普光地區嘉陵江組沉積相及儲層特征

王身建，彭瑤圓 ，肖國梁 ，楊宗恒 ，錢楊嬌嬌，劉 青

（1.廣東石油化工學院石油工程學院，廣東茂名 525000；2.廣東省非常規能源工程技術研究中心，廣東茂名 525000； 3.中國石化中原油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 457001；4.中國石油西南油氣田分公司川中油氣礦地質研究所，四川遂寧 629000；5.廣東石油化工學院設備管理處，廣東茂名 525000）

四川盆地東北地區在長興組–飛仙關礁灘儲層中鉆獲了多口高產工業氣井，建成了目前國內最大的海相碳酸鹽氣田之一[1–2]。然而隨著開采時間的推移，普光氣田長興組–飛仙關組礁灘儲層的儲采比逐年下降，穩產壓力日漸增大[3]。因此，在普光地區尋找新的替代層系，保持氣田的可持續發展，成為今后一段時間的重要目標。近年來在該地區的嘉陵江組有多口井鉆獲工業氣流，揭示該地區嘉陵江組具有較好的勘探前景。

1 區域地質概況

普光氣田位于四川盆地東北地區的黃金口構造帶，包括雙石廟構造、雙廟場構造和雷音鋪構造北段等3 個局部構造（圖1），目前該氣田的長興組–飛仙關組礁灘儲層為主力產層。為了進一步擴大普光地區的勘探領域，實現普光氣田的穩產、高產。本文以現代沉積學為指導，利用巖石學特征結合實驗室分析測試技術對普光地區嘉陵江組的沉積相及儲層特征進行較為系統的研究，進而為普光地區嘉陵江組勘探開發提供基礎資料。

圖1 普光地區構造位置（引自文獻［1］,有改動）

2 沉積相類型及特征

本次研究選取取心井段較長、資料比較齊全的雷北1 井進行單井沉積相分析。該井下三疊統嘉陵江組巖性主要為灰色灰巖（微晶灰巖、含泥灰巖、砂屑灰巖、介屑灰巖以及云質灰巖）、灰–深灰色白云巖（微晶云巖、砂屑云巖、灰質云巖以及膏質云巖）、白–灰白色硬石膏巖（硬石膏巖、云質膏巖）（圖2）。通過對鉆井取心及巖石薄片研究，結合區域沉積背景，認為雷音鋪–雙石廟地區下三疊統嘉陵江組主要發育陸表海碳酸鹽巖臺地。可劃分出開闊臺地、局限臺地和蒸發臺地沉積相類型，并進一步劃分出灘間海、臺內灘、局限潟湖、局限潮坪、蒸發潟湖和蒸發潮坪等六個亞相及相應若干微相（表1）。

2.1 開闊臺地相

開闊臺地相主要發育于嘉陵江組一段，以大套灰–深灰色灰巖、含泥灰巖為主體，以發育鮞粒灰巖、砂屑灰巖及少量含云灰巖為特征，發育水平層理、正粒序層理等沉積構造。該相帶可進一步分為臺內灘和灘間海兩個亞相。

2.1.1 臺內灘亞相

臺內灘亞相位于開闊臺地內部，為水下相對高地[4]，受潮汐與波浪雙重作用影響，水動力相對較強，屬淺水高能環境。研究區內巖石類型主要為各類淺灰色的亮晶顆粒（鮞粒、砂屑和生屑）灰巖。該相帶在臺地淺灘化過程中不同程度地發生白云巖化，各種顆粒灰巖形成粒屑云質灰巖或顆粒白云巖。

2.1.2 灘間海亞相

灘間海亞相位于平均低潮面以下，浪基面之上的淺水地帶[5]，與廣海連通性好且水體較深，沉積環境相對安靜。研究區內該相帶巖石類型主要為灰–深灰色泥晶灰巖、泥灰巖、灰質泥巖，發育水平層理、沙紋層理及生物鉆孔等沉積構造。該相帶縱向上和臺內灘亞相呈韻律互層，多由下部灘間海、上部臺內灘構成的向上變淺的正韻律沉積序列。

2.2 局限臺地相

局限臺地相是指水動力上受限制的一種淺水低能的碳酸鹽沉積環境[6–8]。局限臺地相對于開闊臺地相，其水體鹽度更高，生物種類更少。研究區內，局限臺地水體較局限，以石膏或硬石膏巖的出現作為典型的特征，與開闊臺地相區分開。根據相對地理位置及沉積物特點，局限臺地相可進一步劃分出局限潮坪、局限潟湖及臺內灘三個亞相。

