普光地区嘉陵江组沉积相及储层特征

王身建，彭瑶圆 ，肖国梁 ，杨宗恒 ，钱杨娇娇，刘 青

（1.广东石油化工学院石油工程学院，广东茂名 525000；2.广东省非常规能源工程技术研究中心，广东茂名 525000； 3.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 457001；4.中国石油西南油气田分公司川中油气矿地质研究所，四川遂宁 629000；5.广东石油化工学院设备管理处，广东茂名 525000）

四川盆地东北地区在长兴组–飞仙关礁滩储层中钻获了多口高产工业气井，建成了目前国内最大的海相碳酸盐气田之一[1–2]。然而随着开采时间的推移，普光气田长兴组–飞仙关组礁滩储层的储采比逐年下降，稳产压力日渐增大[3]。因此，在普光地区寻找新的替代层系，保持气田的可持续发展，成为今后一段时间的重要目标。近年来在该地区的嘉陵江组有多口井钻获工业气流，揭示该地区嘉陵江组具有较好的勘探前景。

1 区域地质概况

普光气田位于四川盆地东北地区的黄金口构造带，包括双石庙构造、双庙场构造和雷音铺构造北段等3 个局部构造（图1），目前该气田的长兴组–飞仙关组礁滩储层为主力产层。为了进一步扩大普光地区的勘探领域，实现普光气田的稳产、高产。本文以现代沉积学为指导，利用岩石学特征结合实验室分析测试技术对普光地区嘉陵江组的沉积相及储层特征进行较为系统的研究，进而为普光地区嘉陵江组勘探开发提供基础资料。

图1 普光地区构造位置（引自文献［1］,有改动）

2 沉积相类型及特征

本次研究选取取心井段较长、资料比较齐全的雷北1 井进行单井沉积相分析。该井下三叠统嘉陵江组岩性主要为灰色灰岩（微晶灰岩、含泥灰岩、砂屑灰岩、介屑灰岩以及云质灰岩）、灰–深灰色白云岩（微晶云岩、砂屑云岩、灰质云岩以及膏质云岩）、白–灰白色硬石膏岩（硬石膏岩、云质膏岩）（图2）。通过对钻井取心及岩石薄片研究，结合区域沉积背景，认为雷音铺–双石庙地区下三叠统嘉陵江组主要发育陆表海碳酸盐岩台地。可划分出开阔台地、局限台地和蒸发台地沉积相类型，并进一步划分出滩间海、台内滩、局限潟湖、局限潮坪、蒸发潟湖和蒸发潮坪等六个亚相及相应若干微相（表1）。

2.1 开阔台地相

开阔台地相主要发育于嘉陵江组一段，以大套灰–深灰色灰岩、含泥灰岩为主体，以发育鲕粒灰岩、砂屑灰岩及少量含云灰岩为特征，发育水平层理、正粒序层理等沉积构造。该相带可进一步分为台内滩和滩间海两个亚相。

2.1.1 台内滩亚相

台内滩亚相位于开阔台地内部，为水下相对高地[4]，受潮汐与波浪双重作用影响，水动力相对较强，属浅水高能环境。研究区内岩石类型主要为各类浅灰色的亮晶颗粒（鲕粒、砂屑和生屑）灰岩。该相带在台地浅滩化过程中不同程度地发生白云岩化，各种颗粒灰岩形成粒屑云质灰岩或颗粒白云岩。

2.1.2 滩间海亚相

滩间海亚相位于平均低潮面以下，浪基面之上的浅水地带[5]，与广海连通性好且水体较深，沉积环境相对安静。研究区内该相带岩石类型主要为灰–深灰色泥晶灰岩、泥灰岩、灰质泥岩，发育水平层理、沙纹层理及生物钻孔等沉积构造。该相带纵向上和台内滩亚相呈韵律互层，多由下部滩间海、上部台内滩构成的向上变浅的正韵律沉积序列。

2.2 局限台地相

局限台地相是指水动力上受限制的一种浅水低能的碳酸盐沉积环境[6–8]。局限台地相对于开阔台地相，其水体盐度更高，生物种类更少。研究区内，局限台地水体较局限，以石膏或硬石膏岩的出现作为典型的特征，与开阔台地相区分开。根据相对地理位置及沉积物特点，局限台地相可进一步划分出局限潮坪、局限潟湖及台内滩三个亚相。

