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川东北罗家寨区块飞仙关组储集层特征及主控因素

发布时间:2023-06-16 18:30:12 浏览数:

王 蓓 李隆新 刘曦翔 蔡珺君 惠 栋 毛正林 李 朋

中国石油西南油气田公司勘探开发研究院

海相碳酸盐岩储集层主要分为礁滩型储集层、岩溶型储集层、白云岩储集层、裂缝型储集层4种类型,其中,鲕滩储集层以四川盆地东北部三叠系飞仙关组和中部寒武系龙王庙组鲕滩储集层最为典型[1-9]。近些年,国内外学者在鲕滩储集层特征及主控因素等方面取得诸多成果[2-15],一是利用岩心、薄片、地球物理、地球化学等资料,“点—线—面”结合刻画储集层发育模式;
二是利用岩心、地球物理、试井解释等资料,从静态认识指导动态分析,动态资料修正静态规律的角度,开展储集层发育特征及主控因素研究。四川盆地东北部罗家寨区块飞仙关组的勘探工作始于二十世纪50年代,自1999年LJ1、LJ2井测试获得高产工业气流,拉开了罗家寨区块飞仙关组鲕滩气藏的开发序幕。该气藏属于岩性—构造复合圈闭气藏,硫化氢含量138 g/m3,具有储集层非均质性强、物性好等特点[16-17],2018年提交探明储量,且进入试采,目前处于开发早期阶段。受成藏、沉积环境、后期成岩作用等因素影响,该气藏优质储集层分布及发育程度不清,且储集层发育主控因素不明,针对该类高含硫化氢、强非均质性储集层,目前尚无成熟的精细描述方法可供借鉴。因此,为掌握该类气藏优质储集层展布规律及成因,亟需开展储集层特征及主控因素研究。

前人利用岩心、测井和二维地震等资料描述飞仙关组鲕滩储集层发育特征时,仍存在以下问题:①是在储集层评价及储量计算中,仅依据宏观静态资料对储集层的优劣进行定量分类,未将微观的孔隙结构及压汞特征参数作为评价指标;
②是基于常规静态资料开展鲕滩储集层描述存在不准确性,且储集层发育主控因素尚不明确,缺乏具有针对性的储集层描述技术和支撑条件,难以掌握气藏优质储集层发育情况,制约了气藏进一步开发评价。本文在深入剖析储集层基本特征基础上,基于压汞实验和地球物理响应模式进行储集层宏观、微观相结合的分类评价,进而利用三维地震资料刻画不同类型储集层展布,形成了基于地质—地球物理一体化的鲕滩储集层精细描述思路与方法,并明确了储集层发育主控因素,为气藏开发井位目标部署及开发方式优化提供了依据,对同类型气藏的科学开发具有借鉴意义。

罗家寨区块地理上位于四川省宣汉县和重庆市开州境内,构造上处于四川盆地川东断褶带北部,川东高陡断褶带向大巴山弧形构造带的过渡区域[18]。区块内飞仙关组位于三叠系下统,与下伏二叠系上统长兴组和上覆嘉陵江组呈整合接触,地层顶界构造为南西—北东走向的高陡潜伏背斜,北部和东部呈单斜下倾,罗家寨构造圈闭面积76.40 km2,断层对构造形态起控制作用。地层厚度分布稳定,为350.00~400.00 m。由于川东北地区在飞仙关期远离物源区,由盆地西南侧康滇古陆和西北侧龙门山岛链带来的陆源泥难以大量带至该环境中沉积下来[19],因而区域内飞三—飞一段之间在岩性上较难划分与对比,纵向仅划分出飞四段、飞三—飞一段,自下而上依据岩性和电性特征划分为5个向上变浅的次级层序。沉积环境为碳酸盐岩台地,鲕粒滩为最有利于储集层发育的亚相。飞仙关组储集层段主要发育在飞三—飞一段,岩性以深褐灰色鲕粒云岩和颗粒砂屑云岩为主,储集层具有储集层孔、渗条件好、储集层厚度大、油气丰度高、产能大、大规模连片展布的特点(图1)。总体上,罗家寨区块下三叠系飞仙关组气藏为储集层品质优、常压、常温、高含硫化氢的岩性—构造复合圈闭大型整装气藏。

2.1 储集层岩石类型

根据野外露头、岩心、铸体薄片及分析化验等资料,综合研究表明罗家寨区块飞仙关组储集岩在白云岩与石灰岩中均有发育,主要包括鲕粒云岩、颗粒砂屑云岩、细粉晶云岩以及部分鲕粒灰岩。

