川东地区南门场构造带石炭系储层特征研究

刘永旸　胡红　夏青松　李瑜　庹聪

摘 要：根据钻井、岩心及薄片分析等资料，并结合物性和储层储集空间资料，对南门场石炭系储层特征进行了研究。综合研究结果表明：南门场石炭系为沉积黄龙组地层;储层岩性主要为白云岩;储集空间主要包括粒间（内）溶孔、砾间（内）溶孔等，孔隙型溶洞及构造缝也较为发育，总体上属于裂缝-孔隙型储层;储层类型以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，表现出低孔、低渗的特征;Ⅰ类储层主要分布于C2hl2段，平面上零星分布，Ⅱ、Ⅲ类储层主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段，平面上分布广泛。

关键词：川东地区;南门场;石炭系;储集空间;储层特征

中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）25-0146-05

Study on Carboniferous Reservoir Characteristics of

Nan-menchang Tectonic Belt in Eastern Sichuan

LIU Yongyang1 HU Hong1 XIA Qingsong1 LI Yu2 TUO Cong2

（1.School of Geoscience and Technology， Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500;

2.Chongqing Gas District， PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chongqing 400021）

Abstract： The characteristics of carboniferous reservoirs in Nanmenchang were studied based on the data of drilling， core and sheet analysis， combined with the data of physical properties and reservoir space. The comprehensive research results showed that： Nanmenchang Carboniferous is a sedimentary Huanglong Formation stratum. Reservoir lithology is mainly dolomite.The storage space mainly includes intergranular（inner） caves， intergranular（inner） caves， etc..Porous caves and structural seams are also more developed. Generally， they belong to fissure-pore reservoirs.The reservoir types are mainly type II and III reservoirs， showing the characteristics of low porosity and low permeability.Class I reservoirs are mainly distributed in C2hl2， sporadic distribution on the plane， type II and III reservoirs are mainly distributed in C2hl2 and C2hl3 middle and lower segments， and are widely distributed on the plane.

Keywords： Eastern Sichuan region;Nanmenchang;carboniferous;storage space;reservoir characteristics

四川盆地东部石炭系资源丰富，是盆地内天然气的主要高效产层[1]。由于川东石炭系勘探潜力大，前人对川东地区的马槽坝、云安场构造带和大天池构造带等多个区块的石炭系储层进行过较为深入的研究[2-4]。而南门场构造带作为川东地区的主要含气构造之一，前人对其研究较少[5]。因此，本文根据钻井、岩心以及薄片分析等相关资料，并结合大量物性资料的分析评价结果，对南门场石炭系储层特征进行研究，为南门场构造带石炭系进一步勘探开发提供依据。

1 区域地质概况

1.1 地理位置

南门场构造带地理位置位于重庆市的奉节、开县、梁平、万州和四川省的开江县境內，区域构造位置位于四川盆地川东高陡褶皱区东北部，为万县弧形构造区的一个高陡构造（见图1）。构造带北为马槽坝、温泉井构造带，东南为云安厂构造带和黄泥堂构造带，西为大天池构造带[6]。该区地表出露地层差异较大。主体构造地表出露地层老，为三叠系嘉陵江组地层。两翼出露地层新，为侏罗系沙溪庙砂泥岩。

1.2 构造特征

南门场构造带地面构造为一似箱状长轴背斜，两翼不对称，西北翼缓，东南翼陡，局部发生直立倒转;往北东向延伸，轴部出露三叠系雷口坡组和嘉陵江组地层，断层不发育，高点位于狮子包附近[7，8]。

南门场构造带浅层构造较为简单，整体呈现为一狭长背斜形态，构造形态与地面构造一致，两翼不对称，西北翼缓，东南翼陡，断层不发育。南门场构造带中层构造为受两翼断层控制的狭长背斜，其主体构造高点位于狮子包附近。南门场构造带阳底构造格局划分为南门场构造带主体、西北翼断下盘潜伏高带和东南翼断下盘潜伏高带。从纵向来看，其构造形态具有一定继承性，由上至下各地层大致形态及高点位置变化不大。

