裂缝对川中雷口坡组风化壳储层发育的影响

2013-10-17甘学启宋文燕王志萍

特种油气藏 2013年4期

甘学启，宋文燕，王志萍

(1.斯伦贝谢中国公司，四川成都 610041;2.重庆一三六地质队，重庆 402247;3.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

引言

继2009年川中地区部署了以雷口坡组为目的层的探井后，目前雷口坡组已经是川中地区主要含气层系之一，年产气达4×108m3/a，而整个川中地区年产气量为 10 × 108m3/a［1－3］。雷口坡组储层具有基质物性差，储层类型多、成因多、非均质性强的特点，邻井之间油气显示差别悬殊，高产井旁有低产井，甚至干井存在，油气勘探难度较大。

笔者首次将川中地区地面构造分为四大构造群，绘制了川中雷口坡组顶部裂缝发育平面分布图，并分析了裂缝对岩溶作用、储层渗透性和储集性的影响。结果表明:裂缝的存在可以促进岩溶作用的进行，提高储层的储渗能力，连通孤立的溶蚀孔洞，但岩溶储层的发育不完全受裂缝的控制，该结果可为该区进一步勘探开发提供指导。

1 工区概况

川中地区构造位置属四川盆地川中平缓褶皱带和川北低褶带的南部，研究区面积约 4 ×104km2［4－5］，区内雷口坡组分布广泛，厚度为300～700 m，由东南往西北增厚，出现台盆与台坪相间的格局，可划分为开阔台地、局限台地、蒸发台地3种相带，受潮汐作用和波浪作用的共同影响，沉积了1套富含蓝绿藻的白云岩夹膏盐岩和石灰岩沉积，局部夹有分布范围狭窄、厚度较薄的颗粒岩。雷口坡组中所夹的粗结构白云岩储渗条件较好，受印支期侵蚀面形成的风化壳溶蚀孔洞，使储集层物性得到改善，油气资源应该很丰富，但由于川东高陡构造带褶皱，使得70%的构造轴部出露雷口坡组及以下地层，加上雷口坡组在泸州地区缺失，致使雷口坡勘探区域受到限制。

2 构造特征及演化

研究区内褶皱强度小，构造平缓，两翼倾角一般只有1～3°，构造轴向多为北东东;出露地层为中、上侏罗统，由于受华蓥山断裂带抬升的影响，东侧出露地层老，向西依次变新。背斜东端倾没较缓，西端倾没不明显，或呈鼻状延伸［2－4］。川中构造具有东高西低、自东向西倾伏的特点。

震旦系以来，四川盆地主要为下陷并接受沉积，喜马拉雅运动形成了盆地内绝大多数现今构造，川中地区作为四川盆地的组成部分，经历了与四川盆地一样的沉积—构造演化史，先后沉积了2套地层，中三叠统以下的海相地层和上三叠统—新第三系的陆相地层，海相地层以碳酸盐岩为主，陆相地层以砂泥岩为主。

下古生界以来，川中地区经历了加里东期、海西期、印支期、燕山—喜山期多次大规模的构造运动，其中对雷口坡组风化壳岩溶形成影响最大的是中三叠世中晚期的印支运动［4－6］，受该运动影响，泸州古隆起开始形成，海水由东向西退出四川盆地，自此到晚三叠统诺利期开始接受沉积为止，雷口坡组被抬升剥蚀的时期前后持续了约5 Ma的时间，暴露期地壳差异上升使古隆起幅度达1000 m［4－5］，泸州古隆起中心已无雷口坡组残留。

3 裂缝特征

雷口坡组构造缝和非构造缝均有发育，据野外观察，构造缝呈组系出现，并有一定规律和方向，延伸长度较大，裂缝面常可见矿物质充填现象，见擦痕、阶步等构造变形留下的痕迹。储层构造缝宽度以小于1 mm为主，占裂缝总数的90%，其次是1～5 mm，约占10%，其他宽度裂缝相对较少;高角度缝(图1a)、低角度缝(图1b)及水平缝均有见到，但以小于45°裂缝最发育，约占总数的70%，高角度缝约占裂缝总数的22%。

图1 雷口坡组高角度、低角度裂缝

雷口坡组储层裂缝充填程度以半充填为主，占裂缝发育总数的78%左右，其次为未充填缝，约占总数的16%，另外也有少量全充填缝(图2a);充填物以泥质为主(图2b、c)，约占裂缝总数的57%，其次为方解石(图2d)，约占总数的40%，另外还包括一些白云石、沥青质和黄铁矿等。

图2 雷口坡组裂缝充填情况

依据非构造缝形成主控因素的差异，雷口坡组非构造缝主要分为成岩缝(图3a)、压溶缝(图3b)，其形成与印支期硬石膏吸水膨胀后产生的挤压应力场和膏溶角砾岩残余砾间缝(隙)及压实溶解有关［6－7］，各类非构造缝可自成体系，成为岩层中重要的储、渗空间，非构造缝以溶蚀缝为主，但规模较小，且总体上发育有限。

图3 雷口坡组成岩缝与压溶缝

4 裂缝分布特征

构造缝的形成与区域构造应力场和局部构造及断层附近的局部应力场有关，其发育主要受构造变形程度的影响，伴随着褶皱和断裂等构造形成过程产生，大多数构造缝的分布是有规律的，通常褶皱的翼部和端部，断裂带两侧或断层末端应力释放区是裂缝发育带［8－10］。

