磨溪震旦系灯影组台内优质储层主控因素

2021-09-28徐会林罗文军刘曦翔陶夏妍王歆然

天然气勘探与开发 2021年3期

徐会林罗文军徐伟刘曦翔申燕陶夏妍刘耘王歆然

1.中国石油西南油气田公司勘探开发研究院 2.西南石油大学地球科学与技术学院

0 引言

自2011年在高石梯—磨溪区块部署的震旦系灯影组的探井高石1井获得百万立方米的高产工业气流，展示高石梯—磨溪区块深层古老碳酸碳酸盐岩巨大的勘探潜力，进而推动四川盆地震旦系灯影组四段气藏的勘探开发，目前该层位已成为四川盆地增储上产的重要层系[1-5]。已有的研究表明，四川盆地震旦系灯影组储层为沉积相控叠加岩溶改造型储层，丘滩体的相控作用是灯影组优质储集体发育的基础，而桐湾运动的风化壳岩溶改造则是其优质储集体形成的关键[6-15]。目前，高石梯—磨溪区块震旦系灯影组四段气藏累计探明储量4千多亿立方米，投产井产量、压力稳定，均不产地层水，证实灯影组四段气藏能量充足，具有良好的勘探开发前景。根据已有的勘探开发实践发现，虽然高石梯—磨溪地区灯影组四段储层总体较为发育，但是具有非均值性极强的薄储层特征，而且灯影组四段台缘地区的储层明显优于台内地区。因此，针对台内非均质性极强的丘滩复合体储层勘探，如何提高勘探开发效益是问题的关键。鉴于此，以磨溪区块震旦系灯影组台内为研究对象，探讨灯影组四段台内优质储层特征、发育控制因素及优质储集体展布等，为台内下部高效开发部署提供依据。

1 区域地质背景

高石梯—磨溪区块震旦系灯影组四段气藏受桐湾运动的影响，灯影组四段抬升后经风化剥蚀地层残厚一般分布在220～400 m，且自北向南、由西向东地层厚度有减薄趋势。由于灯影组四段暴露历史达49 Ma，受到大规模的表生期的岩溶作用，岩溶储层发育，储集岩的物性较好，已有的取心井的岩心中可见大量的溶孔、溶洞和裂缝发育，储集岩的岩性主要以藻凝块云岩、藻叠层云岩、（藻）砂屑云岩为主。随着该区台缘带灯影组四段气藏储量的整体探明提交，勘探开发逐渐走向台内。台内位于四川盆地中部，川中古隆起中斜平缓构造带的中部（图1）。根据前人的研究以及大量的实钻，明确了在高石梯—磨溪区块灯影组四上亚段普遍发育的硅质岩为热水沉积成因，这套硅质岩可作为灯影组四上亚段内部的等时沉积界面，并以此硅质岩的底界作为地层对比的标准界面，进而将灯影组四段上亚段划分为2个小层[16-25]。根据此地层划分方案，对磨溪台内的地层进行划分。

图1 研究区位置及地层示意图

2 储层基本特征

2.1 储集岩与储集空间类型

通过岩心、薄片观察和实验分析表明，磨溪灯影组四段台内储集岩性、储集空间与磨溪台缘带基本相似。磨溪灯影组四段台内（图2e、f、g、h）与台缘带（图2a、b、c、d）储集岩性均以藻凝块云岩、藻叠层云岩、（藻）砂屑云岩为主，储集空间有孔隙、溶洞和裂缝发育。通过对台缘带与台内区取心井储层段岩心孔洞发育情况进行统计，磨溪台缘带整体孔洞较台内井区发育，且台内整体以小型孔洞为主，小洞占约88.3%。

图2 磨溪灯四段台缘带与台内储集岩性、空间类型图版

2.2 储层物性特征

根据大量的岩心孔渗实验表明，磨溪灯影组四段台缘带与台内储层总体表现均为低孔、低渗的特征。其中，台缘带储层岩心柱塞样品孔隙度分布在2.00%～15.71%之间，平均为4.45%，而台内分布在2.01%～8.90%之间，平均为3.02%；台缘带储层岩心柱塞样品渗透率分布在0.000 4～31.400 0 mD之间，平均值为0.630 0 mD，而台内分布在0.000 1～18.700 0 mD之间，平均值为0.480 0 mD。因此，从磨溪灯四段台缘带与台内储层物性统计结果对比上看，台内相比台缘带储层物性差。