1.3 地层特征

南门场地区石炭系受古地貌影响，加上后期风化剥蚀作用，横向分布不太稳定，局部石炭系减薄甚至缺失，在门4井、门西3井和门5井附近存在石炭系侵蚀窗，一般残存石炭系黄龙组（C2hl）。根据岩性、电性特征及生物化石组合，纵向上从下往上可划分三段：黄龙组一段（C2hl1）、黄龙组二段（C2hl2）、黄龙组三段（C2hl3）。

1.3.1 黄龙组一段（C2hl1）。岩性以粉-中晶灰岩夹细粉晶云岩、角砾云岩为主，含石英砂质云岩，层纹状、粒状石膏。局部地方夹不等粒状、条带状天青石岩、灰岩。主要为去云（膏）化形成，结晶较为粗大。该段岩性致密，孔隙不发育。

1.3.2 黄龙组二段（C2hl2）。岩性以粉晶云岩，粉-亮晶虫（藻）砂屑云岩，夹粉晶角砾云岩为主，局部夹鲕粒云岩条带。该段以颗粒岩为主，颗粒以砂屑为主，有孔虫屑、藻屑及角砾（砾屑），常互成条带或团块状。该段为石炭系主要储层段之一，岩石孔洞发育，以针孔为主，局部可见大于1cm×1cm未完全充填的晶洞或小于2mm的溶裂。

1.3.3 黄龙组三段（C2hl3）。岩性以粉晶云岩、粉晶角砾云岩为主，夹浅灰色、灰色砂屑云岩，近顶部含大量陆源石英砂，部分岩石具硅化，泥质含量相对较多。该段颗粒云岩相对较少。岩石具有针状溶孔，局部可见溶蚀洞和溶蚀半充填裂缝。

在南门场构造带区域范围内，中段偏西的区域为石炭系地层缺失区，石炭系地层在东端门5井附近的部分地区亦有缺失，总体上，石炭系地层厚度分布在0～55m。从平面上看，石炭系地层厚度总体分布呈现“中部厚，东西两端薄”的特点，即地层由中部向东西两端逐渐变薄。石炭系地层最厚在南门场中段局部区域，厚度为45～55m。除剥蚀区和中段的厚度高值区外，石炭系地层厚度一般在20～35m（见图2）。

2 储层岩性及物性特征

2.1 储层岩性

南门场石炭系储层主要分布于黄龙组二段。根据岩石薄片鉴定资料分析，储层主要为白云岩，其中最常见的是晶粒白云岩、角砾白云岩及颗粒白云岩三类（见表1）。

2.1.1 晶粒白云岩。晶粒白云岩以粉晶云岩为主，少数为细晶云岩。晶粒以半自形晶为主，许多情况下可见原岩颗粒结构的幻影，可见这些晶粒白云岩主要是由颗粒灰岩交代而成。作为储集岩的晶粒白云岩的孔隙主要是晶间溶孔、晶粒溶孔及超大溶孔等次生孔隙，单井平均孔隙度最高超过6%。

2.1.2 角砾白云岩。角砾白云岩主要是岩溶成因的各种细砾级的砾石支撑、基质充填的孔隙性白云岩。砾石成分有泥晶云岩砾石、含颗粒泥晶云岩砾石及少量的颗粒云岩砾石，单成分、复成分的礫岩均有。砾石一般为棱角状、次棱角状，以未经过搬运或有短距离位移的砾石为主。砾间充填物主要是岩溶作用产生的细小碎屑，多属渗流充填物。储层的主要孔隙是砾间充填物被溶解产生的次生溶孔及溶洞，孔隙度在3%以上。

2.1.3 颗粒白云岩。颗粒白云岩常见的颗粒组分是砂屑（含藻砂屑）、鲕粒和生屑。生屑包括孔虫、蜓、腕足、棘屑、珊瑚属及瓣鳃、腹足碎片等。胶结物发育程度有高有低，孔隙主要是各种溶孔，岩石孔隙率一般大于3%。白云石化后原岩结构基本上保存较好。颗粒白云岩储层储集性较优越，绝大多数的Ⅰ类储层形成于颗粒白云岩中。