鲕粒云岩:以鲕粒滩相沉积为主,白云石含量大于85.00%,鲕粒的原始结构破坏严重,多发育残余鲕、变形鲕,鲕粒大小介于0.20~1.50 mm,局部鲕粒之间发育多期次重结晶。岩石以浅褐灰色薄—中层状为主,结构较粗,分选性好,是鲕滩储集层最主要的储集岩类(图2a、e)。

颗粒砂屑云岩:以砂屑滩相沉积为主,沉积物淘洗暴露充分,白云石化程度较高。岩石以深灰色、褐灰色薄—中层状为主,颗粒以砂屑为主,砂屑周缘常见亮晶方解石胶结物,含少量鲕粒,结构较粗,分选性好,溶孔非常发育,是鲕滩储集层重要的储集岩类(图 2b、c、d)。

细粉晶云岩:以滩间沉积为主,强烈白云化作用使鲕粒全部晶粒化,岩石以灰色、灰白色薄—中层状为主,晶粒结构,局部偶见颗粒,其含量一般小于25.00%,多发育晶间孔,见少量溶孔。

鲕粒灰岩:以鲕粒浅滩相沉积为主,沉积物暴露水表时间短,没有经过大气淡水的充分淋滤,白云石化程度不高,白云石含量小于25.00%。岩石以灰色薄层状为主,颗粒结构。

2.2 储集层储集空间

鲕粒滩碳酸盐岩储集层次生溶蚀孔、洞、缝均较发育,依据储集空间形态、大小等,将其主要划分为溶蚀孔隙、溶蚀孔洞和裂缝三类。

溶蚀孔隙:主要为粒间溶孔、粒内溶孔和晶间溶孔,发育于鲕粒云岩和颗粒砂屑云岩中,多形成于同生及表生期,连通性好,约占孔隙空间的85.00%。粒间溶孔呈不规则港湾状,大小介于0.50~2.00 mm,面孔率介于2.00%~5.00%;
粒内溶孔多以负鲕或残余鲕形式出现,大小介于0.20~1.00 mm,面孔率介于3.00%~10.00%;
晶间溶孔主要分布于白云石结晶颗粒之间,呈不规则楔形或多边形,占总孔隙空间的比例较少。溶蚀孔隙是鲕滩储集层主要的储集空间(图2c~i)。

溶蚀孔洞:包括孔隙性溶洞和裂缝性溶洞,发育于含鲕粒砂屑云岩中,溶洞具较强的层段性,洞间连通性较差,占总孔隙比例较低。孔隙性溶洞多形成于同生期,呈零星不均匀分布,溶洞大小介于2.00~5.00 mm,面洞率介于0.20%~0.50%。裂缝性溶洞多形成于成岩后期,呈串珠状分布,连通性较好,在储集层中零星分布(图 2a、b)。

裂缝:裂缝是沟通孔隙空间的主要渗流通道,区内主要发育成岩缝和构造缝。成岩缝多被有机质充填,分布于均质性较差的粉晶白云岩中,主要形成于同生期,呈锯齿状、网状。构造缝半充填或未充填,以高角度缝为主,缝宽介于0.3~2.0 mm,岩心裂缝密度介于1~6条/m,有效裂缝孔隙度介于0.01%~0.05%,其发育程度较低,占储集空间总量比例小(图2a、b、e)。

图2 四川盆地罗家寨区块飞仙关组储集空间及储集类型图

2.3 储集层物性特征

据罗家寨区块飞仙关组气藏5口实钻井510块储集层岩心样品物性实验分析表明,储集层孔隙度范围介于2.00%~26.80%,平均值8.39%,分布在2.00%~18.00%区间的样品占样品总数的96.00%。据431块岩心样品物性实验分析表明,储集层渗透率分布区间为0.000 1~1 160 mD,平均值77.27 mD,分布在1~1 000 mD区间占68.00%。压力恢复试井解释结果表明气藏东端局部储集层具有均一的渗流特征,渗透率介于42~170 mD。整体上,气藏具有中高孔、中高渗特征。岩心样品孔隙度和渗透率相关性分析表明,储集层孔隙度和渗透率具正相关性,孔隙度低、渗透率高的样品,表明局部发育的裂缝对储集层渗透性有改善作用(图3)。储集层的渗滤通道以连通孔隙喉道为主、裂缝为辅,具有相似岩性和孔隙度的岩样渗透率差别最高可达1 160 mD,表明发育微裂缝样品的渗透率较平均基质渗透率大1~2个数量级。因此,罗家寨区块飞仙关组储集层的主要储集层类型为裂缝—孔隙型。

