川西北地区中二叠统白云岩储层特征与评价

周吉羚，李国蓉，2，雷和金，高鱼伟，符浩

（1.成都理工大学能源学院，四川成都610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610059）

川西北地区中二叠统白云岩储层特征与评价

周吉羚1，李国蓉1，2，雷和金1，高鱼伟1，符浩1

（1.成都理工大学能源学院，四川成都610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都610059）

川西北地区中二叠统白云岩储层具有良好的勘探潜力，本文通过薄片的观察并结合野外露头和钻井剖面等资料，认识到中二叠统白云岩内储集空间主要为晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞以及热液破裂缝，主要发育白云岩溶蚀孔洞型储层，储层发育受热液地质作用控制，热液白云岩构成储层发育的基础，热液溶蚀作用形成缝孔洞，构成储层储渗空间，导致储层的形成。最终认为川西南地区是白云岩储层发育的最有利区域，川西中段是白云岩储层发育的有利区域，川西北段是白云岩储层发育的较有利区域。

川西北；中二叠统；白云岩储层；热液作用；储层特征；储层评价

近几年，在川西北地区的龙4井、龙16井、矿3井、周公1井等13口井相继发现有大套优质白云岩储层［1］，揭示出川西北地区中二叠统白云岩储层具有的良好勘探潜力。很多学者也对该区做了大量的研究，李军龙等（2011）认为中二叠统的储渗空间为晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞及裂缝［2］；石新等（2005）认为中二叠统储集岩主要为结晶白云岩，其次是豹斑白云岩［3］；胡明毅等（2012）认为储层以白云岩储层为主，其次还存在浅滩相储层和古岩溶储层［4］。罗静等（2013）认为储层在整体上属于低孔渗储层［5］；冯仁蔚等（2007）认为在纵向上，白云岩储层主要分布于栖二段以及茅三段［6］；石新等（2005）认为在平面上，中二叠统白云岩储层最发育的地区为龙门山前缘带，并且储层形成机制主要为白云岩化作用和多期次的溶蚀作用［3］。然而川西北地区中二叠统白云岩储层在纵向上分布不稳定，横向上也难以大范围追踪对比。基于此，本文通过薄片的观察来识别研究区储集岩石类型以及储集空间类型，再通过洪雅张村、广元西北乡等野外露头以及周公1井、汉1井等11口井的钻井剖面对储层进行剖析，认识各层段储层发育分布特征及对川西北中二叠统白云岩储层进行分区评价。

图1　四川盆地代表井古热流史（据朱传庆等，2010）Fig.1 The thermal history of typical wells in Sichuan basin（according to Zhu Chuanqing et al，2010）

1　地质背景

川西北地区构造位置处于上扬子准地台北部边缘的三个次级构造带的交汇部位［7］。在川西北地区，主要的断裂系统为龙门山断裂和峨眉-瓦山断裂，川中的华蓥山断裂也对川西北地区中二叠统白云岩的分布有一定的控制作用［8］。红色方框中的区域是本次研究的工区，由于中、晚二叠统之间发生的地壳张裂活动伴随大量峨眉山玄武岩的喷出，海西旋回中的东吴运动对研究区中二叠统的影响最为深远。

按照三份方案，中二叠统可以划分为栖霞组和茅口组。茅口组与上覆上二叠统地层假整合接触［9］，栖霞组地层与下伏梁山组、上覆茅口组均为整合接触［4］。中二叠统为陆表海台地沉积，主要的沉积相为开阔台地相和台地边缘滩相，滩体主要发育在中二叠统的高位体系域时期。

对四川盆地进行的热流史分析发现，四川盆地最大古热流的出现时间以及古热流在平面上的分布与峨眉山玄武岩的喷发和岩浆活动的相关性很好，在一定程度上揭示了东吴运动期间发生的地裂运动导致了岩浆活动产生的热效应［10］，因此在川西北中二叠统时期，热液作用对白云岩和白云岩储层的形成和发育都起到了最重要的作用（见图1）。

2　储集白云岩类型

岩芯及薄片观察表明，中二叠统栖霞组的白云岩主要分布在栖二段上，在川西北地区可见浅灰色、灰白色厚层状白云质灰岩或灰质云岩和白云岩，并且厚度变化大，一般为12 m～300 m。茅口组白云岩主要在茅三段富集，白云石化作用明显，可见豹斑状白云石和晶粒白云石。研究发现能构成中二叠统储层的白云岩类型有晶粒白云岩，豹斑状白云岩，其中以中-粗晶白云岩，鞍状白云岩的孔洞最发育，储集性能好。另外研究区内一些与热液白云岩共生的岩石组构也能反映白云岩储层的特征和分布特点。例如，在张村剖面及广元西乡见到的大量热液破裂缝，常常在鞍状白云石边缘生长，同时沥青充填于缝中，在一定程度上提高了储集岩的渗透率。而在热液白云岩中发育片状晶洞，由于沥青及方解石的充填，却大大降低了储集岩的储集性能。

