龙门山前隐伏构造带须家河组储层特征研究

2013-05-13王兆生河北联合大学矿业工程学院河北唐山063009

石油天然气学报 2013年1期

王兆生（河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009）

赵丰年（延长石油集团研究院，陕西西安710075）

陶娴娴（中石油新疆油田分公司石西油田，新疆克拉玛依834000）

董桂玉，杜敬国（河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009）

龙门山位于四川盆地西部，为一条NE－SW向的大型构造带，具有 “南北分段、东西分带”的特点［1，2］。以青川－茂汶断裂和北川－映秀断裂为界可以将其分为3个部分，青川－茂汶断裂以西为主造山带，与北川－映秀断裂带之间是冲断推覆构造带，北川－映秀断裂以东为隐伏构造带（图1）。依据岩石组合特征将上三叠统须家河组（T3x）划分为须一段至须五段（T3x1～T3x5）共5个岩性段。T3x1沉积时期海水较深，形成与其他层段沉积性质完全不同的海相沉积，而T3x5主要为湖泊深水细粒沉积，基本作为盖层存在，该次研究的目的层段为砂体较发育的T3x2～T3x4。T3x储层埋藏深，受压实、压溶等成岩作用影响，储层极为致密。龙门山前隐伏构造带具有相当大的勘探潜力并且前景广阔，同时又是研究程度较低的地区，因此进行系统的储层特征研究对该区的油气勘探具有重要意义。

图1 龙门山前构造区划图

1 储层岩性、物性及含油气性特征

由于不同区块之间沉积环境存在差异，因此对龙门山前隐伏构造带内T3x储集砂岩的岩石学特征进行了分区块分层段分析。根据研究区内13口井薄片镜下观察，大邑地区T3x2储层岩性以岩屑砂岩、长石岩屑质石英砂岩和岩屑质石英砂岩为主，长石砂岩、岩屑质长石砂岩、石英砂岩和长石质石英砂岩等类型次之（图2（a））；鸭子河（图2（b））、安县地区（图2（c））与大邑地区略有差别，主要为岩屑质石英砂岩和岩屑砂岩，但样品中长石的含量降低较多，少见长石砂岩与岩屑质长石砂岩（图2）。T3x3基本继承了T3x2的沉积特征，岩石类型与T3x2相类似，而T3x4由于物源发生剧烈变化，使得T3x4岩石类型与T3x2、T3x3相比发生较大变化，尤其以大邑地区最为明显，岩石类型种类相对减少，岩屑砂岩占岩石类型的绝大部分，未见石英砂岩和长石砂岩。区块间对比，鸭子河、安县地区与大邑地区岩石类型差别较小。

图2 T3x2砂岩分类三角图

通过对研究区内5143个物性数据点的统计，T3x储层孔隙度最小值为0．15%，最大值为18．05%，平均孔隙度为3．51%，孔隙度主要分布在3%～5%之间；渗透率最小值为0．002mD，在裂缝发育时渗透率最高可达291．06mD以上，平均渗透率为0．11mD，渗透率主要分布在0．01～1．00mD之间，储层物性总体上较差，属低孔低渗储层［3，4］。T3x不同区块间储层物性略有差别，通过区域间对比，在T3x2时期，大邑地区孔隙度稍低，安县地区与鸭子河地区相当，这是由于T3x2时期，鸭子河与安县地区物源及沉积环境类似，而与大邑地区略有差异造成的。T3x3时期，大邑地区与鸭子河地区孔隙度差异较小。T3x4时期，安县与鸭子河地区孔隙度相当，均大于大邑地区，其原因与大邑地区距离物源区较远和沉积物粒度较细有关。T3x储层不同区块各层段渗透率差异不大，均表现为低渗－特低渗储层特征。纵向上对比，T3x4鸭子河地区孔隙度值最高，而T3x4大邑地区的孔隙度值最低（表1）。

