川西地区雷顶不整合面岩溶缝洞型储层特征与分布

2013-03-01宋晓波何仕碧王琼仙

天然气勘探与开发 2013年4期

关键词：溶孔川西碳酸盐岩

邓强宋晓波何仕碧王琼仙隆轲冯霞

（1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院 2.中国石化西南石油局第二物探大队）

川西地区雷顶不整合面岩溶缝洞型储层特征与分布

邓强1宋晓波1何仕碧2王琼仙1隆轲1冯霞1

（1.中国石化西南油气分公司勘探开发研究院 2.中国石化西南石油局第二物探大队）

钻井、录井、测井及地震等资料表明，川西地区雷顶岩溶储层岩性主要为粉—细晶白云岩、亮晶砂屑白云岩、藻屑砂屑白云岩等，孔隙类型以晶间溶孔、粒间溶孔、溶蚀扩大孔为主；优质储层发育主要受到碳酸盐岩白云岩化重结晶叠加早期暴露溶蚀和晚期深埋溶蚀作用的控制。岩溶储层地震相表现为复合相位，断续或连续分布，能量减弱，具有在高阻背景下的相对低阻特征。综合预测认为，川西雷顶不整合面岩溶缝洞型储层呈北东南西向展布，总体由东向西增厚，在川西探区文星—新场—马井—金马—鸭子河一带最厚，大于50 m，最大可达80 m。图11表1参9

川西地区雷顶不整合面岩溶缝洞型储层

0 引言

川西坳陷海相地层发育多套优质烃源岩，油气资源丰富，纵向上发现了多套生储盖组合［1］。目前，川西地区已成为中石化西南油气分公司在四川盆地油气勘探开发的重点地区（图1），而海相碳酸盐岩地层也已成为其油气勘探的重要接替领域，其中尤以雷口坡组浅滩相颗粒白云岩、晶粒白云岩储层因良好的孔渗性能，较大规模的分布、丰富的油苗、沥青显示以及在邻区良好的勘探开发成果（中坝雷三气藏、元坝、龙岗雷顶气藏）最为显著。特别是近期在川西新场构造带部署实施的CK1井、XCS1井在雷顶风化壳分别获得86.8×104m3／d、68×104m3／d高产工业气流，证实了川西雷口坡组顶“风化壳岩溶型储层”气藏存在，预示川西雷口坡组顶风化壳岩溶型储层具有广阔勘探前景。本文以新场构造带的发现井为突破口，从沉积、储层、成岩等方面深化认识雷顶岩溶储层特征及储层发育主控因素，并对区内有利储集区进行了预测，为川西海相油气进一步勘探开发提供强有力的科学依据。

1 地质特征

中三叠世沉积时，四川盆地为陆表海沉积环境，沉积了雷口坡组和天井山组碳酸盐岩海相地层。中三叠世末，受印支早期运动影响，四川盆地整体抬升，已有研究资料表明，区域上有近10个百万年的沉积间断，因此盆地遭受了不同程度的剥蚀，其中天井山组在川西大部分地区剥蚀殆尽，雷口坡组部分地层在“泸州古隆起”核部也被剥蚀殆尽［2］，总体上剥蚀厚度由东向西减薄。长期暴露剥蚀、淋滤为雷口坡组顶面古岩溶形成创造了条件。晚三叠世川西地区又一次大规模海侵，沉积了马鞍塘组灰岩和砂泥岩（图2）。

图1 研究区位置略图

图2 川西中上三叠统地层综合柱状图

2 沉积特征

早中三叠世，上扬子西北缘克拉通具“镶边”碳酸盐台地沉积特征，发育台缘浅滩和台内浅滩；中晚三叠世之交，随着古特提斯洋逐步关闭，川西地区克拉通及其周缘盆地逐渐转变为前陆盆地，沉积格架由“镶边”碳酸盐台地沉积转变为远端变陡缓坡沉积楔。拉丁期末（天井山期），“印支早期运动”使地台整体隆升，海水退出上扬子台地，中三叠统碳酸盐普遍受到剥蚀和“喀斯特”化，形成区域不整合面［3］。

雷四时研究区仍处于镶边碳酸盐台地沉积环境［4］，自龙门山映秀—北川断裂向东沉积相带依次为台地边缘浅滩相、局限—蒸发台地在宝兴—彭州—德阳—绵阳—马角坝—北川通口—汉旺—都江堰一带发育的台缘滩及滩间亚相，纵向上，雷四时早期，蒸发作用最为强烈，在川西坳陷一带形成了一个大盐湖，以厚大膏盐沉积为主，夹部分深色微晶白云岩（图3）；雷四中晚期，蒸发作用逐渐减弱，迎来了雷口坡期最后一次海侵，海水逐渐淡化，以泻湖、潮坪、藻砂屑滩等亚相沉积为主（图4），由膏盐岩－微晶白云岩互层组合向上变化为以微晶白云岩为主，偶夹膏岩，再向上为微晶白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩、（藻屑）砂屑灰岩组合。

