川北地区飞仙关组储层形成与演化分析

吴 斌 肖世洪 冯明友

(1.重庆能源集团页岩气公司， 重庆 400060； 2.西南石油大学资源与环境学院， 成都 610500)

近年来，四川盆地东北部的勘探和研究表明，沉积相的展布控制了飞仙关组储层的发育范围，多位于台地边缘的高能滩相地带，后期成岩环境(云化作用和埋藏溶蚀作用)的强弱极大地影响了该套优质储层的形成[1-6]。本次研究结合宏观和微观地质资料，对飞仙关组储层形成与演化进行探讨，希望为该地区的地质勘探提供一定的理论支撑。

1 地质概况

川北地区在地理位置上东邻大巴山和龙门山，面积约8 000 km2，该地区主要包含张家扁和九龙山等构造，是川西北气矿油气勘探的主要对象。随着龙门山岛弧的形成，康滇古陆作为川北地区海域飞仙关组沉积的主要物源区，形成了川东碳酸盐台地、川中半局限海、开江— 梁平以及鄂西 — 城口海槽4个大的沉积单元，岩石类型的变化在纵向上具有碳酸盐岩与泥岩交替沉积的特点(图1)。

2 储层特征

2.1 主要岩石类型

工区飞仙关组岩心的观察及物性分析表明，有鲕粒云岩、鲕粒灰岩、泥粉晶灰岩以及泥粉晶云岩等4大类，其中鲕粒云岩、亮晶鲕粒灰岩是主要的储集岩类(图2A、2C)。泥粉晶灰岩在向粉晶白云岩转化过程中，形成具残余颗粒结构的储集空间，同时大量的粒间、粒内溶孔、晶间溶孔、晶间孔和铸模孔等见于鲕粒白云岩中。另外，虽然鲕粒灰岩在沉积过程中形成大量的原生孔，但是只能见到少量的粒间溶孔和粒内溶孔，其余大部分原生孔隙经过后期多期次的胶结作用、压实作用改造后很难保留下来(图2B)。

2.2 储渗空间类型及特征

根据储集空间的大小、成因及形态，可将工区飞仙关组储集空间分为孔隙、溶洞和裂缝3大类，其中主要孔隙类型有铸模孔、粒内溶孔、晶间孔和残余粒间孔。

铸模孔、粒内溶孔由早期大气水溶蚀作用或经埋藏期溶蚀作用而形成，块状方解石充填且大多较规则是早期粒内溶孔的主要特征(图2A)；晚期粒内溶孔主要是由颗粒内亮晶或泥晶方解石被选择性溶蚀而成，形状多为不规则状(图2A和图2C)，在飞一和飞三段这种晚期的粒内溶孔为主要储集空间。残余鲕粒白云岩及鲕粒灰岩中均可以出现铸模孔，当鲕粒之间填隙物是微-粉晶白云石时易形成铸模孔(图2A)，溶掉的通常是经微-粉晶白云石交代作用影响的鲕粒、砂屑和生屑。

残余粒间孔及晶间孔主要是颗粒之间经胶结作用形成的残余粒间次生孔隙，部分残余粒间和晶间溶蚀孔隙经溶蚀作用改造而形成(图2D和2E)，是工区次要的孔隙类型。此类孔隙主要在鲕粒白云岩及鲕粒灰岩中发育，并且多见于亮晶胶结物生长的接合部位。

图1 研究区构造位置及飞仙关组地层沉积柱状图

A.鲕粒云岩，粒间溶孔和粒内溶孔，L16井，飞三段，井深5 201.8 m，(-)×5；B.亮晶鲕粒灰岩，三期胶结，第一期为马牙状亮晶方解石，第二期为中 - 细晶方解石，第三期为中 - 粗晶方解石，B1井，飞三段，井深5 219 m， (-)×5；C.位于颗粒之间的残余粒间孔，L16井，井深5 202 m，飞一段，(-)×5；D.鲕粒云岩，残余粒间溶孔，TS5井，井深2 892.57 m，飞一段；E.鲕粒灰岩中的粒间孔发育，被沥青近全充填，方解石1～3期胶结，L16井，飞三段，井深5 207.86 m，(-)×5；F.亮晶鲕粒灰岩中的缝合线及溶孔，S1井，井深4 494.02 m，飞三段，(-)×2.5。

