四川盆地龙岗气田雷四3亚段风化壳气藏特征及其主控因素

杨 光 石学文 黄 东 汪 华 丁 伟

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.中国石油西南油气田公司勘探事业部

中三叠统雷口坡组是四川盆地油气勘探历史中早期重要的目的层系之一，前人对其开展过大量的研究工作（包括资源评价、沉积储层、气藏特征等方面），形成了以下主要的地质认识：①雷口坡组的气源为混合气源；②四川盆地在中三叠世雷口坡期是一个具有海域受限制、海底地形平缓、海水较浅、盐度较大等特点的陆表海，海侵方向主要为盆地西北和西南；③储层岩性主要为针孔状白云岩；④雷口坡组油气藏类型主要为构造气藏等［1－4］。印支运动使雷口坡组遭受剥蚀、溶蚀，形成了风化壳。龙岗气田雷四3亚段气藏是四川盆地首次发现的与印支期风化壳有关的气藏，厘清该气藏的特征将极大拓展该盆地雷口坡组的勘探领域。

1 地层及沉积相特征

1.1 地层特征

中三叠世四川盆地沉积的雷口坡组主要为碳酸盐岩夹膏岩、盐岩，偶夹泥质岩，横向分布较为稳定。底部为区域标准层的黄绿色水云母黏土岩（俗称“绿豆岩”），厚度薄，但分布广而稳定，与下伏下三叠统嘉陵江组分界；顶部以泥粉晶云岩、角砾云岩与上覆上三叠统须家河组陆相碎屑岩明显分界，呈假整合接触。根据四川盆地和鄂西、黔北地区中三叠统区域地层划分方案，雷口坡组分为4段，自下而上分别为雷一段、雷二段、雷三段和雷四段［5］。

中三叠世末，伴随着印支运动的发生，地台整体抬升形成大规模的海退，上扬子地台由此结束了以海相沉积为主的历史，进入以陆相沉积为主的时期，地层遭受剥蚀。在此过程中形成了隆起与凹陷，盆地内展现为三隆三凹的格局（图1）。三隆指南侧泸州古隆起、北侧开江古隆起以及北西边缘广元—江油附近的天井山古隆起，三凹是指川西凹陷（包括德阳—成都—大邑—邛崃—眉山—雅安地区和乐山—犍为地区）、川中北部凹陷（包括苍溪—阆中—仪陇地区）和川东北的奉节凹陷。隆起中心地层遭受剥蚀程度大，泸州古隆起顶部雷口坡组剥蚀殆尽，开江古隆起残存雷一段，在凹陷内剥蚀程度相对较弱，均保留了雷四段。

龙岗地区位于川中北部凹陷内，与开江古隆起相邻。目前所钻揭的雷口坡组各段分层特征清楚，与邻区具有较好的可对比性。根据雷四段岩性组合特征，由下至上可分为3个亚段，即雷四1、雷四2和雷四3亚段。根据岩性特征、储渗性能、含油气性和电性特征，雷四3亚段由上向下可再细分为a、b、c共3个小段（图2）。

图1 四川盆地晚三叠世沉积前古地质图

图2 龙岗地区雷四段综合柱状图

1.2 沉积相特征

雷三早期为四川盆地中三叠世最大的海侵时期。雷三中晚期—雷四期，随着海水的退出，盆地中西部处于开阔台地相—局限台地相沉积环境［6－8］。蒸发台地的中心在龙岗东—渠县—广安—龙女—遂宁—蓬溪—威远—寿保场一线，沉积了大套的石膏岩，部分地区存在盐岩。中三叠世雷四期末，伴随印支早幕，上扬子海盆逐渐抬升，海水通过龙门山岛链、康滇古陆大规模西退，致使蒸发台地中心逐渐西迁。雷四期蒸发台地的中心迁至龙岗西—盐亭—金堂—成都—新津—蒲江一线，围绕蒸发台地中心发育潮上—潮上坪和潮间坪—潟湖亚相。

