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1、川东北三叠纪飞仙关组碳酸盐岩储层特性研究 科研立项中期报告 贺艳青前言该项目主要多川东北三叠纪碳酸盐岩储层物性进行研究，但由于没有实地观察的机会，前期主要进行资料调研和总结，了解该地区的储层概况和相关的物性特征。这篇文章主要介绍川东北地区的地质构造背景和三叠纪飞仙关组碳酸盐岩储层的概况，以及前人研究的成果。一川东北地区的地质构造背景川东北地区下三叠统飞仙关组沉积主要受开江-梁平海槽控制,短期存在的海槽在其两侧形成了较为对称的类似于威尔逊相模式的碳酸盐岩沉积体系.通过详细的钻井、露头等岩石学资料的研究,认为飞仙关组主要发育蒸发台地、局限台地、开阔台地、台地边缘滩、斜坡和盆地相共六类沉积相.其盆地
2、相较深海盆地相浅,主要发育深色泥灰岩和灰质泥岩;斜坡沉积特征明显,见浊流、碎屑流沉积,但陆棚相不发育,可能是海槽深度小、面积小引起的;随着海槽的关闭,海水变浅,海槽内部的沉积由盆地相向斜坡、台地边缘滩、开阔台地、局限台地、蒸发台地相演化特征明显;到飞四段顶部,整个川北地区均一化为局限台地相或蒸发台地相沉积.由于海槽存在时间短,沉积相在平面上和纵向上的演化过程十分清晰.随着海槽的关闭,海水向广海方向退却,台缘鲕滩也向海槽边界,即向广海方向发生了迁移,而且其发育层位逐渐变高.川东北地区位于扬子地台北缘，具有良好的天然气成藏条件，是勘探古生界及三叠系海相碳酸盐岩气藏的有利地区。该区海相碳酸盐岩生成的
3、天然气主要聚集在喜山期形成的构造圈闭中。针对此特点，提出了5种背斜圈闭成因类型：拱曲式、单冲式、反冲式、对冲式和复合逆冲式；建立了9类海相碳酸盐岩孔隙裂缝复合型背斜气藏模型：浅丘型、低丘型、丘状型、反冲式高丘型、反冲式陡褶型、单冲式陡褶型、复合逆冲式高陡A型、复合逆冲式高陡B型和复合逆冲式高陡C型；指出了寻找富集型气藏的三大领域：达县宣汉中小型隐伏构造密集区，通南巴大型构造区，高陡构造区。 在三叠世早期 ,四川盆地继承了晚二叠世的海盆特征。在川东地区飞仙关组和长兴组之间没有明显的沉积间断 ,但二者岩性存在差异。川东地区飞仙关组的实钻表明 ,在以开江梁平地区为中心 ,形成了一个不对称的凹陷区域。
4、以这一凹陷区为界 ,其两侧沉积环境和地层特征有明显的不同。以现阶段的勘探认识和拥有的资料及目前的研究结果 ,整个川东地区飞仙关组的沉积环境及演变是在碳酸盐岩台地上的变化 ,其沉积模式为“浅海碳酸盐岩台地”模式。这种古地理格局控制了飞仙关组的沉积特征 ,以至于以中央凹陷区为界 ,在两侧形成了不同的储层类型和展布特征 。二.碳酸盐岩储层概况酸盐岩储层也是油气的重要储层之一，从碳酸盐岩储集层中发现的油气储量已接近世界油气储量的一半，产量则占60%以上。如中东地区34个3亿吨储量的大油气田中有28个属于此类。目前日产万吨的井有9口，其中8口属于碳酸盐岩储集层。碳酸盐岩储层的岩石类型主要为高能环境下形成
5、的砾屑灰岩、生物灰岩、结晶灰岩、白云岩、藻灰岩等。（一）碳酸盐岩储集层的孔隙类型碳酸盐储集空间，通常分为孔隙、溶洞和裂缝三类。孔隙是指岩石结构组分粒内或粒间的空隙，形状细小，近于等轴状，与碎屑岩中的孔隙相似。溶洞是溶解作用扩大了的孔隙，有人将溶洞与孔隙合称为孔洞。裂缝是伸长状的储集孔隙，主要起良好通道作用，同时也储集一定数量的油气。1原生孔隙粒间孔隙：（鲕粒、藻屑间的、砂屑间、生物碎屑及生物遗体间）。粒内孔隙：颗粒内部孔隙（生物体腔孔隙）等。遮蔽孔隙：由较大的生物壳体或碎片或其它颗粒遮蔽下形成的孔隙。生物骨架孔隙：由原地生长的造礁生物如群体珊瑚、层孔虫、海绵等在生长时形成的坚固骨架，在骨架间所
