YB地区须家河组须三段钙屑砂岩气藏成藏主控因素——以X7井为例

马如辉

中国石化西南油气分公司勘探开发研究院德阳分院

YB地区须家河组须三段钙屑砂岩气藏成藏主控因素
——以X7井为例

马如辉

中国石化西南油气分公司勘探开发研究院德阳分院

钙屑砂岩一般都致密，被认为是非储集岩类。2012年2月，中国石化勘探南方分公司在四川盆地YB地区所钻X7井在上三叠统须家河组须三段获得高产工业气流，薄片鉴定确认储层岩性为钙屑砂岩，由此点亮了钙屑砂岩储层油气勘探的希望。为此，通过对YB地区高产气井——X7井产层段岩石学特征、储集空间特征、储层物性特征、储层电性特征、储层地震响应特征分析，建立了YB地区上三叠统须家河组须三段钙屑砂岩气藏的成藏模式：钙屑砂岩分布＋有利的成岩作用（包括早期短期暴露溶蚀作用以及晚期有机酸溶蚀作用）＋构造裂缝发育带＋合理断层匹配。并结合沉积相、地震属性分析和裂缝分布研究成果，对X7井附近须三段储层进行了综合预测。结果显示：油气富集区主要集中在钙屑砂岩发育带叠加构造裂缝发育带。在此基础上，提交了3口开发建议井井位。

四川盆地 X7井 晚三叠世 钙屑砂岩 储集层 气藏形成 主控因素 成藏模式

钙屑砂岩是指砂岩中的岩屑成分主要为碳酸盐岩且该岩屑含量大于50%者［1－2］。此类岩石一般都致密，为非储集岩类，此前并未引起重视。2012年2月，中国石化勘探南方分公司在四川盆地YB地区所钻X7井在上三叠统须家河组第三段砂岩地层中（以下简称须三段，T3x3）获得高产工业气流，酸化压裂后日产天然气30.31×104m3，通过储层岩屑薄片鉴定确认为钙屑砂岩储层。X7井须三段钙屑砂岩气藏的发现，点亮了钙屑砂岩储层油气勘探的希望。

笔者意在通过对X7井产层段钙屑砂岩的岩石学特征、储集空间特征、储层物性特征、储层电性特征、储层地震响应特征的分析，弄清钙屑砂岩气藏成藏的主控因素，建立一直困扰科研工作者们的YB地区须三段钙屑砂岩气藏的成藏模式；并选择针对性的地震预测技术手段进行预测，最终实现对YB地区须三段钙屑砂岩储层油气富集区的综合预测。

1 储层特征

1.1 岩石学特征

X7井油气产层段（井深3 465～3 474 m）砂岩矿物组分特征主要表现为：石英含量介于50%～55%，长石含量一般低于3%，岩屑含量介于40%～50%，以极富碳酸盐岩屑为显著特征。胶结物主要为方解石粉晶，属于比较典型的细粒钙屑砂岩。

1.2 储集空间及物性特征

X7井须三段钙屑砂岩储层储集空间以微构造裂缝以及溶蚀裂缝为主，局部发育次生粒间以及粒内溶孔，裂缝呈网状，连通性较好。储层原生孔隙极少，岩屑镜下面孔率为1%～3%（图1）。裂缝主要发育在粒屑颗粒间，局部裂缝切割了岩屑颗粒，裂缝宽度较大，反映裂缝主要为构造缝为主，同时伴有钙质胶结物的溶蚀作用。

X7井须三段产层7段气层测井平均孔隙度为4.67%，平均渗透率为0.14 mD，较之于川西丰谷地区，YB地区须三段钙屑砂岩储层的孔隙条件略差，但渗透条件较好。表明YB地区X7井须三段储层油气储集以及油气运移通道主要以裂缝以及微裂缝为主，溶蚀孔隙对于油气成藏处于相对次要地位。