龙岗地区位于蒸发潟湖中心北东方向的潮上—潮上坪与潮间坪—潟湖亚相互重叠的边缘地区。

根据单井岩心沉积相划分，结合区域沉积背景，综合分析认为龙岗地区雷四3亚段a小段属蒸发台地—局限台地相。岩溶作用使得蒸发台地相的膏坪、膏湖微相、台内滩相的沉积物在印支期被淡水淋滤溶解、垮塌，部分经过短距离的搬运重新固结成岩，形成大量的膏溶垮塌角砾。垮塌角砾岩为膏坪、膏湖微相的间接证据，角砾成分的岩性特征代表了淋滤、垮塌前的原生沉积微相特征。对垮塌角砾云岩的白云岩角砾成分进行分析后认为，雷四3亚段a小段沉积微相分为局限台地内的台内滩微相和云坪—灰坪微相。

2 雷四3亚段储层特征

2.1 岩性特征

通过对岩心观察、测井综合解释、完井试油等资料的综合分析后认为：雷四3亚段储层主要发育于顶部a小段，岩性以膏溶垮塌后形成的泥粉晶角砾云岩为主，次为泥粉晶针孔云岩、藻云岩、砂砾屑云岩和亮晶鲕粒云岩。

2.2 物性特征

a小段储层物性属低—特低孔隙度、特低渗透率，受岩溶作用影响孔渗关系较差。

a小段岩心柱塞样品孔隙度值最低为0.3%，最大为9.9%，平均为3.2%。孔隙度主要分布在1.0%～5.0，大于3.0%的样品占总样品的50.2%。a小段储层非均质性较强。龙岗地区南部孔隙度普遍较发育，如LG19井、LG160井和LG161井，孔隙度均值介于3.7%～4.9%；北部地区孔隙度发育稍差，如LG168井、LG16井，孔隙度均值仅为1.9%～2.8%。根据同井相同井段38个全直径岩心样品测试结果与柱塞小样分析结果对比，孔隙度绝对误差最大值为1.4%，最小值为－3.2%，平均值为－0.4%；相对误差最大值为62.8%，最小值为－67.4%，平均值为－11.1%。对比结果表明：其中28个样品出现负误差，即全直径样品孔隙度低于柱塞样品，占总数的73.68%。

a小段岩心柱塞样品渗透率总体较低（0.000 1～5.46mD），主要分布在0.001～5.0mD，平均为0.23 mD。从渗透率的分布范围看，a小段属特低渗透率碳酸盐岩储层。对龙岗地区雷四3亚段a小段岩心柱塞样品孔隙度和渗透率作相关回归分析，孔隙度和渗透率总体上呈正相关关系，由于受到岩溶作用形成的溶洞、溶孔的影响，线性关系较差。

2.3 储集空间类型

岩心样品、常规薄片、铸体薄片等的分析结果表明，a小段储集空间类型主要有基质孔隙、裂缝和溶蚀洞穴3类。

2.3.1 基质孔隙类型

储层基质孔隙类型有粒间溶孔、晶间溶孔、粒内溶孔、铸模孔和体腔孔，其中粒间溶孔、晶间溶孔是主要的孔隙类型，其发育程度直接影响到储层的储集能力。

粒间溶孔：此类孔隙空间发育普遍，分布于鲕粒、砂屑、藻团粒等颗粒之间，粒缘及胶结物被溶蚀而成，呈不规则港湾状，连通性好（图3－a）。晶间溶孔：由白云石晶间孔溶蚀扩大或白云石晶体之间的膏盐斑点被溶蚀所形成的孔隙（图3－b）。粒内溶孔：是鲕粒滩储层的主要孔隙空间，鲕粒内选择性溶蚀而成，鲕粒原生结构已被破坏，多以负鲕或残余鲕形式出现；藻团粒及藻团块内部选择性溶蚀；连通性较好。铸模孔：粒内溶孔进一步溶蚀彻底，粒内矿物仅有边缘一圈泥晶套，按颗粒类型又可分为鲕模孔、膏模孔。生物体腔孔：生物硬壳之内的软体腐烂后所留下的封闭式或近于封闭式的孔隙。