6、留下的孔隙。生物钻孔孔隙及生物潜穴孔隙：生物生存过程中钻孔活动形成的孔隙。收缩孔隙：灰泥沉积中由于间歇性的暴露于空气中，脱水收缩而形成的不规则裂隙。鸟眼孔隙：指沉积物所含的生物遗体经腐烂、降解，并放出气体后所形成的孔隙。 晶间孔隙：系碳酸盐岩矿物晶体之间的孔隙。2次生孔隙（1）溶蚀孔隙粒内溶孔及溶模孔隙 粒间溶孔 其它溶孔及溶洞。（2）裂缝性孔隙：按成因分为三类：构造裂缝：平直、长，分张性、压性、扭性三种类型。成岩裂缝：由于上覆岩层的压力和本身的失水收缩、干裂或重结晶等作用所形成的裂缝，皆为成岩裂缝（实际上为原生孔隙一类）。压溶裂缝：由于成份的不均匀，在上覆地层静压力下富，含CO2的地下水沿裂
7、缝或层理流动，发生选择性溶解而成。3成岩孔隙由于重结晶作用、白云岩化作用而形成的次生晶间孔隙和溶蚀孔隙。（二）碳酸盐岩储集层的类型碳酸盐岩储集层，常以储集空间类型及储渗能力进行分类。按储集空间类型可分为五种基本类型。1孔隙型储集层（包括孔隙-裂缝性）岩 性：主要为颗粒石灰岩：鲕粒、碎屑、生物碎屑、粒晶灰岩及白云岩等。 储集空间：原生和次生的粒间、粒内、晶间孔隙发育；裂缝次之。2溶蚀型储集层储集空间：以溶蚀孔隙、洞，连成一个洞穴系统。分 布：不整合面及大断裂带附近。特别是古风化壳、古岩溶带。3裂缝型储集层岩 性：主要为白云岩、白云岩化灰岩。储集空间：裂缝为主，尤其纵横交错构成的裂缝网。其特征是：
8、岩性测定其物性极低，与油气实际产能不适应。4复合型储集层 储集空间：孔、洞、缝同时或出现两种。有利于形成储量大、产量高的大型油气田。 （1）溶洞-裂缝型 此类储集层的储集空间，以各种溶蚀孔洞为主，孔隙不发育，但裂缝较发育，溶蚀孔洞是主要的储集空间，裂缝为渗滤通道，裂缝将溶蚀孔洞连通成形状不规则的储集层（2）孔隙-裂缝型 该类储集层的储集空间主要为各类孔隙及裂缝。孔隙与网状裂缝较发育，是碳酸盐岩中分布比较广的一类储集层。（3）孔、洞、缝复合型 该类储集层的储集空间为各种成因的孔隙、溶蚀洞穴及裂缝，孔、洞、缝相互组合搭配成统一的储集体。一般孔隙度、渗透率较高，有利于形成储量大、产量高的大型油气田。
9、三.川东北地区三叠纪飞仙关组碳酸盐岩储层概况川东北地区海相碳酸盐岩领域具有丰富的油气资源潜力，勘探前景十分广阔，但由于气藏埋藏深度大，油气成藏控制因素复杂，地震采集条件差，多年来油气勘探未获得重大突破。川东北达县-宣汉地区下三叠统飞仙关组是受控于鄂西渝东盆地和广旺盆地之间的孤立碳酸盐台地。通过地表露头、钻井和地震等资料的研究，认为飞仙关组主要发育陆棚-开阔台地、碳酸盐台地暴露浅滩和台地蒸发岩3个沉积相单元。从而修正了前人关于该区处于开江梁平海槽的认识，大大地拓展了勘探领域，目前正在钻探的双庙1井，也证实本区飞仙关组为陆棚-开阔台地相。 川东北三叠纪飞仙关主要发育有盆地、缓坡、开阔台地、局限台地
10、及台地边缘礁滩等沉积单元，海平面的多旋回升降造就该区沉积巨厚(厚度大于300 m) 的台地边缘高能鲕粒滩相沉积物,发育鲕粒白云岩、残余鲕粒白云岩、糖粒状残余鲕粒白云岩。勘探证实,这类高能环境下发育的粗结构颗粒岩最易形成优质储层。其中埋深在4 8605 200 m 的飞仙关组700 多个物性分析资料表明,台地边缘暴露浅滩相沉积普遍对应了高孔隙度、高渗透储集层、大孔粗喉型和大孔粗中喉型,孔隙结构较好。飞仙关组储集层主要为巨厚的优质礁-滩相白云岩，嘉陵江组四段、雷口坡组二段的巨厚膏岩层为其区域性盖层，良好的生储盖条件使其成为川东北地区的主要勘探目标。区域上受叠合型盆地多期构造演化控制，飞仙关组富含沥
11、青的气藏大致经历了4个演化阶段，即晚印支期、早燕山早期接受源岩排出的液态烃充注形成古油藏；中燕山期古油藏进一步深埋，液态烃发生热裂解，进入油气的转化阶段；晚燕山期喜马拉雅期受晚期构造叠加引起的差异隆升作用控制，古气藏内部的流体进行再次调整，并形成现今以构造岩性圈闭为主的气藏。 飞仙关组储层内部由深埋溶蚀作用产生的各种溶蚀孔、洞、缝,大大提高和改善了白云岩储层的孔隙度和渗透性,是最重要的成岩事件。成岩与孔隙演化史分析表明,飞仙关组白云岩储层主要发生了三期溶蚀作用:(1) 准同生早期成岩溶蚀作用。即大气淡水溶蚀作用,以形成鲕模孔为主及少量鲕粒内溶孔溶洞,鲕模孔发育示顶底构造。(2) 埋藏成岩环境下
