川东北MLB地区须家河组须四段储层特征研究

程 陈,刘成川,罗顺社

(长江大学地球科学学院,湖北荆州434023)

邓 刚

(中石化西南分公司勘探开发研究院,四川成都610051)

通南巴构造带位于四川盆地东北缘,其北侧为米仓山前缘推覆构造带,东北侧为大巴山前缘弧形推覆构造带,南邻川中平缓构造带,北西与米仓山前缘凹陷带相接,东南与通江凹陷带相连[1]。构造带走向由南向北呈NE向至NNE向,为一大型背斜,构造闭合面积904.5km2,闭合高度1800～2000m,由西南往东北划分为3个次级构造:南阳场断背斜构造、涪阳坝断块构造和黑池梁断背斜构造,川东北MLB地区位于通南巴构造带的中段,MLB构造位于四川盆地川东北褶皱带的东北段,介于米仓山冲断构造带与大巴山弧形冲断构造带的构造叠合区,其北为米仓山前缘构造带,东南为川中平缓构造带[2]。四川盆地的沉积演化经历了以海相碳酸盐岩为主的台地沉积阶段和陆相碎屑岩为主的盆地沉积阶段。中三叠世后,由于板块碰撞合并,上扬子海关闭,结束了四川盆地海相沉积历史,四川构造盆地形成,进入前陆盆地和坳陷陆相沉积阶段[3]。川东北地区油气资源丰富,是目前勘探领域发展较快的新区之一[4]。上三叠统须家河组目前虽不是川东北地区天然气勘探开发的主要目的层段,但在钻井过程中遇到了很好的油气显示,由于长久以来对该地层的研究甚少,因此,储层研究已成为须家河组油气开发最重要的地质问题之一[5]。

1 岩性特征

根据川东北MLB地区M2和M201井须家河组岩心及岩石薄片观察结果,该区岩性主要以杂色砾岩、含砾粗砂岩、中-细粒岩屑砂岩为主,其次为含钙粉砂岩夹灰黑色页岩,成分成熟度低,分选中-好,磨圆以次棱为主,颗粒支撑,点、线、点-线接触为主,结构成熟度中等。填隙物以碳酸盐矿物(以方解石为主,其次为白云石)、粘土矿物 (以绿泥石为主)和杂基 (杂基含量较低,一般不超过10%)为主 (如图1)。

图1 MLB地区须四段岩性特征

2 岩石矿物成分

据M201、M 2井薄片资料统计,岩石碎屑颗粒包含石英、长石和岩屑3部分,石英含量一般在5%～25%之间,最低2.5%,最高可达27.6%,平均为11.9%。石英颗粒以单晶石英为主,另有少量复石英和燧石 (如表1)。长石含量总体非常低,一般在0%～2%之间,最低为0%,最高为2%,平均为0.5%。镜下观察长石多呈板条状和长柱状,以钾长石为主,未见其他长石类型。岩屑含量较高,一般在60%～70%之间,最低为41%,最高为85%,平均59%。岩屑组分复杂,岩浆岩、变质岩、沉积岩3大类岩石均有。以沉积岩岩屑、岩浆岩岩屑为主,其中沉积岩岩屑多以碳酸盐岩岩屑和泥页岩岩屑出现。岩浆岩岩屑主要为喷出岩屑,分布均匀,变质岩岩屑中以石英岩屑和千枚岩屑居多,但分布不均。反映了沉积物源主要是沉积岩和岩浆岩。

填隙物包括杂基及胶结物2类,须四段砂岩中填隙物以方解石胶结物为主,杂基含量总体较低,主要含铁质和沥青质;其中方解石含量最大值为20%,最小值为1%,平均为10.8%,而杂基含量一般介于 2%～5%之间,最大可达5.5%,平均为2.8%。

表1 MLB地区须四段岩石矿物成分含量统计表

3 储集空间类型

根据M 201、M2及M 101井大量的岩心及铸体薄片观察结果,川东北MLB地区须家河组四段储层以残余粒间孔为主,见少量溶蚀孔隙,包括粒间溶孔、粒内溶孔,为油气聚集提供了有利空间[6]。

图2 MLB地区须四段储集空间类型

1)原生残余粒间孔 原生残余粒间孔一般为原生粒间孔受压实作用缩小和胶结物充填后残留的孔隙,孔内洁净。孔隙较小,呈不规则多边形或弧三角形,当压实强烈时呈长条状、线状。粒缘常有较薄的绿泥石薄膜生长,孔隙中偶见方解石或石英等部分充填。此类孔隙分布较为均匀,较为常见,但连通性较差 (见图2(a))。

