川北阆中—南部地区裂缝与孔洞特征及其相互关系

邵晓州 秦启荣 苏培东 范晓丽 吴 鲜 余 川

（1.西南石油大学，成都 610500；2.中原油田勘探开发科学研究院，濮阳 457001）

川北阆中—南部地区裂缝与孔洞特征及其相互关系

邵晓州1秦启荣1苏培东1范晓丽2吴 鲜1余 川1

（1.西南石油大学，成都 610500；2.中原油田勘探开发科学研究院，濮阳 457001）

四川阆中—南部地区裂缝类型主要有成岩缝与构造缝，其低角度斜交缝和水平缝两种结构缝发育最好。千一段溶蚀孔洞一般以圆、椭圆形为主，洞径为2～10mm。大安寨段溶蚀孔洞较发育，孔径主要为0～1mm，溶蚀孔洞大部分被方解石充填。裂缝是形成次生孔洞的重要因素，溶蚀孔洞与成岩期裂缝关系不甚密切，溶蚀孔洞沿构造裂缝发育现象较普遍。

裂缝；溶蚀；孔洞；阆中；川北

川北阆中—南部地区行政区划隶属于四川省阆中市境内，区域构造位置属川中隆起北部斜坡带。川北地区地质条件复杂，大安寨段和千佛崖组储层岩石孔隙结构较差，具四高(排驱压力高、中值压力高、均值高、隙间水饱和度高)、四低(变异参数低、孔喉≥0.075μm 分布低、m/x低、m×C 低)特征，属区内致密储层。孔、洞、缝是大安寨段和千佛崖组油气的主要储渗空间，分布极不均匀，而其发育程度决定了油气产能的高低［1－2］。系统研究阆中—南部地区裂缝与孔洞的特征及其关系，对指导该区油气勘探具有重要意义。

阆中—南部地区位于四川盆地川中隆起北部斜坡带，是川中隆起向川北坳陷延伸的一个低幅度鼻状隆起带的一部分［3］，与梓潼—苍溪鼻状构造带和仪陇—平昌低缓构造带毗邻（图1）。区内构造主要由一些呈弧状弯曲的挤压性褶皱和旋扭性褶皱所组成，构造性质既有挤压性的，也有压扭复合性的，同时还存在张性构造。区内受到多期次、多方位、多性质的构造应力作用，形成了复杂的构造样式，构造方向主要有北北东向、北北西向和近东西向。

根据地表露头及钻井分析，四川盆地北部地区侏罗纪—白垩纪河湖相地层是在印支期强烈隆升成陆的基础上沉积而成，地表出露蓬莱镇组。其中，中侏罗统千佛崖组地层由一套包括湖进和湖退完整的沉积序列组成，岩性以黑色页岩、灰色泥岩和粉砂岩为主，下侏罗统自流井组大安寨段地层以灰岩和黑色泥页岩为主。以上地层是本文研究的目的层。

图1 阆中—南部地区构造位置图

1 研究区裂缝特征

1.1 裂缝类型

观察阆中—南部地区10口钻井岩心发现，在中侏罗统千佛崖组、大安寨段，裂缝主要有成岩缝与构造缝两类。

区内地层中成岩缝类型有层间缝和缝合线2种。层间缝即岩层的层面或层理，现场常描述为水平裂缝。缝合线主要发育在大安寨段介壳灰岩和泥灰岩中，绕岩心一周，与层面平行或低角度相交，有机质、泥质、黄铁矿全充填，裂缝宽度多小于0.5mm，在石龙11井、川石47井均有发育。

研究区构造缝主要有水平缝、低角度斜交缝、高角度斜交缝和垂直缝。据岩心观察，千佛崖一段裂缝以低角度斜交缝发育最优，占统计裂缝的58%，其次为水平缝和垂直缝，而高角度缝在岩心中极少见（表1）。值得注意的是，岩心中未见高角度缝不一定代表区内不发育高角度缝，这与岩心本身的尺寸有很大关系。

表1 裂缝数目分布表

大安寨段裂缝与千佛崖组一段一样，以低角度斜交缝和水平缝发育最优，分别占统计裂缝的45%和36%，垂直缝稍次，占统计裂缝的16%，同样少见高角度斜交缝。

1.2 裂缝充填特征

据10口岩心统计，千一段岩心见三种充填类型的裂缝，其中半充填缝居多，占66%，未充填缝与全充填缝较少，分别占19%和15%。大安寨段岩心中只见两种充填类型裂缝，58%的未充填缝和42%充填缝，未见半充填缝。千一段裂缝缝面多见方解石晶体，少量见黑色的有机质、泥质、黄铁矿全充填。大安寨段充填缝与半充填缝见于各岩心段，充填物主要是泥质和方解石。

