四川盆地五百梯地區(qū)長興組生物礁儲層特征研究

袁賜鳴，羅 威，王 雷

(成都理工大學 能源學院，四川 成都 610059)

近二三十年以來，有許多的學者參與到了川東北長興組生物礁儲層的研究中，不同學者依據(jù)不同地區(qū)的資料和不同的研究方法，從不同的方面闡述了生物礁儲層的沉積地貌、海平面波動、白云巖化、溶蝕作用、構造裂縫等因素對生物礁儲層的影響和控制作用。雖然生物礁儲層的研究程度已相對較高，但在某些細節(jié)問題的認識上可能還存在一些分歧，主要的問題在于對生物礁儲層的地震識別。本文根據(jù)井位分布位置、生物礁的分布特征及實際可用巖性資料，選取了研究區(qū)的天東10井作為研究對象，來對其進行詳細的巖芯觀察和巖屑薄片鑒定描述，這能夠為研究區(qū)的地震資料解釋和下一步的勘探提供了翔實的基礎資料和事實依據(jù)。

1 區(qū)域地質概況

四川盆地上二疊統(tǒng)屬于海侵型碳酸鹽緩坡沉積，整個川東地區(qū)吳家坪期為典型的碳酸鹽緩坡環(huán)境，長興期為向碳酸鹽臺地轉化的碳酸鹽緩坡環(huán)境[1-3]，而長興組生物礁是碳酸鹽巖緩坡上發(fā)育起來的海侵生物礁系[4-6]。川東及川東北地區(qū)同屬海相沉積區(qū)，研究區(qū)長興組以開闊臺地沉積相為主，生物礁主要發(fā)育在臺地邊緣和臺地內部相對隆起的部位[3-9]。

2 巖心及薄片特征

天東10井位于大天池構造北段東翼斷下盤的五百梯構造北高點，北段近軸部，是一口礁灘型產氣井[5-6]。巖性主要是灰色、灰褐色、褐灰色白云巖，溶孔云巖及深灰色灰?guī)r，下部為深灰色硅質灰?guī)r。其中，飛仙關組均為巖屑樣，巖性主要是深灰色、灰黑色泥晶灰?guī)r和灰黑色燧石結核泥晶灰?guī)r，底部為深灰色細粉晶灰?guī)r。巖石相對致密、泥質含量不均。長興組巖性主要為細粉晶灰?guī)r、細粉晶白云巖、泥晶生屑或藻屑灰?guī)r、亮晶生屑或藻屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等(圖1～7)。

長興組取芯井段為3748.0～3898.1m，底界以鉆遇燧石結核灰?guī)r為止，芯長147 m。巖石類型主要為細晶白云巖、溶孔白云巖、生物碎屑灰?guī)r，生物類型主要有海綿、苔蘚蟲、棘皮、藻類等。本文根據(jù)天東10井的分層數(shù)據(jù)，接下來簡述長興組各段的巖心及薄片特征(表1)。

表1 天東10井分層數(shù)據(jù)表

2.1 長三段巖心及薄片特征

長興組三段：3740～3774 m，均為巖芯樣。上部為細粉晶白云巖，粗粉晶白云巖，夾細粉晶灰質白云巖及少量云質泥巖，細粉晶、粗粉晶白云巖中含少量棘皮類生物、藻屑等，部分依然可見交代殘余粒屑結構，原巖可能是砂屑結構或生物碎屑結構，其中有機質呈團分布，黃鐵礦呈團狀或零散狀分布。發(fā)育構造縫，并被有機質、方解石、白云石等充填。不同程度的白云化作用或重結晶作用使得白云石晶體大小不一，呈現(xiàn)出雙眾數(shù)結構，晶體較粗的部分發(fā)育晶間孔，并被瀝青充填(圖1)。

圖1 天東10井長興組三段上部巖石特征(3771.15-3773.31 m)