2.3 储层类型划分

根据岩心、薄片、成像测井资料，基于孔洞缝搭配关系及其成因等综合评价，将磨溪灯影组四段台内的储层划分为裂缝—孔洞型、孔洞型和孔隙型三种类型，其中，裂缝—孔洞型和孔洞型储层为相对优质储层（表1）。台内优质储层类型主要以孔洞型储层为主，裂缝—孔洞型储层仅在局部井段发育。孔洞型储层溶蚀孔洞较发育，平均孔隙度3.2%，平均渗透率0.840 0 mD；孔隙型储层溶洞欠发育且溶洞间连通性差，平均孔隙度2.84%，平均渗透率0.200 0 mD。优质储层单层厚度为0.5～16.0 m，平均单层厚度3.0 m。因此，台内优质储层为低孔低渗、厚度薄且多层，非均质强的储层。

表1 磨溪台内储层分类评价表

3 优质储层的主控因素分析

沉积作用、成岩作用以及构造作用三者共同控制碳酸盐岩储层形成、分布和品质[26-28]。其中，沉积作用及其形成的沉积物是储层形成和演化的基础，一方面决定储层的时空上的大致展布，另一方面影响后期成岩作用的类型和强度；成岩作用和构造作用是储层形成和改造的关键，特别是成岩作用，既控制储层的最终展布，又决定储层内部的孔喉结构。由于磨溪区块构造变形弱，以发育微裂缝为主，结合四川盆地灯影组灯四段综合研究，认为磨溪地区灯影组四段储层主要受沉积作用和岩溶作用二者共同控制。通过对磨溪震旦系灯影组四段台内沉积作用和岩溶作用的分析，认为有利沉积相带控制优质储层的展布，同生—准同生期岩溶和风化壳岩溶作用对相控储层的叠加改造决定优质储层的品质，二者共同控制优质储层的展布和品质。

3.1 沉积作用

通过对磨溪灯影组四段台内11口井进行精细的岩心观察与描述，并结合岩性、测井曲线、成像测井等地质资料进行单井相研究。研究表明，灯影组四段台内为碳酸盐岩局限台地沉积，并可识别出2种亚相——潮坪亚相、丘滩亚相，4种微相——丘基、丘翼、丘核、丘盖（表2）。

表2 磨溪灯四段台内沉积相特征

从沉积微相连井剖面可知，磨溪台缘带灯影组四上亚段有利沉积微相（丘翼+丘核）占地层厚度比例为60%～75%，而台内仅45%～60%。与之对应，从台缘带向台内，优质储层厚度也呈减薄趋势（图3～4）；从台缘带到台内，丘滩有利沉积微相的单层厚度呈减薄趋势，且台内有利沉积微相呈薄互层分布，表明台内水体深浅变化频繁，而且台内丘盖比例高。通过统计丘地比与储层之间相关关系，而且当有利沉积微相在60%以上，优质储层垂厚可达到15 m（图5）。