该区内钻井含气性显示频繁，依据120多个样品显示总的特点表现为 “薄、多、散、杂”，通过各井的地质与测试报告分析发现，在平面上大邑地区含气面积较大，油气显示情况较好，鸭子河地区与安县地区的含气性显示较差。纵向上看大邑地区的油气显示主要集中在T3x2和T3x3，而鸭子河地区集中在T3x2和T3x4，安县地区主要集中在T3x3和T3x4，T3x5也有少量油气显示。

表1 须家河组物性数据统计表

2 储集空间类型

T3x地层形成时间早，埋藏深度较大，在长期的成岩作用中，储层经历了强烈的压实和压溶作用，原生孔隙基本损失殆尽，碎屑颗粒中长石和石英呈缝合线状互相嵌合，石英次生加大现象普遍。储层孔隙的主要类型有粒内溶孔、粒间溶孔、残余粒间孔以及微裂缝，其中粒内溶孔是主要的储集空间。

1）粒内溶孔主要是碎屑颗粒内部遭受溶蚀形成的孔隙，被溶蚀颗粒以长石和岩屑为主（图3）。镜下观察可见沿钾长石双晶溶蚀形成的网状残余、易溶岩屑溶蚀形成的丝絮状残余和沿着钠长石双晶溶蚀形成平行排列的粒内微裂缝。粒内溶孔大多都较细小，一般不超过50μm，并且常被伊利石和碳酸盐矿物充填。

图3 粒内溶孔

2）粒间溶孔大多是碎屑颗粒包括长石和岩屑的边部受到溶解以及碎屑颗粒间的方解石胶结物等遭受溶解后形成的溶孔。粒间溶孔在T3x储层中发育较差，仅局部地区和部分层段可见（图4（a））。残余粒间孔主要是指碎屑颗粒之间未被胶结物充填的原生粒间孔［5］，或被绿泥石黏土衬边包围或半包围的碎屑颗粒之间的原生粒间孔，其次为被次生石英加大、早期成岩方解石胶结物充填后剩余的粒间孔以及被黑云母、泥岩等塑性颗粒变形形成的假杂基占据后剩余的粒间孔［6］。多呈三角形、长条形，孔径小于0．01～0．15mm，配位数0～2，连通性差，在研究区内较少见。

3）微裂缝主要由构造和成岩作用形成。镜下观察储层微裂缝较为发育，常可见微裂缝切穿单个或数个颗粒，长度大多小于2cm，缝宽一般为0．01～0．02mm，但个别可达0．1mm，在延伸方向可见裂缝分叉现象（图4（b））。微裂缝在研究区T3x2的石英砂岩和T3x3的岩屑石英砂岩中最为发育，岩心与测试资料分析显示相对优质储层主要分布于T3x2和T3x3，表明该区优质储层多与裂缝较为发育有关。

图4 粒间溶孔和微裂缝

3 储层成岩作用特征

3．1 压实和压溶作用

压实作用是指沉积物在上覆水体和沉积物负荷压力下，不断排出水分，碎屑颗粒紧密排列，软组分挤入颗粒，孔隙体积缩小，孔隙度降低的过程［7，8］。机械压实和压溶作用对储集性能起破坏作用［9］，它是使T3x岩石固结成岩的最主要因素。龙门山前隐伏构造带T3x砂岩的压实和压溶作用特征表现为碎屑颗粒间紧密接触，多表现为线－凹凸接触，部分颗粒在压溶后呈缝合线接触等特征（图5（a））；塑性颗粒常发生扭曲、变形以及假杂基化，如泥岩、粉砂岩、灰岩、千枚岩岩屑的塑性变形，片状云母受压实后弯曲变形；原生粒间孔经压实压溶后大量损失，只有少量的长条形、三角形粒间孔残余；石英在压溶后呈缝合线状接触，云母在受到强烈的压实作用后发生弯曲变形现象（图5（b））。

图5 压实和压溶作用

3．2 胶结作用

胶结物类型主要为碳酸盐矿物、自生黏土矿物和硅质胶结。碳酸盐胶结可分为早期和晚期碳酸盐胶结，早期以亮晶及泥晶方解石为主，多表现为原生孔隙的充填，晚期主要为含铁方解石、铁白云石和白云石。含铁方解石多呈自形－半自形粒状，交代碎屑或充填粒间（图6（a））。铁白云石多呈自形粒状，细晶－粉晶，常见数个晶体聚合后零散分布在溶蚀孔或粒间孔内，交代碎屑颗粒或交代方解石和白云石。

