川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組儲(chǔ)層孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)

川中地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組儲(chǔ)層孔隙類型及孔隙結(jié)構(gòu)

0川中地區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層研究川中部地區(qū)位于四川盆地中部，面積巨大。上三疊紀(jì)徐家河群有源、到處沉積的特點(diǎn)。發(fā)育有三個(gè)儲(chǔ)層：二級(jí)、三級(jí)和三級(jí)儲(chǔ)層。沉積厚度大于600.200m，儲(chǔ)層總厚度超過400.600m。研究區(qū)位于川西前陸盆地的斜坡—隆起部位,地層沉積相對(duì)平緩,砂體沉積穩(wěn)定,平面上大面積連片分布,屬近源辮狀河三角洲沉積,其中三角洲前緣水下分流河道砂體和河口砂壩為主要儲(chǔ)集類型。前人對(duì)研究區(qū)的儲(chǔ)層做了較多的工作。李書兵等認(rèn)為晚三疊世河道和三角洲砂體為天然氣提供了良好儲(chǔ)集條件,楊曉萍等研究了川中地區(qū)儲(chǔ)層特征,指出有機(jī)酸進(jìn)入粗砂巖和中粗砂巖中溶蝕其中的長(zhǎng)石和巖屑,形成大量次生溶蝕孔隙而形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層。蔣裕強(qiáng)研究了川中須家河組須二段和須四段砂巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因,認(rèn)為壓實(shí)作用和硅質(zhì)膠結(jié)作用是研究區(qū)孔隙損失的主要因素。這些研究主要集中在儲(chǔ)層的沉積成因或成巖成因方面,本文從儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行成因探討,闡述優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)類型及其與油氣的關(guān)系。1儲(chǔ)層物性特征根據(jù)研究區(qū)24口井鏡下薄片觀察,川中須家河組主要的巖石類型為長(zhǎng)石巖屑砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖,其次為巖屑石英砂巖。須二段主要巖石類型為長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖及巖屑石英砂巖,少量長(zhǎng)石石英砂巖,石英含量中等,長(zhǎng)石含量高,巖屑含量中等,平均分別為69.67%、15.29%和10%。其中合川地區(qū)、充深地區(qū)、蓮池地區(qū)、潼南地區(qū)及荷包場(chǎng)地區(qū)為長(zhǎng)石巖屑砂巖,廣安地區(qū)則以巖屑長(zhǎng)石砂巖為主,通賢地區(qū)、安岳地區(qū)及威東地區(qū)以巖屑石英砂巖為主。須四段主要發(fā)育長(zhǎng)石巖屑砂巖,次為巖屑砂巖,少量巖屑石英砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖,石英和長(zhǎng)石含量相對(duì)較低,平均分別為58.0%和9.23%,巖屑含量高,平均為20.07%,巖屑中以砂泥巖巖屑為主,次為變質(zhì)巖巖屑,雜基含量較少,平均為1.79%。