中部(3763.56～3769.25 m)為溶孔細粉晶、細晶白云巖，夾海綿白云巖和交代殘余生物碎屑、砂屑白云巖，可見少量殘余的砂屑和少量生物碎屑。發(fā)育晶間孔、晶間溶孔和擴大溶孔，面孔率分布在3%～12%，部分溶孔被有機質、粗大的方解石充填，且有機質占位早于方解石(圖2)。

圖2 天東10井長興組三段中部巖石特征(3767.03-3767.12 m)

下部為細晶白云巖，少量粗粉晶白云巖。白云石呈菱形，自形程度高，晶間孔基本全部被黑色有機質充填。發(fā)育裂縫及少量擴大溶孔，致使巖石連通性變好(圖3)。

圖3 天東10井長興組三段下部巖石特征(3757.13-3757.21 m)

2.2 長二段巖心及薄片特征

長組興組二段為3774～3891 m，均為巖芯樣。上部為細晶白云巖、藻團粒細粉晶白云巖、粗粉晶白云巖、溶孔細晶白云巖，夾少量粗粉晶生物云質灰?guī)r。強烈的白云化作用和重結晶作用，使得白云晶體大小不一，較細的白云巖部分晶間孔不發(fā)育，較粗部分發(fā)育晶間孔，并被有機質和方解石充填，有機質早于方解石。可見交代殘余的生物碎片，重結晶后不易辨認，可辨認的有生物有孔蟲，棘皮較多。孔隙主要為晶間孔、晶間溶孔、擴大溶孔及溶蝕縫、構造縫，部分構造縫充填有石膏(圖4)。

圖4 天東10井長興組二段上部巖石特征

中部為細粉晶海綿白云巖、細粉晶生物碎屑云質灰?guī)r、溶孔細晶灰?guī)r、溶孔生物細晶白云巖、細晶白云巖。重結晶作用強烈，大部份生物模糊不清，溶孔可見生物體腔溶孔，瓣鰓類生物體形大，但均被溶蝕，粒間溶孔，晶間溶孔等。下部為細粉晶海綿灰?guī)r-溶孔細晶白云巖、生物細晶灰?guī)r-細粉晶生物碎屑灰?guī)r與溶孔細晶白云的互層-亮晶礁角礫灰?guī)r和細粉晶藻團粒灰?guī)r互層-溶孔細晶白云巖-生物屑細粉晶灰?guī)r。其中生物類型有：海綿、藻屑、棘皮、有孔蟲等，孔隙主要是晶間孔、晶間溶孔、擴大溶孔、鑄模孔、溶蝕縫等，發(fā)育多段儲集層(圖5～圖6)。

圖5 天東10井長興組二段中部巖石特征

圖6 天東10井長興組二段下部巖石特征

2.3 長一段巖心及薄片特征

長興組一段為3891～3962 m，上部為巖芯樣。巖芯未見長一段底，取芯底界為3898.1 m，主要以細粉晶棘皮灰?guī)r和細粉晶藻屑灰?guī)r，夾亮晶蜓科灰?guī)r。重結晶作用比較強烈，粒屑和填隙物遭受不同程度的重結晶作用，生物結構被破壞，可見蜓、棘皮、藻屑、有孔蟲、腕足等生物碎屑，部分生物被硅化，有些被有機質浸染。發(fā)育少量粒間溶孔、粒內溶孔，可見縫合線、裂縫中充填有泥質、有機質(圖7)。

圖7 天東10井長興組一段巖石特征

3 巖性特征分析

3.1 巖石類型

根據(jù)對天東10井的巖芯和薄片的觀察，可以看出其主要巖石類型有泥微晶灰?guī)r、含生物碎屑泥微晶灰?guī)r、微晶生物碎屑灰?guī)r、海綿礁灰?guī)r、白云化生物碎屑灰?guī)r，微晶白云巖、粉晶白云巖、細晶白云巖、中-細晶白云巖，殘余生屑白云巖、灰質白云巖、硅質白云巖、膏鹽等。其中碳酸鹽巖按結構-成因分類，可歸納為泥、微晶結構的巖石、顆粒結構的巖石、生物骨架結構的巖石、交代殘余結構的巖石和晶粒結構的巖石。