图3 四川盆地东北部罗家寨区块飞仙关组储层物性特征图

3.1 储集层分类指标

3.1.1 压汞实验储集层分类

在明确储集层基本特征基础上,宏观、微观多尺度相结合,研究表明罗家寨区块飞仙关组鲕滩储集层喉道受组构控制,可分为孔隙喉道和晶间喉道,孔隙喉道主要分布于颗粒白云岩中,为片状晶间隙,喉道介于0.50~5.00 μm,是主要的渗滤通道。储集层分类主要根据物性参数、孔隙结构特征对储集体好坏作出定性和定量评价[13]。通过对罗家寨区块飞仙关组4口实钻井62个样品进行压汞实验分析表明,储集层孔隙结构表现在不同孔隙度或孔隙度相近的岩样其孔隙结构参数相差在一个数量级以上,依据实验结果排驱压力、中值压力、中值喉道半径等压汞孔隙结构定量参数,可将罗家寨区块飞仙关组储集层毛细管压力曲线划分为3类(图4)。

图4 罗家寨区块飞仙关组储集层部分样品毛细管压力曲线图

Ⅰ类毛细管压力曲线排驱压力低、饱和度中值压力低、中值喉道较宽,饱和度中值喉道半径大于4.00 μm,饱和度中值压力小于0.50 MPa,束缚水饱和度小于10%。Ⅱ类毛细管压力曲线较平滑,具有适中的排驱压力、饱和度中值压力及中值喉宽,饱和度中值喉道半径为0.40~4.00 μm,饱和度中值压力为0.50~5.00 MPa,束缚水饱和度10%~25%。Ⅰ、Ⅱ类毛细管压力曲线排驱压力平均为0.13 MPa,表明其渗滤条件良好。饱和度中值压力的分布平均为0.44 MPa,受碳酸盐岩储集层非均质性影响,在低孔段相对较大。Ⅲ类毛细管压力曲线分段特征明显,为非均质性较强的储集层,具较高的排驱压力及中值压力,饱和度中值压力介于5.00~50.00 MPa,中值喉宽介于0.04~0.40 μm,束缚水饱和度可达25.0%~50.0%,表明以该类毛细管压力曲线特征为主的储集层类型渗滤能力相对较差。Ⅳ类毛细管压力曲线分布于右上方,中值压力大于50.00 MPa,中值喉道半径小于0.04 μm,束缚水饱和度大于50.0%。对于孔隙度小于2.0%的储集空间饱和度中值压力平均达128.29 MPa,远高于地层压力41.66 MPa,呈现突变特征,即为无效储集空间。

3.1.2 储集层地球物理响应模式

井震联合对已钻遇鲕滩实钻井储集层进行精细地震标定,飞仙关组鮞滩储集层与非储集层的地球物理响应特征有明显差异,储集层地震响应表现为波峰的“亮点”反射,与围岩在振幅上有明显的区分。在地球物理资料解释的基础上,结合鮞滩储集层特征研究结果,形成了鮞滩储集层测井响应和地震响应模式(图5)。

图5 罗家寨区块飞仙关组储集层地震响应模式和测井响应图版

测井资料中电成像测井对缝、溶蚀孔洞的分辨率较高,常规测井主要是依据自然伽马、电阻率及孔隙度曲线响应的特征识别不同储集空间[14]。研究区以Ⅰ类毛细管压力曲线特征为主的气井,裂缝—孔洞型储集层发育程度占比高,缝、洞发育程度高。成像测井图像表现为暗色斑状和多条暗色高导异常,常规测井响应具有高声波时差、中子孔隙度、电阻率,低密度的特征,裂缝以高角度缝和网状缝为主。以Ⅱ类毛细管压力曲线特征为主的气井,裂缝—孔隙型储集层发育程度占比高,缝、洞发育程度中等。粒间(溶)孔平均面孔率为3.00%,裂缝以高角度缝和斜交缝为主,成像测井图像表现为块状特征,常规测井响应具有较高声波时差、中子孔隙度、电阻率,较低密度的特征。以Ⅲ类毛细管压力曲线特征为主的气井,以孔隙型储集层为主,缝、洞发育程度相对较低,平均面孔率为2.6%。成像测井图像基本为亮色的低导异常,常规测井响应具低声波时差、中子孔隙度、电阻率,较高密度的特征。

