川西南井研地區燈影組斷裂對儲集條件的影響

卿 萍，王海軍，王永華

（中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院，四川成都 610041）

四川盆地上震旦系燈影組是海相碳酸鹽巖含氣儲層之一，近年來在川中古隆起威遠大型穹窿構造及高石梯構造均獲得豐碩成果。井研地區位于川西南坳陷西北部威遠構造西斜坡，處于威遠構造與鐵山構造之間的鞍部。目前鉆至燈影組有4口井，各井在燈影組的油氣顯示不同，有的井獲得工業氣流，有的為干層。針對成藏差異，有人認為燈影組藻丘相儲層展布對氣藏起控制作用，也有人認為烴源充注對氣藏影響較大。文中從斷裂角度出發，分析不同期次、不同級別斷裂對儲集條件的影響及對氣藏的控制作用。

1 概況

井研地區區域構造位置位于川中古隆起西部，威遠大型穹窿背斜與鐵山大型背斜之間，南部為鞍部構造，發育金石構造，整體呈北坡緩，南坡陡。川中古隆起在加里東期開始形成，在二疊紀之前川西地區一直處于隆起構造高部位，而川西南地區處于大型斜坡帶上，井研地區則處于斜坡帶的上斜坡；印支中期，構造反轉，川西沉降，川中隆升剝蝕，瀘州古隆起形成，川中古隆起軸部向南遷移，研究區位于古隆起南東翼斜坡區較高部位；加里東期、印支期等兩期疊合的古隆起在燕山–喜山期進一步加強與改造，形成現今威遠大型穹隆背斜構造所在的川中古隆起。

井研地區整體處于川中弱變形區，區域應力較小，構造呈南高北低的單斜形態，構造圈閉欠發育。區內燈影組主要發育兩組斷裂，一組為桐灣期形成的北西向層間斷裂及斷穿燈頂、斷至上部寒武系的中小型斷裂，另一組為近東西走向的、上斷至二疊系以上的多期次繼承性大斷裂。鄰區已發現高石梯及磨溪大型氣田，證實該區域燈影組勘探潛力巨大。

井研地區勘探工作始于20世紀50年代，目前基本實現三維地震滿覆蓋。研究區鉆至震旦系燈影組井有4口，為A井、B井、C井及C（H）井。A井在燈影組測試為干層；B井在燈影組頂部酸化測試產氣4.73×104m3/d，實驗分析硫化氫8 892.38 mg/m3；C井在燈影組頂部見良好含氣顯示，測試點火成功，焰高3.00 m；而之后以燈影組為目的層的C（H）井在燈影組未獲工業氣流，測試結論為干層。分析認為，研究區斷裂發育情況對各井儲層條件具有重要影響，也對井區氣藏起重要控制作用。

2 井研地區燈影組儲層特征

2.1 燈影組地層分布及儲集巖類型

川西南震旦系燈影組主要為局限臺地沉積，有利儲集相帶為藻丘亞相及顆粒灘亞相[1]。根據巖性組合及沉積特征，自下而上分為燈影組一段、燈影組二段、燈影組三段及燈影組四段。燈影組一段主要為深灰色泥粉晶云巖，含膏質云巖、膏巖；燈影組三段區域厚度較薄，以灰色砂質泥巖、黑色頁巖為主[2–3]；燈影組二段及燈影組四段厚度較大，為燈影組儲層主要發育段，儲層巖性主要為具有各類藻結構的（殘余）藻紋層（藻疊層、藻粘結砂屑等）微粉晶白云巖、藻粘結格架細晶白云巖、（含藻）（微、細）粉晶白云巖（圖1）等。巖石中與藻有關的各類孔隙均被白云石和瀝青充填，局部硅化，重結晶作用強烈部位發育晶間孔，多為瀝青充填。

圖1 井研地區燈影組主要儲層巖石類型

受桐灣運動影響，井研地區燈影組在沉積之后遭受抬升剝蝕，燈影組頂部地層自西北至東南依次為燈影組四段、燈影組三段、燈影組二段。研究區A井、B井燈影組揭示為燈影組二段，C井燈影組揭示為燈影組四段。

2.2 儲層物性與儲集空間類型

根據A井及C井57塊巖心常規物性數據統計，井研地區燈影組實測孔隙度分布范圍0.14%～4.86%，平均為1.84%。基質孔隙類型主要為殘余藻格架孔洞、殘余擴溶孔洞、晶間（溶）孔。實測滲透率分布范圍0.01×10–3～6.16×10–3μm2，平均為1.40×10–3μm2。總體反應燈影組低孔低滲的物性特征，可以看出基質孔隙并非有效的儲滲空間。