須六段巖屑含量相對(duì)較高,石英含量、長(zhǎng)石含量較低,儲(chǔ)層巖石類型以巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑石英砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。須二段到須六段,巖屑的含量增大,石英含量變小,反映整個(gè)須家河組在沉積時(shí)期為填平補(bǔ)齊的沉積環(huán)境,物源距離由遠(yuǎn)變近。平面上,順物源方向,石英的含量增多,巖石成熟度變好。研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能在時(shí)空上變化很大。根據(jù)對(duì)研究區(qū)25538個(gè)物性數(shù)據(jù)點(diǎn)的統(tǒng)計(jì),上三疊統(tǒng)須家河組儲(chǔ)層平均孔隙度為6.5%,最小為0.001%,最大為21.9%;儲(chǔ)層平均滲透率為5.3×10-3μm2,最小為0.0001×10-3μm2,最高可達(dá)15135×10-3μm2以上(裂縫發(fā)育時(shí))。滲透率平均值相對(duì)較高,主要是因?yàn)樵谀ノ鞯貐^(qū)、廣安地區(qū)有裂縫存在,有些滲透率值很高,導(dǎo)致最后平均滲透率相對(duì)較高?？紫抖戎饕植荚?%~8%之間,滲透率分布在(0.01~1)×10-3μm2的范圍內(nèi),總體上儲(chǔ)層物性較差,屬低孔、低滲儲(chǔ)層,局部發(fā)育有少量中孔、中滲儲(chǔ)層(圖1)。須家河組孔隙度整體上須二段最好,須四段次之,須六段最差;滲透率須四段最好,須二段次之,須六段最差。2層的空隙類型和間隙結(jié)構(gòu)2.1孔的形態(tài)分布特征(1)間隙大小的限制研究區(qū)孔隙孔徑大小不一,相差懸殊,從2000~10μm不等,孔徑呈嚴(yán)重的無序分布狀態(tài),孔徑級(jí)差大于50~100倍。(2)裂縫間非均質(zhì)性薄片觀察發(fā)現(xiàn),研究區(qū)儲(chǔ)層既有多種孔伴生,又有無孔現(xiàn)象出現(xiàn),裂縫間隱間現(xiàn),無明顯規(guī)律,縫合線與大孔隙并存,孔隙相互連通性差異較大、非均質(zhì)性強(qiáng)。形狀有三角形、多邊形,半圓形和不規(guī)則多邊形孔隙等一系列形態(tài)。(3)有很多類型的裂縫鏡下見有粒間溶孔,超大孔,粒內(nèi)溶孔,鑄?？?高嶺石、綠泥石等粘土礦物蝕變的晶間孔及各種裂隙孔(如粒緣縫和楔狀裂隙)。2.2孔隙度不同的巖心特征研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層孔隙類型可分為原生殘余粒間孔、次生粒間溶蝕孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、晶間孔和微裂縫6種(圖2)?？紫兑栽鷼堄嗔ｉg孔、次生粒間孔隙和粒內(nèi)孔為主;當(dāng)孔隙度大于7%時(shí),孔隙以粒間孔為主;當(dāng)孔隙度小于7%時(shí),孔隙以粒內(nèi)溶孔為主。根據(jù)包36井須二段巖心分析,粒間孔占全部樣品的58%。其中孔隙度大于7%的樣品,粒間孔占總孔隙的80%;孔隙度小于7%的樣品,粒間孔占總孔隙的45%。2.2.1充填粒間孔缺陷形成原因殘余粒間孔是研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層的主要孔隙類型之一(圖2a)。它主要是指碎屑顆粒之間未被膠結(jié)物充填的原生粒間孔,或被綠泥石粘土襯邊包圍或半包圍的碎屑顆粒之間的原生粒間孔,其次為被次生石英加大、早期成巖方解石膠結(jié)物充填后剩余的粒間孔以及被黑云母、泥巖等塑性顆粒變形形成的假雜基占據(jù)后剩余的粒間孔。