3 不整合面特征

雷口坡组在区域上分为四个岩性组合，钻井揭示雷顶不整合面岩溶储层十分发育，雷四段按岩性可分为下、中、上三个亚段（图5），从西向东南，上亚段地层遭到不同程度的剥蚀，在CH100井以东南附近被剥蚀尖灭；从地震剖面可以看出，沿马鞍塘组（T6）拉平发现，同相轴削截现象明显（图6），表明该地层沉积以后经历过强烈的构造运动而遭受剥蚀，雷口坡组与上覆地层接触面为一区域性的不整合面。

图3 川西地区雷口坡组四段中－上亚段沉积相图

图4 川西地区雷口坡组段下亚段沉积相图

表生岩溶又称风化壳岩溶。其发育与重大的海平面下降或构造运动造成的沉积区大面积暴露有关，

常常是地层学中的主要不整合面。地质历史记录中的古风化壳岩溶主要是根据其广泛存在的侵蚀不整合、地下岩溶作用及伴生的孔洞系统、内部充填物的特征等加以识别的［5］。川西地区在钻井过程中出现了井漏、钻具放空等现象，岩心和薄片中，也发现褐色方解石晶体，悬垂状、等厚环边胶结及溶蚀孔、洞被渗流粉砂（图7a）、溶塌角砾（图7b）充填等古表生岩溶标志。表明雷顶经历了强烈的风化岩溶作用。综合上述研究显示，雷顶不整合面古岩溶在川西地区普遍存在。

图5 川西地区雷四段中上部古岩溶特征

图6 川西地区雷口坡组顶连井地震剖面图

图7 川西地区雷四段中上部古岩溶特征

4 储层特征

发生于中三叠世末的印支早期运动使得上扬子地区整体抬升暴露，并遭受了不同程度的剥蚀和大气淡水淋滤，形成了中三叠统、上三叠统之间的区域不整合面溶蚀缝洞型岩溶储层，据统计雷口坡组顶（雷四段）不整合岩溶缝洞型储层段累厚约40～80 m，从距雷顶0～5 m以下开始发育，最深可达雷顶以深136 m。

4.1 岩石学特征

据新场构造带的CK1井、XQS1井、XCS1井三口钻井揭示：雷口坡组顶部及雷四段上部岩溶型储层岩性主要为砂屑白云质灰岩（图8a）、灰质白云岩（图8b）、粉—细晶白云岩（图8c）、微晶藻砂屑灰岩、亮晶砂屑白云岩、藻团块泥晶白云岩。川中龙岗地区雷四段上部岩性为泥晶灰岩、泥粉晶藻屑—含藻屑云岩、泥粉晶云岩互层，厚度50～70 m，对比发现龙岗雷四段上部储层晶粒较川西地区细。勘探结果证实，川西雷四段上部粉—细晶白云岩、亮晶砂屑白云岩为储层发育的最有利岩性。

图8 川西地区中三叠统雷口坡组四段岩心照片

4.2 储集空间类型

岩心及铸体薄片观察表明，川西地区雷四段储层孔隙类型主要有：晶间溶孔、晶间孔（图9a）、溶缝、溶蚀扩大孔（图9b、图9c）、裂缝和粒间溶孔等，溶孔大小0.05～2 mm，溶缝0.01～1.5 mm。XQS1井5712～5723 m（雷四段上部）的24个储层样品中有45.8%的样品，面孔率达5%～15%（图9b）；另据XQS1井和XCS1井岩心观察，溶蚀孔、洞、缝较发育，尤其以XCS1井第三、四回次岩心溶蚀孔洞发育最佳，溶蚀孔、洞多呈蜂窝状分布，部分溶洞大小达2 mm以上。其中第四回次（第一储层段下部）岩心取心率仅为5%。据统计，发育溶洞67个（图9d），洞密度195.7～314.3个／m，均为小洞，形状为近圆形，大小2×2～3×4 mm，部分被方解石充填；溶孔普遍可见，孔径0.1～1.0 mm，最大1.8 mm，部分溶孔被方解石充填。裂缝发育，缝密度13～26条／m，缝长40～160 mm，缝宽0.2～1.2 mm，多为中缝，连续—半连续，部分被方解石半充填；龙岗地区雷四段储层孔隙类型主要为粒间溶孔、粒内溶孔、生物体腔孔、生物铸模孔等，溶蚀洞、缝欠发育（图9e、图9 f）。