图3 磨溪灯影组四相连井剖面对比图

图4 磨溪灯影组四段台缘带与台内丘地比及优质储层垂厚直方图

图5 磨溪灯影组四段台内丘地比与优质储层垂厚关系图

3.2 岩溶作用

3.2.1 岩溶作用类型

从岩心、薄片观察分析，按溶蚀作用发生的时间、作用对象、溶蚀环境等，认为台内主要经历了同生—准同生期岩溶作用、表生期岩溶作用和埋藏期岩溶作用。

1）同生—准同生期岩溶作用。研究区同生—准同生期岩溶作用是早期沉积物在快速沉积或海退过程中，沉积物间歇性短期暴露于海平面之上，经大气淡水淋滤溶蚀，由于碳酸盐岩沉积物在沉积初期，矿物稳定化过程未完成，沉积物相对疏散，主要发生以组构选择性溶蚀为主的溶蚀作用。通过对岩心、薄片的观察分析，认为研究区同生—准同生期岩溶主要有以下特征：①铸模孔和粒内溶孔。当海底的颗粒沉积物在沉积时，海平面发生相对下降而短暂暴露于大气淡水环境之中，此时颗粒沉积物会发生选择性溶解作用而形成粒内孔和铸模孔。研究区铸模孔和粒内溶孔主要发生在亮晶藻砂屑云岩和砂屑云岩中，为选择性溶解藻砂屑或砂屑而形成的孔隙（图6a、b）；②粒间溶孔。受到大气淡水淋滤的影响作用，颗粒间胶结物被多期改造扩大形成粒间溶孔，因而粒间溶孔只是对原生粒间孔的保持和扩大，在镜下观察这些孔隙可见到胶结物部分被溶蚀，甚至全部溶蚀（图6c、d）；③晶间溶孔。欠稳定的富钙白云石晶体间的文石和高镁方解石发生溶解形成晶间溶孔（图6e、f）。

2）表生期岩溶作用。研究区该类岩溶作用发生时间在灯影组四段沉积后抬升遭受剥蚀至寒武系笻竹寺组沉积之前，为桐湾Ⅱ、Ⅲ幕时期。研究区表生期岩溶作用主要有以下特征：①中、小型溶蚀洞。研究区中小型溶蚀孔洞发育，多呈蜂窝状分布，且孔洞间连通性较好，且充填度较低，仅少部分溶蚀孔洞被少量的白云岩角砾、泥质或者白云石晶体充填或半充填（图6g、h）；②高角度溶缝。高角度溶蚀缝是研究区表生期岩溶作用中的一个常见识别标志，且溶蚀缝易被泥质、粒状白云石充填（6i）。

3）埋藏期岩溶作用。该类岩溶作用发生于笻竹寺组沉积之后的历次构造运动，主要发生于一个相对封闭的成岩环境中。该类岩溶作用仅在埋藏期形成的局部断裂附近发育，主要起到局部扩大原溶蚀空间的作用，对储渗空间的改造起到一定的贡献，仅能作为一种补充，范围局限，意义较小。研究区埋藏期岩溶作用主要有以下特征：①在后期形成断裂附近，在岩心上可见闪锌矿、方铅矿等矿物（图6j）；②溶蚀孔洞被半自型—自形白云石、石英以及沥青等半充填（图6k、l）。

图6 磨溪灯影组四段台内岩溶作用识别图

对比分析这三类岩溶作用，同生—准同生期和表生溶蚀作用以后，研究区灯影组四段储集体基本特征和时空分布已经定型，而埋藏溶蚀仅对局部扩大原溶蚀空间起到一定贡献作用。因此，认为台内储层孔、洞、缝发育起决定性控制的岩溶作用为同生—准同生岩溶和表生岩溶作用二者共同的作用，其主要是对相控储层的叠加改造，新产生大量的岩溶孔洞系统。

3.2.2 岩溶发育模式

根据台内实钻井岩性，结合等时地层格架，建立台内灯四段岩溶储层缝洞组合模式和岩溶发育模式（图7）。从岩溶发育模式可知，台内主要发生了2期岩溶：第1期岩溶为桐湾Ⅱ幕运动时期，灯影组整体抬升发生表生岩溶剥蚀作用；第2期岩溶为麦地坪组沉积后，桐湾Ⅲ幕构造运动使得灯影组再次整体抬升剥蚀，这次岩溶作用导致高磨地区麦地坪组大面积缺失，仅局部地区残留较薄的石灰岩。因此，台内岩溶模式主要有2种：① 在灯影组四上亚段2小层底部硅质未被剥缺且无断裂断穿条件下，硅质层为岩溶底板，表生期岩溶集中在灯影组四上2亚段小层丘滩有利微相部位发育，溶蚀孔洞发育、厚度较厚、物性较好； ② 灯影组四上亚段2小层底部硅质未被剥缺，但有断裂断穿条件下，灯影组四上亚段2小层丘滩有利微相部位岩溶发育较好，溶蚀孔洞较发育、厚度大、物性中等；灯影组四1小层因断裂沟通，丘滩有利微相发育部位形成较好的岩溶，溶蚀孔洞较发育、厚度大、物性中等。通过分析台内实钻井所处古地貌单元与岩溶储层发育模式相互间关系，认为岩溶残丘、坡折带是台内最有利古地貌单元（表3）。