2)次生溶蚀孔隙 研究区整体上溶蚀作用不发育,但在局部层段石英、岩屑颗粒边缘和粒内见少量溶蚀孔隙,主要为一些岩屑粒间、粒内溶孔;粒间溶孔表现为孔隙边缘有明显的溶蚀痕迹,多呈不规则状、港湾状、长条状等;岩屑是发生粒内溶孔的主要颗粒,孔隙呈网格状、残骸状,常见溶解残余,部分充填方解石,孔隙多呈孤立状分布,相互连通性差 (见图2(b)、(c)、(d))。

4 裂 缝

裂缝可以从宏观和微观2方面来观察。宏观上从取心井段岩心、钻井的井漏以及岩屑观察与描述中来证明裂缝的存在[7]。基于该区6口井岩石薄片及岩芯照片观察,须四段裂缝较不发育,但在某些井段可见微裂缝的存在,裂缝以切穿颗粒与填隙物为特征,此类裂缝宽较小、延伸不大,缝宽0.01mm左右,长度一般在3cm以内,局部发育粒间溶孔 (见图3)。

5 物性特征

物性特征是决定储层储集性能的关键[8],区内共钻6口且多未能在目的层段取芯,仅M102和M201井在须四段取心井,因此岩心只能一定程度地反映须四段物性情况。

1)孔隙度 据岩心常规物性分析资,须四段样品最大孔隙度为2.01%,最小孔隙度仅0.69%,平均孔隙度为1.08%,孔隙度主要集中在1%附近,其中须四段孔隙度＜2%的样品占96.7%(见图 4)。按照孔隙度一般评价指标 (特高孔隙度Φ≥30%,高孔隙度25%≤Φ＜30%,中孔隙度15%≤Φ＜25%,低孔隙度10%≤Φ＜15%,特低孔隙度 Φ＜10%),须四储层属于特低孔储层[9]。

2)渗透率 对样品进行渗透率试验分析,须四储层样品最大渗透率0.3×10-3μm2,最小渗透率为0.003×10-3μm2,平均渗透率为0.03×10-3μm2,样品渗透率主要集中在0.01×10-3μm2,其中须四段渗透率＜0.01×10-3μm2样品占97.6%,按照国内外对致密储层和常规储层的划分标准,须四段储层属典型的特低渗储层[9](见图4)。

图3 M201井须四段裂缝发育情况

图4 MLB地区须家河组须四段岩心物性分布直方图

6 孔、渗关系

孔隙度和渗透率虽然受多种因素的控制,但两者一般情况下具有一定的相关关系,尤其是碎屑岩储层,这种线性相关更为明显[10]。从M 102、M 201井须四段储层岩心孔隙度和渗透率的关系图可见,须四段储层的孔渗之间具有一定的线性正相关关系,随着孔隙度增大,渗透率也逐渐增大,相关系数为0.403(见图5);但局部存在非均质现象,低孔隙度样品可发育高渗透率,而个别高孔隙度砂岩并非总发育高渗透率。

图5 MLB地区须家河组须四段孔渗相关图

以上研究表明渗透率的变化主要受孔隙发育程度控制,认为孔隙型储层的渗透率往往随着孔隙度的增大而增大,且具有良好的相关性,而裂缝型储层往往不具有此相关性[11],其中异常点的出现可能是受微裂缝或吼道影响,由于样品个数限制,储层非均质性并不明显,故可以初步认定MLB地须四段为孔隙型储层[10,12]。

7 孔隙结构特征

1)扫描电镜孔隙结构 对M201井须四段砂砾岩层取少许样品进行扫描电镜分析,特征为常见片状喉道,喉道呈长条形的片状或弯曲片状,孔隙较小,喉道很细。这种喉道连通性中等,须家河组储层中差储层以这种喉道为主,其岩石颗粒主要为线接触和凹凸接触 (见图6)。

图6 云母片受到挤压形成片状喉道(扫描电镜)

2)压汞法孔隙结构特征 参照喉道级别划分标准,对川东北MLB地区须四段16个岩心样品进行了压汞实验分析,须四段储层的孔喉相对较细,以微孔为主,含部分细孔,样品分选好,但岩石比较致密 (偏向于细歪度),排驱压力和中值压力较大,渗透率低,属典型的低孔、低渗型致密砂岩储层[12],测得须四段孔隙结构有以下几个特征:①突破压力 (P10)为41.565～94871MPa,平均60.310MPa;②中值压力 (P50)为129.7～162.4304MPa,平均为150.193MPa,按一般的砂岩储层分类,属于差-较差储层;③破吼道半径 (R10)较小,为0.0079～0.018μm,平均0.0133μm;④中值吼道半径 (R50)为0.0046～0.0058μm,平均为 0.005μm,以微吼为主的低孔低渗孔吼组合;⑤分选性 (CS)为0.72611～1.2341,平均为1.01985,属于的分布范围较好-中等的分选范围,说明吼道半径分布相对集中;⑥非汞饱和度 (Smin)相对较大,为40.36%～64.39%,平均49.94%。

孔隙特征与薄片鉴定、扫描电镜图像结果较相符合,均说明该区砂砾岩体储层物性较差。

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