2.3.2 溶蚀洞穴

图3 基质孔隙类型图版

溶蚀洞穴的规模在一定程度上反映了岩溶作用的程度强弱。如鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组岩溶作用形成的溶洞可形成“羊肉串”式的地震反射特征，龙岗地区雷四3亚段还未见相似的地震反射特征，同时也未见蜀南地区中二叠统茅口组在钻进过程中的放空、井漏等典型岩溶作用结果的显示，由此表明龙岗地区岩溶作用程度相对较弱。龙岗地区岩溶作用也形成了一些溶孔、溶洞，且部分得以保存。岩心观察结果表明，岩溶影响深度仅距离风化壳5m内，溶孔、溶洞发育，但大的溶洞有局部充填。LG161井溶洞最大为2cm，最小为3mm，未充填；LG19井的溶洞相对较大，从FMI微电阻率成像成果测量，纵向延伸长1m，但基本已被上覆须家河组须一段泥质岩近完全充填。

2.3.3 裂缝

a小段储层广泛发育规模不等的裂缝，可分为构造裂缝和非构造裂缝2种类型。

2.4 储层的主控因素

储层仅发育于a小段内，风化剥蚀作用控制了a小段的残存。岩溶凹陷内a小段受剥蚀程度弱，得以保存，向东靠近开江古隆起，地层剥蚀程度逐渐增加，a小段被剥蚀后残存的b小段及c小段储层均不发育。a小段残存范围内的LG12井储层主要发育在a小段，测井综合解释有效储层厚6.38m，平均孔隙度为6.2%；龙岗地区东部的LG30井a小段被剥蚀殆尽，测井综合解释储层厚0.76m，平均孔隙度为4.0%。

岩溶角砾岩中白云岩角砾成分的沉积微相控制了储层的发育。a小段储层的岩性主要为膏溶垮塌角砾岩，是印支期被淡水淋滤溶解、垮塌、部分经过短距离的搬运重新固结成岩。对角砾成分的原生沉积微相的研究发现，a小段沉积微相有台内浅滩、灰坪—云坪微相。灰坪—云坪微相的储层相对不发育，台内浅滩是储层发育的有利相区（图4）。

台内滩微相内的LG22井测井综合解释有效储层厚25.38m，平均孔隙度为5.1%；灰坪—云坪微相内的LG7井、LG10井等储层均不发育。

图4 龙岗地区雷四3亚段a小段地层分布及沉积微相图

3 气藏特征及控制因素

3.1 气藏特征

3.1.1 流体性质

龙岗气田雷四3亚段气藏天然气成分以CH4为主，含量介于83.46%～95.78%，不含（微含）H2S，经CO2校正后的酸性组分也很低，属优质天然气。

目前LG20、LG23、LG36等井在雷四3亚段测试产地层水。从水化学性质上看，地层水仍然表现为高矿化度的氯化钙水型，属原生沉积封存变质水性质，说明龙岗气田雷四3亚段气藏的保存条件较好。

3.1.2 气藏压力及气水分布特征

同一储渗体具有统一的水动力系统，不同储渗体之间，水动力系统差异明显［9］。龙岗气田雷四3亚段气藏原始地层压力为41.86～62.27MPa，压力系数为1.00～1.63，表明存在多个水动力系统。

在次级构造单元内相距较近的气井地层压力较为接近，为同一水动力系统。LG21井与LG161井位于同一断裂组系下盘，两井相距6.75km，均获工业气流。两口井实测地层压力较为接近，分别为53.63 MPa、54.39MPa，折算至同一海拔压差仅0.77MPa。根据两口井储层海拔、储层渗透性能、测试情况综合分析，认为两口井为同一水动力系统。

LG173井为气井，其西翼的龙岗20井为气水井，两井的折算地层压力差为3.768MPa。因此LG173井和LG20井不构成气顶和边水或底水的关系，两口井应归属为不同的水动力系统。

3.1.3 圈闭类型

四川盆地雷口坡组大多数气藏圈闭类型为构造圈闭，根据雷四3亚段a小段地层、沉积微相、储层对比分析、岩心物性分析和测井综合解释成果、综合钻井测试、气水分布特征、地震储层预测成果和构造分析，认为雷四3亚段气藏圈闭类型较为复杂，在大型地层尖灭的背景上，受构造、断层和岩性变化影响，发育地层—构造、岩性—构造、构造等多种圈闭类型（图5、6）。