图9 雷口坡组四段储层孔隙特征

4.3 物性特征

通过对CK1井、XCS1井、XQS1井雷四段中上亚段岩溶储层取心实测物性及测井解释资料统计表明（表1）：CK1井雷四中上亚段储层段测井解释孔隙度2.6%～10.5%，平均孔隙度5.21%，渗透率0.01～0.95 mD，平均渗透率0.73 mD；XCS1井雷四段采集样品32块（产层段11块），储层平均孔隙度6.11%（图10a，图10b），产层段平均孔隙度10.1%，储层平均渗透率3.06 mD，产层段平均渗透率10.1 mD；XQS1井雷四上亚段采集样品14块（测录井显示段7块），储层平均孔隙度5.17%，测井显示段平均孔隙度9.19%，储层平均渗透率0.54 mD（图10c，d），测井显示层段平均渗透率1.05 mD。龙岗19井雷四3亚段上部120个岩心样品，孔隙度为0.58%～6.71%，储层平均孔隙度为3.44%。对比表明川西地区雷四上亚段孔渗性优于龙岗地区同层段储层。

表1 雷口坡组四段实测（测井）孔隙度和渗透率统计表

图10 雷口坡组四段储层孔隙度、渗透率频率直方图

4.4 储层发育主控因素

海相碳酸盐岩层系发育的储层非均质性强、孔隙系统复杂，主要受沉积作用、成岩作用、古地貌、古水文系统、构造作用等影响和控制。储层综合研究认为，雷口坡期川西地区整体沉积构造背景相似，雷顶岩溶缝洞型储层主要受岩性组合、碳酸盐岩白云岩化重结晶＋早期暴露溶蚀＋晚期深埋溶蚀及古地貌［6］共同控制。

雷四时发育的浅滩相颗粒碳酸盐岩与局限台地泻湖相微晶白云岩、灰质白云岩等为岩溶孔隙型储层的发育提供了有利的岩性基质；而后期白云石化重结晶作用大大改善了储层的基质，为岩溶型储层的形成提供了岩性基础。

碳酸盐岩的可溶程度与岩石性质和结构有关，不同类型的碳酸盐岩决定了其自身的可溶性［7］，由于长期暴露剥蚀，印支不整合面附近形成了大量古表生岩溶孔缝（图7a、图7b），为晚期深埋溶蚀再度形成孔缝发育的优质储层提供了有利条件。

长期勘探实践证明，储层物性与微古地貌相对高基本呈正相关关系，高程越高，物性越好，反之则越差［8］，川西地区整体处于对古岩溶储层发育最有利的岩溶大斜坡部位，而由于局部微古地貌的差异，储层发育程度也有所不同（图11），3口井的物性统计结果（表1）也与此特征吻合。

川西雷顶储层在经历古表生岩溶形成大量溶蚀孔、洞、缝后，进一步得到了深埋溶蚀，通过溶蚀孔洞充填的方解石晶体中盐水包裹体分析，均一温度在变化范围在115～145℃之间，以地温梯度3℃／100 m＋地表温度25℃计算，川西地区雷顶深埋溶蚀作用大约在3000～4000m埋深左右，研究发现，溶蚀孔洞主要发育在白云岩中，孔隙不受结构控制，认为储层后期受到埋藏溶蚀作用的进一步改造，才形成现今优质溶蚀孔缝型储层。同时在部分溶蚀孔缝中见沥青充填，推断埋藏溶蚀与埋藏期油气充注、有机酸溶蚀有关。

图11 川西晚三叠世沉积前微古地貌预测图

5 有利储集区带分布

由于海相碳酸盐岩与陆相碎屑岩之间具有强波阻抗界面，形成强振幅反射，而碳酸盐岩内部波阻抗差异较小，则形成弱振幅反射；因此，川西地区雷顶不整合面含气性较好的储层与围岩相比，差异较明显，具有相对低速、低波阻抗特征［7－8］。根据CK1井、XCS1井、XQC1井实钻分析表明，岩溶储层发育带有利地震相表现为复合相位，断续或连续分布，有别于不整合面下膏盐岩与白云岩互层分布区储层地震相，主要表现为T6能量减弱或在之下出现透镜状第二相位；波阻抗剖面表现为高阻背景下的相对低阻特征；而古地貌条件是影响岩溶型储层分布的主要控制因素之一［7，9］，不同部位，储层发育程度差异较大；因此，本文综合地震相分析、微古地貌及有利岩相等分析结果，综合预测该区雷顶不整合面岩溶缝洞型储层的空间展布规律，结果表明，该套储层在川西探区内均有分布，但厚度变化较大，总体由东向西增厚，在川西探区文星—新场—马井—金马—鸭子河一带最厚，大于50 m，最大可达80m，呈北东南西向展布。