罗家寨区块飞仙关组地震资料主频为35~40 Hz,频宽为6~72 Hz,依据研究区地震波场正演模型,不同类型储集层发育程度在地震反射特征和振幅能量也会有差异[18-21]。利用不同类型子波波形的特征差异,可将罗家寨区块飞仙关组气藏地震响应模式细分为3类,不同地震波形特征代表不同的储集层发育特征,其平面分布和组合反映一定的储集层分布规律。通过与实钻井对比分析表明,3类不同的地震波形与储集层发育程度具有较对应关系。一是地震波形表现为地层内部强波峰反射的储集层类别,可细分为错断型和稳定型,振幅能量属性图中主要对应于橙红—正红色滩体控制的裂缝—孔洞型和裂缝—孔隙型储集层发育区。二是地震波形表现为地层内部中强波峰反射的类别,振幅能量属性图中主要对应于绿色—黄色滩体控制的裂缝—孔隙型储集层发育区。三是地震波形为地层内部弱波峰反射的储集层类别,振幅能量属性图中主要对应于绿色低能滩体控制的孔隙型储集层发育区。研究区以强峰型模式为主的气井较以中强波峰型和弱波峰型为主的气井占比高,三者占比分别为69.2%、15.4%和15.4%。通过以上对各类储集层的预测研究及实钻井证实表明,优质储集层的地震响应模式为强峰型,储集空间以孔洞(溶蚀孔洞)、孔隙(溶蚀孔隙)和裂缝为主。

3.2 储集层分类评价

本文通过宏观和微观结合、定性定量结合、静态动态结合的储集层表征研究方法[16、22],综合储集层的岩性、储集空间类型及产能情况,在利用四川盆地常规碳酸盐岩储集层按照孔隙度2%、6%、12%作为分类评价标准[16、22]基础上,结合压汞实验储集层分类指标和各类储集层地球物理响应特征,考虑气井开发生产动态响应,形成了一套高含硫化氢、强非均质碳酸盐岩储集层分类评价标准及各类储集层综合预测方法(表1)。

表1 罗家寨区块飞仙关组鲕滩储集层分类评价标准及预测综合表

Ⅰ类储集层以裂缝—孔洞型储集层为主,主要发育于台地边缘鲕粒滩中,岩性主要为鲕粒云岩及颗粒砂屑云岩,储集空间主要为粒间(内)溶孔。以该类型储集层为主的气井具有中孔、高渗特征,孔隙度介于9%~10%,渗透率介于38~170 mD,储集层厚度介于60~80 m。地震响应模式为强波峰型,包括错断型和稳定型2种。实钻气井工业产能高,平均单井无阻流量在200×104m3/d以上,投产井生产稳定,累计产气超100×108m3。预测以Ⅰ类储集层为主的气井采收率可达90%,为气藏最好的储集层类型,在LJ1、LJ2、LJ11H井中分布普遍,属于优质储集层。

Ⅱ类储集层以裂缝—孔隙型储集层为主,发育于台地边缘鲕滩,岩性以残余鲕粒白云岩为主,储集空间主要为粒间溶孔和铸模孔。以该类型储集层为主具有低孔、高渗特征,孔隙度介于5%~6%,渗透率平均为60 mD,储集层厚度介于50~70 m。地震响应模式为中强波峰型。气井测试能获得较高工业产能,平均单井无阻流量在90×104m3/d以上。预测以Ⅱ类储集层为主气井采收率可达75%,为气藏最发育的储集层类型,在LJ8、LJ13H、LJ20井中分布较普遍,属于好储集层。

Ⅲ类储集层以孔隙型储集层为主,主要分布于鲕滩—潟湖过渡相及潮坪,岩性主要为粉晶白云岩及颗粒白云岩,储集空间主要为晶间溶孔、粒内溶孔。以该类型储集层为主的气井具有储集层低孔、低—中渗特征,孔隙度介于3%~7%,渗透率介于0.27~36 mD,储集层厚度介于7~20 m。地震响应模式为弱波峰型。需要裂缝提供渗流通道或通过酸化改造后才能获得工业产能,单井无阻流量在90×104m3/d以下。预测以Ⅲ类储集层为主的气井采收率约50.0%,在LJ4、LJ6、LJ7井中普遍分布,属于较差储集层。

