陈浩如, 郑荣才, 罗 韧, 文华国, 陈 章, 陈思锜, 韩 建

(1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都 610059；2.中国石油西南油气田分公司 川东北气矿, 四川达州 635000;3.中国石油西南油气田分公司 重庆气矿,重庆 400021)

川东北地区作为重点油气产区对整个四川盆地油气储量起着举足轻重的作用，其主力产层主要分布在晚古生界-中生界中，其中以石炭系黄龙组气藏对产量贡献较大，是重要的勘探开发层位。目前对川东北石炭系研究主要集中在沉积相、古喀斯特作用以及同位素地球化学等方面[1-3]，对于有别于大川东的川东北地区石炭系黄龙组储层研究还相对较少。本文主要通过对川东北地区石炭系黄龙组储层沉积相、岩石类型、储集空间类型以及孔隙结构特征等研究，总结储层发育的控制因素，为川东北黄龙组油气勘探提供依据。

图1 区域构造图Fig.1 Regional structural map

川东北地区位于四川盆地东北部，地理位置北起城口，南抵大竹，东至马槽坝，西到渠县，面积约18 000 km2(图 1)；构造上位于川东高陡褶皱带北端。在川东六大构造带格局中[4]，该地区横跨了铁山坡和七里峡构造带的北端及温泉井构造带主体，可划分出雷音铺、沙罐坪、黄龙场、马槽坝等次级含气构造。位于上扬子地台西部的四川盆地自震旦纪以来经历了多次地壳运动，加里东运动后北面大巴山古陆影响了整个川东北地区石炭系的沉积建造，随后华南海由云阳—奉节一带海侵到川东北地区。但由于云南运动使地壳隆起，石炭系遭风化剥蚀。中三叠世末的印支运动，川东北南部的开江形成了北北东走向的古隆起，延伸到大巴山，隆起幅度约0.8～1.4 km。晚三叠世及其以后沉积了陆相含煤和红色砂泥岩地层，开江古隆起继承性发展，一直延伸至喜马拉雅运动，形成了现在川东北地区复杂的构造格局。

1 沉积相特征

1.1 沉积相类型和演化史

川东北地区黄龙组主要发育塞卜哈和海湾陆棚相沉积(图2)，其沉积演化史可划分为3个阶段：早期(相当于黄龙组第一段，C2hl1)为塞卜哈沉积环境，主要由潮上膏盐湖、蒸发潮坪等亚环境组成，岩石类型主要为石膏、微晶白云岩和去膏去云化形成的次生灰岩组合。中期(相当于黄龙组第二段)，随着海水逐渐从鄂西-城口海槽以及甘孜海槽的双向入侵影响，进入局限海湾陆棚环境，受盆缘高地及古隆起控制的沉积相分异作用明显，从北向南由潮坪逐渐向潟湖、颗粒滩和局限海湾陆棚潮下沉积环境过渡，岩石类型主要为泥-微晶白云岩、砂屑白云岩、颗粒灰岩、生物碎屑白云岩组合。晚期(相当于黄龙组第三段)，随着区域性海侵的进一步扩大，水体逐渐加深，研究区进入开阔海湾陆棚沉积环境，由微晶灰岩、生屑微晶灰岩组合为主，夹微-亮晶生屑灰岩。晚石炭世晚期因受云南运动影响[5-8]，川东北地区黄龙组在经历了较为短暂的浅-中等埋藏深度的成岩作用改造后，旋即发生大幅度构造隆升和广泛暴露，遭受到强烈的大气水侵蚀改造，大部分地区黄龙组第三段侵蚀缺失，残存的黄龙组顶部形成起伏不平的古喀斯特地貌和层内古喀斯特储层。至早二叠世早期重新接受梁山组煤系和二叠系碳酸盐沉积，进入逐渐加深的再埋藏成岩演化期。

1.2 岩石类型

2 储层特征

2.1 储集空间类型

根据铸体薄片鉴定资料统计，川东北地区黄龙组储层孔隙类型主要有原生粒间孔、次生粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、晶间溶孔、铸模孔和构造裂缝。其中最有效的储集空间为晶间孔和粒间溶孔，其次为粒内溶孔；构造裂缝虽然提供的储集空间较为有限，但作为疏导体对成藏过程提供了最重要和最有效的油气运移、聚集通道。

a.原生粒间孔。是指由于在颗粒堆积时，由颗粒相互支撑形成的孔隙(图3-A,B)。原生粒间孔多形成于缺乏灰泥基质的中-高能沉积环境，发育程度受到颗粒的大小、分选性、粒度排列方式控制。