3　储集空间类型

通过对野外露头与室内普通薄片、铸体薄片的观察，根据储集空间的大小以及形态将研究区中二叠统的储渗空间划分为孔隙、孔洞以及裂缝等三类，对各类储集空间描述如下。

图2　川西北中二叠统储集白云岩类型Fig.2 The reservoir dolomite types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

3.1孔隙

孔隙是指岩石中未被固体物质所充填的空间，直径小于2 mm，按照成因可以分为原生孔隙以及次生孔隙。在川西北地区中二叠统地层中，原生孔隙主要为晶间孔，次生孔隙以晶间溶孔为主。由于研究区中二叠统白云石以半自形-它形晶为主，所以晶间孔不太发育，仅在少数自形-半自形白云石晶粒之间呈多面体形态，局部晶间孔内有少量沥青充填。晶间溶孔在研究区较为发育，它是由晶间孔经过后期的溶蚀作用所形成的，孔隙边缘具有非常明显的残余溶蚀痕迹，溶蚀作用增加了晶间孔之间的连通性，使得储集性能得到了极大的提高，局部面孔率可以达到10%。

3.2孔洞

孔洞是指直径大于2 mm的孔隙，在研究区内主要由溶蚀作用所形成，按照成因不同可以划分为孔隙型孔洞和裂缝型孔洞。孔隙型孔洞是在早期晶间溶孔的基础上经过热液溶蚀作用所形成的孔洞，裂缝型孔洞是在裂缝的基础上经过溶蚀作用扩大所形成的。溶蚀孔洞是研究区内最为重要的储集空间，发育最为广泛，一般为半充填-未充填状态，部分面孔率约可达20%，孔洞大小差异较大并且形态多样，最大的孔洞直径可大10 cm。

3.3裂缝

研究区内中二叠统裂缝非常发育，根据成因主要划分为构造裂缝以及热液破裂缝。石新（2005）认为中二叠统白云岩中至少发育三期构造裂缝，大部分被方解石所充填，只有第三期构造裂缝未完全充填，可以提高储层的储集性能［3］。热液破裂缝为研究区内中二叠统非常重要的储集空间，它可以通过热液溶蚀作用进一步扩大为缝状的溶蚀孔洞。此外，压溶作用形成的缝合线也是一种裂缝类型，有利于油气的运移和聚集。

图3　川西北中二叠统储集空间类型Fig.3 The reservoir space types of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

4　储层类型及纵向分布特征

按照储层成因分类，川西北地区中二叠统主要发育白云岩溶蚀孔洞型储层，储层发育受热液地质作用控制，热液白云岩构成储层发育的基础，热液溶蚀作用形成缝孔洞，构成储层储渗空间，导致储层的形成。张村剖面白云岩溶蚀孔洞型储层在栖霞组与茅口组均有发育，储层单层厚度较薄，栖霞组储层累计厚度为36 m，茅口组储层累计厚度为51 m，中二叠统白云岩溶蚀孔洞型储层总厚度为87 m。广元西北乡剖面与矿2井白云岩溶蚀孔洞型储层只在栖霞组中上部发育，其中广元西北乡剖面储层累计厚度为38 m，矿2井储层累计厚度为47 m。这3个露头剖面以及钻井剖面白云岩溶蚀孔洞型储层的厚度以及储集空间的分布均与热液地质作用关系密切。

通过川西北地区中二叠统白云岩溶蚀孔洞型储层的连井对比，可以发现，中二叠统白云岩溶蚀孔洞型储层发育分布与层序关系不密切，川西北部区域白云岩溶蚀孔洞型储层主要在栖霞组上部发育，川西南部区域白云岩溶蚀孔洞型储层不仅在栖霞组发育，还可在茅口组发育，热液成因白云岩层转换为储层的概率高。

图4　张村剖面中二叠统热液溶蚀孔洞充填状况统计Fig.4 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Zhangcun profile

图5　广元西北乡剖面中二叠统热液溶蚀孔洞充填状况统计Fig.5 The statistical of hydrothermal solution pore filling condition of the middle Permian in Guangyuan profile.