四川盆地燈影組二段、四段白云巖主要儲集層為巖溶型儲層，規模的儲集空間主要為（熱液礦物充填后的）殘余孔隙、溶蝕孔洞和大型溶洞及裂縫[4–6]。本區在燈影組的實鉆過程中，多口井發現不同程度的漏失及放空現象（表1）。結合測井成像解釋及巖心特征分析，認為井研地區燈影組發育風化殼巖溶型儲層[7]，儲層非均質性強，展布規律及發育程度受沉積、成巖、構造等多種因素控制[8]（圖2）。各井鉆遇該類儲層基本是在燈影組頂部以下100.00 m范圍以內。從巖心及FMI成像測井圖像上觀察判斷，該類儲層以裂縫–孔洞型儲層為主，孔洞直徑大小不等，大者可達5 cm以上，孔洞內生長半自形–自形晶石英。裂縫以低角度縫為主，也有少量高角度裂縫，被多期白云石及瀝青等半–全充填。裂縫不僅是連接孔洞的有效通道，也是一部分儲集空間。相比單一孔洞型或單一裂縫型儲層，裂縫與孔洞共存更能提高儲集、滲流能力[9–10]，其在FMI成像測井圖像上呈黑色斑塊與裂縫共存特征。

圖2 井研地區燈影組巖溶儲層成像測井及巖心特征

表1 研究區燈影組鉆進過程中放空及漏失情況統計

3 斷裂對燈影組儲層條件的影響

3.1 井研地區燈影組斷裂特征

井研地區燈影組構造平緩，總體呈南高北低的斜坡。區內燈影組主要發育兩組斷裂，一組為桐灣期形成的北西向斷至燈影組內部斷裂及斷穿燈頂斷至上部寒武系的中小型斷裂，另一組為近東西走向的上斷至二疊系以淺的多期次繼承性大斷裂（圖3）。

桐灣期斷裂主要發育在燈影組內部，在地震剖面上斷面波明顯，斷面波特征清晰，斷面波呈“強波谷、強波峰”斜反射特征，走向多為北西向，傾角為15°～20°，斷距5.00～20.00 m，斷面寬20.00～30.00 m。大部分斷裂未斷穿燈影組頂面，斷距小，一般小于20.00 m，為層間斷層（圖3A–A′），但也有一部分斷裂后期活動向上斷穿燈影組至上覆寒武系地層內。另一組多期次繼承性大斷裂為典型正斷層，分布在研究區西南部，走向近東西向，斷距一般20.00～40.00 m，最大60.00 m，平面延伸長度最長7 km，呈雁列式展布。自桐灣期至加里東期均有活動，大部分由震旦系斷至二疊系，斷點特征清晰，傾角陡，約75°～80°，斷層兩側沿層無明顯厚度變化，斷點附近沿層產狀較平穩，無包卷、掀斜特征（圖3B–B′、C–C′），初步認為是局部張力形成的走滑斷裂。

圖3 研究區燈影組頂面斷裂分布及地震剖面

3.2 斷裂對儲層條件的影響

3.2.1 桐灣期斷裂對儲層條件的影響

震旦紀末的桐灣運動使井研地區燈影組抬升并遭受大面積風化剝蝕，這種剝蝕必然使燈影組上部地層接受大氣水作用的改造，在燈影組中上部形成大范圍的風化殼巖溶，形成大量溶孔溶洞及洞穴[11–12]。受到沉積相帶的控制，潮間–潮下高能藻丘亞相及顆粒灘亞相所沉積的藻疊層白云巖、藻粘結格架白云巖、藻凝塊白云巖等的原生孔隙極為發育[13]，在準同生期巖溶作用下更易被改造形成溶蝕孔洞系統，形成具選擇性的藻間窗狀孔洞、格架孔洞等。后期的表生巖溶作用及埋藏溶蝕作用進一步增強了對先期形成的微型巖溶儲層系統的改造，結合微裂縫的疏導溝通，先期形成的藻間窗狀孔洞，格架孔洞，裂縫等進一步被溶蝕擴大，形成擴溶殘余粒間孔、粒內溶孔、擴溶格架孔洞以及宏觀的巖溶縫洞系統。

上述的巖溶縫洞系統在空間展布上受到藻丘及顆粒灘的相帶控制，形成橫向上連續性較差，縱向上溝通不暢的一個個相對獨立的丘灘體巖溶。桐灣運動使燈影組形成了北西向為主的層間斷層，在這些層間斷裂的影響下巖溶作用進一步增強：斷裂形成的微裂縫系統加強了大氣淡水的滲流，并在滲入過程中不斷對裂隙溶蝕擴大，在增強透水性的同時，也使巖溶作用影響范圍更大，這些相對獨立的丘灘體巖溶被斷裂相互溝通，形成沿斷裂分布的連通性更強的大型巖溶縫洞體儲層系統。