图5 LG21—LG12井区雷四3亚段气藏剖面图

3.1.4 成藏模式

根据天然气碳同位素分析，雷四3亚段气藏烃源以上覆须家河组煤型气为主，部分为混源气和油型气［10］。在岩溶凹陷背景下次级岩溶地貌单元发育岩溶沟槽、岩溶残丘、岩溶斜坡等微地貌。岩溶沟槽内的烃源与岩溶残丘和岩溶斜坡上发育的储层形成优质源储配置关系。在后期构造运动和断裂的影响下，须家河组烃主要侧向沿通道运移进入a小段储层聚集成藏，次为由上向下沿侵蚀窗或沿断层、裂缝发育带运移，进入a小段聚集成藏。

气藏盖层条件优越。上覆须家河组须一段为一套泥页岩与粉砂岩、细砂岩互层，厚度介于10～190m，分布稳定，是雷四3亚段气藏的直接盖层。须家河组须二段—侏罗系沉积3 000～4 100m的巨厚泥砂质岩类，是较好的间接和区域盖层。

3.2 气藏控制因素

岩溶凹陷内的次级岩溶微地貌单元中的岩溶斜坡是寻找工业气井的最有利区（图7）。

从全盆地雷口坡组岩溶格局来讲，古隆起处于高部位，地层剥蚀程度大，为岩溶高地；凹陷内地层剥蚀程度弱，保留了雷四段的区域为岩溶洼地，其间的区域为岩溶斜坡。岩溶对储层的改造以岩溶高地最好，次为岩溶斜坡，岩溶凹陷最差，但处于岩溶凹陷的龙岗地区反而获得了新的发现。

图6 龙岗气田雷四3亚段气藏地层、构造、断裂平面分布图

图7 次级岩溶对气藏的控制作用示意图

分析认为，龙岗地区在晚三叠世沉积前古地理上，处于岩溶凹陷内，所以才使得a小段储层得以保存，对保留下来的雷四3亚段a小段来讲，还存在次级岩溶。在次级岩溶的微观地貌上受构造作用和断层等因素的影响，形成了岩溶沟槽和岩溶残丘、岩溶斜坡。残留的a小段剥蚀尖灭带附近为次级岩溶斜坡带，是岩溶作用较强的区域，溶孔、溶洞较发育，且取心证实上覆碎屑岩充填较少，大部分溶孔、溶洞均得以保存。岩溶沟槽内沉积了上覆烃源岩，与岩溶斜坡带上保存较好的储集空间形成了良好的源储配置［10－11］，且在后期受构造、断层作用的影响下有利于天然气的运移和聚集，因此是寻找工业气流井的最有利区（图6）。

目前获得高产的工业气流井均为位于a小段剥蚀尖灭带附近的岩溶斜坡部位。如：LG173井雷四3亚段a小段射孔酸化后测试获气23.46×104m3／d，以平均日产气量23.15×104m3稳定生产，不产地层水，2010年10月开始生产至2013年10月已累计产气2.82×108m3。

4 结论及建议

1）龙岗气田雷四3亚段的储层发育于其顶部a小段，风化剥蚀作用控制了a小段储层的分布。a小段储层岩性以泥、粉晶角砾云岩为主，次为泥粉晶针孔云岩；物性为低—特低孔、特低渗；空隙类型主要有基质孔隙、裂缝和溶蚀洞穴；岩溶角砾岩中白云岩角砾成分的沉积微相控制了储层的发育。

2）气藏烃源以须家河组为主，生储盖组合以侧生侧储和上生下储为主，次为下生上储；气水关系复杂，存在多个水动力系统。

3）在大型地层尖灭的背景上，受构造、断层和岩性变化影响，发育地层—构造、岩性—构造等多种圈闭类型。雷四3亚段a小段尖灭带附近的次级岩溶斜坡是寻找工业气井的最有利区。

4）目前勘探主要取得了岩溶凹陷内龙岗地区的突破，而同处于岩溶凹陷内的还有川西地区和川东北部奉节地区。奉节地区由于沉积相的变化，主要以碎屑岩沉积为主，川西地区则与龙岗地区具有类似的地质条件，是值得重点研究的区域。从全盆地岩溶地貌格局看，仅在岩溶对储层改造作用较弱的岩溶凹陷内取得了突破，如何在雷口坡组残存范围内的岩溶高地以及岩溶斜坡带取得突破则是下一步研究的方向。

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