川西龙门山前雷口坡组四段白云岩储层孔隙结构特征及储层分类

陈昱林，曾 焱，段永明，王琼仙

(1.中国石化 西南油气分公司 博士后科研工作站，成都 610041； 2.中国石化 西南油气分公司 勘探开发研究院， 成都 610041； 3.中国石化 西南油气分公司，成都 610041)

四川盆地川西坳陷龙门山前雷口坡组储层形成于潮坪相沉积环境，经历多期云化、溶蚀及构造作用，多重孔隙和裂缝共存，岩性复杂多样，储集空间类型、孔隙结构复杂，储层呈薄互层状，层数多，纵向非均质性强[1-4]。这些因素导致储层综合评价难度大，影响对整个山前带雷口坡组气藏的认识，也制约了该气藏进一步的产能评价与开发技术政策制定。前人对该区储层分类评价主要基于常规物性参数，对于储层整体特征描述较多，但对于孔隙结构特征以及储层类型划分缺乏深入研究，因此该区不同类型储层的微观孔隙结构特征不明确，储层分类评价不够精确。

本文利用岩心观察、铸体薄片、毛管圧力曲线和CT扫描等资料，对川西龙门山前雷口坡组四段上亚段(下称雷四上亚段)白云岩储层孔隙结构特征进行研究，划分出了4类储集空间组合类型，定性和定量分析了4类储集空间类型的岩性特征、物性特征以及孔隙结构特征，并结合前人的储层分类成果，重建了包含储集空间组合类型的储层分类标准，以期为该区气藏高效开发提供参考。

1 地质背景

研究区构造位置处于川西坳陷西缘石羊—金马—鸭子河构造带上，该构造带属于龙门山大型构造带中段的山前隐伏构造带；总体构造格局表现为“两隆、两凹、两斜坡”，分别为金马—鸭子河—安县隆起带、新场隆起带，元通—安德凹陷、绵竹凹陷，广汉中江斜坡带和文星绵竹斜坡带，具有分布区域广、面积大、幅度高等特点[4](图1)。中三叠统雷口坡组沉积时的古地理和古环境，主要为受限制的陆表海由于海水间歇性进退所形成的断续淹没的蒸发台地[2]。雷四上亚段地层厚度稳定，云岩以微晶云岩、粉晶云岩、砂屑云岩、藻屑云岩为主，灰岩以砂屑灰岩、微晶灰岩为主，生物化石以藻类及藻屑为主，其他生物不发育，可见明显的藻层叠构造、藻粘结构造、纹层构造、鸟眼构造、石膏结核等构造，研究区总体以潮坪相沉积为主[3-4]。

图1 四川盆地西部龙门山前雷口坡组顶构造单元及研究区位置Fig.1 Structural units of Leikoupo Formation in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin and studied area

2 储层基本特征

2.1 岩性特征

通过岩心、岩屑观察及薄片显微鉴定，龙门山前雷四上亚段岩石类型复杂多样，可分为2大类：白云岩类和灰岩类。白云岩类主要包括藻粘结白云岩、微粉晶白云岩、(藻)砂屑白云岩、含灰白云岩和灰质白云岩等5种；灰岩类主要有泥微晶灰岩、(藻)砂屑灰岩、含云灰岩和云质灰岩等4种。雷四上亚段储层岩性以藻粘结白云岩、微—粉晶白云岩、藻砂屑白云岩和含灰白云岩等为主，灰质白云岩和(藻)砂屑灰岩次之。

2.2 物性特征

通过对576块样品分析资料统计，储层孔隙度为0.07%～20.21%，平均3.03%；孔隙度大于2%的样品平均值为5.27%。从分布上看，孔隙度小于2%的样品最多，占50.17%； 2%～6%之间的次之，约占35.76%；6%～12%的占11.63%；大于12%的样品最少，只占2.43%。储层渗透率为(0.000 73～710)×10-3μm2，主峰值不突出，在(0.001～0.1)×10-3μm2之间的样品稍多，占50%；(0.1～10)×10-3μm2的样品次之，占40.32%；大于10×10-3μm2的样品占8.99%，小于0.001×10-3μm2的样品最少，只占0.69%。渗透率变化范围大、非均质性强。

