普光地区飞仙关组储层主控因素分析

李中超，孙 利，王 峻，魏立新，刘伟伟，王文之

（1.成都理工大学沉积地质研究院，四川 成都610500；2.中原油田分公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳457001）

飞仙关组是普光地区最重要的开发目的层，为三叠系沉积的碳酸盐岩台地边缘相的白云岩、泥晶灰岩砂屑生屑灰岩，厚度一般为30～50m，埋深一般5300～5500m。前人对普关地区的飞仙关组的地层层序、沉积特征、环境展布、孔隙成因及展布、构造因素、油气成藏期次进行了较多的研究，但针对该区储层演化主控因素的工作不多，研究也不够系统。本文目的是从储层的微观特征出发，结合区域地质特征，讨论飞仙关组储层演化的主控因素，为整体提高气田开发效益奠定地质基础。

1 储层基本特征

1.1 岩矿特征

普光飞仙关组储层以白云岩为主，白云石含量在92%以上，方解石4%～8%，含极少量沥青和泥质成分。依据岩石化学、能谱分析等研究，进一步对岩石中矿物组成进行了分析。分析表明，储层矿物成分除含白云石、方解石外，还部分含有少量非碳酸盐自生矿物，例如黄铁矿、石英、黏土矿物、石膏等，未见菱铁矿。储层岩石结构主要为晶粒、颗粒，其中晶粒云岩以粗晶、中－细晶、细粉晶为主；颗粒云岩以鲕粒（残鲕）、砾屑、砂屑为主；胶结物以亮晶为主，含量19%～35%。

1.2 储集空间类型及物性特征

根据对普光2、102－1等井的分析资料（铸体薄片、阴极发光定等）表明：飞仙关组主要发育孔隙和裂缝两种储集空间类型，以孔隙为主，裂缝局部或欠发育[1]。孔隙包括两种类型，一种为与溶蚀有关的（如溶孔、溶洞等）占绝对优势；另一种为与溶蚀无关的晶间孔。溶孔中又以晶间溶孔和晶间溶蚀扩大孔、鲕模孔、粒内溶孔为主[2]。裂缝整体不发育，但从岩心观察、EMI成像测井显示，普光地区发育有充填张性缝、充填压性缝、未充填张性缝等3种类型。

通过对普光地区12口井岩心物性资料（4749个样品点）分析表明，储层物性总体上较好，但变化大，非均质严重。孔隙度主要在0.26%～28.86%之间，平均8.11%。以中－高孔隙储层为主，大于5%的样品占66.6%；渗透率处于0.0001～9664.90×10－3μm之间，对数平均1.41×10－3μm2；以中－低渗储层为主，大于1×10－3μm2的样品在50.0%以上。平面上，飞仙关组储层以Ⅰ＋Ⅱ类（孔隙度大于5%）的储层为主，面大积展布。该类储层主要集中在滩核部位以及水动力较强砂－砾屑滩体中。垂向上，下部储层最好，向上逐渐变差，储层孔渗随岩性变化明显。

2 储层主要控制因素

2.1 沉积相对储层的控制作用

通过对普光地区38口完钻井资料研究认为，飞仙关组沉积微相与孔隙度的关系密切，沉积微相控制该区储层的分布和发育，为受颗粒滩控制明显的相控储层[3]。一般来说，优良的储集岩段通常发育在向上变浅颗粒滩相中部，其它沉积微相储层发育情况往往较差。从岩相上分析，储层中重结晶的鲕粒云岩、砂屑云岩和鲕粒灰岩、砂屑灰岩等往往具有良好物性，而其它岩性的储集条件相对较差。

该区目的层储集空间形成发育与颗粒滩关系密切。滩体的不同部位，其储集条件差异较大，一般而言，储层质量由好至坏的顺序为滩核）滩核－滩缘）滩缘。这是由于，滩体低部位通常具有进积特征，由鲕粒快速堆积所形成，鲕粒混合水白云化不充分，未完全发生变晶。白云石晶粒细小，原结构破坏轻微，虽经后期埋藏溶蚀，但仍以粒内孔隙为主，储集能力较好，但渗流能力差；在滩体高部位，早期由于水动力较强，易形成内碎屑－鲕粒滩，滩体内部加积特征明显，由于水体较浅，鲕粒混合水白云化充分，完全发生变晶，原结构破坏严重，形成中粗晶残余鲕粒白云岩，晶间孔为主，储渗能力强。到后期逐渐过渡为蒸发坪，沉积砂屑细粉晶白云岩，储层物性逐渐变差（图1）。

2.2 成岩改造是储层形成的关键

现今普光气田储层的形成，经历了对其不利的胶结、压实和压溶作用为主的破坏性成岩作用，以及对其有积极作用的白云化、溶解和构造破裂作用为主的设性成岩作用[4]，是这两种作用经过长期相互影响的结果。其中，对储层储集空间形成最有利的是白云石化作用，此外重结晶和溶蚀作用也非常重要。

