川中地区大安寨段碳酸盐岩储层特征研究

罗 威，戴鸿鸣

（西南石油大学地球科学与技术学院，四川成都 610500）

大量勘探开发实例已经证明，四川盆地是一个富含油气的叠合盆地，在纵向上存在多套含油气层位，勘探潜力巨大[1-2]。四川盆地大部分的原油分布在川中地区，侏罗系是其主要的储层，该地区的面积大约为4×104km2，其中大安寨段是川中地区的主要产层，大安寨段自下而上可以分为3个亚段：大三、大一三、大一。大三亚段的层厚为5～11m，岩性主要为厚层介壳灰岩或泥质介壳灰岩，并且多夹有薄层泥岩，该亚段为储层发育段；大一三亚段的层厚比较大，为40～60m，下部的岩性一般是厚层页岩，局部夹厚层介壳灰岩，最上部是黑色页岩夹一些介壳灰岩，其中厚层页岩是大安寨段主要的烃源岩发育段；大一亚段的层厚为20～40m，下部岩性是介壳灰岩、泥质介壳灰岩以及泥页岩的互层，顶部岩性是一套较厚的介壳灰岩，该亚段同样是大安寨段的储层发育段[3-4]。但由于存在储层超致密，储层特征研究评价难等问题，严重阻碍了大安寨段致密油的勘探与开发。因此，对川中地区大安寨段碳酸盐岩储层的特征进行更加深入和细致的研究就显得非常有必要。

1 岩石学特征

1.1 岩性特征

根据岩石薄片观察，并结合X 衍射分析结果，参照碳酸盐岩分类标准，按岩性岩相特征，川中地区侏罗系大安寨段碳酸盐岩储层可划分为结晶介屑灰岩、亮晶介壳灰岩、泥晶介壳灰岩、含泥质介壳灰岩和泥质介壳灰岩等五种类型。①结晶介屑灰岩：发育于高能滩体，颜色为灰白色，致密块状，质地比较纯，介壳轮廓难辨，基质孔不发育，基本无显孔，扫描电镜微孔难见，岩心可见规模有限的裂缝-溶孔、洞。②亮晶介壳灰岩：发育于高能滩体，颜色为灰白色，呈中-厚层状，甚至块状层产出，介壳清晰可见，杂乱定向排列，介壳主要为大的厚壳碎片，填隙物主要为亮晶方解石，壳间充填有小的介壳碎片，镜下显孔少见，偶见晶间隙，构造微缝，岩心可见构造缝-溶孔、洞，浅湖亚相的滩核微相往往由亮晶灰岩组成。③泥晶介壳灰岩：颜色为灰色到深灰色，介壳间的充填物质以泥晶方解石为主，壳间主要为微米到毫米级的介壳碎片，介壳碎片较薄，具有易于搬运的特征，常与含泥质介壳灰岩和亮晶灰岩呈过度接触。④含泥介壳灰岩：发育于高能滩-低能滩，颜色为浅灰色，呈薄-中层状产出，介壳定向排列，填隙物主要为亮晶/泥晶方解石，少量泥质（10%～25%），壳体方解石质，镜下壳体可见少量晶间孔隙及溶孔，壳间见层间孔。⑤泥质介壳灰岩：发育于低能滩-半深湖，颜色为深灰色，呈薄-中层状产出，介壳破碎、定向排列，壳间填隙物以泥质为主含量25%～45%，有机质含量高，介壳以文石质为主，镜下可见显孔，介壳溶孔、层间缝等，扫描电镜下溶蚀微孔普遍存在。

1.2 矿物组成特征

据200个碳酸盐岩储层样品X 衍射分析结果表明，川中地区大安寨段碳酸盐岩矿物组成以方解石为主，文石次之，个别样品中含白云石；黏土矿物和石英是主要的碎屑矿物，斜长石次之。

2 物性特征

根据200个大安寨段碳酸盐岩储层常规孔、渗测试结果表明，碳酸盐岩储层基质孔隙度较差，主要分布范围为1%～3%，占样品总数的64.57%，小于1%的样品占8.57%，而大于3%的样品占42.29%。碳酸盐岩储层基质渗透率分布区间比较分散，范围比较大，其中0.001×10-3～0.002×10-3μm2分布概率最大，占样品总数的29.14%，大于0.02×10-3μm2的样品占12.57%，说明裂缝对大安寨段碳酸盐岩储层物性的影响比较大。其次，从孔隙度与渗透率交会图（图1）可见，碳酸盐岩样品基质孔隙度与渗透率之间存在明显的正相关关系，基质的孔隙度越大，储层的渗透率越大，说明大安寨段碳酸盐岩储层是一种典型的孔隙型储层。

图1 川中地区大安寨段碳酸盐岩储层基质孔隙度与渗透率关系图

3 储集空间类型

根据对川中地区大安寨段碳酸盐岩储层的岩心、岩石薄片观察和场发射扫描电镜的结果进行分析可知，该储层的孔、洞、缝的类型并不单一，而是类型众多，储集空间类型多样。根据成因类型，大安寨段碳酸盐岩储层的主要储集空间类型可以分为5种：原生孔隙、溶蚀孔洞、晶间溶孔、成岩缝、溶蚀缝。而根据孔隙大小，大安寨段碳酸盐岩储层的主要储集空间类型可以分为3种：宏观、微米、纳米孔隙。

