中段是白云巖儲層發育的有利區域，川西北段是白云巖儲層發育的較有利區域。

川西北；中二疊統；白云巖儲層；熱液作用；儲層特征；儲層評價

近幾年，在川西北地區的龍4井、龍16井、礦3井、周公1井等13口井相繼發現有大套優質白云巖儲層［1］，揭示出川西北地區中二疊統白云巖儲層具有的良好勘探潛力。很多學者也對該區做了大量的研究，李軍龍等（2011）認為中二疊統的儲滲空間為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞及裂縫［2］；石新等（2005）認為中二疊統儲集巖主要為結晶白云巖，其次是豹斑白云巖［3］；胡明毅等（2012）認為儲層以白云巖儲層為主，其次還存在淺灘相儲層和古巖溶儲層［4］。羅靜等（2013）認為儲層在整體上屬于低孔滲儲層［5］；馮仁蔚等（2007）認為在縱向上，白云巖儲層主要分布于棲二段以及茅三段［6］；石新等（2005）認為在平面上，中二疊統白云巖儲層最發育的地區為龍門山前緣帶，并且儲層形成機制主要為白云巖化作用和多期次的溶蝕作用［3］。然而川西北地區中二疊統白云巖儲層在縱向上分布不穩定，橫向上也難以大范圍追蹤對比。基于此，本文通過薄片的觀察來識別研究區儲集巖石類型以及儲集空間類型，再通過洪雅張村、廣元西北鄉等野外露頭以及周公1井、漢1井等11口井的鉆井剖面對儲層進行剖析，認識各層段儲層發育分布特征及對川西北中二疊統白云巖儲層進行分區評價。

圖1　四川盆地代表井古熱流史（據朱傳慶等，2010）Fig.1 The thermal history of typical wells in Sichuan basin（according to Zhu Chuanqing et al，2010）

1　地質背景

川西北地區構造位置處于上揚子準地臺北部邊緣的三個次級構造帶的交匯部位［7］。在川西北地區，主要的斷裂系統為龍門山斷裂和峨眉-瓦山斷裂，川中的華鎣山斷裂也對川西北地區中二疊統白云巖的分布有一定的控制作用［8］。紅色方框中的區域是本次研究的工區，由于中、晚二疊統之間發生的地殼張裂活動伴隨大量峨眉山玄武巖的噴出，海西旋回中的東吳運動對研究區中二疊統的影響最為深遠。

按照三份方案，中二疊統可以劃分為棲霞組和茅口組。茅口組與上覆上二疊統地層假整合接觸［9］，棲霞組地層與下伏梁山組、上覆茅口組均為整合接觸［4］。中二疊統為陸表海臺地沉積，主要的沉積相為開闊臺地相和臺地邊緣灘相，灘體主要發育在中二疊統的高位體系域時期。

對四川盆地進行的熱流史分析發現，四川盆地最大古熱流的出現時間以及古熱流在平面上的分布與峨眉山玄武巖的噴發和巖漿活動的相關性很好，在一定程度上揭示了東吳運動期間發生的地裂運動導致了巖漿活動產生的熱效應［10］，因此在川西北中二疊統時期，熱液作用對白云巖和白云巖儲層的形成和發育都起到了最重要的作用（見圖1）。

2　儲集白云巖類型

巖芯及薄片觀察表明，中二疊統棲霞組的白云巖主要分布在棲二段上，在川西北地區可見淺灰色、灰白色厚層狀白云質灰巖或灰質云巖和白云巖，并且厚度變化大，一般為12 m～300 m。茅口組白云巖主要在茅三段富集，白云石化作用明顯，可見豹斑狀白云石和晶粒白云石。研究發現能構成中二疊統儲層的白云巖類型有晶粒白云巖，豹斑狀白云巖，其中以中-粗晶白云巖，鞍狀白云巖的孔洞最發育，儲集性能好。另外研究區內一些與熱液白云巖共生的巖石組構也能反映白云巖儲層的特征和分布特點。例如，在張村剖面及廣元西鄉見到的大量熱液破裂縫，常常在鞍狀白云石邊緣生長，同時瀝青充填于縫中，在一定程度上提高了儲集巖的滲透率。而在熱液白云巖中發育片狀晶洞，由于瀝青及方解石的充填，卻大大降低了儲集巖的儲集性能。

3　儲集空間類型

通過對野外露頭與室內普通薄片、鑄體薄片的觀察，根據儲集空間的大小以及形態將研究區中二疊統的儲滲空間劃分為孔隙、孔洞以及裂縫等三類，對各類儲集空間描述如下。

圖2　川西北中二疊統儲集白云巖類型Fig.2 The reservoir dolomite types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