2.2.1 白云石化作用

白云石化作用是普光地区飞仙关组储层物性改变的基本条件，也是次生孔隙形成的基础。在这个过程中，一方面由于白云石交代同等数量的方解石会造成固体体积缩小13%，所以在不考虑其他因素影响的前提下，岩石孔隙度会增加13%。另一方面，白云石化过程会改变原岩中孔隙网络，增强晶间孔之间相互连通，进而储层孔隙的渗透能力得到增强[5]。飞仙关组储层大部分白云石晶体具有多结构的阴极发光环带，说明反复遭受大气水淋滤和混合水白云石化而经历了多次离子交换，白云岩溶蚀孔洞的观察也表明属于同生期成岩作用的特征。

2.2.2 重结晶和溶蚀作用

重结晶作用：白云石重结晶作用可以进一步改善了普光地区储层的渗透能力。在地下埋藏环境，白云岩化的岩石易于发生重结晶作用，使岩石结构发生变化，形成大晶体间支架式的结构，致使晶体与晶体之间孔隙增大，从而改善和增强储层的渗透能力。

溶蚀作用：主要包括早期大气淡水淋滤和有机酸性水溶蚀作用。早期大气淡水淋滤溶蚀作用，主要是沉积物在沉积过程中频繁受到多频次的海平面升降影响，在颗粒滩的高部位容易接近和出露海面接受大气淡水的淋滤作用，形成选择性的粒内溶孔、铸模孔等[6]，但由于该类孔隙遭受后期的充填胶结的内部物质并不均一，易遭受晚期的溶蚀形成大量溶孔，这对该区储层性能的提高起着非常积极的作用。此外，有机酸性水溶蚀作用在普光地区作用范围亦较广，且规模较大。地层中富含有机酸的酸性水，使晶间孔、残余原生粒间孔溶蚀扩大，或溶解粒间方解石胶结物，岩石发生非选择性溶蚀，形成大量的次生孔隙，进而形成了该区域天然气重要的储渗空间[7－8]。

图1 普光2井储层综合柱状图

2.3 较好的保存条件

鲕滩储层的原岩－鲕粒灰岩本身可以形成优质的储层，加上后期的成岩改造，造就了今天普光地区高孔、中高渗的储层特征。但在地下五千米以下储层等孔渗性能得到较好的保持，保存条件是极其重要的因素，这主要包括巨厚沉积作用、构造托举作用等。

2.3.1 巨厚沉积的作用

厚度巨大的沉积非常有利于地下储层孔隙（原生、次生孔隙）的保存。飞仙关组鲕滩相带沉积时，颗粒之间原生粒间孔和同生期形成的各种溶孔和晶间孔在储层中的大量保存，与沉积速率和海平面变化匹配造成鲕粒岩向上加积形成巨厚储层密切相关。飞仙关组鲕粒岩的加积使滩核部位短期内形成巨厚沉积，渗滤粉砂、压实胶结作用，使顶底和边部的储集空间消耗殆尽。但滩体中部由于顶底和边部致密胶结对压实成岩流体的相对屏蔽和巨厚的储层对碳酸钙饱和流体的淡化，从而减弱了渗滤粉砂、胶结作用和压实作用等对孔隙网络的破坏，利于原生孔及同生期孔隙的保存；而滩缘位因储层较薄，成岩流体影响很大，原生孔及同生期孔隙保存几率很小，不利于早期储集空间保存（图2）。

2.3.2 构造托举作用

在强构造挤压作用下，普光地区飞仙关组上覆雷口坡－嘉陵江组地层，形成一系列顺层滑脱断褶带，而断皱带底部因地层形变产生可容纳空间[12]；下伏飞仙关组因上部可容纳空间的产生，形成强挤压应力区下伏的相对张应力区，并在逆冲断层和反冲逆断层的共同作用下，产生挤压上拱力，抵消了部分上覆压力，并使上盘上冲和变形扩容。变形扩容时，在飞仙关组造成相对负压环境，从而加速天然气运聚过程。烃类的充注，有效地阻止了充填和胶结作用的继续，使储层中的原生孔和溶蚀作用形成的大量的次生孔隙得到较好地保留[9－11]。