b.粒间溶孔。是黄龙组储层重要的孔隙类型(图3-C)，一般以中孔、大孔为主，与碳酸盐组构有明显的相关性，是选择性溶蚀作用产物，也是发育优质储层的关键。

c.粒内溶孔。主要分布于部分生物碎屑中，如有孔虫(图3-D)，受选择性溶蚀控制，形态不规则，孔径大小一般为0.1～0.5 mm，以中、小孔为主，是较为常见的孔隙类型。

d.晶间孔和晶间溶孔。晶间孔存在于成岩交代成因的粉-细晶白云石中，是白云石化的减体积效应产物，具有白云石化程度越高孔隙越发育的特点。晶间孔多呈规则多面体状(图3-E,F)，以中、小孔为主。由于此类孔隙连通性好，非常容易遭受后期的溶蚀作用改造而形成孔、渗性更好的晶间溶孔，因此，晶间孔和晶间溶孔是研究区内最有效的孔隙类型。

图2 川东北黄龙组沉积相综合柱状图(Q126井)Fig.2 Comprehensive column of sedimentary facies of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

图3 黄龙组的孔隙类型Fig.3 Pore types in the study area(A)粒间孔，砂屑白云岩，JS1井，175号，深度4 843.48 m，铸体染色薄片，(-); (B)藻团粒间的粒间孔，TD2井，360号，深度5 149.70 m，扫描电镜照片; (C)粒间孔，生物碎屑砂屑微晶白云岩，Lei11井，195号，深度3 817.45 m，铸体染色薄片,(-); (D)亮晶球粒有孔虫白云岩，见亮晶胶结物，有孔虫的粒内溶孔较发育，TD2井，383号，深度5 152.58 m，铸体染色薄片,(-); (E)晶间孔，粉-细晶白云岩，Lei6井，206号，深度3 664.21 m，铸体染色薄片,(-); (F)白云石晶体晶间孔隙发育，WQ2井，453号，深度3 978.63 m，扫描电镜照片; (G)介形虫被溶蚀形成的铸模孔，七里1井，373号，深度4 845.97 m，铸体染色薄片,(-); (H)有孔虫被溶蚀形成的铸模孔，次生白云石晶体贴溶孔壁生长，溶孔中可见片状碳化沥青, TS8井， 227号， 深度4 106.01 m，扫描电镜照片; (I)微晶白云岩，“X”形构造裂缝，WQ5井，110号，深度4 807.48 m，铸体染色薄片，(-)

e.铸模孔。是由颗粒被全部溶蚀形成的次生孔隙。研究区的铸模孔多出现在富含有孔虫、腕足和介形虫的生屑白云岩中，开始由生物体腔被局部溶蚀形成粒内溶孔，当溶蚀作用继续进行时，粒内溶孔进一步扩大，直到生物被全部溶蚀形成保持生屑外形的铸模孔(图3-G,H)，也是常见的孔隙类型。

f.裂缝和溶蚀缝。按成因可分为成岩期压溶缝和构造期破裂缝2种类型。其中成岩期压溶缝较常见，多呈缝合线状或粒缘缝状分布。裂缝的连通性较差，缝内通常被富含有机质的泥质物完全充填，因此其储集意义不大。构造裂缝较平直(图3-I)，缝内充填有相对晚期的次生矿物，包括铁方解石、石英、萤石、黄铁矿等热液矿物，充填作用一般不完全，而且在充填次生矿物的同时进一步遭受溶蚀作用改造而形成弯曲不规则状的、连通性更好的溶蚀缝，不仅对储集空间有贡献，更重要的是可大幅度地提高储层的渗透性。

2.2 孔渗特征

根据川东北已钻井取心段黄龙组物性分析资料，孔隙度分布范围为0.11%～12.84%，平均值为1.6%；主峰位于<2%～4%之间(图4)，约占总量的81.51%。渗透率分布范围为<0.01×10-3～69×10-3μm2，平均值为2.76×10-3μm2；主峰位于0.01×10-3～10×10-3μm2之间，约占总量的81.87%。由此可知，川东北地区黄龙组总体上属于特低孔低渗储层。

在孔隙度与渗透率相关图中，黄龙组储层孔隙度与渗透率呈弱正相关性(图5)，相关系数为0.394 5，说明孔喉对储层渗流能力有较大影响；但在同一孔隙度范围内，渗透率变化达2～3个数量级，说明裂缝对改善储层渗流能力起关键作用，与好储层中构造裂缝和溶蚀裂缝较发育的特征相吻合。