1.3 电性特征

X7井须三段产层段砂体表现为很低的伽马值（30API），测井电阻率远远高于上部砂体（800～1 000Ω ·m），反映砂体致密，并且含有较多的钙质碎屑，低声波时差55μs／ft（1 ft＝0.304 8 m），反映砂体主要为高阻抗砂体。在3 468 m存在典型的声波跳波现象，反映该处可能裂缝发育（图2）。

图1 X7井产层段孔、缝特征图（井深3 468 m）

1.4 地震响应特征

通过合成地震记录标定，确定X7井须三段钙屑砂岩储层为强振幅地震反射特征，砂体顶底分别对应强波峰或者强波谷；地震剖面上测试段砂体表现为“透镜状”反射特征，表明砂体为分流主河道砂体；X7井测试段东部200 m处发育2条小断裂，断裂仅仅发育在须三段内部，对X7井储层段油气富集具有积极作用。过井剖面储层段地震波形具有微弱的“杂乱”反射特征，反映储层段位裂缝可能发育，与实际薄片鉴定结果基本一致（图3）。

图2 X7井产层段电性特征图

2 成藏主控因素

2.1 主河道钙屑砂岩分布

钙屑砂岩沉积物沉积颗粒粗、沉积岩屑含量高，属于短距离快速搬运沉积。沉积物的磨圆度、分选性相对较差，同时钙屑岩屑颗粒硬度大，在应力条件下易于形成一些微小裂缝，裂缝通常顺着岩屑颗粒胶结物展布构成网状，形成油气运聚条件非常有利的裂缝系统［3］。如X7井中薄片溶蚀裂缝发育，并且具有一定规模的粒间溶孔、粒内溶孔发育。这些都与钙屑砂岩的岩石学特征密不可分。

2.2 有利的成岩作用

图3 X7井产层段地震响应特征图

YB地区最有利的成岩作用为溶蚀作用。主要包括准同生阶段的暴露溶蚀作用以及晚成岩—构造变形阶段的构造破裂及有机酸溶蚀作用。从须三段产层岩心分析结果看：晚期构造破裂以及有机酸溶蚀作用对产层油气聚集具有决定性作用（图4）［4］。

图4 YB地区须家河组成岩及孔隙演化过程图（据董霞，有修改）

早期短期暴露溶蚀作用是指在砂岩沉积后，由于砂体处于短期的古地理高部位，短期内后期沉积物没有覆盖到沉积地层，或者沉积后存在小范围的不整合面，导致大气淡水以及地表渗流水对易于溶蚀的钙屑砂岩地层进行溶蚀、渗透，在靠近地表地区形成一定规模的溶蚀缝洞系统（图5）［5］。但早成岩阶段形成的溶蚀缝洞规模有限，在中—晚期成岩阶段容易被胶结、压实、充填，对储层孔隙建设的作用非常有限。

图5 短期暴露溶蚀作用模式图

晚期有机酸溶蚀作用是指在须三段泥岩压实过程中排出的有机酸对钙屑砂岩中的碳酸盐盐岩胶结物以及碳酸盐岩碎屑颗粒进行溶蚀，形成溶蚀裂缝及溶蚀孔隙（图6）。

YB地区须三段属于煤系地层，富含水生和陆生植物，埋藏后易产生腐殖酸，因而成岩早期砂体顶底部泥岩在成岩压实进程中排出的弱酸性水对钙屑砂岩中的石灰岩岩屑进行溶蚀，形成一些溶蚀孔、洞、缝系统；在深埋藏地层中，泥岩生烃过程中的有机酸（羧酸）对钙屑及钙质胶结物的溶解作用对次生孔隙的形成至关重要，配合构造变形期形成的微裂缝，形成的溶蚀缝洞有效地改善了储层的储集性能［6］。

2.3 裂缝发育带及小断层匹配

根据微观分析资料，钙屑砂岩发育微裂缝，微裂缝对提高储层的渗透性起到了重要作用。另一方面，研究区钙屑砂岩储层经历多期构造运动的影响，在区内形成多类型、多期次断层，继而形成一系列断背斜、断鼻等局部构造［7］。伴随断裂作用以及构造变形作用形成多种类型的伴生裂缝系统，这些裂缝系统既是油气储集空间，也能作为油气运移通道以及有机酸渗流溶蚀通道［8］，如再匹配上小断层那就是最有利的勘探开发目标（图7）。