3.1孔隙

孔隙是指巖石中未被固體物質所充填的空間，直徑小于2 mm，按照成因可以分為原生孔隙以及次生孔隙。在川西北地區中二疊統地層中，原生孔隙主要為晶間孔，次生孔隙以晶間溶孔為主。由于研究區中二疊統白云石以半自形-它形晶為主，所以晶間孔不太發育，僅在少數自形-半自形白云石晶粒之間呈多面體形態，局部晶間孔內有少量瀝青充填。晶間溶孔在研究區較為發育，它是由晶間孔經過后期的溶蝕作用所形成的，孔隙邊緣具有非常明顯的殘余溶蝕痕跡，溶蝕作用增加了晶間孔之間的連通性，使得儲集性能得到了極大的提高，局部面孔率可以達到10%。

3.2孔洞

孔洞是指直徑大于2 mm的孔隙，在研究區內主要由溶蝕作用所形成，按照成因不同可以劃分為孔隙型孔洞和裂縫型孔洞。孔隙型孔洞是在早期晶間溶孔的基礎上經過熱液溶蝕作用所形成的孔洞，裂縫型孔洞是在裂縫的基礎上經過溶蝕作用擴大所形成的。溶蝕孔洞是研究區內最為重要的儲集空間，發育最為廣泛，一般為半充填-未充填狀態，部分面孔率約可達20%，孔洞大小差異較大并且形態多樣，最大的孔洞直徑可大10 cm。

3.3裂縫

研究區內中二疊統裂縫非常發育，根據成因主要劃分為構造裂縫以及熱液破裂縫。石新（2005）認為中二疊統白云巖中至少發育三期構造裂縫，大部分被方解石所充填，只有第三期構造裂縫未完全充填，可以提高儲層的儲集性能［3］。熱液破裂縫為研究區內中二疊統非常重要的儲集空間，它可以通過熱液溶蝕作用進一步擴大為縫狀的溶蝕孔洞。此外，壓溶作用形成的縫合線也是一種裂縫類型，有利于油氣的運移和聚集。

圖3　川西北中二疊統儲集空間類型Fig.3 The reservoir space types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

4　儲層類型及縱向分布特征

按照儲層成因分類，川西北地區中二疊統主要發育白云巖溶蝕孔洞型儲層，儲層發育受熱液地質作用控制，熱液白云巖構成儲層發育的基礎，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構成儲層儲滲空間，導致儲層的形成。張村剖面白云巖溶蝕孔洞型儲層在棲霞組與茅口組均有發育，儲層單層厚度較薄，棲霞組儲層累計厚度為36 m，茅口組儲層累計厚度為51 m，中二疊統白云巖溶蝕孔洞型儲層總厚度為87 m。廣元西北鄉剖面與礦2井白云巖溶蝕孔洞型儲層只在棲霞組中上部發育，其中廣元西北鄉剖面儲層累計厚度為38 m，礦2井儲層累計厚度為47 m。這3個露頭剖面以及鉆井剖面白云巖溶蝕孔洞型儲層的厚度以及儲集空間的分布均與熱液地質作用關系密切。

通過川西北地區中二疊統白云巖溶蝕孔洞型儲層的連井對比，可以發現，中二疊統白云巖溶蝕孔洞型儲層發育分布與層序關系不密切，川西北部區域白云巖溶蝕孔洞型儲層主要在棲霞組上部發育，川西南部區域白云巖溶蝕孔洞型儲層不僅在棲霞組發育，還可在茅口組發育，熱液成因白云巖層轉換為儲層的概率高。

圖4　張村剖面中二疊統熱液溶蝕孔洞充填狀況統計Fig.4 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Zhangcun profile

圖5　廣元西北鄉剖面中二疊統熱液溶蝕孔洞充填狀況統計Fig.5 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Guangyuan profile.