該類孔隙孔徑相對(duì)較大,可達(dá)10~60μm,前期受壓實(shí)作用減孔,后期石英次生加大,綠泥石襯邊及膠結(jié)等成巖作用進(jìn)一步使孔隙減少,形狀規(guī)則,常呈三角形、多角狀,孔隙邊緣平直。2.2.2粒間溶蝕擴(kuò)大孔指顆粒之間的次生溶蝕孔隙(圖2b),烴源巖中的有機(jī)質(zhì)在大量生油氣前,由于干酪根脫羧作用形成大量有機(jī)酸,溶蝕長(zhǎng)石、巖屑甚至粘土礦物,形成粒間溶蝕擴(kuò)大孔。此類孔隙在綠泥石襯邊發(fā)育的砂巖中多見,綠泥石襯邊較薄不會(huì)堵塞喉道,酸性溶液進(jìn)入砂巖不僅使粒間碳酸鹽膠結(jié)物或部分長(zhǎng)石、巖屑顆粒完全被溶蝕,而且綠泥石襯邊也被部分溶蝕,這種粒間溶孔常和長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔相伴生,次生溶孔間形成了良好的連通性,提高了砂巖的滲透率。該類孔隙形態(tài)不規(guī)則,具明顯的溶蝕痕跡,多呈不規(guī)則狀、港灣狀,孔徑為1~0.1μm,連通性較好。2.2.3孔隙結(jié)構(gòu)的測(cè)定主要是砂巖中不穩(wěn)定的碎屑顆粒內(nèi)部成分被溶蝕而形成的孔隙,主要是長(zhǎng)石、巖屑顆粒被溶蝕形成的孔隙(圖2c)。粒內(nèi)溶孔多沿礦物解理或裂紋發(fā)育,其形態(tài)主要為斑點(diǎn)狀、蜂窩狀。粒內(nèi)溶孔較細(xì)小,一般小于0.05mm,該孔隙孔徑一般在0.1×0.05~0.5×0.25mm之間,面孔率局部可達(dá)0.5%。在好、較好儲(chǔ)集層中該種孔隙一般占總孔隙的20%~40%。2.2.4蝕殘余及粒內(nèi)新生礦物多為條紋長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石、正長(zhǎng)石及蝕變火山巖屑被溶蝕形成(溶蝕殘余及粒內(nèi)新生礦物含量小于5%)(圖2d)。因多為長(zhǎng)石顆粒全溶留下的空間,所以其幾何形狀與長(zhǎng)石顆粒相似,其發(fā)肓的成巖段與長(zhǎng)石粒內(nèi)孔發(fā)育段一致。鑄?？紫遁^大,可達(dá)0.2mm以上。2.2.5常見的晶間孔巖石孔隙中充填的自生粘土礦物之間的孔隙(圖2e)。常見的有伊利石晶間孔、高嶺石晶間孔和綠泥石晶間孔。該類孔隙一般呈斑點(diǎn)狀和蜂窩狀,孔隙細(xì)小,一般小于0.005mm,掃描電鏡下該類孔隙常見。2.2.6顯微微裂縫發(fā)育區(qū)由于壓實(shí)作用、收縮作用及各種構(gòu)造應(yīng)力作用形成的細(xì)小裂縫及由于溶蝕作用形成的溶蝕縫,在研究區(qū)較發(fā)育(圖2f)。微裂縫在顯微鏡下多見,一般沿顆粒邊緣延伸,呈長(zhǎng)條狀穿越單個(gè)或數(shù)個(gè)顆粒,長(zhǎng)度一般小于2cm,寬度小于0.01mm,裂縫面孔率小于0.5%。少量的微裂縫使儲(chǔ)層的滲透性大大增強(qiáng)。微裂縫的形成與喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有關(guān),褶皺強(qiáng)度大的地方,裂縫發(fā)育程度較高。2.3儲(chǔ)層類型分類綜合巖石鑄體薄片、圖像孔隙及毛細(xì)管壓力曲線資料,將研究區(qū)須家河組儲(chǔ)層砂巖的孔隙結(jié)構(gòu)劃分為雙峰和單峰2種結(jié)構(gòu)。雙峰主要是顆粒呈現(xiàn)2個(gè)粒徑峰值;單峰就一個(gè)峰值,同時(shí)又分為Ⅰ類粗歪雙峰式—大孔中粗喉型、Ⅱ類中歪雙峰式—中孔中細(xì)喉型、Ⅲ類細(xì)歪雙峰式—中小孔細(xì)喉型和Ⅳ類單峰式—小孔微細(xì)喉型等4種類型,結(jié)合壓汞曲線的歪度和分選性,參考其他特征參數(shù),將其對(duì)應(yīng)為4類壓汞曲線(圖3,圖4)。