3 储集空间类型与孔隙结构特征

3.1 储集空间类型及特征

研究区雷四上亚段储层储集空间类型以白云石晶间溶孔、藻层叠格架溶孔、藻粘结粒间(溶)孔为主，局部发育粒间洞、铸模孔、溶洞和裂缝等。

(1)白云岩晶间溶孔(图2a)。该孔隙类型是本区主要孔隙类型之一，其主要分布在微—细白云岩和残余藻结构白云岩中，岩体晶体形态较清晰、完整。晶间溶孔是在晶间孔的基础上经过大气淡水溶蚀扩大或埋藏期有机酸溶解所致，晶间溶孔常与晶间孔相伴生；在镜下，常见白云石晶体被溶蚀成港湾状，孔隙形态也呈不规则状，孔隙直径0.05～0.4 mm，分布不均，且大小悬殊。其发育程度取决于岩石结构及其被溶蚀的强度。

(2)藻层叠格架溶孔、藻粘结粒间(溶)孔(图2b，c)。本区主要孔隙类型之一，其主要分布在藻纹层白云岩、(残余)藻粘结白云岩中。藻粘结白云岩类遭受多期溶蚀，在前期残余粒间孔、晶间孔及裂缝的基础上，进一步溶蚀在藻构架中形成顺着藻纹层分布的大量溶孔。孔隙形状一般不规则，呈非组构形态。孔隙直径变化范围较大，从0.01 mm到1 mm均有发育。不规则溶孔分布非均质性强。

图2 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段储层储集空间类型Fig.2 Reservoir space types of reservoir in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

(3)晶间孔(图2d)。本区比较常见，灰岩在成岩过程中发生的白云石化，随着矿物体积的缩小，白云石矿物晶粒与晶粒之间就形成了晶间孔。晶间孔的大小和多少与白云化程度有关。该区晶间孔隙主要分布在微—细白云岩和微—细含灰白云岩内，在镜下，晶间孔发育的样品白云岩晶型都比较好，以自形晶和半自形晶为主，晶粒边缘平直，孔隙直径较小，一般为0.01～0.05 mm。

(4)铸模孔(图2e)。薄片中偶见铸模孔，主要有膏模孔和生屑孔2类。铸模孔大小不一，分布不均匀，部分被充填、半充填，连通性不好。该孔隙对储层孔、渗的贡献不大。

(5)溶洞(图2f)。研究区溶洞在局部较发育，溶洞主要分布在藻粘结白云岩内。孔洞直径为2～15 mm左右，分布不均匀，部分空间被白云石、石英等矿物充填；孔喉间见沥青和硫磺充填，溶洞整体连通性不好。

(6)微裂缝、溶缝(图2g，h)。研究区微裂缝、溶缝普遍发育，极大改善了储层储集性能。山前带雷口坡组经历了多次构造运动，控制了多期裂缝的发育。薄片资料表明，研究区至少发育3期裂缝，早期裂缝被充填或半充填，后期裂缝部分保留，部分被扩溶，进一步形成了孔、渗条件更优的储集空间。

3.2 储集空间组合类型及特征

通过岩心观察、铸体薄片、数字岩心以及岩心压汞资料综合分析，川西龙门山前雷四上亚段发育孔隙型、孔洞型、裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型等4种储集空间组合类型[5-6]。

3.2.1 孔隙型

本区孔隙型储层储集空间主要为晶间(溶)孔、藻粘结粒间(溶)孔、藻层叠格架溶孔以及铸模孔，孔隙既是储集空间又是渗流通道。该类储层岩性主要为微粉晶白云岩和含灰—灰质白云岩，孔隙度为2.09%～21.04%，平均6.87%；渗透率较低，分布于(0.009～8.9)×10-3μm2，平均0.218×10-3μm2，孔渗关系较好。毛管压力曲线形态表明，孔隙型储层总体具有较宽缓的孔隙平台，孔隙结构参数显示具有连通性差—好、排驱压力中—高、分选性较好、偏细歪度、单峰等特点(图3a)。根据四川盆地碳酸盐岩储层孔隙与喉道分级标准[7]进行统计，孔隙型储层孔隙类型主要为大孔隙(61.9%)和中孔隙(28.57%)，喉道主要为细喉道(47.62%)和中喉道(33.33%)，孔喉组合类型主要为大孔中—细喉和中孔细喉(图3b)。

