五百梯-马槽坝构造区长兴组储层特征及主控因素分析

凌睿,胡忠贵

(长江大学沉积盆地研究中心 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北武汉430100)

雷晶超

(中石油长庆油田分公司勘探部，陕西 西安 710018)

韩露,左洺滔,傅聪

(长江大学沉积盆地研究中心 油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北武汉430100)

五百梯-马槽坝构造区跨越开江-梁平海槽和城口-鄂西海槽，前人对该地长兴组的研究已逾40年[1～4]。诸如元坝、普光、龙岗等大中型气田的发现与大量开采，揭示出川东地区海相碳酸盐岩储层的巨大资源潜力[5～8]。前人针对开江-梁平海槽周缘台地边缘带礁滩储层的研究与勘探已经取得了重大突破，但城口-鄂西海槽地区相应的研究和勘探却停滞不前[9～12]。对于川东地区长兴组储层研究，前人已建立了沉积相控制储层分布、多期溶蚀且埋藏期溶蚀是储层发育的关键、多期白云岩化等观念[13～16]。笔者立足于前人成果及最新资料，基于野外剖面、岩心观察、岩石薄片鉴定、扫描电镜微观分析以及物性资料的综合研究，对研究区长兴组储层发育特征进行深入讨论。

1 区域地质概况

五百梯-马槽坝构造区主要位于川东北地区，该区域是川东盆缘-大巴山前缘构造复合带的一部分(图1)，包括五百梯东、天成寺、新兴寺、路阳坝、三岔坪、冯家湾、硐村西、马槽坝等含气构造区。东西向横跨开江-梁平海槽和城口-鄂西海槽。地理位置上跨越开县、云阳、奉节、巫溪等地。

研究区长兴组平均厚度235m，有生物礁发育的井地层厚度大幅度增加，与上覆飞仙关组厚度互补。长兴组自下而上可细分为3段：一段为灰色-褐灰色泥粉晶灰岩，普遍含燧石结核，局部夹硅质条带，主要为低能沉积，通常以首套泥页岩的产出为分层标准，该段自然伽马相对较高，为25～35API；二段主要岩性为不同类型的灰岩和白云岩，是储层的主要发育层段，其中对储层发育起建设性作用的岩性主要是与礁滩沉积相关的浅灰色-灰褐色(残余)颗粒白云岩、生物礁白云岩、粉细晶白云岩等，该段自然伽马一般位于10～20API之间；三段主要岩性是灰岩，其中泥晶灰岩最为发育，呈深灰色，在部分井中也观察到深灰色的燧石结核灰岩以及生屑灰岩，也有生物礁灰岩和溶孔白云岩的存在，是储层发育的次要层段，自然伽马一般在15～25API左右。

图1 研究区地面构造纲要图

2 长兴组储层基本特征

基于野外剖面、岩心宏观观察，结合镜下薄片、扫描电镜下的微观鉴定分析以及孔隙度等物性测试结果，对研究区长兴组岩石学特征、储集空间类型和物性特征进行了研究。

2.1 岩石学特征

1)礁白云岩(灰岩) 海绵为其主要造礁生物，岩性以海绵礁灰岩和礁白云岩为主，还包含各种过渡岩性，如礁灰质白云岩、白云质灰岩等(图2(a)、(b))。以海绵为主的礁灰岩(或白云岩)在高能水体中具有较强的抗浪性[17]，常发育于台地边缘或台内高能环境中。在马槽2井、天东021-4井、奉1井、奉探1井的岩心和薄片中大量发育。

2)颗粒灰岩 颗粒灰岩主要为生屑灰岩(图2(c))，生物碎屑间充填物常存在泥晶和亮晶两种充填结构，生物碎屑常见腕足、有孔虫、虫筵类等，体积分数在50%以上。亮晶生屑灰岩主要在水体动荡的浅滩环境中产出，也常形成生物礁的礁基或与生物礁相互层产出。

3)颗粒/晶粒白云岩 颗粒白云岩主要是砂砾屑白云岩、生屑白云岩等，常由于白云石化作用形成颗粒残余结构(图2(d))。晶粒白云岩主要由0.02～0.1mm粉晶及0.1～0.25mm的细晶白云石组成，该类岩石往往发育有晶间孔和晶间溶孔，局部沿晶间溶孔发育形成溶洞。颗粒白云岩和晶粒白云岩有较为发育的储集空间，是有利的储集岩石类型(图2(e))。

另外，在研究区可见泥晶藻及藻屑灰(白云)岩、虫藻灰岩等，仅局部发育，主要见于马槽1井、马槽2井中，以蓝绿藻类为主且藻类大量有机质化。该类岩石为灰泥充填，形成于水体较深的弱动荡环境(图2(f))。

图2 研究区长兴组主要岩石类型及特征

2.2 储层储集空间类型

1)原生粒间孔和次生粒间溶孔 长兴组储层大多属于礁滩相沉积，岩石中生物、砂砾屑等颗粒含量较高，因而以粒间孔为主的原生孔隙较为发育。但由于胶结作用和充填作用，使得原生孔隙多被堵塞，失去储集意义[18](图3(a))。粒间溶孔在强烈白云石化和溶蚀作用下，导致大多数岩石颗粒和填隙物完全白云石化，形成大量晶间溶孔(图3(b))。

2)铸模孔 由各种生物被选择性溶蚀形成。通过显微镜的观察可以发现，岩石中螺壳和双壳出现时往往形成粒内溶孔，酸性流体在粒内溶孔中进一步发生溶蚀作用，扩大溶蚀范围，从而形成了铸模孔。铸模孔是研究区长兴组的重要孔隙类型，对研究区岩层的储集性能有着至关重要的作用，铸模孔在不同岩石类型中含量不等，体积分数通常在0%～8%之间。