12、有机酸(烃类充注储层后) 及TSR 反应后形成硫化氢的溶蚀作用。这是储层经历的最重要成岩过程,形成了丰富的晶间溶孔及各种形态的溶孔,溶孔被沥青充填、半充填。(3) 储层进一步深埋,原油全部裂解成气后,硫化氢等酸性流体在高温条件下对白云岩的深埋溶蚀作用。硫化氢对白云岩储层的强烈溶蚀改造作用促进了大型次生孔、洞的形成,大大优化了储层 22 ,这也是普光高含硫化氢天然气藏深部优质储层空前发育的最重要原因。这与TSR 形成的硫化氢对白云岩的强烈溶蚀作用这一特殊成岩过程有密切关系。通过天然气地球化学特征、流体包裹体盐度和岩心及薄片的镜下详细观察后认为,川东北地区飞仙关大多数气藏的储层岩石和内部流体均经历
13、了化学改造作用，其中重烃类由于活化能较低，化学性质活泼，易于被热化学硫酸盐还原作用(TSR)作用优先消耗，这种作用一方面使天然气变干，另一方面使天然气碳同位素变重；碳酸盐岩储层之间发生的流体、岩石相互作用使储层内部形成大量的次生膏模孔和溶蚀孔洞，导致储层孔隙度增大，这对于改善白云岩的储集性能具有深远意义。此过程有大量淡水生成，由于这些淡水的加入，气藏的原生地层水被稀释，造成其盐度降低，并使地层水对碳酸盐始终处于欠饱和状态，从而使TSR相关流体对储层的溶蚀作用持续进行下去。在深埋藏条件下控制碳酸盐岩储层溶蚀效应的因素很多，例如温度和压力、白云岩中不同的膏质和灰质含量、溶蚀流体的浓度、地层中过渡金
14、属。飞仙关组发育的鲕粒白云岩次生孔隙十分发育,孔隙度可高达20 %以上,是罕见的深部优质孔隙型储层。飞仙关组储层孔隙度及渗透性好,并且优质储层厚度大,部分井的类储层厚度近100 m ,有效储层的连续厚度大于300 m ,在我国海相碳酸盐岩储层中是少见的。飞仙关组储层岩性以大套灰色、浅灰色溶孔鲕粒白云岩为主,有效储层厚度约为250 m ,物性较好,平均孔隙度为8111 %。且储层横向分布广泛,一方面构成了天然气运聚的主要空间,同时也是一个高效疏导体。例如普光气田所在飞仙关组储层的岩性主要为单一的白云岩。据钻井密闭取芯资料分析, 储层物性以中等孔隙度和中等渗透率为主, 储集性较好。储层段孔隙度介于
15、2%28.86%之间, 平均值为8.11%, 主要分布于6%12%。四.川东北三叠纪飞仙关组碳酸盐岩储层特征1.相带特征飞仙关期，位于台地边缘的高能相带，鲕滩尤其发育，自下而上形成了一套具厚的高能滩相沉积组合，经成岩期白云石化作用和溶蚀作用改造，发育了大量的次生溶蚀孔、洞，从而成为四川盆地川东北地区优质储层的最发育区。储层厚度数百米，储量丰度大于30108m3/km2 ,储量规模超过1000亿立方米。 飞仙关组47004900m为中薄层残余砂屑和残余鲕粒白云岩夹少量薄层泥晶白云岩。各种次生溶孔发育，主要为台地鲕粒滩相沉积，49005230m为厚一块状残余鲕粒白云岩，次生溶孔发育，为台地边缘鲕滩沉积。2.岩性特征从已钻探的资料证实，整套鲕滩储层段重结晶作用强烈，上部主要为溶孔粉晶、粉细晶残余砂屑、藻屑白云岩或含灰质白云岩；至中下部，主要为溶孔细晶、细中晶或中晶、亮晶残余藻屑，残余鲕粒白云岩和溶孔亮晶鲕粒白云岩；向下为鲕粒白云岩。3.物性特征（1）孔隙度根据岩心分析资料统计，常规孔隙度为0.57%25.7%，平均孔隙度为7.55%，根据常规孔隙度所作的孔隙度分布图可以看出，孔隙度主要分布在4%10%之间。说明整个储层段孔隙度高，在国内碳酸盐储层中，应该是最好的储层。（2）渗透率根据岩心常规渗透率统计资料，