3.3 储集层空间展布

3.3.1 储集层纵横向展布

依据本次研究形成的具有针对性的碳酸盐岩储集层分类评价标准及各类储集层综合预测方法,据15口实际钻井资料研究表明,储集层平均有效垂厚42.8 m,其中Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储集层平均垂厚分别为6.40 m、19.80 m和16.60 m,占总有效垂厚14.95%、46.26%和38.79%。气藏自西向东的HL009-H2~LJ14井的储集层对比剖面图显示(图6),储集层纵向叠置发育多套薄储集层,各个旋回之间存在储集层不连续,可能存在垂向的渗透率屏障。储集层横向分布连续,主要发育在从气藏东段的第II旋回下部至西段的第Ⅴ旋回中,不同区域储集层厚度和品质存在差异性,由东向西储集层的发育位置逐渐抬升,物性逐渐变差。气藏东段储集层平均厚度81.55 m,I+II类储集层平均厚度59.67 m,平均孔隙度8.57%;
西段储集层平均厚度16 m,I+II类储集层平均厚度3.4 m,平均孔隙度4.1%,气藏东段储集层发育厚度及品质优于西段。例如,LJ1井储集层发育区至气藏西段的LJ6井储集层侧向变化快,岩性由白云岩横向变为鲕粒灰岩及粉晶云岩,储集层厚度减小、物性变差,孔隙度小于5%,渗透率小于0.1 mD,以发育III类储集层为主(图6)。罗家寨区块飞仙关组储集层具有储集层厚度大、分布连续、成层性好、横向对比性好的特点。

图6 罗家寨区块飞仙关组气藏不同类型储集层连井对比图

3.3.2 储集层平面展布

罗家寨区块飞仙关组储集层地震响应具明显的“亮点”特征,结合鲕滩储集层发育的纵向位置与展布区域,提取气藏均方根振幅属性,预测鲕滩储集层分布规律(图7)。地震预测罗家寨鲕滩储集层厚度分布区间为7~85 m,依据预测储集层厚度与孔隙度,平面可划分为3个区域,即构造东段优质储集层发育区、构造中段储集层欠发育区和构造西段储集层较发育区。地震预测属性图中黄绿—红色区域(最大波峰振幅1 600~4 400)为鲕滩储集层有利区域,即“亮点”区域与飞仙关组最大波峰振幅的高值区重合的区域,即鲕滩发育有利区。其中,振幅属性预测图中橙红—红色区域(最大波峰振幅4 400~6 800),纵向上位于飞仙关组中下部,横向连续性好,鲕滩储集层呈大面积团块状分布,面积为293 km2。气藏自东向西鲕滩储集层有利区面积逐渐减小,呈较小团块状的点滩分布。

图7 罗家寨区块飞仙关组储集层段最大波峰振幅与飞四段底界构造叠合图

依据岩心描述、薄片鉴定、测井、地震等上述综合研究,依据鮞滩储集层地球物理响应,结合实际气藏鮞滩发育区预测,可对研究区进行储集层分类并对其平面分布规律进行综合解释(图8)。气藏储集层大面积连片发育,东段储集层垂厚大于西段,LJ8井周缘储集层垂厚大于65 m。Ⅰ类储集层主要发育于气藏东段LJ1~LJ14井区,西段LJ6~LJ7井区局部发育,中段发育程度差,整体分布面积局限,预测储集层厚度大于5 m的面积约62.7 km2。Ⅱ类储集层为最发育的储集层类型,主要分布在气藏东段,垂厚介于0~45 m,面积约87.8 km2,气藏西段发育该类储集层,但厚度较薄,仅0~5 m。Ⅲ类储集层平面连片分布,气藏东段发育程度略优于西段。整体上,气藏东段主要发育Ⅱ类储集层,西段主要发育Ⅲ类储集层,中段3类储集层发育程度均较低。本研究储集层分类及其平面分布规律预测,为后续井位目标部署提供了依据。