与MFC相比，Qt具有明显的优势；文献[15]用Qt替代MFC进行了服务器开发。另外，由于Qt的跨平台特性，可以把Qt用于水下本体Linux系统的软件设计，从而保持在不同硬件的编程一致性。文献[16]实现了在Linux下Qt自定义对话框设计。

图4 川东北地区黄龙组储层物性分布直方图Fig.4 Distribution histogram of reservoir properties of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

图5 川东北黄龙组孔渗相关图Fig.5 Correlation of porosity and permeability of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

2.3 孔隙结构特征

黄龙组储层孔隙结构特征参数、孔隙和喉道类型及孔喉组合类型等方面的特征如下。

a.喉道形态类型以孔隙小型、宿颈型、管状喉道型与片状喉道型为主，而点状喉道基本未见。

b.喉道大小:最大连通孔喉半径(rc10)为0.106～1.682 μm，平均值为0.432 μm；中值孔喉半径(rc50)为0.025～0.026 μm，平均值为0.025 μm。

c.孔喉组合关系:黄龙组储层的孔喉关系以中、小孔-中细喉组合占主导，小孔-细、微喉型组合与小孔-微喉型组合次之，少部分为中、小孔-中喉组合，以及微孔-微喉型组合(图6)，而中、大孔-中、大喉型组合很少见。孔隙之间的连通性较差。

图6 川东北黄龙组孔喉大小分布直方图Fig.6 Distribution histogram of pore-throat sizes of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

3 储层发育控制因素

3.1 沉积相对储层发育的控制

图7 川东北地区黄龙组不同沉积微相孔渗分布直方图Fig.7 Distribution histogram of porosity and permeability in different sedimentary microfacies of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

对川东北地区黄龙组碳酸盐岩储层中不同沉积微相的孔渗数据统计结果(图7)，表明颗粒滩、砂屑滩、生屑滩的储层物性最好，而潟湖微相和潮下静水泥微相的储层物性最差，说明储层首先受到了原始沉积环境的控制。潟湖微相孔隙度分布范围为0.56%～4.17%，平均值为1.97%；渗透率分布范围为0.001×10-3～0.93×10-3μm2，都在1×10-3μm2以下。潮下静水泥微相孔隙度分布范围为0.12%～19.84%，平均值为2.57%；渗透率分布范围为0.001×10-3～75.3×10-3μm2， 其中分布在0.01×10-3～10×10-3μm2的占98.49%。粒屑滩(复合颗粒滩)微相孔隙度分布范围为0.24%～17.11%，平均值为4.63%；渗透率分布范围为0.001×10-3～42×10-3μm2，其中分布在0.01×10-3～10×10-3μm2的占96.87%。砂屑滩微相孔隙度分布范围为0.9%～14.79%，平均值为4.36%；渗透率分布范围为0.001×10-3～38.6×10-3μm2，其中分布在0.01×10-3～10×10-3μm2的占97.01%。生屑滩微相孔隙度分布范围为0.16%～10.78%，平均值为1.69%；渗透率分布范围为0.001×10-3～18.9×10-3μm2，其中分布在<0.01×10-3μm2的占77.77%。

3.2 岩石类型对储层发育的控制

图8 川东北地区黄龙组不同岩石类型孔渗分布直方图Fig.8 Distribution histogram of different rock types in different sedimentary microfacies of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

对黄龙组各类碳酸盐岩的孔渗数据统计结果(图8)，表明不同岩石类型的储层物性有较大似的差异，白云岩类孔渗普遍好于灰岩类，而且以颗粒白云岩为最好。说明作为粒屑滩相标志的颗粒岩在经过了白云岩化作用后，储集性得到了进一步的改善。而近期众多的研究成果也证明储集性良好的黄龙组白云岩储层，主要是早-中成岩阶段热液埋藏白云化作用的产物[9-11]，且具有白云石化作用越强，储层物性越好的特点。研究区颗粒白云岩的孔隙度分布在0.80%～17.11%之间，平均值为4.56%；渗透率分布范围为0.009×10-3～63.4×10-3μm2，其中渗透率>0.1×10-3μm2的样品占57.69%。白云质喀斯特角砾岩的孔隙度其次，分布在0.28%～16.34%之间，平均值为3.60%；渗透率分布在0.035×10-3～67.8×10-3μm2之间，其中渗透率>0.1×10-3μm2的样品占55.03%。晶粒白云岩孔隙度在0.26%～19.48%之间，平均值为3.40%；渗透率分布范围为0.001×10-3～69×10-3μm2，其中渗透率>0.1×10-3μm2的样品占33.50%。在各种灰岩样品中，颗粒灰岩孔隙度分布在0.36%～10.78%之间，平均值为1.84%；渗透率分布在0.001×10-3～18.9×10-3μm2之间，渗透率>0.1×10-3μm2的样品占11.11%。灰质喀斯特角砾岩孔隙度分布在0.61%～5.81%之间，平均值为1.16%；渗透率分布在0.001×10-3～7.77×10-3μm2之间，平均值为0.24×10-3μm2。灰岩孔隙度分布在0.17%～12.51%之间，平均值为1.65%；渗透率分布在0.001×10-3～75.3×10-3μm2之间，渗透率>0.1×10-3μm2的样品占全部晶粒灰岩样品的19.71%。