三维数字岩心和孔隙网络模型显示，孔隙型储层孔隙分布相对均质[8-12](图3d-f)。计算结果表明，孔隙型储层孔径和喉道分布相对较小，配位数较少，孔隙形状偏三角形，孔隙纵横比相对较大(表1)。孔径分布范围0～400 μm，以小于200 μm的主峰为主，远端次峰表明有少量大孔径的孔隙发育(图3c)。

3.2.2 孔洞型

溶洞是经溶蚀改造扩大直径大于等于2mm的储集空间，根据直径大小划分大洞(≥10 mm)、中洞(5～10 mm)及小洞(2～5 mm)3类[6]。研究区孔洞型储层是在同生—准同生期的溶蚀作用下形成的溶蚀孔洞，主要为小洞。该类储层岩性主要为藻粘结白云岩和微粉晶白云岩，孔隙度为2.67%～8.89%，平均为6.78%，渗透率为(0.07～1.52)×10-3μm2，平均为0.5×10-3μm2，孔渗关系较差。毛管压力曲线形态表明，孔洞型储层部分样品具有较短且陡峭的平台，孔隙结构参数显示具有连通性较差、排驱压力中等、分选性较差偏粗歪度、多峰和尖峰等特点(图4a)。孔喉分布统计结果表明，孔洞型储层孔隙类型主要为中孔隙(50%)、大孔隙(25%)和小孔隙(25%)，喉道主要为微喉道(45%)和细喉道(35%)，孔喉组合类型主要为中孔细喉、小—中孔微喉(图4b)。

图3 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段孔隙型储层孔隙结构特征Fig.3 Comprehensive diagram of pore structure characteristics of pore type of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

表1 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段储层数字岩心孔隙结构参数Table 1 Pore structure parameters of digital core of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

数字岩心和孔隙网络模型显示孔洞型储层非均质性强(图4d-f)。计算结果表明，孔洞型储层孔径和喉道分布范围较广，非均质性强，配位数相对较少，孔隙形状偏三角形，孔隙纵横比相对较大(表1)。孔径分布范围0～700 μm，双峰分布，主峰位于远端600 μm左右，非均质性强(图4c)。

3.2.3 裂缝—孔隙型

裂缝—孔隙型储层储集空间为孔隙，渗流通道为裂缝及喉道。该类储层岩性主要为微粉晶白云岩和含灰—灰质白云岩，孔隙度为2.1%～16.23%，平均为6.31%，渗透率分布范围广，于(0.122～167)×10-3μm2之间，平均为3.07×10-3μm2，孔渗关系受裂缝影响无相关性。毛管压力曲线无明显平台，孔隙结构参数显示其连通性好，排驱压力较低，分选性较差，偏细歪度(图5a)。孔喉分布统计结果表明，裂缝—孔隙型储层孔隙类型主要为中孔隙(47.06%)和小孔隙(35.29%)；喉道主要为细喉道(41.18%)、微喉道(35.29%)和粗喉道(17.65%)；孔喉组合类型主要为中孔细喉、小孔微喉和大孔粗喉(图5b)。

图4 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段孔洞型储层孔隙结构特征Fig.4 Comprehensive diagram of pore structure characteristics of pore-vuggy type of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

数字岩心和孔隙网络模型可以展示出裂缝的三维形态(图5d-f)，从模型可以直观地看出，该类储层非均质性较强。计算结果表明，裂缝—孔隙型储层孔径和喉道分布范围较广，配位数相对较多，孔隙形状偏三角形，孔隙纵横比相对较小(表1)。孔径分布范围0～800 μm，呈双峰分布，远端的主峰说明发育大于600 μm的大孔隙(图5c)。

图5 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段裂缝—孔隙型储层孔隙结构特征Fig.5 Comprehensive diagram of pore structure characteristics of fracture-pore type of in the Longmenshan Mountain,Western Sichuan Basin