硅质胶结物大多来自泥岩中蒙脱石向伊利石转化过程中释放的SiO2，少部分为压溶作用中石英颗粒释放的SiO2。石英颗粒间的接触关系为凹凸－缝合线接触，主要以石英颗粒自生石英晶体和次生加大边两种产出形式。自生石英多充填于粒间并呈它形不规则粒状，并且晶粒大小各不相同，亦可见少数自生石英充填裂缝。石英次生加大边宽60～300μm，以Ⅰ－Ⅱ期的加大较为常见，少数为Ⅲ期加大。硅质胶结作用在减少储层的孔隙空间的同时，也导致孔隙结构改变，进而阻碍了流体的渗流，使储层的渗透性变差。黏土矿物充填胶结中分布较为普遍的黏土矿物为伊利石和绿泥石。伊利石大多以杂基方式存在，在颗粒破裂缝、长石解理缝及溶孔中充填较为常见（图6（b））。绿泥石主要充填在孔隙中，少部分在颗粒表面分布，扫描电镜下主要呈板片状。

图6 胶结物充填

3．3 溶解作用

溶解作用是指沉积质点与成岩介质之间发生的平衡反应，常形成溶洞、溶缝，使孔隙度和渗透率大大增加［10］。通过扫描电镜、铸体薄片和岩石薄片分析，岩石骨架绝大部分都有溶蚀现象，特别是条纹长石、微斜长石和不稳定岩屑常被溶蚀后形成粒间溶孔和粒内溶孔，而蜂窝状溶孔和铸模孔较少。由于压实作用较为强烈，储层致密化时间早，流体流动性较差，使得溶解作用较弱。

3．4 破裂作用

由破裂作用形成的裂缝能较好地改善致密砂岩储层的储集性能。在成因上裂缝可分为构造裂缝、成岩裂缝和与异常高压有关的裂缝。研究区的主要裂缝类型为构造裂缝，在各种岩性中广泛分布，构造裂缝具有缝面平直光滑和分布较为规则的特征。成岩裂缝主要发育在岩性界面上，尤其在泥质岩类界面，通常顺层面发育，并呈现出弯曲、尖灭、分枝等分布特点［11］；虽然成岩裂缝分布较为广泛，但是受发育程度限制，对储层的物性影响较小。与异常高压有关的裂缝，大多以被沥青质或碳质充填的脉群形式出现，裂缝短而宽，表现为无规律性。在薄片中观察到的缝宽主要分布在0．01～0．02mm之间，低于0．01mm次之，个别为0．02～0．1mm。

4 结论与认识

1）龙门山前隐伏构造带内T3x2、T3x3主要为岩屑砂岩、岩屑质石英砂岩和长石质岩屑砂岩，T3x4岩石类型以岩屑砂岩为主。孔隙度主要分布在3%～5%，渗透率主要分布在0．01～1．00mD的范围内。平面上大邑地区含气性显示层数多，显示情况好，鸭子河与安县地区的含气性显示较差；纵向上大邑地区的油气显示主要集中在T3x2和T3x3，鸭子河地区集中在T3x2和T3x4，安县地区油气显示主要集中在T3x3和T3x4。

2）在经历的各种成岩作用中，以破坏性的成岩作用，即压实、压溶作用和胶结充填作用表现较为强烈，使得原生孔隙基本损失殆尽。建设性的成岩作用中溶解作用相对较弱，从而造成储层致密化程度较深，而破裂作用在一定程度上改善了储层的物性特征。

3）储层孔隙的主要类型有粒内溶孔、粒间溶孔、残余粒间孔和微裂缝，其中粒内溶孔是主要的储集空间，储层裂缝较发育。研究区内油气显示较好的相对优质储层多与裂缝发育有关。

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