渝东武隆-石柱地区中上寒武统白云岩储层特征及分类评价

2019-10-18斯尚华李建明闫冠宇何望雪

石油地质与工程 2019年5期

斯尚华，李建明，李旭，闫冠宇，何望雪

（1．西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安 710065；2．西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室，陕西西安 710065，3．长江大学地球科学学院，湖北武汉 434023）

白云岩油气储层非均质性强，孔喉结构复杂，储层类型多样化，因此，对白云岩储层特征及分类评价相对比较困难。全球油气田白云岩储层的沉积环境主要为低能碳酸盐岩泥环境、前缘斜坡盆地、深水盆地及高能碳酸盐岩砂环境。低能碳酸盐岩泥环境中，发现白云岩油气田70多个，其中萨布哈潮坪环境发现的白云岩油气田达30多个；其次，在前缘斜坡盆地和深水盆地中发现油气田9个，油气当量达17.49×108m3。高能碳酸盐岩碎屑砂环境中发现油气田28个[1]。全球白云岩型油气田储层主要发育在中生代白垩系和古生代二叠系，但我国塔里木盆地巴楚隆起和塔北隆起中下寒武统、鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组中下组合等层位也含有白云岩型储层的油气，而渝东武隆-石柱地区中上寒武统白云岩储层也具有较好的勘探前景，但勘探程度极低，为了能够清晰地了解该地区中上寒武统白云岩储层的基本特点，本文从白云岩储层特征进行评价，以期对未来国内海相碳酸盐岩的油气勘探与开发提供借鉴。

1 地质概况

渝东武隆-石柱地区属中上扬子板块交界处（图1），该区中上寒武统地层发育齐全，依据气候转变，结合盆地性质不同，以及层序界面性质，将中上寒武统剖面自下而上分为中寒武统高台组、茅坪组、平井组，上寒武统后坝组、毛田组。该阶段中扬子区为克拉通盆地，构造环境稳定，寒武纪至早奥陶世，中扬子区频繁出现海进和海退，继而沉积了大套浅海碳酸盐岩及陆源碎屑岩。其中，海水在早寒武世水井沱-石牌时期大规模侵入，发育了一套黑色细粒碎屑岩。早寒武世末期到中晚寒武世，构造隆升，广泛海退，沉积了厚度千余米的白云岩。中上寒武统以碳酸盐沉积为主，主要属局限台地的潮坪夹泻湖相沉积和开阔台地沉积[2-12]。研究区中上寒武统的代表性剖面有两条，为重庆东部武隆黄草、重庆东部石柱双流坝剖面等，研究区内还有4口典型钻井，为建深1井、利1井、李2井和洗1井。

图1 渝东武隆-石柱地区中上寒武统剖面及井位位置

2 中上寒武统白云岩储层特征

2.1 储层岩石类型

研究区白云岩储层岩石类型主要为结晶云岩、颗粒云岩和藻云岩。

结晶云岩以粉晶-中晶云岩为主，原始孔隙度不大，但在成岩作用下白云石化、淡水淋滤以及埋藏溶蚀构造破裂作用下，形成大量的晶间孔、晶内溶孔、非组构溶孔、溶洞等，极大地增加了孔隙度，因此也是比较重要的储集岩类。

颗粒云岩普遍发育，为主要储层，颗粒白云岩常见类型为亮晶鲕粒白云岩和亮晶颗粒白云岩，由于较强烈的白云石化和重结晶作用，原始沉积结构遭受破坏，多为颗粒结构，大部分己成为细-中晶云岩，细晶以上云岩属这种类型。

藻云岩在区内比较普遍，藻纹层一般呈波状，窗格状孔隙发育，大多数孔隙被方解石充填，由于次生溶蚀作用，沿着藻纹层发育一些顺层分布的次生溶孔，形成较有利储层。

2.2 储集空间类型

通过对中上寒武统岩心与野外地质剖面的观察描述，结合大量常规薄片及铸体薄片分析，可将研究区储层的储集空间类型分为孔、洞、缝3种类型。

晶间孔主要存在于重结晶较强的粉-细晶白云岩中，位于半自形-自形的白云石晶体之间，在部分溶蚀孔、洞中充填的亮晶白云石间也可见到。这种孔隙是中上寒武统中常见的孔隙类型之一，但面孔隙率一般小于1%。石柱双流坝、武隆黄草两条剖面这类孔隙常均有分布。

晶间溶蚀孔洞在各类白云岩中均可见到，但主要分布于重结晶较强的的粉-细晶白云岩中。晶间溶孔是在晶间孔基础上的溶蚀扩大，当孔径大于2.00 mm时，则称之为溶洞，形似针状、锥状，局部成蜂窝状，常沿层理方向成拉长状分布，孔径一般为0.30～3.00 mm，最大可达20.00 mm。大多数溶洞被叶片状-粒状亮晶方解石白云石、少量短柱状石英半充填，局部全充填；局部宏观面孔率最高可达7%，是中上寒武统储层最主要的储集空间。