2.4 气藏模式

根据对YB地区须三段钙屑砂岩储层成藏主控因素的分析研究认为：钙屑砂岩分布带是油气成藏的基础；有利的成岩作用是油气成藏的重点构造裂缝发育带以及合理断层匹配是油气高产的关键。建立的成藏模式为：油气富集区＝（钙屑）砂岩＋微裂缝＋小断层匹配＋短期暴露面（图8）。

图6 有机酸溶蚀模式及实例图

3 储层预测

3.1 钙屑砂岩预测

图8 须三段钙屑砂岩天然气成藏模式图

钙屑砂岩属于短距离快速搬运沉积物，沉积物颗粒粗、岩屑含量高，通常沉积在水退层序顶部的分流河道中。因此钙屑砂岩识别目标为：水退层序界面下的分流主河道砂体。

图9是分流主河道地质模型正演结果与实际地震剖面对比图。图9中显示分流主河道因该具有“高阻抗、透镜状、强反射”地震响应特征，与实际过井地震剖面特征一致。因此可以利用“高阻抗、强振幅、透镜反射”预测分流主河道钙屑砂岩分布。

利用振幅属性、反演属性、相分类属性分别对钙屑砂岩分流主河道的“强振幅、高阻抗、透镜反射”异常分布进行预测（图10），最终实现分流主河道分布综合预测。

3.2 裂缝预测

3.2.1 区域应力场特征

YB构造位于四川盆地北部，地处龙门山前、米仓山前、大巴山前推覆褶皱带交合处，具有三重构造应力挤压背景。元陆7井附近地层属于九龙山构造西南翼斜坡带，其构造应力主要来源于龙门山南东向的水平构造挤压应力以及大巴山纵向挤压造成的膏盐岩“上拱”应力（图11、12）。

综合分析认为：YB地区西北部构造成因主要为膏盐岩上拱形成背斜上叠加的水平构造挤压应力。

3.2.2 裂缝演化特征

根据X7井附近须三段储层的地层条件以及应力场条件，对须三段裂缝发育演化过程进行模拟。

图9 分流主河道模型正演结果图

图10 须三段钙屑砂岩分布预测图

图11 YB地区须三段地层水平挤压应力模式图

应力条件：膏盐岩上拱应力＋南东向构造挤压应力。地层条件：砂泥岩互层地层。

图12 YB地区须三段地层垂直“上拱”挤压应力模式图

通过裂缝演化分析认识到（图13）：受膏盐岩“上拱”影响，西区构造变形处砂岩常发育高角度构造纵张缝。受龙门山南动向应力挤压，使砂岩间的薄层泥岩发生层间错动，从而形成近水平层间滑脱缝。构造缝＋层间缝＝网状裂缝是储层重点目标。

图13 裂缝演化分析模式图

3.2.3 网状裂缝地震响应

通过不同类型裂缝网络模型正演（图14）：网状裂缝具有典型的杂乱反射特征，而近水平裂缝表现为稳定强反射特征，高角度垂直缝没有明显地震响应。因此，利用“杂乱反射”属性进行须三段裂缝预测。

图14 不同角度裂缝网络地震响应特征图

3.2.4 裂缝预测

由于须三段储层的重点勘探目标 “网状裂缝”通常具有“杂乱反射”地震响应特征，因此，可以利用多种反映地震子波横向不稳定性的地震属性进行裂缝预测（图15、16）。

3.3 储层综合评价

图15 相干属性预测图

通过钙屑砂岩沉积特征分析，确定钙屑砂岩沉积在水退层序顶部的分流河道中，利用沉积相、地震属性分析，实现钙屑砂岩分布预测；通过区域应力场，局部应力、构造变形特征分析、裂缝成因演化分析，确定须三段储层有利裂缝为网状裂缝，具有“杂乱反射”特征，利用多种地震属性实现裂缝预测；通过储层上部地层存在的削截现象，实现了短期沉积暴露面分布预测。结合以上预测结果，实现YB地区须三段钙屑砂岩储层油气富集区综合预测。预测结果显示油气富集区主要集中在钙屑砂岩发育带叠加构造裂缝发育带，在此基础上分别在1号、2号、3号砂体提交了3口开发建议井井位（图17）。

