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川东南涪陵地区下侏罗统大安寨段储层发育特征

2015-12-28何志祥刘洪岳一星张涛潘钰

关键词:介壳大安亚段

何志祥 刘洪 岳一星 张涛 潘钰

(1.中国石化江汉油田分公司坪北经理部,湖北 潜江 433124;2.重庆科技学院,重庆 401331)

1 地质概况

川东地区属于川东高陡构造带,发育一系列北东— 西南向延伸、隔档式分布的大型复向斜和复背斜构造,研究区构造位于川东褶皱带万县复向斜拔山寺向斜[1-6]。四川盆地本身作为一个多层系的含油气盆地,地层层序发育较全,上三叠统 — 侏罗系含油气系统即在中新生代前陆盆地形成时演化而成[7-10]。侏罗系在高陡构造区由于抬升而剥蚀殆尽,而在向斜区内以及低缓背斜广泛分布,保留完整,拔山寺向斜内残留厚度大概为2 000~3 000 m。在侏罗纪,物源条件改变而使沉积地层总体以泥页岩为主。早侏罗世中晚期主要发育灰黑色页岩,富含有机质,其次发育介壳(屑)灰岩,生物含量丰富。区域内厚度为350~450 m,其中东岳庙—大安寨段明显发育2套页岩,为页岩气有利层段,泥页岩厚达100~150 m。在中晚侏罗世,则主要发育紫红色泥岩、灰色粉砂岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩频繁互层。

2 页岩储层基本特征

2.1 岩石学特征

涪陵地区大安寨段岩型组合可分为大一亚段、大二亚段和大三亚段。大一亚段岩性以灰色灰岩、泥灰岩、生屑灰岩为主,夹薄层灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩;大二亚段岩性以灰黑色页岩、灰质页岩为主,夹薄层灰色介壳灰岩;大三亚段岩性为灰色介壳灰岩。

根据兴隆101全岩分析资料,大安寨段黏土矿物含量介于7% ~49%,平均28%左右。黏土矿物中伊利石和伊蒙混层含量较高,分别为33%~49%和23% ~50%;高岭石和绿泥石含量相对较低,分别为0~15%和13%~28%。其中大一亚段黏土矿物含量为7%,黏土矿物中伊利石含量为48%,伊蒙混层含量为34%,绿泥石含量为18%。图1所示为大安寨段岩石矿物组分分布直方图。

图1 大安寨段岩石矿物组分分布直方图

2.2 物性特征

研究区仅兴隆101井在大安寨段有取心资料。兴隆101井岩心物性分析结果表明:大一亚段较致密,可见溶蚀孔洞,部分被重结晶方解石充填,孔隙度为1.56% ~2.18%,平均孔隙度为 1.89%,渗透率为0.021 ×10-3~0.099 ×10-3μm2;大二亚段孔隙度为0.02% ~5.92%,平均孔隙度为1.64%,渗透率0.057×10-3~628 ×10-3μm2,为特低孔低渗储层。图2所示为大安寨段孔隙度、渗透率分布直方图。

图2 大安寨段孔隙度、渗透率分布直方图

2.3 孔隙类型及裂缝发育特征

图3所示为孔隙类型及裂缝发育特征照片。铸体薄片显示,岩石基质大部分未见孔隙,只在局部可见裂缝及少量微孔(见图3a);通过扫描电镜显示,岩石基值为微米级孔隙,且互不连通(见图3b)。

FY3-2井取心井段岩心观察及岩样薄片的镜下观察表明,大安寨段泥页岩裂缝发育较好,主要为构造缝和溶蚀缝(见图3c、d、e),且以低角度、水平构造裂缝和缝合线为主,高角度裂缝为辅。其中,水平及低角度裂缝长3 ~10 cm,缝宽0.1 ~2.0 mm;高角度裂缝缝长5~15 cm,缝宽0.2 ~15.0 mm(见图3e、f)。裂缝多为全充填或半充填,充填物主要为方解石和泥质。

3 页岩储层发育主要控制因素

3.1 沉积作用

大量统计数据表明,影响碳酸盐岩原生孔隙发育的主要因素是沉积环境。研究区大安寨段碳酸盐岩发育较多,虽然其原生孔隙类型多样,但主要粒间孔隙和生物骨架孔隙则取决于礁滩相的发育情况。

以涪陵地区大安寨组为例,涪陵北部地区大安寨段主要为浅湖 -半深湖相沉积(见图4)。其中大一亚段为浅湖相沉积,主要发育介壳滩、浅湖砂坝、浅湖泥沉积微相;大二亚段为半深湖相沉积,主要发育半深湖泥,间夹介壳滩微相,偶夹薄层砂岩,大二亚段半深湖相有机质丰度高,为页岩气发育的有利相带;大三亚段为浅湖相泥岩与介壳灰岩沉积,平面上介壳灰岩主要分布在工区北部,向南水体变深。同时依据介壳灰岩的反射特征,进行三维资料反演横向追踪,可以看出三维区内介壳滩主要集中在中西部地区,为介壳灰岩储层发育的有利沉积相区。