3.2 孔隙類型

由巖芯觀察和薄片鑒定結果可知，所選的天東10井主要發(fā)育的孔隙為次生孔隙。孔隙類型主要為晶間孔、晶間溶孔、粒內溶孔、粒間溶孔、擴大溶孔、溶蝕縫、鑄模孔等。4、儲層特征分析通過以上巖芯和薄片觀察，結合巖石特征、孔隙特征和類型，將儲層質量劃分為：平均孔隙度>6%為優(yōu)，平均孔隙度在4%～6%之間為良，平均孔隙度在3%～4%之間為中，平均孔隙度在1%～3%之間為差，平均孔隙度<1%為極差等幾種類別。

在長興組三段，上部為淺灰-灰色粉晶-細晶白云巖，下部淺灰-灰色溶孔白云巖和溶孔角礫白云巖，溶孔發(fā)育(圖1～3)。3758.0～3760.0 m井段的孔隙度變化范圍為1.12%～9.02%，平均孔隙度為3.2%。3761.0～3772.6 m井段的孔隙度變化范圍為0.28%～13.48%，平均孔隙度為3.79%。

長興組二段可見幾個不同質量的儲層段。3774.05～3779.5 m井段的孔隙度分布范圍為0.82%～3.19%，平均值為1.74%，儲層質量相對較差。3779.49～3782.38 m井段的孔隙度分布范圍為0.52%～3.17%，平均值為2.37%，儲層質量相對中等偏差，以上主要為細晶白云巖。

圖8 天東10井長興組孔隙分布和演化特征

3871.0～3886.6 m，淺灰色溶孔白云巖，粉晶白云巖。孔隙度變化范圍為1.22%～8.54%，平均值為4.01%，儲層質量較好。3886.74～3889.49 m，溶孔細粉晶灰?guī)r，細粉晶生屑灰?guī)r。孔隙度變化范圍為0.47%～7.35%，平均孔隙度為2.68%，儲層質量相對中等偏差。

長興組一段主要以細粉晶藻屑灰?guī)r為主，儲層質量較差，孔隙度變化范圍為0.47%～2.25%，平均值僅為0.89%。

由此可以在天東10井長興組識別出多個儲層段，如圖8，可以看出，長興組三段中下部分、長興組二段的白云巖段中發(fā)育相對較好的儲層，長興組一段的灰?guī)r中也發(fā)育有孔隙，但儲層質量較差。可以得出白云巖的儲層質量明顯好于灰?guī)r，整個井段中只有長興組一段的灰?guī)r中發(fā)育少量孔隙。

5 結論

(1)研究區(qū)內長興組礁灘儲層的巖石類型主要是具有顆粒結構、生物骨架結構的灰?guī)r和不同晶粒結構的白云巖、交代殘余粒屑結構的白云巖，即各類生物碎屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、礁灰?guī)r等，粉晶白云巖、細晶白云巖、殘余生物碎屑白云巖和殘余砂屑白云巖等，而白云巖是這些巖石中真正成為有效儲層的巖石。

(2)從薄片中可以觀察得出，白云巖中仍殘留有不同含量、不同類型的生物碎屑，有些為殘余粒屑白云巖，可見極其明顯的粒屑輪廓。這說明了這些白云巖白云化之前的母巖可能為各種不同類型的顆粒灰?guī)r。

(3)研究區(qū)長興組礁灘儲層主要受控于沉積和成巖兩個因素。沉積期為儲層的形成提供物質基礎，在此基礎上，強烈的成巖改造能形成儲集空間，而白云化作用是研究區(qū)形成儲集空間的主要成巖改造方式。