图2川北地区飞仙关组岩石类型及储集空间图

此外，由压溶而成的压溶缝，常发育于碳酸盐岩中，呈锯齿状，在缝合缝中主要充填一些不溶残余物，如黏土泥和沥青等(图2F)。研究层段中的缝合线并未充分发育，可作为油气渗滤的通道。

3 飞仙关组储层形成及演化探讨

工区飞仙关组的滩体主要分布于飞一和飞三段中，滩体类型中台缘鲕粒滩占优势，台内碎屑滩和鲕粒滩(图1和图3)次之。飞仙关储层的形成和演化经历了复杂的沉积、成岩环境，沉积环境的变化形成了不同的岩石微相及微相组合，则成岩环境及演化有着较大的差异[9-11]，其成岩作用也发生了相应的变化(图3)。研究发现飞仙关组滩相储层有2种沉积、成岩改造序列：第一种，浅水高能带，自下而上变浅，在同生 — 准同生期接受沉积，后被未固结物覆盖经历短暂的海底成岩环境，便暴露于水体附近，为受大气淡水成岩作用环境改造的序列，最后由于上覆沉积物的堆积转入浅埋藏、中埋藏和深埋藏成岩环境；第二种，深水低能或浅水低能带，在同生 — 准同生期接受沉积，一直未出露于水体之上，由于上覆沉积物的堆积而直接埋入地覆，接受埋藏成岩环境的改造。我们可以通过图3认识川北地区飞仙关组储层形成及演化。

图3 川北地区飞仙关组沉积相、沉积环境及成岩作用关系图

飞仙关期沉积了一套分选、磨圆较好的高能滩体，该套高能滩体作为飞仙关组主要的储集体，原生孔隙空间可达30%以上。此后，这些高能滩体进入浅埋藏期，颗粒边缘分别被第一、二期纤维柱状和粉-细晶方解石胶结，这些胶结产物充填原生孔隙空间，使最初的原生孔隙降低20%～90%，在此期间沉积产物固结成岩。海平面发生周期变化，颗粒滩也周期性地暴露于水体之上，大气淡水、海水和混合水对其进行改造。混合水云化作用使得该时期高能滩体中的颗粒和第一二期方解石胶结物向白云石转化，沉积岩体转变以颗粒白云岩为主，储集空间以晶间孔为主；同时，由于准同生期的溶蚀作用，形成一定数量的粒间、粒内溶孔和铸模孔。经浅埋藏期的储层改造作用，高能滩体中的孔隙空间可达5%～20%。此后，随着上覆沉积物的不断增加，高能滩体进入中埋藏期，部分孔隙被第三期中-粗晶方解石胶结物充填；同时，高能滩体中相邻地层发生有机质热演化作用，大量液态烃形成，一些伴生有机酸类腐蚀物进入地层水。前期形成的次生孔隙基本消失，有效孔隙降至5%以下。在深埋藏期，酸性流体沿断层和裂缝进入高能滩体中，发生溶蚀作用形成粒间、粒内溶孔，其孔隙空间可达5%～8%，液态烃类物质开始进入储集体中。随着地温及埋藏深度不断增加，储集体中的液态烃向气态烃类物质转化，一些酸类腐蚀性组分被释放出来，储集体的颗粒边缘进一步被溶解，形成少量次生孔隙，局部有效孔隙度可达6%～12%。至此，飞仙关组的储层形成，后期构造运动对储层的改造作用不明显，仅局部形成一些裂隙，影响储层的产能。

总之，多种因素控制了工区飞仙关组优质储层的形成[12-13]，沉积环境是影响高能滩体分布范围的基础因素；成岩作用是决定优质储层基本特征和储集空间内部结构的关键因素，控制着储层的最终展布。

4 结 语

通过本次研究，我们获得了以下几方面的认识：

(1)鲕粒云岩和亮晶鲕粒灰岩是区内飞仙关组的主要储集岩类，储渗空间成因复杂，以次生的孔、洞、缝为主，仅偶见残余的原生粒间孔。

(2)工区飞仙关组储层的形成和演化经历了复杂的沉积和成岩环境，沉积作用和后期成岩作用是其主要的控制因素。滩体的高部位是储集体发育的有利部位，后期云化及埋藏溶蚀作用是次生储集空间发育的必要条件，极大地提高了储层的储集性能。

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