图8 罗家寨区块飞仙关组气藏各类储集层厚度平面分布图

4.1 沉积相控制作用

为进一步明确不同储集层类型非均质性分布的主控因素,根据岩心分析研究,罗家寨区块飞仙关组气藏位于开江—梁平海槽东侧北部的边缘隆起带上,沉积环境可分为3个亚相:边缘鲕粒滩相、鲕滩—潟湖过渡相和潟湖/潮坪相,以边缘鲕粒滩相为主[23-24]。边缘鲕粒滩相岩性主要为鲕粒砂屑云岩,主要分布于鲕粒滩迎浪面一侧的前缘地带,属台地边缘的高能环境,其沉积过程受风浪作用控制。随着海水震荡性进退及潮汐作用,鲕滩沉积物的淘洗充分,沉积物质纯,颗粒的分选性良好,次生孔隙相对发育。鲕滩—潟湖过渡亚相发育在鲕滩的背风一侧和进入潟湖相的过渡区。潟湖相与潮坪相呈指状交错。罗家寨区块飞仙关组气藏由富硫酸盐的碳酸盐潮坪层序组成,其中潮下鲕粒滩经后期成岩作用改造形成的鲕粒云岩、砂屑云岩、细粉晶云岩是最好的储集岩。因此,沉积环境是储集层发育的基础。

罗家寨区块飞仙关组储集层物性与鲕滩的分布关系密切,鲕滩发育的区域储集层物性好,白云石含量高,而鲕粒岩分布以及白云石化的程度主要受沉积作用控制[25-27]。早三叠世飞仙关期川东北地区为海槽—碳酸盐台地环境,该时期研究区地势东高西低,海水向西逐渐变深,滩体主要由鲕粒白云岩和鲕粒灰岩构成。沉积环境的差异反映在气藏上就是呈现出区带变化特征。罗家寨区块飞仙关组Ⅰ、Ⅱ旋回发育早期台缘鲕滩,Ⅲ、Ⅳ旋回发育晚期台缘滩,其中东端发育早期滩体,西端早、晚期滩体有部分叠置,储集层在不同位置发育于不同旋回。主要的颗粒灰岩储集层发育在LJ8和LJ2井区旋回3的白云岩化的鲕粒灰岩中。LJ1井向西岩相开始变为泥质灰岩/颗粒灰岩,表明主要的鲕滩相位于LJ2和LJ8井区。在旋回Ⅳ中,储集层发育的情况与旋回Ⅱ和旋回Ⅲ不同。一是主要的鲕滩相从LJ2井区向西迁移到LJ6井区,LJ6井发育粗粒颗粒灰岩,但由于早期胶结作用而变得致密;
二是在LJ1井区的旋回4中,沉积厚层豆状灰岩,为以潮汐为主的滩后沉积环境,储集层发育向东有硬石膏夹层,鲕粒滩厚度由东向西逐渐减薄。罗家寨区块东端发育厚层鲕粒滩体,储层延续厚度大,溶孔普遍发育,储集层物性好,向西过度为斜坡相带,鲕粒滩体欠发育,单层厚度薄,以鲕粒灰岩为主,溶孔局部发育,物性较差。

四川盆地东北地区罗家寨区块飞仙关组为一套含硫酸盐的富白云岩的蒸发台地—潮坪沉积层系,具有较好储集性能的白云岩控制了储集层的储集性及空间分布,是控制优质储集层的主要控制因素之一,沉积相既控制了鲕粒岩的分布,也控制了早期混合水白云石化过程。

4.2 建设性成岩作用控制

4.2.1 早期白云石化作用对储集层的改造

沉积环境为鲕粒滩储集层发育提供了物质基础,对原始孔隙的形成具有控制作用,但鲕粒滩能否最终成为有效储集体,其经历的成岩作用则是关键[28-29]。成岩作用对原始孔隙进行改造,形成大量次生孔隙,最终决定现今储集层的优劣和分布。多种成岩作用过程中,对储集层的储集性能影响可概括为两类:一类是建设性的,通过对原生孔隙进行改造和产生大量次生孔隙,使储集层物性变好,体现为发育次生溶蚀孔洞和裂缝,对储集空间起改造和保护作用;
另一类是破坏性的,使早期形成的孔隙遭到破坏或阻止新孔隙的产生,导致储集层物性变差,体现为岩石颗粒的破碎、重新排列,接触关系由点接触转变为线接触,孔隙空间被方解石胶结物充填。

早期的白云化作用是飞仙关组优质储集层形成的必要条件之一。厚层鲕粒白云岩主要出现在富硫酸盐的沉积层系中的现象,充分反映了早期白云石化发生在受蒸发海水影响的近地表成岩环境,其白云石化流体来自蒸发海水,可能在一定程度上是被大气降水稀释的蒸发海水。对川东北地区三叠统飞仙关组储集层的孔隙演化研究表明,其早期成岩作用中的白云化作用和溶蚀作用、晚期烃类热演化过程中的各种溶蚀作用决定了鲕滩白云岩储集层的质量。