总体而言，本区裂缝的充填程度不高，未充填缝占一半以上，这反映了裂缝较好的有效性。裂缝既是储集空间，又是重要的有效渗流通道［4］，控制着储层流体的渗流性，因此裂缝充填程度越低对油气的勘探开发越有利。

2 研究区岩心孔洞特征

根据取心观察，储层的储集空间除裂缝外，还有溶蚀孔洞、晶间孔、粒间孔。本次主要研究的是溶蚀孔洞。

2.1 溶蚀孔洞形状特征

千佛崖组一段溶蚀孔洞形状以圆形、椭圆形为主，少量鸟眼状、梭状，个别呈正方形状，两个或两个以上的孔洞可复合成近三角形、哑铃形等形态［5］。多数孔洞孤立分布，部分与裂缝串通或沿裂缝发育。孔洞分布不均，孔洞壁多粗糙。

大安寨段溶蚀孔洞较发育，见于多口井，如石龙3井、石龙7井、石龙11井、川石44井和川石47井。溶蚀孔洞形状以椭圆状和针状为主，其次为圆状或浑圆状。

2.2 溶蚀孔洞大小特征

千佛崖组一段溶蚀孔洞只见于石龙11井。岩心中共见孔洞77个，洞径一般2～10mm，较大的为8～15mm，常与微裂缝相连构成缝洞系统。

大安寨段溶蚀孔洞较发育，如石龙3井、石龙7井、石龙11井、川石44井和川石47井均有发育。据岩心观察，溶蚀孔洞孔径一般以0～1mm为主，多为针状孔，占统计孔洞的38%，孔径为3～7mm的孔洞占41%，孔径大于7mm的孔洞在岩心中较少见（图2）。

图2 大安寨段溶蚀孔洞孔径分布图

2.3 溶蚀孔洞充填特征

千佛崖溶蚀孔洞只见于石龙11井，岩心中共见孔洞77个，多数孔洞孤立分布，部分与裂缝串通，多数孔洞为方解石晶体充填，少量为沥青质充填［6］。据观察，大安寨段溶蚀孔洞大部分为方解石充填，其余孔洞被泥质、沥青质充填。

在千一段，石龙11井岩心观察到的77个溶蚀孔洞大多被方解石和沥青全充填。从岩心观察来看，大安寨段溶蚀孔洞充填程度一般，未充填、半充填和全充填三种情况比例相当。但相比较而言，溶蚀孔洞半充填较多，占37%；全充填其次，占34%；未充填相对较少，占29%。

3 裂缝与孔洞的关系

从阆中—南部岩石薄片观察，孔、洞、缝是油气的主要储渗空间。从岩心观察来看，孔洞主要为次生孔洞，即由原生粒间孔隙改造变化形成的次生溶孔、溶洞等。构造裂缝为岩溶发育提供物质通道，非构造裂缝可以加速溶蚀作用的进行，促进岩溶的发育，岩溶的发育又可以使小裂缝变成大裂缝。

3.1 溶蚀孔洞与成岩裂缝的关系

区内溶蚀孔洞主要发育在灰岩（砂岩）与泥岩互层组合中，纯灰岩（砂岩）及泥岩段中少见。它们沿各种成岩缝分布，如层间缝、压溶缝及成岩压裂缝，且多被充填，对油气储渗作用甚微。此外，以泥质岩为主的层段无成岩裂缝，且具有黏土矿物很强的抗溶性，因此很少发育有溶蚀孔洞。在成岩过程中，溶蚀作用对岩石是破坏作用，但对形成次生孔洞，改善油气储渗条件十分有利。缝合线宽度多小于0.01mm，多被有机质、泥质充填，常呈网状分布，局部见溶孔沿缝分布（图3）。总体来看，溶蚀孔洞与成岩期裂缝关系不大。

图3 溶蚀孔洞沿缝合线分布

3.2 溶蚀孔洞与构造裂缝的关系

本区溶蚀孔洞沿构造裂缝发育现象较普遍。据录井资料统计，石龙12井大一亚段取芯发现裂缝20条，其中水平缝12条，其余为低角度斜交缝和垂直缝。其中一条低角度斜交缝，缝面有溶洞12个，洞径2～10cm，洞内见石英自形晶簇。又如石龙2井2 824.89m处，介屑灰岩中的低角度斜交缝被溶蚀作用改造，发育较多的晶间溶孔。在镜下可发现裂缝面处溶蚀孔洞发育（图4），沿微裂缝溶蚀孔洞呈串珠状分布，大小为 （0.008mm×0.009mm）～（0.40mm×0.16mm）。

图4 溶蚀孔洞沿微裂缝呈串珠状分布

3.3 溶蚀作用与裂缝有效性的关系

阆中—南部地区残余介屑灰岩中溶蚀作用发育，在构造作用下易形成裂缝，后期成岩作用再沿构造裂缝溶蚀改造，就形成了复杂的近EW向和近SN向裂缝系统。如大一亚段的储渗空间主要为构造裂缝和构造期后的溶蚀孔洞缝，孔洞大小不一，小的仅0.05～2.00mm，大的可达数厘米。孔洞发育在成岩期及构造期充填的方解石晶族上，常呈串珠状和透镜状分布。