燈影組中上部儲層的發育受到相帶、斷裂、巖溶等多種因素的共同控制，在上述因素均有利的情況下所形成的連通性較好的巖溶縫洞體具備形成巖性圈閉的儲層條件，為相控型巖溶儲層。這類儲層由周圍致密圍巖作為側向封擋，可以形成巖性圈閉。經過相帶分析及地震預測，井研地區東部發育多處該類有利的藻丘相帶疊加巖溶儲層區域，是燈影組油氣聚集的有利儲層。

據地震資料分析，裂縫系統多沿層間斷裂呈條帶狀展布，研究區B井、C（H）井均鉆遇發育程度不同的巖溶儲層。B井在燈影組頂部酸化測試產氣4.73×104m3/d，根據測井資料、地震資料及巖性結構分析認為，B井鉆遇燈影組頂部的丘灘型縫洞系統，且B井位于該縫洞系統有利部位，因此鉆獲工業氣流。C井及C（H）井也鉆遇該類巖溶縫洞系統，C井在燈影組頂部鉆遇含氣顯示，并見少量次生礦物，證實縫洞系統的存在。C（H）井水平段長度為980.18 m，水平段距燈影組頂部垂深8.00 m，該水平段前半段未鉆遇井漏層，后半段鉆遇漏失層4層，共漏失鉆井液840.37 m3。根據地震曲率異常屬性分析認為，C井區東部沿層間斷裂附近曲率屬性呈異常狀態，可能為沿層間斷裂系統形成的巖溶儲層系統。結合巖性結構分析認為，水平段前半段鉆遇巖性主要為泥微晶白云巖，含藻量較少，儲層中裂縫孔洞欠發育。水平段后半段巖性以藻粘結格架白云巖及藻疊層白云巖為主，且位于桐灣期斷裂系統影響范圍以內，有利的沉積相帶疊加斷裂系統的影響使得巖溶縫洞較發育，成為沿斷裂形成的巖性圈閉，通過上覆麥地坪組及筇竹寺組烴源上生下儲充注而形成巖性氣藏。由于C井構造部位較低，氣藏充滿程度不夠，可能處于該巖溶縫洞系統氣水界面之下，因此未能在燈影組獲得較好油氣成果（圖4）。

圖4 井研地區燈影組上部巖溶儲層系統形成模式

3.2.2 多期次繼承性大斷裂對儲層條件的影響

井研地區燈影組除發育桐灣期形成的層間斷裂以外，還發育另一組近東西走向的多期次繼承性大斷裂。該組斷裂多分布于研究區南部，形成于桐灣運動Ⅰ幕或Ⅱ幕，至加里東期持續活動，傾角高陡，一般為75°～80°，斷距多為20.00～40.00 m，大部分由震旦系斷至二疊系。

該組斷裂與層間斷裂對燈影組巖溶縫洞系統形成的影響基本相同，在燈影組頂部暴露剝蝕期間，經大氣淡水淋濾作用，沿斷裂形成微觀及宏觀的巖溶縫洞系統。由于斷裂深大，易成為油氣散失通道。研究區南部東西走向的F28斷裂為該類斷裂，A井燈影組鉆遇F28斷裂系統（圖3），在井深約4 000.00 m處為F28斷裂斷點位置，其附近見多層氣水異常顯示，以及鉆井液漏失現象，且見到多顆次生石英，證明該斷裂附近發育巖溶縫洞。但經測試為干層，分析原因為F28斷裂溝通上部地層，氣藏保存條件被破壞，未能形成有效圈閉。

4 結論

（1）桐灣期斷裂形成的微裂縫系統加強了大氣淡水的滲流，結合后期的表生巖溶作用及埋藏溶蝕作用，使先期形成的溶蝕孔洞系統不斷被擴大，丘灘體巖溶相互溝通。先期形成的藻間窗狀孔洞，格架孔洞，裂縫等進一步被溶蝕擴大，形成擴溶殘余粒間孔、粒內溶孔、擴溶格架孔洞以及宏觀的巖溶縫洞系統。在相帶、斷裂及巖溶作用的共同控制下，形成沿斷裂分布相互連通的大型巖溶縫洞體儲層系統。

（2）桐灣期斷裂多為層間斷裂，少部分斷裂后期活動斷至上覆麥地坪組及筇竹寺組，不會破壞氣藏保存條件，因此沿層間斷裂分布的巖溶縫洞體儲層系統是氣藏富集的有利區。

（3）井研地區南部發育的燈影組另一組東西向的多期次繼承性大斷裂也有形成斷裂巖溶儲層系統的條件，但由于該組斷裂多由震旦系斷至二疊系，易成為油氣散失通道，不利于油氣的聚集。