表1 普光地區嘉陵江組沉積相劃分

2.2.1 局限潮坪亞相

局限潮坪亞相位于平均高潮面和平均低潮面之間，周期性出露和淹沒，研究區內巖石類型主要為灰巖（藻疊層灰巖、藻凝塊石灰巖、泥晶球粒灰巖）、白云巖（灰質白云巖、白云巖）等。多見水平紋層、沙紋層理、生物鉆孔及生物擾動等沉積構造，以發育鳥眼和潮汐層理為其典型相標志特征。研究區局限潮坪亞相可以進一步分為云坪、灰云坪、泥灰坪及泥云坪等沉積微相。

2.2.2 局限潟湖亞相

局限潟湖亞相是局限臺地內的低洼地帶，水體循環受限，水體能量低，該環境與廣海水體連通較差，研究區內以泥晶灰巖、含泥泥晶灰巖為主，夾薄層泥晶灰質云巖、云質灰巖，見少量的石膏巖，發育水平層理，局部有生物擾動構造。

2.2.2 臺內灘亞相

臺內灘亞相位于局限臺地內部，地貌上為潟湖內古水下隆起，水體相對較淺，水動力作用較強。在研究區內巖性多為顆粒（砂屑、鮞粒及生屑）云巖，顆粒間由亮晶白云石或泥晶白云石充填，該相帶以顆粒巖發育為特征。在顆粒內部容易見到較多的受準同生期大氣淡水淋濾改造形成的粒內溶孔或鑄模孔，這類孔隙形成了良好的儲層。研究區內該類臺內灘上覆層一般為微晶灰巖或石膏層，形成了良好的油氣蓋層。臺內灘亞相為研究區最有利的儲層發育相帶。

2.3 蒸發臺地相

蒸發臺地相經常位于海平面之上，僅在特大高潮或特大風暴時才被水淹沒。干熱地區潮上鹽沼或薩布哈沉積均為此帶的典型代表。主要巖石類型為白云巖、石膏或硬石膏巖。蒸發臺地主要分布在嘉四段–嘉五段和嘉二段。該相帶由蒸發潮坪、蒸發潟湖及臺內灘等三個亞相組成，發育有云坪、膏云坪、泥云坪、石膏湖、云膏湖等沉積微相。

2.3.1 蒸發潮坪亞相

蒸發潮坪亞相位于平均高潮面之上，長期暴露，只有受風暴大潮的影響才會被海水淹沒，該相帶含生物少，研究區內以巖石類型主要為淺灰–深灰色泥晶白云巖、含膏白云巖以及膏質白云巖為特征，常見干裂、鳥眼等暴露標志。該亞相主要分布于嘉四段–嘉五段和嘉二段。

2.3.2 蒸發潟湖亞相

蒸發潟湖亞相位于蒸發臺地內的低洼地帶，被海水淹沒，海水總體很淺，蒸發速度大于補給速度，該環境與廣海水體連通極差，在干旱炎熱氣候條件影響下，水體鹽度大，可導致大量膏鹽巖礦物和回流滲透白云巖的形成。研究區內以石膏巖的廣泛發育為特征，其相帶內還發育有泥晶白云巖、云質膏巖等巖石類型，發育水平層理等沉積構造。該亞相主要分布于嘉四段–嘉五段和嘉二段。

2.3.3 蒸發臺內灘亞相

蒸發臺內灘亞相是蒸發潟湖內部或邊緣一些規模不大的高能顆粒巖沉積。該類臺內灘特征同局限臺地內的臺內灘類似，各類顆粒巖較發育，相對局限臺地發育的臺內灘，該相帶臺內灘規模小，后期溶蝕作用弱，較難發育為后期有利儲層。

2.4 沉積相演化特征

隨著海平面相對上升、下降周期性的變化導致研究區在不同的時期發育不同的沉積相類型（圖3）。嘉一段沉積期主要發育開闊臺地灘間海亞相沉積，臺內灘亞相主要發育于普光地區北部毛壩–大灣構造上。研究區主要為灘間海沉積（圖3a），有利沉積相帶不發育。

嘉二段沉積期，隨著地殼的抬升，普光大部分地區發育局限–蒸發環境（圖3b），其中局限潮坪亞相的云坪微相和臺內灘亞相為較有利相帶。臺內灘亞相主要分布于雙廟–雷音鋪構造以及清溪場構造上，云坪微相分布于毛壩構造主體、老君構造和鐵山構造–雙廟構造。研究區處于有利儲層沉積相發育最有利時期。