千佛崖组和大安寨段孔洞大多为溶蚀孔洞，共发生三期溶蚀作用：一是成岩期潜流带的水平溶蚀孔洞，虽然大部分空间被充填，但对构造期及构造期后的溶蚀作用奠定了基础，因为成岩裂缝及溶蚀孔洞发育的部位，往往是岩体最易破裂的部位；二是构造期溶蚀作用；三是构造期后的溶蚀作用。如石龙2井产层段发育的溶蚀孔洞多为复合型，即在成岩期溶蚀孔洞基础上再叠加构造期及构造期后的溶蚀作用，使原来的缝洞有效性变好。

通过以上研究认为，裂缝是溶蚀作用大规模产生的关键因素，即裂缝是形成次生孔洞的重要因素，溶蚀作用多沿裂缝进行，裂缝的发育区也是溶蚀孔洞的发育区，两者在分布上具有一致性［7］。缝洞特征表明，残余介屑灰岩中溶蚀缝、洞与成岩缝、构造缝相辅相成，形成复杂的缝洞系统，共同构成油气运聚的通道和储集空间。一般来说，与孔洞连通的裂缝越多，连通程度就越大，孔洞的渗透性就越好，底水驱动速度就越快，驱油效率也越高。孔洞、裂缝组合方式不同，后期在开发过程中采取的方式也不一样。因此，今后要加强对孔洞和裂缝发育程度、分布规律的研究。

4 结 论

（1）千一段和大安寨段内低角度斜交缝和水平缝最发育，主要为未充填缝，对油气勘探较为有利。

（2）千一段岩心中溶蚀孔洞洞径一般2～10mm，孔洞分布不均，多数孔洞为方解石晶体充填。大安寨段溶蚀孔洞较发育，孔径以0～1mm为主，大部分被充填且以方解石为主。

（3）阆中—南部地溶蚀孔洞与成岩期裂缝关系不大，溶蚀孔洞沿构造裂缝发育现象较普遍。裂缝是形成次生孔洞的重要因素，裂缝的发育区和溶蚀孔洞的发育区在分布上具有一致性。

[1]黎从军.川北柏垭地区大安寨一亚段储渗体特征及油气分布[J].石油与天然气地质，2002，23（1）：81-83.

[2]许红梅.薄层灰岩的油气富集区预测方法初探—以川北大安寨段为例[J].石油地球物理勘探，2002，37（1）：77-84.

[3]陈汉军，吴亚军.川北阆中—南部地区茅口组礁滩相储层预测[J].天然气工业，2008，28（11）：22-25.

[4]曾联波 雷家油田下第三系低渗透储层裂缝特征 石油与天然气地质，1999，20（2）：167-169.

[5]徐徽，何幼斌，程光华.轮南潜山奥陶系碳酸盐岩储层孔洞发育特征[J].石油天然气学报，2005，27（3）：434-436.

[6]黄文明，刘树根，张长俊，等.四川盆地震旦系储层孔洞形成机理与胶结充填物特征研究 石油实验地质，2009，31（5）：449-454.

[7]郑建东，朱建华，卢艳.兴城地区火山岩储层孔洞裂缝发育与产能关系研究[J].石油天然气学报，2008，30（6）：82-86.

Abstract：Based on the analysis of cores,cast thin section,scanning electron microscope,well drilling and logging,the main fractures types are found to be diagenetic fractures and tectonic fractures,in Nanbu area of Langzhong,northern Sichuan Basin.Among them,the low angle oblique crossing fracture and horizontal fracture are mostly developed.The diameters of solution fissure are mainly 2～10mm in the forms of roundness or oval in first member of Qianfoya formation.The solution fissures are mostly filled by calcite in Da’anzhai member.Fracture is an important factor of the secondary holes,and solution pores and diagenetic cracks are not linked,in addition,the solution pores are always developed in the trace of structural cracks.

Key words：fracture；solution pores；hole；Langzhong；northern Sichuan

On the Characteristics of Pore and Fracture in Nanbu Area of Langzhong,Northern Sichuan Basin

SHAO Xiao-zhou1QIN Qi-rong1SU Pei-dong1FAN Xiao-li2WU Xian1YU Chuan1
（1.Southwest Petroleum University， Chengdu 610500；2.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,Zhongyuan Oilfield,Puyang 457001）

TE122

A

1673－1980（2011）06－0015－04

2011－06－18

邵晓州（1985－），男，宁夏银川人，西南石油大学资源与环境学院在读硕士研究生，研究方向为石油地质勘探。