川中蓬莱—中江地区灯二段微生物白云岩储层特征、发育主控因素与勘探领域.pdf
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1、引用本文:文龙,张建勇,潘立银,等川中蓬莱中江地区灯二段微生物白云岩储层特征、发育主控因素与勘探领域石油实验地质,():,():川中蓬莱中江地区灯二段微生物白云岩储层特征、发育主控因素与勘探领域文 龙,张建勇,潘立银,马华灵,李泽奇,李文正,谢武仁,汪泽成,付小东,王永骁,黎 荣中国石油 西南油气田分公司,成都;中国石油 杭州地质研究院,杭州;成都理工大学,成都;中国石油勘探开发研究院,北京 摘要:四川盆地震旦系灯影组白云岩储集层的形成与演化是近期重点关注的对象,确定其主控因素及发育规律,对天然气勘探与开发具有重要指导意义。基于四川盆地蓬莱中江地区的钻井、地震资料,通过岩心、薄片观察与实验分析
2、数据,对灯二段优质储集层特征及发育的主控因素进行了研究。该区灯二段储集层岩性主要为微生物白云岩、颗粒白云岩以及角砾状白云岩;储集空间以溶蚀孔洞、残余格架孔、角砾间孔为主,孔隙度主要分布在,平均为,渗透率平均为;储集层厚 。同沉积断裂造成沉积地貌分异,形成水下高垒地块,为微生物丘(礁)滩体发育提供了有利条件;且断层活动可使弱固结沉积物发生破碎形成角砾状,构成角砾状白云岩优质储层。准同生溶蚀作用是灯二段优质储集层发育的关键,纵向上集中发育在向上变浅旋回的上部。沉积微相分异导致了早期成岩作用的差异,浅埋藏胶结程度决定了孔隙保存的程度。预测川中古隆起北斜坡灯二段发育蓬莱中江、盐亭绵阳、苍溪广元三大断控
3、型台缘丘滩带,面积分别为 、,具有多阶多带特征。盐亭绵阳、苍溪广元地区灯二段台缘微生物丘滩体与三套优质烃源岩可形成多种有利源储配置关系,成藏条件优越,预计资源量超万亿立方米,是碳酸盐岩超深层勘探的有利区,有望成为四川盆地下一个万亿立方米气田的突破地。关键词:角砾状白云岩;同沉积断裂;储集层;灯影组二段;震旦系;蓬莱中江地区;川中中图分类号:文献标识码:,;,;,;,:,收稿日期():;修订日期():;出版日期():。作者简介:文龙(),男,博士,高级工程师,从事油气勘探开发研究。:。通信作者:李文正(),男,在读博士,高级工程师,从事储层研究与勘探部署等工作。:。基金项目:国家自然科学基金()
4、和中国石油天然气集团有限公司上游领域基础性前瞻性项目()共同资助。第 卷第 期 年 月 石 油 实 验 地 质 ,(),:;四川盆地震旦系灯影组微生物白云岩具有重要勘探地位,是天然气增储上产的重点领域。年,位于乐山龙女寺古隆起区的高石 井在灯影组二段(以下简称灯二段)测试获气 ,拉开了安岳碳酸盐岩万亿立方米整装气藏勘探开发的序幕。年,在德阳安岳裂陷北段蓬莱中江地区灯二段台缘带部署的蓬探 井,测试获气 ,实现了乐山龙女寺古隆起北斜坡战略性突破;其后多口探井获得高产,引领四川盆地震旦系天然气勘探由古隆起高部位向斜坡区、裂陷区拓展。回顾以往,灯影组白云岩储层的形成与演化一直是重点关注的对象,针对灯二
5、段微生物白云岩储集层形成与演化已开展了大量沉积学与储层地质学研究,但对储集层发育主控因素的认识尚存争议。例如,多数观点认为灯影组储层发育受丘滩相与表生岩溶作用双重控制,沿裂陷槽两侧分布,。然而,周进高等认为丘滩体沉积及准同生溶蚀是灯二段储集层形成的关键,桐湾运动造成的表生岩溶作用对储层发育贡献不大;李勇等认为川北地区灯四段储集层明显受丘滩体与埋藏溶蚀作用控制,灯二段储集层则受丘滩相与表生岩溶作用共同控制。此外,还有学者强调了与微生物有关的成岩作用及表生和埋藏溶蚀作用对储层发育的关键意义。前人研究发现,同沉积断裂的发育可能导致沉积环境的转变,因此会影响灯影组丘滩体储层的分布,进而控制古油藏和现今
6、气藏的发育分布。位于川中古隆起北斜坡的蓬莱中江地区灯二段普遍埋深 ,含气性良好,是“十四五”期间天然气勘探的重点;而灯二段微生物岩优质储层的形成机制与主控因素认识不清是制约勘探部署的关键因素之一。有鉴于此,本文利用最新钻井资料,探讨蓬莱中江地区灯二段微生物储集层的特征与主控因素,分析勘探有利区及潜力,以期为滚动勘探评价提供指导,夯实储量基础,乃至为扬子西北缘埋深 的万亿立方米远景区提供储集依据。区域地质概况震旦纪寒武纪之交,受罗迪尼亚超大陆裂解影响,扬子克拉通西北缘处于拉张环境。在川中川西地区,由于对构造分异的地质响应,发育近南 第 期 文龙,等 川中蓬莱中江地区灯二段微生物白云岩储层特征、发