3)晶间孔、晶间溶孔 晶间孔主要发育在白云岩中，主要出现于残余颗粒白云岩和晶粒白云岩中(图3(c))。晶间溶孔形状多不规则(图3(d))，是长兴组储层主要的储集空间类型，白云石化程度和后期溶蚀作用的强弱控制该孔隙的发育，仅见于部分层段。

4)裂缝 成岩裂缝的发育最为普遍，其次是较为平直的构造缝及在其基础上形成的溶蚀扩大缝(图3(e)、(f))。

图3 研究区长兴组主要储集空间类型

图4 研究区长兴组储层孔隙度分布直方图

2.3 储集物性特征

根据取心井油层物性报告资料，统计了研究区长兴组536件孔隙度样品，结果表明：孔隙度最大16.03%，最小0.15%，平均1.2%；其中小于2%的样品占多数，达89%，反映长兴组总体物性较差或礁滩储层非均质性较强(图4)。

3 储层主控因素分析

3.1 台缘礁滩相

台缘礁滩本身沉积水体较浅，在高水位体系域中晚期，海平面整体下降的大环境下，易与大气水充分接触。由于当时海水的快速变深-缓慢变浅的高频变化，以至于礁滩体沉积后在海底胶结的时间很短，从而长时间接受大气水溶蚀，加之原本残留的大量原生孔隙，使其成为溶蚀作用和白云石化作用发生的主要场所，大大促进了储层的形成。通过对不同类型岩石进行分析化验(图5)发现，颗粒岩储层较其他岩石类型储层物性好，其中物性最好的储层岩性是白云质颗粒岩和礁白云岩。

3.2 海平面下降

海平面周期性的升降变换在较大程度上控制着储层的发育位置。在地质历史时期中，当海平面处于下降过程时，水体长期保持较浅的状态，碳酸盐沉积物可以顺利堆积，为后期碳酸盐岩的形成打下基础。在实际勘探中可以发现礁滩体(生物礁、台缘滩、台内滩)主要在长兴组的中上部(长兴组二段)大量发育，恰恰对应的是海平面下降的地质历史时期(图6)。白云岩储层的发育也有着类似的特征，大多数在礁滩相储层的上方出现。海平面下降时沉积的物质往往随着后期海平面的上升以及成岩作用的改造，具有良好的渗透率和孔隙度，从而成为优质储层。

图5 研究区不同岩石类型物性分布直方图

图6 长兴组连井沉积相对比剖面

图7 研究区长兴组白云石体积分数与孔隙度的关系图

3.3 同生期大气水溶作用

在野外和室内的观察中发现，溶蚀孔隙主要为晶间溶孔、粒内溶孔和粒间溶孔等，可见大部分孔隙为新月形，为同生期渗流带大气水溶蚀作用的产物；昏暗-不发光的阴极发光特征也反映出大气水环境的特征。另外，从孔隙产状及分布特征来看，主要分布于高位体系域的中上部，反映孔隙形成与层序演化及海平面变化息息相关。

3.4 埋藏期溶蚀作用

在埋藏的过程中储层整体已基本形成，期间发生的溶蚀作用主要是在原有储层的基础上进一步改造。在该过程中，酸性流体顺着储层中的孔隙流动，溶蚀了储层周围原本孔隙性较差的围岩，将其改造成储层，扩大了原有储层的规模，并获得更好的孔渗性。

3.5 白云石化作用

在五百梯-马槽坝地区长兴组的储层中绝大部分岩性为白云岩，相较于礁灰岩和鲕粒灰岩，礁白云岩和鲕粒白云岩物性更好。白云石化作用在研究区的长兴组多期次发生，前人研究表明，方解石转化为白云石的过程中，体积缩小14%[19]，从而增加了大量的新空间。但是就研究区长兴组而言，主要是同生期大气水溶蚀作用控制着储层的发育，白云石化仅在局部地区起到一定作用。通过奉探1井长兴组取心段白云石体积分数与孔隙度分布关系(图7)来看，两者呈弱正相关关系，说明白云石含量的增加有利于优质储层的形成。

4 有利储集区带预测

通过对储层主控因素的分析确定，白云石化作用及与海平面下降相关的同生期大气水溶性作用是形成优质储层的关键成岩作用，且两者均作用于礁滩发育部位，控制了有利相带的分布。通过地质与地震相结合，对单井资料进行统计，综合考虑孔隙度分布、储层厚度及储能系数等参数，选择以下3点作为有利储集区带的划分标准：①处于有利相带上；②白云岩厚度大于10m；③储能系数大于2.5。研究区长兴组有利区带展布规律如图8所示。

图8 研究区长兴组有利区带分布预测图

5 结论

1)长兴组主要岩石类型有泥晶灰岩、生物屑灰岩、礁灰岩、礁白云岩、(残余)颗粒白云岩、晶粒白云岩等。其中，颗粒白云岩、礁白云岩和晶粒白云岩是主要储集岩类。储集空间类型繁多，主要有粒间孔、晶间孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间溶孔和超大溶孔及裂缝，其中对储层贡献最大就是晶间孔、晶间溶孔、超大溶孔及各种裂缝。岩心物性资料表明孔隙度基本小于2.0%，平均为1.2%左右，总体上属于低孔、特低渗储层。

2)影响长兴组储层分布的因素主要受沉积相带控制，台缘礁滩相是寻找有利储层带的基础，海平面升降规律、埋藏期溶蚀作用、白云石化作用以及同生期大气水溶蚀作用是台缘礁滩相成为有利储层的主要原因。