Ⅰ類粗歪雙峰式:粗歪度、分選好—中等,粒度存在雙峰值,粒徑主要為粗值,排驅(qū)壓力一般小于0.5MPa,中值壓力小于2MPa,主力孔喉的分布范圍為0.25~6.1362μm,占總喉道的70%?？紫抖绕骄禐?2.4%,滲透率平均值為4.64×10-3μm2,此類砂巖為三角洲前緣分流河道砂體中粗砂巖,粗顆粒較多,分選中等,主要發(fā)育殘余原生孔和粒間溶孔,并含有較多的微裂隙,大孔—粗喉組合,孔喉連通性較好,屬中高等產(chǎn)能儲(chǔ)層。Ⅱ類中歪雙峰式:曲線為單平臺(tái)型,中歪度、分選中等,粒度存在雙峰,但主要為中細(xì)粒徑,中粒占的比例較大,排驅(qū)壓力為0.5~1.0MPa,中值壓力為2~8MPa,主力孔喉分布范圍為0.025~2.6110μm,占總喉道的65%,最大孔喉半徑小于6.1362μm,平均孔喉半徑為0.15~0.4μm。平均孔隙度為9.2%,平均滲透率為0.96×10-3μm2,此類砂巖為三角洲平原和前緣分流河道砂體、河口壩中細(xì)砂巖,中砂巖為主,分選中等,原生孔隙保存不多,雜基充填較多,容易產(chǎn)生粒間、粒內(nèi)溶蝕孔隙,構(gòu)成復(fù)合型孔隙網(wǎng)絡(luò),中孔—中喉組合,孔喉連通性中等。在各層廣泛分布,為最常見的儲(chǔ)層類型,屬中—低產(chǎn)能儲(chǔ)層。Ⅲ類細(xì)歪雙峰式:曲線一般都具有雙階梯形的孔隙結(jié)構(gòu)特征,細(xì)歪度、分選較差,粒度存在雙峰值,主要為細(xì)中粒徑,粒徑主要為細(xì)值,排驅(qū)壓力為1.0~2.0MPa,中值壓力為6~30MPa,主力孔喉分布范圍為0.025~1.0218μm,占總喉道的70%,最大孔喉半徑小于2.6110μm,平均孔喉半徑為0.04~0.15μm。平均孔隙度為7.8%,平均滲透率為0.48×10-3μm2,此類砂巖為三角洲河口壩、席狀砂砂體中細(xì)砂巖,顆粒粒度相對(duì)較細(xì),分選較差,雜基充填較多,壓實(shí)作用相對(duì)較強(qiáng)烈,粒間孔相對(duì)少,砂體離湖相泥較近,酸性水介質(zhì)較容易進(jìn)入該類砂體中,主要發(fā)育粒內(nèi)溶孔和鑄?？?中小孔—細(xì)喉組合,孔喉連通性中等,在各層均有分布,為常見的儲(chǔ)層類型。Ⅳ類單峰式:曲線一般都具有雙階梯形的孔隙結(jié)構(gòu)特征,細(xì)歪度、分選差,粒度為單峰值,粒徑主要為細(xì)值,排驅(qū)壓力一般大于2.0MPa,中值壓力大于30MPa,主力孔喉的分布范圍為0.0073~0.4056μm,平均孔喉半徑小于0.04μm。平均孔隙度為5%,平均滲透率為0.16×10-3μm2,此類砂巖為三角洲席狀砂、天然堤和灘壩砂體中的細(xì)砂巖,顆粒粒度細(xì),分選差,雜基充填較多,主要發(fā)育雜基微孔,小孔—細(xì)喉組合,孔喉連通性差,這類巖石一般很難成為有效儲(chǔ)層。從上面的分析看出,Ⅰ類粗歪雙峰式物性較好,主要存在中、粗2種粒徑顆粒支撐結(jié)構(gòu),顆粒間的殘余原生粒間孔和粒間溶孔發(fā)育,因此,第Ⅰ類為最佳儲(chǔ)層,但分布范圍相對(duì)較小,第Ⅱ類和第Ⅲ類在研究區(qū)分布較廣,是研究區(qū)的主要儲(chǔ)集層,第Ⅳ類為非儲(chǔ)層。3層的結(jié)構(gòu)組成和含油量3.1層的空隙結(jié)構(gòu)組合法根據(jù)各類孔隙在儲(chǔ)層中出現(xiàn)的頻率和對(duì)儲(chǔ)集空間的貢獻(xiàn),研究區(qū)孔隙結(jié)構(gòu)組合可分出4種形式。