5　热液作用对储层的影响

热液地质作用一方面使围岩发生热液破裂作用、热液白云岩化作用以及热液溶蚀作用，产生大量的储渗空间，从而大大提高岩石的孔隙度，形成优质的白云岩储层。另一方面，热液作用也会对储层产生一定的破坏作用，因为在热液地质作用过程当中会有热液矿物不同程度的充填于已经形成的孔洞当中，从而使得储集空间减少甚至消失。

本次观察的洪雅张村剖面、广元西北乡剖面热液溶蚀孔洞充填状况的统计（见图4、图5），可见仅有5%～6%的热液溶蚀孔洞完全被热液矿物充填，有39%～67%的热液溶蚀孔洞显不完全充填，有29%～56%的热液溶蚀孔洞未见矿物充填，可见热液溶蚀孔洞保存为有效储渗空间的概率高。因此，热液作用对储层的建设性远远大于其对储层的破坏性。

6　白云岩储层概略分区评价

中二叠统热液成因白云岩溶蚀孔洞型储层的发育分布规律与热液白云岩的分布规律相似，受古张性断裂及峨眉地幔柱的影响强度变化控制，主要分布在龙门山大断裂的东南段、峨眉-瓦山断裂附近以及华蓥山断裂附近，其中峨眉-瓦山断裂附近的川西南地区是此类储层发育的最有利区域（Ⅰ区），具有储层发育层位广泛（不仅在栖霞组发育，同时茅口组也发育）、储层厚度较大的特征（平均厚度约为53 m）；华蓥山断裂附近的川西中段是此类储层发育的有利区域（Ⅱ区），通常在栖霞组或/和茅口组发育，白云岩溶蚀孔洞型储层厚度平均值约为22 m；龙门山大断裂东南段的川西北段是此类储层发育的较有利区域（Ⅲ区），一般只在栖霞组中上部发育，储层厚度平均值约为26 m；此外在其它断裂附近还存在该类储层发育的潜在区域（Ⅳ区）（见图6）。

图6　川西北地区中二叠统热液白云岩溶蚀孔洞型储层概略分区评价图Fig.6 The briefly partition evaluation diagram of hydrothermal dissolution vug dolomite reservoir of the middle Permian in northwestern Sichuan basin

7　结论

（1）中二叠统储层的白云岩类型有晶粒白云岩，豹斑状白云岩，其中以中-粗晶白云岩，鞍状白云岩的孔洞最发育，储集性能好。另外研究区内一些与热液白云岩共生的岩石组构也能反映白云岩储层的特征和分布特点。

（2）中二叠统白云岩内储集空间主要为晶间孔、晶间溶孔、溶蚀孔洞以及热液破裂缝，主要发育白云岩溶蚀孔洞型储层，储层发育受热液地质作用控制，热液白云岩构成储层发育的基础，热液溶蚀作用形成缝孔洞，构成储层储渗空间，导致储层的形成。

（3）中二叠统白云岩溶蚀孔洞型储层发育分布与层序关系不密切，而热液成因白云岩层转换为储层的概率高。热液作用对储层的建设性远远大于其对储层的破坏性。这类储层的发育分布规律与热液白云岩的分布规律相似，受古张性断裂及峨眉地幔柱的影响强度变化控制，川西南地区是此类储层发育的最有利区域，川西中段是此类储层发育的有利区域，川西北段是此类储层发育的较有利区域。

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Middle Permian dolomite reservoir characteristics and evaluation in northwestern Sichuan basin

ZHOU Jiling1，LI Guorong1，2，LEI Hejin1，GAO Yuwei1，FU Hao1
（1.College of Energy Resources of Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu Sichuan 610059，China）

The middle Permian's dolomite reservoir in the north west region of Sichuan has a good exploration potential.Through the thin section observation and the data of outcrop and drilling，this article argues that the middle Permian dolomite reservoir space mainly includes intergranular holes，intergranular dissolution pores，caverns，the hydrothermal breaking cracks.The main reservoir type is dissolution vug dolomite reservoir，and the development of reservoir is controlled by hydrothermal geological effect.The hydrothermal dolomite constitute the basis for the development of reservoir.And hydrothermal dissolution formed seams and holes. It constituted the reservoir spaces and resulted in the formation of reservoir.The final analysis is that southwest region is the most favorable area，the middle of Sichuan is favorable area，northwest region is more favorable area.

northwestern Sichuan；middle Permian；dolomite reservoir；hydrothermal process；reservoir characteristics；reservoir evaluation

化学工程

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.05.019

TE122.23

A

1673-5285（2015）05-0078-06

2015－03-12

国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”下设子课题，项目编号：2011ZX05005；国家自然科学基金资助项目，项目编号：41272150。

周吉羚，女（1991-），四川成都人，成都理工大学在读硕士，主要从事储层地质学与储层地球化学工作，邮箱：1024393331@qq.com。