圖2 雷北1 井嘉陵江組單井沉積相柱狀圖

嘉三段沉積期，隨著地殼再次下沉，普光地區主要發育開闊臺地灘間海和臺內灘沉積，僅部分井區為局限潮坪環境。研究區主要為開闊臺地灘間海沉積亞相（圖3c），僅雷音鋪構造雷北1 井區發育淺灘，研究區有利儲層沉積相帶不發育。

嘉四段–嘉五段沉積期，普光地區普遍發育蒸發潟湖和蒸發潮坪沉積，主要為薄層的臺內灘和蒸發潮坪環境（圖3d），為較有利儲層沉積相帶發育區。

圖3 普光地區嘉陵江組不同時期的沉積相

3 儲層特征

3.1 儲層發育影響因素

嘉二段儲層發育主要受控于沉積微相、成巖作用及后期構造破裂作用，儲層主要發育于易云化的顆粒灘相沉積中，局限臺地的灰坪經白云化后也可以形成較好的儲層[9–10]；顆粒灰巖經過白云化和溶蝕作用后孔隙條件大為改善[11]；構造破裂作用則能增大儲層滲透性，提高儲層產量[12]，使之成為裂縫–孔隙型儲層。

3.2 巖石學特征

根據薄片鑒定結果，研究區內嘉陵江組巖石類型較多，包括灰巖類（微晶灰巖、顆粒灰巖）、膏巖類、云巖類（顆粒云巖、晶粒云巖）以及三者之間的各種過渡巖石類型，其中儲層巖石類型主要為顆粒云巖、其次為晶粒云巖，另有部分顆粒灰巖。

3.2.1 顆粒云巖

顆粒云巖包括砂屑云巖、鮞粒云巖、生物碎屑云巖以及各種殘余顆粒云巖等。這類儲集巖一般認為演化自顆粒灰巖，當顆粒灰巖沉積后由于高水位時期海平面下降，環境變得較局限，灘體暴露受大氣水和海水的共同作用，從而發生白云石化作用形 成顆粒云巖。該類儲集巖粒間溶孔、粒內溶孔較常見，為區內最主要的儲層巖石類型。

3.2.2 晶粒云巖

該類儲集巖包括微晶云巖、粉晶云巖、微–粉晶含膏或膏質云巖等。這類巖石中的白云石晶體一般較為細小，自形程度不高，多為半自形–他形。該類儲集巖主要發育于局限臺地和半局限臺地中；縱向上大量發育于嘉二段和嘉四段–嘉五段。該類儲集巖沉積時大氣水的改造形成的晶間溶孔，具有較好的儲集性能。

3.2.3 顆粒灰巖

顆粒灰巖主要包括鮞粒灰巖、生物碎屑灰巖及砂屑灰巖。該類巖石顆粒分選較好，填隙物多以亮晶膠結為主；但是研究區內該類巖性較為致密，粒間孔隙多被亮晶方解石充填完畢，一般難以形成有效儲層，只有裂縫發育時局部可以形成裂縫型儲層。

3.3 物性特征

3.3.1 儲層孔滲特征

孔隙度特征：雷北1 井嘉一段儲層孔隙度值主要為0.69%～5.91%，其中90%以上樣品孔隙度小于2.00%，不到10%的樣品孔隙度值為2.00%～5.00%，其儲層平均孔隙度小于2.00%，嘉二段儲層50%左右的樣品孔隙度值小于2.00%，40%左右的樣品孔隙度值為2.00%～5.00%，還有少量樣品孔隙度值大于5.00%，其平均孔隙度約2.00%（圖4a）。與嘉一段相比，嘉二段儲層相對較優，嘉二段儲層也是研究區嘉陵江組最重要的儲層發育層段。

滲透率特征：雷北1 井嘉一段80%的儲層樣品滲透率值小于0.020×10–3μm2，10%左右的樣品滲透率為0.020×10–3～0.250×10–3μm2，2%左右的樣品滲透率為0.250×10–3～1.000×10–3μm2，不到3%的樣品滲透率大于1.000×10–3μm2；嘉二段儲層60%左右的樣品滲透率小于0.020×10–3μm2，30%左右的樣品滲透率為0.020×10–3～0.250×10–3μm2，2%左右樣品滲透率為0.250×10–3～1.000×10–3μm2，不到5%的樣品滲透率大于1.000×10–3μm2，嘉二段儲層平均滲透率為0.230×10–3μm2（圖4b）。