3.2 成岩后生作用

3.2.1 溶蚀作用

溶蚀作用是改善研究区大安寨页岩储集空间的重要因素,本区的溶蚀作用可能主要发生在早期成岩阶段,而在结晶介壳灰岩中,后期胶结及交代作用使得早期的溶孔又被方解石充填,仅残留少量的溶孔。本区泥质-有机质介壳灰岩成岩作用较弱,早期的孔隙保存较好[11-12]。通过岩心样品的铸体薄片观察,可见少量溶蚀孔,且溶蚀孔连通性较差,整体上大安寨段溶蚀孔未发育。

3.2.2 重结晶作用

重结晶作用使致密、细粒结构的岩石变为粗粒结构、疏松、多晶孔隙的岩石,粗粒结构的岩石强度较低,易产生裂缝,可为溶蚀孔隙的发育创造条件。研究区大安寨介壳灰岩产油气层的孔隙发育程度整体较差,局部随着重结晶作用的增强而变好,大部分地区介壳灰岩中存在泥质、有机质、黄铁矿等杂质。这些杂质降低了碳酸盐岩重结晶的速度,往往填塞各种孔隙空间,对碳酸盐的储层物性产生不利影响,这也是影响研究区大安寨段低渗透的重要原因。

3.3 裂缝发育程度

研究区储集空间以裂缝为主,裂缝发育程度是控制页岩储层发育的主要因素。涪陵三维区大安寨处于嘉陵江组四段膏盐岩滑脱层,受后期构造运动影响较大,断层与断层相伴生的裂缝也发育较好。

本次研究采用FRS软件裂缝分析法,在应力场数值模拟、地震不连续性检测的基础上,采用EPT公司特有的裂缝储层综合描述技术,同时利用方位地震波衰减属性、方位地震波干涉属性、方位地震弹性参数、古应力场参数等裂缝有关的所有属性,通过加权系数计算综合预测裂缝的发育方向和发育密度。应力场模拟从构造力学出发,利用地层的几何信息(构造面)、岩性信息(速度、密度),反演出地层的应力场,包括地层面的曲率张量、变形张量和应力场张量,从而得到主曲率、主应变和主应力。分析应力场的变化特征,可作为进一步判断裂缝的参考依据。

图3 孔隙类型及裂缝发育特征照片

图4 研究区大安寨段沉积相分布图

大安寨大一亚段存在2组应力,以北东向应力为主,北西向应力为辅,FRS应力与裂缝分析结果和灰岩曲率分析结果基本一致。可以认为大一亚段裂缝发育主要分布在断层附近,特别是在断层断距较大、受应力高、变形强烈的区域;向斜轴部裂缝发育弱或不发育;裂缝发育方向主要为沿着断层走向的北西—南东方向及北东—南西方向。同理,利用EPS软件对大二亚段进行应力场分析,认为其裂缝广泛发育,走向以北西为主。图5所示为大二亚段裂缝预测平面及裂缝方向图。

图5 大二亚段裂缝预测平面及裂缝方向图

4 有利储层评价

目前四川盆地下侏罗统勘探实践表明,厚层状介壳灰岩型储层(如兴隆101井和福石1井大一亚段)成功获得高产工业气流。由储层特征及储层主要控制因素研究可知,大一亚段为厚层状介壳灰岩,发育大量裂缝,为典型的低孔低渗-裂缝型储层。同时从目前研究区已钻井的裂缝对比分析来看,由北向南,兴隆101井有1个裂缝层,涪页3-2HF井有2个裂缝层,福石1井有6个裂缝层,整体裂缝逐渐发育。由此可以预测,研究区大一亚段油气勘探潜力更大,更易获得工业气流,且以研究区南部裂缝发育最为广泛,即研究区南部大一亚段介壳灰岩型储层为主要勘探目标。

5 结语

研究区大安寨段物性表现为低孔低渗特征,孔隙类型以构造缝和溶蚀缝为主,其中大一亚段裂缝最为发育,原生孔隙发育较少。研究区沉积作用、成岩作用及裂缝发育程度是控制该区储层物性的关键因素,其中沉积作用控制优质储层的平面分布,成岩作用中溶蚀作用为建设性成岩作用,重结晶作用为破坏性成岩作用,而裂缝发育程度是气藏聚集的主控因素。研究区大一亚段油气勘探潜力更大,更易获得工业气流,且以研究区南部裂缝最为发育,研究区南部大一亚段介壳灰岩型储层为主要勘探目标。

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