7、育主控因素与勘探领域北向的德阳安岳裂陷槽,控制了震旦纪寒武纪的沉积格局,。本次的研究区蓬莱中江地区在区域上位于德阳安岳裂陷槽北段(图)。震旦系自下而上发育陡山沱组和灯影组(图),其中,陡山沱组厚 ,岩性主要为泥质粉砂岩、砂岩、白云质粉砂岩、白云质泥岩。四川盆地的灯一段灯二段厚度变化较大,介于 ,岩性以藻纹层白云岩、藻砂砾屑白云岩、藻凝块白云岩与角砾状白云岩为主,具典型的葡萄花边构造,而在蓬莱中江地区灯一段灯二段整体厚,是近期灯影组天然气勘探的重点。灯三段厚 ,主要为泥岩和粉砂岩,夹砂质白云岩。灯四段厚 ,岩性主要为藻砂屑白云岩、藻白云岩与泥粉晶白云岩,局部夹硅质条带,在蓬莱中江地区的部分井中缺
8、失。灯影组上覆寒武系麦地坪组筇竹寺组厚 ,岩性以黑色硅质、碳质泥页岩、泥质粉砂岩为主,夹泥晶石灰岩、白云质磷块岩,被认为是四川盆地震旦系下古生界油气藏最优质的烃源岩。沉积相与储集层特征 沉积相特征灯一段灯二段沉积期,受扬子西北缘拉张活动影响,四川盆地构造分异增强,发育德阳安岳裂陷槽,。该裂陷槽向盆地内延伸至资阳地区,呈“”形展布(图),灯一段灯二段沉积物在裂陷区薄、裂陷两侧厚。此时,古隆起北斜坡主要发育斜坡盆地相、台缘相以及局限台地相(台内)(图)。台缘带的发育受同沉积断裂控制,主要分布在蓬莱中江盐亭广元宁强一带,呈近南 北 向 多 阶 展 布,宽 ,厚 ,岩性以藻纹层白云岩、藻砂屑白云岩、藻
9、凝块白云岩和角砾状白云岩为主,是蓬莱气区灯二段储集层最有利的发育区。斜坡盆地相b?/m?、?、?、?、?,?、?、?,?,?AA?AABBCC?17?4?1?1?1?1?8?1?19?16?22?3?1?2?1?1?1?1?1?2?1?1?1?N02550 km10500801 00010603001 00050350?103?101?a?,?、?图 川中蓬莱中江地区灯影组二段岩相古地理()及典型地层综合柱状图()()(),石 油 实 验 地 质 :第 卷 主要分布在青川江油中江及以西地区,岩性主要为深灰灰黑色泥晶白云岩、硅质白云岩夹灰黑色硅质岩、深灰色泥晶石灰岩。台内裂陷以资阳地区资阳 井、
10、施探 井为代表,灯一段灯二段岩性为瘤状泥晶白云岩,夹少量藻白云岩。裂陷两侧台缘带之后的局限台地内部分布台坪微相,岩性以藻纹层白云岩、泥粉晶白云岩为主,储集层较发育。储集层特征 储集层岩石学特征蓬莱中江地区灯二段储集层主要为丘滩复合体,从岩性上可以划分为 种类型:微生物白云岩、角砾状白云岩和颗粒白云岩,其中以微生物白云岩与角砾状白云岩为主。微生物白云岩是蓬莱中江地区最重要的储集体,系底栖微生物群落(主要指蓝细菌、小型藻菌)捕获和粘结碳酸盐颗粒,或由其诱发的矿物沉淀的结果,。蓬莱中江地区灯二段钻井岩心与薄片观察揭示,常见的微生物岩主要包括葡萄状白云岩(图)、藻凝块白云岩(图)、藻纹层藻叠层白云岩(
11、藻格架白云岩)(图)、泡沫绵层状白云岩(图)和核形石白云岩(图)等。岩心上可见顺层溶蚀孔洞发育,孔洞内充填白云石胶结物、沥青(图,),同时也可以见石英与萤石等热液矿物充填;微观上常见残余格架孔、窗格孔与体腔溶孔(图),亮晶白云石胶结,沥青充填。角砾状白云岩由多种类型的角砾经多期胶结而成,为研究区另一类重要的储集岩。角砾的原岩成分多样,包括但不限于藻砂屑藻凝块白云岩(图)、微生物白云岩(图,)、泥晶白云岩(图)以及葡萄花边状白云岩(图);角砾大小不一,一般 。角砾状白云岩溶蚀孔洞发育,通常充填 期白云石胶结物:其中第一期为栉壳状(叶片状)白云石,沿孔隙呈等厚环边分布;第二期为自形(或他形)白云石
12、胶结物(图);第三期胶结物局部发育,为鞍状白云石胶结,常与石英、萤石等热液矿物伴生。在蓬莱中江地区前两期普遍发育,当角砾之间的孔隙未被完全充填时,残余砾间孔为现今的储集空间。颗粒白云岩常与微生物岩相伴生,多发育在微生物丘附近。颗粒主要包括砂屑(图)、藻(砂)屑(图,)与(砂)砾屑(图,)。颗粒白云岩经历后期成岩作用后,颗粒间、颗粒内孔隙部分残留,是该类储集层的重要储集空间,显微镜下可见粒间发育 期白云石胶结物。此外,在经历表生成岩作用时颗粒可被进一步溶蚀,使粒间孔进一步扩大;而在埋藏期时,残余的孔洞多被石英、鞍状白云石(图)、萤石等热液矿物充填。储集空间与物性特征钻井岩心、铸体薄片的观察表明,