圖4 雷北1 井巖心儲層物性特征

孔滲關系特征：研究區嘉陵江組二段儲層孔隙度與滲透率孔滲相關性較好，基本呈正相關關系，即隨著儲層孔隙度的增大，滲透率也相應增大，氣藏以孔隙（溶孔）型儲層為主；但另一部分儲層孔滲相關性較差，即孔隙度變化不大，而滲透率卻成倍增大，說明有一定的裂縫起作用；還有一部分儲層盡管孔隙度增大，但滲透率卻未變化，以發育孤立、連通性較差的孔隙為主，其孔隙度雖然較高，但滲透率較低（圖5）。

3.3.2 儲層孔隙結構特征

目前本區僅雷北1 井、雙廟1 井在嘉二段有壓汞資料。雷北1 井嘉二段白云巖儲層最大喉道半徑0.013 5～0.077 5 μm，平均0.023 9 μm；中值喉道半徑為0.004 2～0.023 5 μm，平均為0.007 8 μm。雙廟1 井嘉陵江組二段白云巖最大喉道半徑為0.036 3～2.167 6 μm，平均為0.683 7 μm；中值 喉道半徑0.019 9～1.307 4 μm，平均0.274 0 μm。 按碳酸鹽巖儲層孔隙、喉道分級標準[13]，利用壓汞分析中喉道半徑大于0.075 0 μm 的頻數與飽和度中值喉道半徑，對儲層孔喉大小進行劃分。

圖5 嘉陵江組二段儲層孔滲關系

雷北1 井嘉二段的孔隙85%以上的孔隙為微孔隙，10%以上為小孔隙；雙廟1 井嘉二段的孔隙50%左右為微孔隙，10%左右為小孔隙，另有30%以上為大孔隙（圖6a）。

雷北1 井嘉二段的喉道85%以上為微喉道，10%以上為細喉道；雙廟1 井嘉二段的吼道45%左右為微喉道，15%左右為細喉道，18%左右為中喉道，另有5%左右為粗喉道（圖6b）。總體而言，嘉二段儲層孔隙不發育，孔隙類型以微孔隙為主，喉道類型以微喉道為主，嘉陵江組儲層整體上連通性較差。相對而言，雙廟1 井儲層的孔隙性和連通性較雷北1 井好。

圖6 嘉二段孔隙和喉道類型分布

3.4 儲層分類

參照四川盆地碳酸鹽巖儲集巖分類方法[13]，根據儲層巖石的孔隙度、滲透率以及中值喉道等孔隙結構特征等參數，將孔隙度大于2.00%的有效儲層定性劃分為以下三類：Ⅰ類為孔隙度大于10.00%，滲透率大于1.000×10–3μm2；Ⅱ類為孔隙度5.00%～10.00%，滲透率0.250×10–3～1.000×10–3μm2；Ⅲ類為孔隙度2.00%～5.00%，滲透率0.002×10–3～0.250×10–3μm2。

根據研究區鉆井巖心實驗分析測試資料，嘉陵江組儲層孔隙度多為2.00%～5.00%，滲透率主要為0.002×10–3～0.250×10–3μm2，因此，普光地區嘉陵江組二段儲層主要為Ⅲ類儲層。

4 結論

（1）普光地區嘉陵江組可以分為開闊臺地、局限臺地和蒸發臺地三類沉積相，并進一步劃分出灘間海、臺內灘、局限潟湖、局限潮坪、蒸發潟湖和蒸發潮坪等六個亞相和相應若干微相，其中臺內灘亞相為最有利儲層發育的沉積相帶。

（2）隨著海平面相對上升、下降周期性的變化導致研究區在不同的時期發育不同的沉積相類型，嘉一段沉積期研究區主要為灘間海沉積相；嘉二段沉積期普遍發育局限臺地沉積相，其中，局限云坪微相和臺內灘亞相為儲層發育較有利相帶；嘉三段沉積期主要為開闊臺地灘間海沉積相，局部地區發育有淺灘相；嘉四段–嘉五段沉積期，普光地區普遍發育蒸發潟湖和蒸發潮坪沉積相，在巖性上表現為巨厚的石膏沉積。

（3）普光地區嘉陵江組巖性主要包括灰巖類、白云巖類、膏巖類以及三者之間的過渡類型巖石，其中儲層巖性主要為顆粒云巖、其次為晶粒云巖，另有少數的顆粒灰巖。

（4）普光地區嘉陵江組儲層主要分布于嘉二段，儲層物性整體較差，嘉二段儲層孔隙度平均為2.00%，滲透率平均為0.230×10–3μm2，屬于低孔、低滲儲層，以Ⅲ類儲層為主。