表1 普光地区嘉陵江组沉积相划分

2.2.1 局限潮坪亚相

局限潮坪亚相位于平均高潮面和平均低潮面之间，周期性出露和淹没，研究区内岩石类型主要为灰岩（藻叠层灰岩、藻凝块石灰岩、泥晶球粒灰岩）、白云岩（灰质白云岩、白云岩）等。多见水平纹层、沙纹层理、生物钻孔及生物扰动等沉积构造，以发育鸟眼和潮汐层理为其典型相标志特征。研究区局限潮坪亚相可以进一步分为云坪、灰云坪、泥灰坪及泥云坪等沉积微相。

2.2.2 局限潟湖亚相

局限潟湖亚相是局限台地内的低洼地带，水体循环受限，水体能量低，该环境与广海水体连通较差，研究区内以泥晶灰岩、含泥泥晶灰岩为主，夹薄层泥晶灰质云岩、云质灰岩，见少量的石膏岩，发育水平层理，局部有生物扰动构造。

2.2.2 台内滩亚相

台内滩亚相位于局限台地内部，地貌上为潟湖内古水下隆起，水体相对较浅，水动力作用较强。在研究区内岩性多为颗粒（砂屑、鲕粒及生屑）云岩，颗粒间由亮晶白云石或泥晶白云石充填，该相带以颗粒岩发育为特征。在颗粒内部容易见到较多的受准同生期大气淡水淋滤改造形成的粒内溶孔或铸模孔，这类孔隙形成了良好的储层。研究区内该类台内滩上覆层一般为微晶灰岩或石膏层，形成了良好的油气盖层。台内滩亚相为研究区最有利的储层发育相带。

2.3 蒸发台地相

蒸发台地相经常位于海平面之上，仅在特大高潮或特大风暴时才被水淹没。干热地区潮上盐沼或萨布哈沉积均为此带的典型代表。主要岩石类型为白云岩、石膏或硬石膏岩。蒸发台地主要分布在嘉四段–嘉五段和嘉二段。该相带由蒸发潮坪、蒸发潟湖及台内滩等三个亚相组成，发育有云坪、膏云坪、泥云坪、石膏湖、云膏湖等沉积微相。

2.3.1 蒸发潮坪亚相

蒸发潮坪亚相位于平均高潮面之上，长期暴露，只有受风暴大潮的影响才会被海水淹没，该相带含生物少，研究区内以岩石类型主要为浅灰–深灰色泥晶白云岩、含膏白云岩以及膏质白云岩为特征，常见干裂、鸟眼等暴露标志。该亚相主要分布于嘉四段–嘉五段和嘉二段。

2.3.2 蒸发潟湖亚相

蒸发潟湖亚相位于蒸发台地内的低洼地带，被海水淹没，海水总体很浅，蒸发速度大于补给速度，该环境与广海水体连通极差，在干旱炎热气候条件影响下，水体盐度大，可导致大量膏盐岩矿物和回流渗透白云岩的形成。研究区内以石膏岩的广泛发育为特征，其相带内还发育有泥晶白云岩、云质膏岩等岩石类型，发育水平层理等沉积构造。该亚相主要分布于嘉四段–嘉五段和嘉二段。

2.3.3 蒸发台内滩亚相

蒸发台内滩亚相是蒸发潟湖内部或边缘一些规模不大的高能颗粒岩沉积。该类台内滩特征同局限台地内的台内滩类似，各类颗粒岩较发育，相对局限台地发育的台内滩，该相带台内滩规模小，后期溶蚀作用弱，较难发育为后期有利储层。

2.4 沉积相演化特征

随着海平面相对上升、下降周期性的变化导致研究区在不同的时期发育不同的沉积相类型（图3）。嘉一段沉积期主要发育开阔台地滩间海亚相沉积，台内滩亚相主要发育于普光地区北部毛坝–大湾构造上。研究区主要为滩间海沉积（图3a），有利沉积相带不发育。

嘉二段沉积期，随着地壳的抬升，普光大部分地区发育局限–蒸发环境（图3b），其中局限潮坪亚相的云坪微相和台内滩亚相为较有利相带。台内滩亚相主要分布于双庙–雷音铺构造以及清溪场构造上，云坪微相分布于毛坝构造主体、老君构造和铁山构造–双庙构造。研究区处于有利储层沉积相发育最有利时期。