3.1 宏观储集空间类型

根据对岩心观察结果进行分析可知，裂缝及次生溶蚀孔洞发育程度较低，数量有限，但所占有效储集空间较大，是油气储、渗的重要空间。

溶蚀孔洞发育，通常沿缝分布，孔洞大小不一，小的如同针孔一般，大的通常小于4mm，充填程度都较低，主要为方解石或泥质半充填。

3.2 微观储集空间类型

根据对岩石铸体薄片和场发射扫描电镜的结果进行分析可知，微观储集空间类型主要分为3种：原生孔隙、次生孔隙、微裂缝。其中，前两种孔隙通常具有孔径小、连通性差的特点。

原生孔隙：受沉积以及压实作用后而保存下来的孔隙空间，由于程度比较剧烈，使得原生孔隙几乎消失殆尽，仅仅剩下少部分由于生物颗粒遮挡的原生孔隙，是作为可能的储集空间。

次生孔隙：主要指晶间、粒内的各种微小溶蚀孔隙等，呈孤立状，其数量相对较多，相互沟通就可形成有效的渗储空间。

微裂缝：大部分的微裂缝主要是由于构造作用而形成，还有一部分收缩缝是由于成岩作用而形成。这些微裂缝分布范围较广，并且具有较好的连通性，因此有利于油气的渗流。

3.3 纳米储集空间类型

超微裂缝：在溶蚀扩张作用的影响下，压裂缝可以进一步形成微米到纳米级别的溶缝。对于碳酸盐岩储层而言，这种裂缝可以有效改善其物性条件，从而为后续致密油储层的开发提供了良好的储层条件。

超微孔：通常是指宽度为数十纳米到数百纳米的片状孔。这种溶孔的分布比较广泛，主要表现为粒内、粒间缝、方解石粒内溶孔以及粒间溶孔，对储层的储集性能具有比较明显的影响。

4 孔隙结构特征

4.1 毛管压力特征

根据对川中地区大安寨段碳酸盐岩储层12个样品的高压压汞结果进行分析可知，除野外样品孔隙度较高外，其余岩心样品孔隙度较低。排替压力高，介于0.2165～0.357MPa，平均为4.1268MPa；孔喉半径介于0.0361～3.3949μm，中值压力介于4.2729～167.7742MPa，中值半径介于0.0044～1.3408μm，均值系数和分选系数都比较大，储层的非均质性比较强。大部分样品的进汞饱和度都大于80%，最大进汞饱和度比较高，但是退汞的效率比较低，通常介于2.9857%～58.7511%，平均为20.2314%。总体上致密碳酸盐岩储层孔喉偏细，以中细喉道为主，孔喉分布呈现出双峰式的特征，孔喉发育较差，窄孔喉分布较宽，分选性也比较差，压汞曲线平台不太明显，孔隙类型主要有2种：微观孔隙、纳米孔隙，也存在较少的溶蚀孔洞。

4.2 核磁孔径分布特征

根据核磁共振的弛豫机理可知，在不同的孔隙中，流体的弛豫时间不同，而且在T2分布的位置也不相同。因此，根据上述原理，可以将不同大小的孔隙和裂缝区分出来。T2的大小对应样品中的孔、裂隙大小，T2＜10000μs 对应微小孔，10000μs ＜T2＜100000μs 对应大中孔，T2＞100000μs 对应裂隙。

川中地区大安寨段碳酸盐岩的T2呈连续的三峰分布，第一峰主要分布在T2=100μs，第二、第三峰变化较大，整体而言，随孔隙度增加而增大，表明样品中大中孔增加。当孔隙度较低（＜2%）的样品时，其核磁共振T2谱图以第一峰为主峰，说明样品主要以微小孔为主，当样品孔隙度较大（＞2%）时，其核磁共振T2谱图以第二峰为主峰，位于10000μs 左右，表明样品中以大中孔隙增加。核磁共振T2谱图峰形平滑且较为连续的三峰分布特征显示出致密碳酸盐岩样品中微孔和大中孔之间具有一定的连通性。

针对大安寨段碳酸盐岩储层，从离心前后所得到的核磁T2谱结果对比可以看出，第一峰值变化较小，不是十分明显，第二峰变化较大，明显前移，第三峰的高度和宽度变小，峰面积减小，说明大部分的可动水分布在大孔和裂隙中，而微孔中则以束缚水为主。但是，随着岩石样品核磁孔隙度的增大，可动水和束缚水的核磁孔隙度也逐渐增大，说明微孔、大孔以及裂隙对流体的渗流作用都具有一定的贡献。

4.3 氮气吸附特征

气体吸附量与岩石基质中的吸附空间比表面积和孔径分布存在紧密的制约关系。川中地区大安寨段碳酸盐岩储层BET 比表面积介于2.839～8.014m2/g，平均值为4.275m2/g，BJH 总孔容介于0.005～0.013cm3/g，平均值为0.0074cm3/g，孔隙半径介于1.499～1.856nm，平均值为1.7085nm。比表面积越大，岩石的总孔容体积越大，但是比表面积、总孔容体积与孔隙半径的相关性比较差。

5 结论

根据对川中地区大安寨段碳酸盐岩储层的岩石学特征、物性特征、储集空间类型以及孔隙结构特征分析可以得到以下3点结论：

1）岩石类型以介壳灰岩为主，矿物组成主要为方解石，文石次之；

2）碎屑矿物的组分主要为黏土矿物和石英，储层的物性条件比较差，孔隙度、渗透率较低，但是，孔隙度与渗透率具有比较好的相关关系，裂缝对储层物性的贡献较大；

3）储集空间比较复杂，类型多样，纳米级孔缝发育，孔喉偏细，以中细喉道为主，孔喉分布呈现出双峰式的特征，储层的非均质性比较强。其中，微孔、大孔及裂缝对流体的渗流作用均有贡献。