(1)剩余型圓形粒間孔和圓形粒間孔的類型該類組合以殘余粒間孔和粒間溶孔發(fā)育為特征,在長(zhǎng)石石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖中常見,所占比例小于20%。(2)儲(chǔ)巖孔隙組合類型該類組合屬于復(fù)合型孔隙網(wǎng)絡(luò),是研究區(qū)常見的孔隙組合類型,在巖屑石英、長(zhǎng)石巖屑砂巖中常見,所占比例達(dá)40%。其主要的孔隙類型為可溶組分所形成的溶蝕孔。(3)溶孔和微孔型該類組合是研究區(qū)最為常見的孔隙組合類型,在巖屑、巖屑長(zhǎng)石、長(zhǎng)石巖屑石英砂巖中發(fā)育這種孔隙組合,所占比例可達(dá)30%。(4)微孔類型該類組合的出現(xiàn)標(biāo)志著巖性已致密化,物性明顯變差,已經(jīng)不能成為有效儲(chǔ)層,構(gòu)成的比例不足10%。3.2儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)控制峰點(diǎn)孔喉半徑根據(jù)油田勘探開發(fā)實(shí)踐,儲(chǔ)層中的原始含油氣飽和度大于40%~45%時(shí)才算有效的儲(chǔ)層,此時(shí)的峰點(diǎn)孔喉半徑與油氣成藏有一定的關(guān)系。對(duì)于油氣運(yùn)移和聚集來說,烴源巖生成的油氣從源巖排出之后,以非潤(rùn)濕相通過輸導(dǎo)層驅(qū)替儲(chǔ)層中水,最后到達(dá)毛細(xì)管壓力大于油柱的浮力位置時(shí),隨著驅(qū)動(dòng)力增加,油氣由大的孔隙逐漸進(jìn)入小的孔隙,因此峰點(diǎn)孔喉半徑是成藏的必經(jīng)之路,所以一旦油氣突破峰點(diǎn)孔喉半徑時(shí),含油飽和度能迅速增加,也只有突破峰點(diǎn)孔喉半徑,儲(chǔ)層才能成為有效的油層。通過對(duì)川中地區(qū)氣藏產(chǎn)層統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,大部分氣層的峰點(diǎn)孔喉半徑分布優(yōu)勢(shì)區(qū)域?yàn)?.4~5.0μm;氣水同層的峰點(diǎn)孔喉半徑分布優(yōu)勢(shì)區(qū)域?yàn)?.25~4.0μm;干層的峰點(diǎn)孔喉半徑分布區(qū)域?yàn)?.25~0.4μm。氣層、氣水同層所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層峰點(diǎn)孔喉半徑相對(duì)大。砂巖孔隙結(jié)構(gòu)的差異性,往往導(dǎo)致其含油性的差異,在一定成藏動(dòng)力條件下,只有儲(chǔ)層峰點(diǎn)孔喉半徑大于某一臨界值,儲(chǔ)層才能聚集成藏,峰點(diǎn)孔喉半徑大小決定了儲(chǔ)層內(nèi)是否有油氣聚集,因此儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征成為控制其成藏的主要控制因素。對(duì)于前面講述的孔隙結(jié)構(gòu),可以發(fā)現(xiàn)Ⅰ類粗歪雙峰式、Ⅱ類中歪雙峰式位于有利的峰點(diǎn)結(jié)構(gòu)區(qū),有利于油氣的聚集,為高中產(chǎn)能儲(chǔ)層;Ⅲ類細(xì)歪雙峰式一般為中至差的低產(chǎn)能儲(chǔ)層;Ⅳ類單峰式則不利于油氣的聚集,這類巖石一般很難成為有效儲(chǔ)層。4研究區(qū)儲(chǔ)層結(jié)構(gòu)類型(1)川中須家河組主要的巖石為長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑長(zhǎng)石石英砂巖,其次為巖屑石英砂巖和長(zhǎng)石石英砂巖,總體