4.2.2 晚期溶蚀作用对储集层的改造

深埋藏期间发生的各种溶蚀作用是形成优质鲕滩储集层的另一必要条件,铸体薄片观察分析表明,飞仙关组鲕滩储集层主要经历了压实、胶结和白云化、溶蚀等多种成岩后生变化(图9)。

图9 川东地区三叠系飞仙关组鲕滩气藏储集层成岩事件与孔隙演化图

埋藏溶解过程主要与烃类成熟早期生成的短链有机酸、液烃裂解及热化学硫酸盐反应过程中产生的CO2及硫酸盐溶解等机制有关。有机酸进入储集层孔隙系统的通道应当与液烃运聚通道相同,流动指向也与液烃一致,即从生烃拗陷区顺斜坡上倾方向流向台地边缘及台内的低势区,使得距烃源区较近和邻近作为流体流动通道的断层的鲕粒白云岩成为前期埋藏溶解孔发育的有利区,因而是液烃成藏的有利区。而后期溶蚀作用与古油藏的演变过程有关,可以依据储集层中孔隙与沥青的关系识别飞仙关组气藏鲕粒白云岩储集层中的深埋期溶蚀孔。川东北地区飞仙关组储集层中有两期埋藏溶蚀作用,两期埋藏溶蚀作用主要发生在台地边缘鲕粒滩相中,台地边缘成为储集层发育的有利区,台地内为次有利区。

4.3 构造作用及裂缝控制

四川盆地自中生代以来在上扬子准地台内,经历了多期次和多个方向的深断裂活动,是一个由褶皱和断裂控制的构造盆地,盆地西北侧是龙门山褶皱带,东北侧为大巴山台缘断褶带,东南侧和西南侧是滇黔川鄂台褶带,古生代时沿盆地周缘具有明显的张裂等地质构造活动,发育多类型的裂陷槽沉积区[30]。四川盆地东北部地区和四川盆地大部分地区一样,沉积盖层是在前震旦系变质岩系基础上发展与演化的,构造运动以及裂缝的形成对飞仙关组储集层有重要影响。构造裂缝大多数被充填,但在喜马拉雅造山期形成的张裂缝能够改善储集层的连通性,这些构造裂缝是飞仙关组储集层中天然气渗流的主要通道。

对罗家寨区块飞仙关组碳酸盐岩储集层而言,储集层的形成受沉积相、成岩作用及构造作用及裂缝的控制。沉积作用是基础,不仅控制了鲕粒滩的分布,而且影响后期成岩作用类型及强度;
成岩作用是关键,早期成岩作用中的溶蚀作用和白云化作用控制了鲕粒滩储集层的分布,晚期烃类热演化过程中的各种溶蚀作用决定了鲕滩白云岩储集层的质量;
构造作用及裂缝的控制是核心,由构造作用产生的断层和裂缝可以提高或降低储集层质量,影响气井的产能。

1)罗家寨区块飞仙关组气藏储集岩主要为鲕粒云岩、颗粒砂屑云岩,储集空间以溶孔为主,储集层物性具中高孔、中高渗特征,主要储集层类型为裂缝—孔隙型,为储集层品质优、常压、常温、高含硫化氢的岩性—构造复合圈闭大型整装气藏。

2)在压汞实验分析基础上,明确了储集层地球物理响应模式,以物性参数、压汞参数、地球物理响应3个主要分类评价指标,结合动态响应参数,形成了具有针对性的储集层分类评价标准,明确了气藏不同类型储集层分布,由东向西具逐渐抬升的趋势,且东段优质储集层发育程度高。

3)沉积作用控制鲕粒滩分布以及后期成岩作用类型及强度,早期成岩作用中溶蚀作用和白云化作用控制了鲕粒滩储集层的分布,晚期烃类热演化过程中的各种溶蚀作用决定了鲕滩白云岩储集层的质量,由构造作用产生的断层和裂缝可以影响储集层质量及气井产能。

4)基于本研究中的开发地质—地球物理一体化的鲕滩储集层精细描述思路与方法,获得较好的储层预测及钻探效果,研究区后续部署实钻井证实各类储集层在气藏不同位置的预测准确性较高。

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