图2 雷北1 井嘉陵江组单井沉积相柱状图

嘉三段沉积期，随着地壳再次下沉，普光地区主要发育开阔台地滩间海和台内滩沉积，仅部分井区为局限潮坪环境。研究区主要为开阔台地滩间海沉积亚相（图3c），仅雷音铺构造雷北1 井区发育浅滩，研究区有利储层沉积相带不发育。

嘉四段–嘉五段沉积期，普光地区普遍发育蒸发潟湖和蒸发潮坪沉积，主要为薄层的台内滩和蒸发潮坪环境（图3d），为较有利储层沉积相带发育区。

图3 普光地区嘉陵江组不同时期的沉积相

3 储层特征

3.1 储层发育影响因素

嘉二段储层发育主要受控于沉积微相、成岩作用及后期构造破裂作用，储层主要发育于易云化的颗粒滩相沉积中，局限台地的灰坪经白云化后也可以形成较好的储层[9–10]；颗粒灰岩经过白云化和溶蚀作用后孔隙条件大为改善[11]；构造破裂作用则能增大储层渗透性，提高储层产量[12]，使之成为裂缝–孔隙型储层。

3.2 岩石学特征

根据薄片鉴定结果，研究区内嘉陵江组岩石类型较多，包括灰岩类（微晶灰岩、颗粒灰岩）、膏岩类、云岩类（颗粒云岩、晶粒云岩）以及三者之间的各种过渡岩石类型，其中储层岩石类型主要为颗粒云岩、其次为晶粒云岩，另有部分颗粒灰岩。

3.2.1 颗粒云岩

颗粒云岩包括砂屑云岩、鲕粒云岩、生物碎屑云岩以及各种残余颗粒云岩等。这类储集岩一般认为演化自颗粒灰岩，当颗粒灰岩沉积后由于高水位时期海平面下降，环境变得较局限，滩体暴露受大气水和海水的共同作用，从而发生白云石化作用形 成颗粒云岩。该类储集岩粒间溶孔、粒内溶孔较常见，为区内最主要的储层岩石类型。

3.2.2 晶粒云岩

该类储集岩包括微晶云岩、粉晶云岩、微–粉晶含膏或膏质云岩等。这类岩石中的白云石晶体一般较为细小，自形程度不高，多为半自形–他形。该类储集岩主要发育于局限台地和半局限台地中；纵向上大量发育于嘉二段和嘉四段–嘉五段。该类储集岩沉积时大气水的改造形成的晶间溶孔，具有较好的储集性能。

3.2.3 颗粒灰岩

颗粒灰岩主要包括鲕粒灰岩、生物碎屑灰岩及砂屑灰岩。该类岩石颗粒分选较好，填隙物多以亮晶胶结为主；但是研究区内该类岩性较为致密，粒间孔隙多被亮晶方解石充填完毕，一般难以形成有效储层，只有裂缝发育时局部可以形成裂缝型储层。

3.3 物性特征

3.3.1 储层孔渗特征

孔隙度特征：雷北1 井嘉一段储层孔隙度值主要为0.69%～5.91%，其中90%以上样品孔隙度小于2.00%，不到10%的样品孔隙度值为2.00%～5.00%，其储层平均孔隙度小于2.00%，嘉二段储层50%左右的样品孔隙度值小于2.00%，40%左右的样品孔隙度值为2.00%～5.00%，还有少量样品孔隙度值大于5.00%，其平均孔隙度约2.00%（图4a）。与嘉一段相比，嘉二段储层相对较优，嘉二段储层也是研究区嘉陵江组最重要的储层发育层段。

渗透率特征：雷北1 井嘉一段80%的储层样品渗透率值小于0.020×10–3μm2，10%左右的样品渗透率为0.020×10–3～0.250×10–3μm2，2%左右的样品渗透率为0.250×10–3～1.000×10–3μm2，不到3%的样品渗透率大于1.000×10–3μm2；嘉二段储层60%左右的样品渗透率小于0.020×10–3μm2，30%左右的样品渗透率为0.020×10–3～0.250×10–3μm2，2%左右样品渗透率为0.250×10–3～1.000×10–3μm2，不到5%的样品渗透率大于1.000×10–3μm2，嘉二段储层平均渗透率为0.230×10–3μm2（图4b）。