以川中雷口坡组顶面构造图为基础，通过分析川中地区四大构造群的构造特征，重点为背斜和断层的发育特征及发育程度，根据川中地面和地下构造形迹，结合构造发展史，分析川中地区雷口坡组主要构造形成时期和所受应力，以及不同阶段构造力的强弱和方向，最终推导出裂缝在川中雷口坡组不同部位的发育程度等特征，最后，结合野外剖面的裂缝观察资料，绘制出川中雷口坡组裂缝发育分布图(图4)。

川中地区裂缝发育程度可以分为4个级别，一级裂缝发育区主要分布在中部构造群的北东向构造和北部构造群的北西向构造中，集中在遂宁—岳池以南、潼南到合川以北，西充—广安以北，以及仪陇—营山—渠县一带，处于断层发育程度高、规模大以及构造发育程度高的地区;二级裂缝发育区主要分布在西部构造群的北东向构造附近，位于盐亭、简阳一带，南部平缓构造群发育次之，主要分布在安岳附近，铜梁—大足一线以南，该带中断层和构造发育，但其发育程度和规模均小于一级裂缝发育区;三级裂缝发育区在川中地区均有发育，但分布较为零散，该带中构造不发育，断层发育条数极少，且延伸短规模小，属于裂缝发育临界区;其他地区构造平缓，断层不发育，裂缝欠发育，为四级裂缝发育区。

该裂缝发育分布图与雷口坡组取心观察资料、生产动态资料、测井资料进行了对比，所划分的各级裂缝发育区与实际资料吻合程度较高，裂缝发育分布图可靠性较好。

5 裂缝对储层的影响

5.1 对岩溶作用的影响

构造缝为岩溶发育提供物质通道，非构造缝可以加速溶蚀作用的进行，促进岩溶的发育;岩溶的发育又可以使小裂缝变成大裂缝，通过逐渐加强的溶蚀作用，使一系列发育的孤立小裂缝发育成大断裂或者大溶洞，从而改善碳酸盐岩储层的物性［11］。

在2条或者2条以上的构造缝相交处易形成溶孔，特别是当多条构造缝相交于一点则会明显加速碳酸盐岩的溶蚀作用;当几条构造缝同时发育，特别是当裂缝与断层或不整合面距离较近或者相连通时，构造缝彼此连通，会极大促进溶蚀孔洞发育。

另外，裂缝发育与层面的关系影响溶蚀作用，川中雷口坡组风化壳顶面以上溶蚀作用相对较弱，而在风化壳顶面以下溶蚀作用较强。据野外曹家坝剖面观察，渗流带中发育与层面垂直的裂缝，在岩溶作用的影响下，该类裂缝可进一步演化为溶沟，在潜流带中见密集发育、顺层面发育的裂缝，溶蚀作用沿着这类裂缝进行，形成了大量顺层溶蚀的孔洞。

非构造缝加速岩溶作用发生。研究区非构造缝主要分为成岩缝和压溶缝，其中成岩缝主要起到水系沟通的作用，溶蚀缝和压溶缝可促进裂缝的连通性，加速岩溶作用发生。

图4 川中雷口坡组裂缝发育分布

5.2 提高储层渗透性

通过统计磨溪、元坝、龙岗地区储层的孔隙度和渗透率的关系，建立孔、渗相关性图，发现磨溪、元坝地区孔隙度和渗透率间呈线性关系，两者的相关性较好，但部分数据较为分散，表明储层的储集性能也受裂缝(显裂缝及微裂缝)影响，使渗透率提高1～2个数量级，推测磨溪、元坝地区风化壳储层为局部发育裂缝的孔隙性储层。

龙岗地区储层的孔隙度和渗透率相关性较差(表1)，储层的储集性能受裂缝(显裂缝及微裂缝)影响较大，发育的裂缝系统能使孔隙度不高的样品同样具有较高的渗透性，从而造成储层孔渗相关性较差，初步推断龙岗地区风化壳有效储层以裂缝—孔隙性储层为主，但也不乏孔隙性储层的存在，相对高孔储层与裂缝有效配合是该区气藏获产的关键。

表1 雷口坡组风化壳储层孔、渗相关性

因此，川中雷口坡组风化壳储层中，孔、渗相关性较好，裂缝对改善储层渗透性有一定的作用。

5.3 提高储层储集能力

川中雷口坡组风化壳储层溶蚀孔洞发育，但它们在形成的过程中或形成之后，由于各种原因可能彼此孤立，未能相互连通，而裂缝的发育可以改变这一现象，连接部分孤立的溶蚀孔洞，增大储集空间，有效提高储层储集能力。

通过对岩心观察和成像测井资料的分析，在裂缝发育井中，储层产量一般要高于裂缝不发育井位(表2)。

表2 各井位储层产能与裂缝发育情况

但研究区部分井中，裂缝虽不发育，却仍然有相当可观的油气产量;也有不少井位，裂缝发育，但测试结果为干层，如LG30、LG163井。另通过岩心薄片观察，研究区部分裂缝见切穿角砾的情况，角砾是溶蚀作用的产物，推测这些裂缝发育于岩溶作用之后，未对风化壳岩溶起作用，因此，总的来说，裂缝的存在可以促进岩溶储层的发育，但岩溶储层的发育不完全受裂缝的控制。