5　熱液作用對儲層的影響

熱液地質作用一方面使圍巖發生熱液破裂作用、熱液白云巖化作用以及熱液溶蝕作用，產生大量的儲滲空間，從而大大提高巖石的孔隙度，形成優質的白云巖儲層。另一方面，熱液作用也會對儲層產生一定的破壞作用，因為在熱液地質作用過程當中會有熱液礦物不同程度的充填于已經形成的孔洞當中，從而使得儲集空間減少甚至消失。

本次觀察的洪雅張村剖面、廣元西北鄉剖面熱液溶蝕孔洞充填狀況的統計（見圖4、圖5），可見僅有5%～6%的熱液溶蝕孔洞完全被熱液礦物充填，有39%～67%的熱液溶蝕孔洞顯不完全充填，有29%～56%的熱液溶蝕孔洞未見礦物充填，可見熱液溶蝕孔洞保存為有效儲滲空間的概率高。因此，熱液作用對儲層的建設性遠遠大于其對儲層的破壞性。

6　白云巖儲層概略分區評價

中二疊統熱液成因白云巖溶蝕孔洞型儲層的發育分布規律與熱液白云巖的分布規律相似，受古張性斷裂及峨眉地幔柱的影響強度變化控制，主要分布在龍門山大斷裂的東南段、峨眉-瓦山斷裂附近以及華鎣山斷裂附近，其中峨眉-瓦山斷裂附近的川西南地區是此類儲層發育的最有利區域（Ⅰ區），具有儲層發育層位廣泛（不僅在棲霞組發育，同時茅口組也發育）、儲層厚度較大的特征（平均厚度約為53 m）；華鎣山斷裂附近的川西中段是此類儲層發育的有利區域（Ⅱ區），通常在棲霞組或/和茅口組發育，白云巖溶蝕孔洞型儲層厚度平均值約為22 m；龍門山大斷裂東南段的川西北段是此類儲層發育的較有利區域（Ⅲ區），一般只在棲霞組中上部發育，儲層厚度平均值約為26 m；此外在其它斷裂附近還存在該類儲層發育的潛在區域（Ⅳ區）（見圖6）。

圖6　川西北地區中二疊統熱液白云巖溶蝕孔洞型儲層概略分區評價圖Fig.6 The briefly partition evaluation diagram of hydrothermal dissolution vug dolomite reservoir of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

7　結論

（1）中二疊統儲層的白云巖類型有晶粒白云巖，豹斑狀白云巖，其中以中-粗晶白云巖，鞍狀白云巖的孔洞最發育，儲集性能好。另外研究區內一些與熱液白云巖共生的巖石組構也能反映白云巖儲層的特征和分布特點。

（2）中二疊統白云巖內儲集空間主要為晶間孔、晶間溶孔、溶蝕孔洞以及熱液破裂縫，主要發育白云巖溶蝕孔洞型儲層，儲層發育受熱液地質作用控制，熱液白云巖構成儲層發育的基礎，熱液溶蝕作用形成縫孔洞，構成儲層儲滲空間，導致儲層的形成。

（3）中二疊統白云巖溶蝕孔洞型儲層發育分布與層序關系不密切，而熱液成因白云巖層轉換為儲層的概率高。熱液作用對儲層的建設性遠遠大于其對儲層的破壞性。這類儲層的發育分布規律與熱液白云巖的分布規律相似，受古張性斷裂及峨眉地幔柱的影響強度變化控制，川西南地區是此類儲層發育的最有利區域，川西中段是此類儲層發育的有利區域，川西北段是此類儲層發育的較有利區域。

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Middle Permian dolomite reservoir characteristics and evaluation in northwestern Sichuan basin

ZHOU Jiling1，LI Guorong1，2，LEI Hejin1，GAO Yuwei1，FU Hao1
（1.College of Energy Resources of Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

The middle Permian's dolomite reservoir in the north west region of Sichuan has a good exploration potential.Through the thin section observation and the data of outcrop and drilling，this article argues that the middle Permian dolomite reservoir space mainly includes intergranular holes，intergranular dissolution pores，caverns，the hydrothermal breaking cracks.The main reservoir type is dissolution vug dolomite reservoir，and the development of reservoir is controlled by hydrothermal geological effect.The hydrothermal dolomite constitute the basis for the development of reservoir.And hydrothermal dissolution formed seams and holes. It constituted the reservoir spaces and resulted in the formation of reservoir.The final analysis is that southwest region is the most favorable area，the middle of Sichuan is favorable area，northwest region is more favorable area.

northwestern Sichuan；middle Permian；dolomite reservoir；hydrothermal process；reservoir characteristics；reservoir evaluation

化學工程

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.019

TE122.23

A

1673-5285（2015）05-0078-06

2015－03-12

國家科技重大專項“大型油氣田及煤層氣開發”下設子課題，項目編號：2011ZX05005；國家自然科學基金資助項目，項目編號：41272150。

周吉羚，女（1991-），四川成都人，成都理工大學在讀碩士，主要從事儲層地質學與儲層地球化學工作，郵箱：1024393331@qq.com。