图4 雷北1 井岩心储层物性特征

孔渗关系特征：研究区嘉陵江组二段储层孔隙度与渗透率孔渗相关性较好，基本呈正相关关系，即随着储层孔隙度的增大，渗透率也相应增大，气藏以孔隙（溶孔）型储层为主；但另一部分储层孔渗相关性较差，即孔隙度变化不大，而渗透率却成倍增大，说明有一定的裂缝起作用；还有一部分储层尽管孔隙度增大，但渗透率却未变化，以发育孤立、连通性较差的孔隙为主，其孔隙度虽然较高，但渗透率较低（图5）。

3.3.2 储层孔隙结构特征

目前本区仅雷北1 井、双庙1 井在嘉二段有压汞资料。雷北1 井嘉二段白云岩储层最大喉道半径0.013 5～0.077 5 μm，平均0.023 9 μm；中值喉道半径为0.004 2～0.023 5 μm，平均为0.007 8 μm。双庙1 井嘉陵江组二段白云岩最大喉道半径为0.036 3～2.167 6 μm，平均为0.683 7 μm；中值 喉道半径0.019 9～1.307 4 μm，平均0.274 0 μm。 按碳酸盐岩储层孔隙、喉道分级标准[13]，利用压汞分析中喉道半径大于0.075 0 μm 的频数与饱和度中值喉道半径，对储层孔喉大小进行划分。

图5 嘉陵江组二段储层孔渗关系

雷北1 井嘉二段的孔隙85%以上的孔隙为微孔隙，10%以上为小孔隙；双庙1 井嘉二段的孔隙50%左右为微孔隙，10%左右为小孔隙，另有30%以上为大孔隙（图6a）。

雷北1 井嘉二段的喉道85%以上为微喉道，10%以上为细喉道；双庙1 井嘉二段的吼道45%左右为微喉道，15%左右为细喉道，18%左右为中喉道，另有5%左右为粗喉道（图6b）。总体而言，嘉二段储层孔隙不发育，孔隙类型以微孔隙为主，喉道类型以微喉道为主，嘉陵江组储层整体上连通性较差。相对而言，双庙1 井储层的孔隙性和连通性较雷北1 井好。

图6 嘉二段孔隙和喉道类型分布

3.4 储层分类

参照四川盆地碳酸盐岩储集岩分类方法[13]，根据储层岩石的孔隙度、渗透率以及中值喉道等孔隙结构特征等参数，将孔隙度大于2.00%的有效储层定性划分为以下三类：Ⅰ类为孔隙度大于10.00%，渗透率大于1.000×10–3μm2；Ⅱ类为孔隙度5.00%～10.00%，渗透率0.250×10–3～1.000×10–3μm2；Ⅲ类为孔隙度2.00%～5.00%，渗透率0.002×10–3～0.250×10–3μm2。

根据研究区钻井岩心实验分析测试资料，嘉陵江组储层孔隙度多为2.00%～5.00%，渗透率主要为0.002×10–3～0.250×10–3μm2，因此，普光地区嘉陵江组二段储层主要为Ⅲ类储层。

4 结论

（1）普光地区嘉陵江组可以分为开阔台地、局限台地和蒸发台地三类沉积相，并进一步划分出滩间海、台内滩、局限潟湖、局限潮坪、蒸发潟湖和蒸发潮坪等六个亚相和相应若干微相，其中台内滩亚相为最有利储层发育的沉积相带。

（2）随着海平面相对上升、下降周期性的变化导致研究区在不同的时期发育不同的沉积相类型，嘉一段沉积期研究区主要为滩间海沉积相；嘉二段沉积期普遍发育局限台地沉积相，其中，局限云坪微相和台内滩亚相为储层发育较有利相带；嘉三段沉积期主要为开阔台地滩间海沉积相，局部地区发育有浅滩相；嘉四段–嘉五段沉积期，普光地区普遍发育蒸发潟湖和蒸发潮坪沉积相，在岩性上表现为巨厚的石膏沉积。

（3）普光地区嘉陵江组岩性主要包括灰岩类、白云岩类、膏岩类以及三者之间的过渡类型岩石，其中储层岩性主要为颗粒云岩、其次为晶粒云岩，另有少数的颗粒灰岩。

（4）普光地区嘉陵江组储层主要分布于嘉二段，储层物性整体较差，嘉二段储层孔隙度平均为2.00%，渗透率平均为0.230×10–3μm2，属于低孔、低渗储层，以Ⅲ类储层为主。