溶蚀缝普遍存在于中上寒武统白云岩储层中。以缝宽0.10～1.00 mm的裂缝最为常见，未充填或被少量粒状亮晶白云石微充填，无沥青存在，水平微裂缝少见，裂缝以溶蚀成因为主。

综上所述，武隆-石柱地区白云岩储层储集空间以晶间溶蚀孔洞为主，其次为晶间孔和溶蚀缝，溶蚀缝除了具有储集能力外，还可以起到连通溶蚀孔洞的作用。而在储层内起到储集性能的往往是多种储集空间类型的组合，比如缝-洞型、孔-缝型、孔-洞型等，比较常见的为缝-洞型。

2.3 储层物性特征

通过对研究区中上寒武统两条剖面271个样品的统计（表1），孔隙度最大值为12.70%，最小值为0.38%，平均值为3.06%。若以2.00%为区间进行统计，发现中上寒武统孔隙度主要为0～4.00%，其占总样品数的74.56%；孔隙度为0～6.00%的样品出现概率均大于10.00%，其中，孔隙度0～2.00%的样品概率最高为44.28%（图2），可见研究区中上寒武统白云岩储层为低孔储层。

表1 武隆-石柱地区中上寒武统物性数据统计

图2 武隆-石柱地区中上寒武统储层孔隙度分布

通过对中上寒武统135个样品的统计，渗透率的分布范围比较大，最大值为 68.000×10-3μm2，最小值为 0.060×10-3μm2，平均值为 1.920×10-3μm2。从中上寒武统渗透率频率分布直方图可以看出，0.010×10-3～0.100×10-3μm2的样品频率最大，为54.07%，也有少数样品的渗透率比较高，分布于10.000×10-3～100.000×10-3μm2，渗透率大于 1.000×10-3μm2的样品约为10.38%。由此可见，渗透率主要分布于两个区间，即 0.010×10-3～0.100×10-3，0.100×10-3～1.000×10-3μm2（图3），为低渗储层。

中上寒武统的孔隙度与渗透率交会图表明，渗透率与孔隙度具有正相关关系，大部分样品的孔隙度为 0～6.00%，对应的渗透率为 0.005×10-3～1.000×10-3μm2（图 4）。

2.4 储层胶结物特征

图3 武隆-石柱地区中上寒武统储层渗透率分布

武隆-石柱地区颗粒云岩发育，原生粒间孔隙度很大，一般为25.00%～40.00%，但由于多期胶结作用，使这类孔隙几乎完全丧失。根据镜下观察，发现影响本区储集物性的胶结作用主要有两期：第一世代胶结物呈纤状围绕在颗粒的外缘，纤状胶结物长 0.04～0.10 mm；第二世代胶结物呈粒状，大小0.02～0.15 mm。流体包裹体测试分析表明（图 5），纤状胶结物内盐水包裹体均一温度54.5～68.9 ℃，平均值59.2 ℃；盐度为7.7%～17.5%，平均值为12.3%，表明其成因环境可能为低温-高盐度的海底环境；粒状胶结物内盐水包裹体均一温度为95.2～109.2 ℃，平均值为 103.1 ℃；盐度为 1.1%～4.5%，平均值为2.5%，表明成因环境可能为中温-低盐度的浅埋藏成岩环境。高精度电子探针分析表明（表2），纤状胶结物中Fe2+含量低，富含Na+，K+，二世代粒状胶结物Fe2+含量高、不含K+。上述特征表明一世代纤状胶结物形成于低 Fe2+，富 Na+、K+的海底成岩环境，二世代胶结物形成于富Fe2+的浅埋藏成岩环境。

图4 武隆-石柱地区中上寒武统储层孔渗关系

图5 武隆-石柱地区中上寒武统白云岩粒间胶结物包裹体均一温度与盐度特征

表2 武隆-石柱地区中上寒武统白云岩粒间胶结物电子探针分析

3 中上寒武统白云岩储层评价

3.1 储层评价标准及评价结果

武隆-石柱地区中上寒武统为一套碳酸盐岩沉积，本次评价选用孔金祥教授的碳酸盐岩储集岩分类评价方案，对中上寒武统储集岩进行分类评价，结果表明，中寒武统白云岩储层厚度比上寒武统大，中寒武统白云岩储层最大厚度达1272.00 m，而且总体厚度普遍大于上寒武统，可能与该区沉积类型有关，中寒武统几个实测剖面平均孔隙度比上寒武统高，说明中寒武统储层物性比上寒武统好（表 3）。

表3 武隆-石柱地区中上寒武统储层评价统计

3.2 储层综合评价

以储层厚度和孔隙度为主要指标，结合微观特征，将中上寒武统储层发育区划分为四类（表 4）。渝东地区Ⅰ类储层少见，主要发育Ⅱ、Ⅲ类储层，其中，石柱双流坝中寒武统为Ⅱ类储层，为有利储层段。该区中寒武统储层厚度一般大于100.00 m，孔隙度平均值大于5.00%，储层物性较好，以Ⅱ类储层为主，该区上寒武统发育部分Ⅲ类储层。武隆黄草一带上寒武统厚度一般大于100.00 m，但孔隙度平均值小于5.00%，物性较差，以Ⅲ类储层为主。