2.2 孔隙度

根据研究区759个岩心样品的煤油法孔隙度分析结果可知，石炭系储层最小孔隙度为0.24%，最大为19.09%，平均为3.07%，孔隙度小于6%的样品数占总数的87.66%，低孔特征明显。从孔隙度分布范围看，峰值为1%～3%、孔隙度为6%～12%的样品比例为10.35%;有一定中孔分布、孔隙度大于12%的样品数比例只有1.99%，高孔发育差（见图3）。总的来说，南门场构造带石炭系储层为低孔隙度储层。

2.3 渗透率

根据研究区541个岩心样品的渗透率分析结果可知，石炭系渗透率最小小于0.000 1mD，最大为58.4mD，平均为0.87mD。渗透率主要分布在0～1mD（见图4），其样品所占比例为89.28%，渗透率小于0.01mD的样品数所占比例为52.86%。可见，南门场石炭系储层为低渗储层。

3 储集空间类型

根据岩心及薄片分析，南门场地区石炭系储层的储集空间类型主要有孔隙、洞穴和裂缝三大类（见表2）。石炭系储层以各类白云岩中的晚期埋藏溶蚀孔隙为主要的储集空间，缝、洞为次要储集空间，有效裂缝是重要的渗流通道[9，10]。

3.1 孔隙

南门场构造带石炭系孔隙类型包括角粒间溶孔、粒内溶孔、砾内溶孔、砾间溶孔、晶间孔、晶间溶孔、生物体腔孔和铸模孔等，以粒内溶孔、粒间溶孔、砾内溶孔和砾间溶孔为主，主要分布在C2hl2和C2hl3的细粉晶云岩、颗粒云岩和角砾云岩中。

3.1.1 粒间溶孔。粒间溶孔一般发育于具有颗粒支撑的砂屑、生屑、鲕粒及残余颗粒云岩中，在粒间孔的基础上溶蚀扩大形成粒间溶孔、溶洞，孔洞形状不规则。粒间溶孔具有孔隙度较大，渗透率较高的特征，一般分布于C2hl2层段中，是石炭系最主要的储集空间。

3.1.2 粒内溶孔。粒内溶孔常与粒间溶孔伴生，主要分布于部分生物碎屑和藻屑中[见图5（a）]。粒内溶孔在石炭系较发育，在C2hl2中广泛分布。

3.1.3 砾间溶孔。岩溶作用成因产生的角砾之间的次生溶孔及溶洞，发育于角砾云岩间，孔隙、孔洞形状不规则，广泛分布于C2hl2、C2hl3中。

3.1.4 砾内溶孔。砾内溶孔发育于角砾岩内部，主要为砾内砂屑溶孔、砾内生屑溶孔和砾内藻屑溶孔等，常与砾间溶孔伴生，是由于角砾本身的孔隙度较高而经表生期淡水改造形成的，如粉晶云岩角砾和颗粒云岩角砾。砾内溶孔分布较为广泛，在C2hl2、C2hl3中均可见[图5（b）]。

3.2 洞穴

由非选择性溶蚀作用扩大而形成的孔隙和裂缝构成了南门场石炭系储层洞穴的主要储集空间，即石炭系洞穴分为孔隙性溶洞和裂缝性溶洞两种，而孔隙性溶洞发育较好。其在各类岩石中均可见，但主要分布于角砾云岩中，洞穴的大小不一，一般为孤立状或串珠状。其洞穴间连通性较差，溶洞内常见有晶簇状方解石或石英晶芽生长，主要分布于整个C2hl2层段以及C2hl3层段的中下部[见图5（c）]。

3.3 裂缝

根据石炭系岩心资料显示，石炭系储层中具有构造缝、干缩缝及压溶逢。其中，构造裂缝较为发育，缝宽1～5mm，部分被沥青充填和亮晶方解石充填-半充填[见图5（d）]。

从岩心裂缝统计看（见表3），南门场西部的门3井和高都2井有效裂缝的密度较大，而中部的门西5井、门9井等井的裂缝发育较差。

4 储层评价及分布特征

4.1 储层评价

根据对南门场石炭系储层物性和储集空间类型的描述可知，该区石炭系总体上表现为裂缝-孔隙型储层。同时，根据南门场石炭系储层物性资料分析，辅以孔隙类型这一指标，将南门场石炭系储层划分为四类（见表4），其中Ⅰ类储层为良好的储层，Ⅱ类储层为较好的储层，Ⅲ类储层为较差的储层，Ⅳ类则为非储层。