3 储层的形成与演化

图2 普光气田鲕滩加积与早期孔隙保存成因示意图

目的层段滩体类型以台地边缘鲕粒滩占优势，主要分布在飞仙关组飞一二段地层中，其次是台地边缘内碎屑滩和生物屑滩[13－15]。这些滩体在沉积时，主要堆积了一套分选、磨圆较好的颗粒，其原生粒间孔可达30%以上。此后，这些沉积物进入准同生－浅埋藏阶段，发生第一期纤柱状和第二期粉－细晶方解石胶结，其胶结作用的结果可使早期的原生孔隙减低20%～90%，沉积物完全固结。随海平面升降的变化，这些固结的滩体频繁出露于海平面之上，遭受大气水、海水和混合水的作用，经过改造的滩体中孔隙度达5%～20%。此后，随滩体埋藏深度的增加，当达到中埋藏阶段时，发生第三期中粗晶方解石的胶结，早期滩体中的次生孔隙基本消失（晶间孔除外），孔隙度减低到5%以下。当滩体进入深埋藏阶段后，随下伏或相邻地层中的有机质演化成熟，液体烃开始大量形成，同时产生较多的伴生有机酸等腐蚀性组分进入地层水中。这些地层水沿断层和裂缝进入滩体中，形成大量的粒间溶孔和粒内溶孔，其孔隙度可达5%～8%，同时液体烃进入滩体储集层中。随埋藏深度的进一步增加，早期滩相储层中的液体烃开始向气态烃转变，在这一过程中，将释放出较多的腐蚀性组分，并对滩相储层进一步溶解形成次生孔隙，储层的孔隙度局部达到15%左右。此过程中，烃类的进入可避免储集空间被后期胶结物充填。随后的多期构造运动，对滩相储层的储集性能影响不明显，仅在局部产生的裂缝可提高储层的渗透率，进而影响井的产能。

4 结论

1）普光地区飞仙关组储层岩性以晶粒云岩、颗粒云岩为主；储集空间类型以孔隙为主，裂缝不发育，储层物性总体上较好，以中－高孔、中－低渗为主，但变化大，非均质严重。

2）飞仙关组储层属于受颗粒滩控制的相控储层，最好的储集岩段发育在颗粒滩亚相，且往往发育于向上变浅滩体的中部，其它微相储集条件较差。成岩作用影响着集空间的形成，其中对其形成最有利的是白云石化作用，此外重结晶和溶蚀作用也不可忽视。巨厚沉积有利于储层原生及同生期孔隙的保存。此外，上覆地层中发育顺层滑脱断褶带产生的构造托举作用，使储层中高孔隙得到较好的保持。

3）在从地表到地下的深埋过程中，飞仙关组沉积物（岩）受到多期大的构造运动改造，使地层的成岩作用及变化呈多期次、多类型的长期叠加的特征，其结果使其原储层组分和内部结构发生了明显的变化，将该套地层内原来以原生孔隙为主的滩相沉积体改造成以次生孔隙占优势的储集层。

[1]马永生，牟传龙.四川盆地东北部飞仙关组层序地层与储层分布[J]，矿物岩石，2005，25（4）：73－79.

[2]马永生，郭旭升.四川盆地普光大型气田的发现与启示[J].地质评论，2005，51（4）：477－480.

[3]梅清，张红梅.川东北飞仙关组鲕滩储层地震响应特征及类型划分[J].天然气勘探与开发，2003，26（1）：1－4.

[4]强子同.碳酸盐岩储层地质学[M].北京：石油大学出版社，1998：223－381.

[5]姜在兴.沉积学[M].北京：石油工业出版社，2003：181－236.

[6]郭彤楼.元坝深层礁滩气田基本特征与成藏主控因素[J].天然气工业，2001，31（10）：12－17.

[7]陈洪德，黄福喜.中上扬子地区碳酸盐岩储层发育分布规律及主控因素[J].矿物岩石，2009，29（4）：7－15.

[8]蔡立国，饶丹.川东北地区普光气田成藏模式研究[J].石油实验地质，2005，27（5）：462－467.

[9]林良彪，陈洪德，张长俊.四川盆地西北部中三叠世雷口坡期岩相古地理[J].沉积与特提斯地质，2007，27（3）：52－57.

[10]刘宏，谭秀成，周彦，等.川东北黄龙场气田飞仙关组台缘滩型碳酸盐岩储层预测[J].石油学报，2009，30（2）：219－224.

[11]曾德铭，王兴志，张帆，等.四川盆地西北部中三叠统雷口坡组储层研究[J].古地理学报，2007，9（3）：254－258.

[12]马永生.四川盆地普光超大型气田的形成机制[J].石油学报，2007，28（2）：9－14.

[13]马永生，郭彤楼，赵雪凤，等.普光气田深部优质白云岩储层形成机制[J].中国科学：D辑，2007，37（S2）：43－51.

[14]赵雪凤，朱光有，张水昌，等.川东北普光地区与塔中地区深部礁滩体优质储层的对比研究[J].沉积学报，2009，27（3）：390－400.

[15]冯增昭，鲍志东，李尚武，等.中国南方早中三叠世岩相古地理[M].北京：石油工业出版社，1997.