3.3 古喀斯特作用对储层发育的控制

川东及川东北地区黄龙组经过浅-中等埋藏深度的成岩作用改造后，受云南运动构造隆升影响，整个川东地区进入了长达15～20 Ma的古表生期喀斯特演化阶段。由大气水对黄龙组储层进行的喀斯特改造，使储层物质组分和原始地貌形态遭到不同程度的改造[12-15]，溶蚀孔、洞、缝大量发育，对储层的孔隙和连通性起到了积极的建设性作用[16]，并明显受溶蚀强度和古喀斯特地貌控制。

3.3.1 溶蚀强度与储层发育的关系

按溶蚀强度与储层的发育关系，可将研究区黄龙组喀斯特岩分为3类：①弱溶蚀喀斯特岩，由于溶蚀作用不强，仅发育少量溶蚀孔和溶缝；孔隙度为2%～8%，渗透率为(0.1～5.3)×10-3μm2，多数属于低孔、低渗储层。②中等溶蚀溶孔状喀斯特岩，溶蚀孔和溶缝都较发育，溶蚀作用较强，可形成溶蚀洞，主要为白云岩遭受连续溶蚀作用的产物；孔隙度为5%～12%，渗透率为(0.1～10)×10-3μm2；物性普遍较好，往往为黄龙组气藏主力储层类型，主要发育于黄龙组第二段。③强溶蚀角砾状喀斯特岩，是喀斯特洞穴的产物，基质岩遭强烈溶蚀垮塌后的原地堆积体，角砾成分继承了基岩的特性；角砾中常发育较多溶孔和溶缝，但由于后期泥炭质充填，物性一般；孔隙度为2%～6%，渗透率为(1～10)×10-3μm2，为黄龙组气藏次要储层类型。

3.3.2 古喀斯特地貌与储层发育的关系

图9 川东北地区黄龙组古岩地貌单元和储层发育与对比图Fig.9 Comparison chart of geomorphic units and reservoir development of Huanglong Formation in Northeastern Sichuan

川东北地区在晚石炭世末期隆升暴露，受差异风化的影响，不同地貌单元的储层发育也有所不同(图9)：①喀斯特高地以渗流溶蚀作用为主。由于位于高部位，剥蚀作用强烈，通常储层难以保存。②喀斯特上斜坡地势较陡，水流作用主要以下渗作用为主并伴随有侧向迁移，水中的CaCO3通常处于不饱和状态，所以溶蚀作用强烈，充填作用较弱，是各喀斯特地貌单元中储层最发育的部位。③喀斯特下斜坡地势同样较陡，但由于位于潜水面附近，受基准面往复上升、下降作用的影响，所以储层发育往往不连续，总体上看应该为储层发育的次有利区域。④喀斯特盆地地势平坦，水流作用以侧向迁移为主，垂向迁移基本不发育，由于地下水流动缓慢，CaCO3长期处于过饱和状态，胶结作用较强，为地貌单元中最不利于储层发育的区域。

4 结 论

a.川东北地区石炭系黄龙组3个岩性段分别为塞卜哈和局限海湾陆棚、开阔海湾陆棚环境沉积的产物，储层主要发育在第二段的白云岩中，以低孔低渗储层为主。

b.储层的孔隙类型丰富，包括有原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔及构造破裂缝，最有效的储集空间为晶间孔和粒间溶孔，次为粒内溶孔。构造裂缝不仅也为有效储集空间，更重要的是作为疏导体还是储层中最有效的运移通道。

c.川东北地区黄龙组储层的发育程度主要受沉积相类型、白云岩化程度和喀斯特作用3个因素控制。其中沉积相奠定了发育储层的物质基础和空间位置，白云岩化决定了储层基质岩品质，喀斯特作用加大了储层发育规模和提高了储层质量，再埋藏期的构造破裂作用进一步改善了储层物性。

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