4.1.1 Ⅰ类储层。Ⅰ类储层多分布于各种颗粒溶孔云岩、角砾溶孔云岩中。主要储集空间以粒内（间）溶孔为主，可见铸模孔及生物体腔孔，岩心面孔率为5%～8%，孔隙度分布一般为12%～19.09%。此类孔隙的基质渗透率较高，一般为10～35mD，且基质渗透率相对较均质。

4.1.2 Ⅱ类储层。Ⅱ类储层分布于各种溶孔角砾云岩、溶孔砂屑云岩中。主要储集空间以粒内（间）溶孔为主，可见晶间孔，溶蚀洞穴较发育，岩心观察面孔率为2%～5%，孔隙度分布一般为6%～12%。此类孔隙的基质渗透率较低，且基质渗透率相对变化较大，基质渗透率一般为1～10mD，局部样品可达20mD。

4.1.3 Ⅲ类储层。Ⅲ类储层分布于各种细粉晶云岩、角砾云岩、藻迹云岩中。主要储集空间为各种残余的粒间和晶间孔，另见少量溶孔，孔隙度分布一般为3%～6%。此类孔隙的基质渗透率低，一般为0.01～0.1mD。

4.1.4 Ⅳ类（非储层）。Ⅳ类分布于泥-粉晶云岩、中-细晶灰岩中，为非储层。孔隙类型以晶间孔为主，孔隙度小于3%。此类孔隙的基质渗透率低，一般小于0.001mD。

4.2 储层分布特征

南门场构造带石炭系储层岩性主要为白云岩，白云岩的分布控制着储层的分布。纵向上，白云岩在黄龙组3个岩性段都有分布，但主要集中发育在C2hl2，例如，门3井C2hl2段的有效储层占总有效储层的94%。從不同储层类型纵向分布来看：研究区内Ⅰ类储层厚度较小，分布较为分散，主要分布于C2hl2段;Ⅱ类储层连片分布，主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段;Ⅲ类储层分布广泛，在黄龙组各段中均有分布。

平面上，南门场石炭系储层厚度的分布规律与其地层厚度的分布规律相同。南门场西部大部分区域石炭系地层缺失;南门场中段局部区域石炭系储层厚度可超过30m，为一个厚度高值区，石炭系储层由中段向东逐渐变薄;在南门场东部部分区域存在侵蚀窗，储层平均厚度为10～20m（见图6）。从不同储层类型平面分布来看：Ⅰ类储层在南门场中部零星分布，Ⅱ、Ⅲ类储层在区内各处均有发育，以Ⅲ类储层为主。

5 结论

①南门场构造带石炭系沉积黄龙组地层，纵向上从下往上可划分三段：黄龙组一段（C2hl1）、黄龙组二段（C2hl2）、黄龙组三段（C2hl3）;从平面上看，石炭系地层厚度分布呈现“中部厚，东西两端薄”的特点，总体上地层厚度为0～55m。

②南门场构造带石炭系储层岩性主要为白云岩，其中最常见的是晶粒白云岩、角砾白云岩及颗粒白云岩三类;储集空间主要包括粒间（内）溶孔、砾间（内）溶孔等，孔隙型溶洞及构造缝也较为发育。物性资料分析表明，南门场石炭系总体上表现为裂缝-孔隙型储层。

③南门场构造带石炭系主要以Ⅱ、Ⅲ类储层为主，表现为低孔、低渗的特征。纵向上，Ⅰ类储层主要分布于C2hl2段，Ⅱ类储层主要分布于C2hl2段及C2hl3的中下段，Ⅲ类储层在黄龙组各段均有分布;平面上，Ⅰ类储层在南门场中部零星分布，Ⅱ、Ⅲ类储层在研究区石炭系侵蚀窗外广泛分布。

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