图16 曲率属性预测图

图17 YB地区须三段钙屑砂岩储层综合评价及建议井位图

4 结论

研究认为，YB地区X7井须三段产层属于钙屑砂岩储层，决定其是否规模成藏的主控因素是相对粗粒钙屑砂岩的分布以及是否发育较大规模的储层溶蚀孔隙演化作用；决定其是否能够获得高产的因素是是否发育网状裂缝以及是否有合理的断层匹配。而早期短期暴露作用由于暴露时间较短、尚无法确定储层是否受到暴露溶蚀的影响，其对储层成藏作用的影响尚待评估。

［1］曾小英，张小青，钟玉梅.川西凹陷中段须家河组四段钙屑砂岩气层的成因［J］.沉积学报，2007，25（6）：896－900.

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［4］黄思静，武文慧，刘洁，等.大气水在碎屑岩次生孔隙形成中的作用［J］.地球科学——中国地质大学学报，2003，28（4）：419－424.

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［6］张世华.川西坳陷须三—须四段含油气系统生排烃过程与主要成藏期关系［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2006，33（3）：252－255.

［7］沈敏，秦华.YB须家河组须三段沉积厚度的控制因素［J］.天然气技术与经济，2011，5（4）：3－5.

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Main controlling factors of gas accumulation in the calcarenaceous sandstone reservoirs in the 3rdmember of the Xujiahe Formation in the YB area：A case study of X7 well

Ma Ruhui
（Deyang Branch of Ex ploration and Development Research Institute，Sinopec Southwest Branch Company，Deyang，Sichuan 618000，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 8，pp.56－62，8／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

Calcarenaceous sandstones are generally believed to be tight and thus non－reservoirs.In February 2012，after well test was done on the X7 well in the YB area of the Sichuan Basin by the Sinopec Southwest Branch Company，a high－rate industrial gas flow was obtained in the 3rdmember of the Upper Triassic Xujiahe Formation.Thin－section observation showed that the reservoirs are mainly composed of calcarenaceous sandstones.Based on the comprehensive analysis of the petrophysical features，reservoir space characteristics，poroperm characteristics，electrical properties，and seismic responses，a gas accumulation pattern is recognized，i.e.，calcarenaceous sandstone distribution plus favorable diagenesis（early short period exposure and dissolution and late organic acid dissolution）plus structural fracture development zone plus suitable timing of faulting.Reservoir prediction was also made through the integrated analysis of sedimentary facies，seismic attributes，and fracture distribution.It shows that hydrocarbon accumulation mainly occurs in the areas where both calcarenaceous sandstones and structural fractures are highly developed.Proposals were presented for the emplacement of three wells based on these understandings.

Sichuan Basin，X7 well，Late Triassic，calcarenaceous sandstone，reservoir，gas pooling，major controlling factor，hydrocarbon pooling pattern

马如辉.YB地区须家河组须三段钙屑砂岩气藏成藏主控因素——以X7井为例.天然气工业，2012，32（8）：56－62.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

马如辉，1972年生，高级工程师；1994年毕业于原成都理工学院石油系；主要从事地震资料解释及综合研究工作。地址：（618000）四川省德阳市泰山南路398号。电话：13689663335。E－mail：maruhui1972＠163.com

（修改回稿日期 2012－07－09 编辑 居维清）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.08.012

Ma Ruhui，senior engineer，born in 1972，is mainly engaged in seismic interpretation and comprehensive study.

Add：No.398，Taishanan Rd.，Deyang，Sichuan 618000，P.R.China

E－mail：maruhui1972＠163.com