13、蓬莱中江地区灯二段储集空间主要包括溶蚀孔洞、格架孔、bcefda1 cm1 cm2 mm2 mm1 mm1 000 m图 川中蓬莱中江地区灯影组二段微生物白云岩储集层特征图片蓬探 井,灯二段,葡萄状白云岩,岩心;蓬探 井,灯二段,藻凝块白云岩,微裂缝发育,岩心;蓬探 井,灯二段,藻粘结白云岩,窗格孔发育,亮晶白云石胶结,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,藻格架白云岩,残余格架孔发育,见沥青充填,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,泡沫绵层白云岩,体腔孔发育,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,核形石白云岩,普通薄片单偏光。,第 期 文龙,等 川中蓬莱中江地区灯二段微生物白云岩储层特征、发育主控因素
14、与勘探领域?5 mm1 mm1 mm2 mm2 mm2 mmbcefdag图 川中蓬莱中江地区灯影组二段角砾状白云岩储集层特征图片蓬探 井,灯二段,角砾状白云岩,原岩为藻砂屑藻凝块白云岩,亮晶白云石胶结,微裂缝发育,普通薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,角砾状白云岩,角砾间见两期白云石胶结物,角砾间溶孔发育,铸体薄片单偏光;蓬探 井,角砾状白云岩,砾间见两期白云石胶结物,残余砾间孔发育在白云石胶结物间,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,角砾状白云岩,孔洞发育,孔洞内充填白云石,岩心;蓬探 井,灯二段,角砾状白云岩,残余砾间孔发育,角砾间发育两期白云石胶结物,第一期为栉壳状白云石,第二期为粗晶白云石
15、,铸体薄片单偏光;为 中红框放大,角砾间两期白云石胶结物;为 同一视域下的阴极发光照片。,1 cm1 000 m1 mm500 m1 cm2 mmbcefda图 川中蓬莱中江地区灯影组二段颗粒白云岩储集层特征图片蓬探 井,灯二段,砂屑白云岩,针孔、溶孔发育,岩心;蓬探 井,灯二段,藻砂屑白云岩,残余粒间孔发育,颗粒之间亮晶白云石胶结,铸体薄片单偏光;蓬探 井,藻砂屑白云岩,残余粒间孔发,亮晶白云石胶结,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二段,砾屑白云岩,残余砾间孔发育,砾间发育三期白云石胶结物,见沥青,铸体薄片单偏光;中江 井,灯二段,砂砾屑白云岩,少量残余砾间孔发育,铸体薄片单偏光;蓬探 井,灯二
16、段,藻砂屑白云岩,残余粒间孔与粒内孔发育,铸体薄片单偏光。,窗格孔、残余砾(粒)间孔、粒内孔与裂缝等(图 图)。其中溶蚀孔洞发育在与丘滩复合体相关的各种岩石内,是灯二段最主要的储集空间。蓬莱中江地区灯二段 个全直径岩心样品物性测试结果表明,孔隙度介于,发育储集层()的个数占比。其中储集层孔隙度为,平均为,集中分布在,大于 的占比(图);渗透率平均为,大于的样品占(图)。测井解释结果显示,灯石 油 实 验 地 质 :第 卷 010203040506056.3%26.2%8.7%5.6%3.2%60.9%25%4.7%9.4%0102030405060?/%?/10 m-3210244668810
17、0.01 0.10.1 11100.01?/%?/%?:127:4.39%?:64:0.5310m-3270图 四川盆地中部蓬莱气区灯影组二段全直径样品物性分布直方图 ,二段储集层累计厚度为 。储层成因和展布 准同生溶蚀作用为主、表生岩溶作用为辅与加里东运动、印支运动这些大规模造山运动形成多期古隆起及多个区域性不整合面不同,桐湾运动是由海平面变化而引起的幕式暴露,可划分为幕,以平行不整合面为主,少见大型角度不整合面。研究表明,不同地区桐湾幕(灯二段沉积期末)构造作用导致的岩溶强度不同,表现为盆地边缘活动较强,例如在四川盆地北缘的南江杨坝剖面,灯二段顶部可见明显的岩溶角砾。川中古隆起北斜坡的钻井
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