3.2.4 裂缝—孔洞型

裂缝—孔洞型储层溶蚀孔洞与裂缝同时发育，孔洞是主要的储集空间，裂缝使孔洞之间的连通性变好。该类储层岩性主要为藻粘结白云岩和微粉晶白云岩，孔隙度为5.63%～13.97%，平均为8.03%；渗透率较高，在(2.12～14.9)×10-3μm2之间，平均6.36×10-3μm2，孔渗无相关性。毛管压力曲线无明显平台，孔隙结构参数显示其连通性好，排驱压力低，分选性较差，偏粗歪度，具有多峰和尖峰等特点(图6a)。孔喉分布统计结果表明，裂缝—孔洞型储层孔隙类型主要为大孔隙(68.75%)和中孔隙(18.75%)，喉道主要为粗喉道(50%)、微喉道(18.75%)和细喉道(18.75%)，孔喉组合类型主要为大孔粗喉(图6b)。

数字岩心和孔隙网络模型显示，裂缝—孔洞型储层非均质性强(图6d-f)。计算结果表明，裂缝—孔洞型储层孔径和喉道分布范围较广，非均质性强，配位数相对较多，孔隙形状偏三角形，孔隙纵横比相对较小(表1)。孔径分布范围0～600 μm，呈双峰分布，主峰位于600 μm左右，非均质性强(图6c)。

4 孔隙结构参数分布特征

在分析孔隙结构参数与物性关系时发现，分选系数和变异系数对孔隙度和渗透率的匹配关系有较大的影响[13]。随分选系数和变异系数增大，孔隙度和渗透率相关性变差。当分选系数≤2、变异系数≤0.2时，孔渗具有很好的相关性，对铸体薄片进行分析发现孔隙类型相对单一，主要为晶间孔、晶间溶孔以及溶孔，孔隙分布均匀，分选性好，非均质性较弱；当2<分选系数≤4、0.2<变异系数≤0.6时，孔渗具有较弱的相关性，孔隙类型相对多样，以不规则溶孔为主，个别样品发育微裂缝和小孔洞，孔隙分布较均匀；当分选系数>4、变异系数>0.6时，孔隙度和渗透率无相关性，孔隙类型多样，条带状孔隙、裂缝和溶洞均较为发育，孔隙分布极不均匀，分选性差，非均质性强(图7)。

绘制孔隙结构参数的交会图，对其分布进行定量分析，结果表明通过分选系数、变异系数、平均孔径和排驱压力能较好识别孔隙型储层，而通过排驱压力和平均孔径能够较好地识别裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层(图8a，b)。孔隙型储层分选系数和变异系数整体较小，排驱压力较大，平均孔径较小，分选系数<4，变异系数<0.6，排驱压力>0.1 MPa，平均孔径<1 μm。裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层排驱压力较小、平均孔径整体较大。

由于研究区孔渗关系复杂，单一的物性参数对于储层评价有一定局限性，因此引入储层品质参数(RQI)，储层品质参数能较好反映储层单位孔隙度提供的渗流能力。分析宏观参数与孔隙结构参数的相关性，结果显示储层品质参数能够较好地划分储集空间组合类型(图8c，d)，孔隙型和孔洞型储层品质参数整体偏小，说明这两种类型储层单位孔隙度所能提供的渗流能力较小，而裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层储层品质参数整体较大，说明裂缝很好地沟通了孔隙和溶洞，极大提高了单位孔隙度的渗流能力。

图6 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段裂缝—孔洞型储层孔隙结构特征Fig.6 Comprehensive diagram of pore structure characteristics of fracture-pore-vuggy type of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

图7 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段储层分选系数、变异系数与孔渗关系相关性Fig.7 Correlation graph of separation coefficient,variation coefficient and porosity and permeability of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

图8 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段储层岩心孔隙结构参数分布Fig.8 Distribution diagram of pore structure parameters of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

5 储层分类评价

5.1 Ⅰ类储层

Ⅰ类储层岩性主要为晶粒白云岩及(含)颗粒晶粒白云岩，储集空间类型主要为晶间溶孔、晶间孔、不规则溶孔和裂缝，孔隙度12.56%～21.04%，平均值为15.79%，渗透率(4.47～167)×10-3μm2，平均值为25.07×10-3μm2，RQI为0.54～3.21，平均值为1.27，单位孔隙度贡献的渗透率较高。孔隙结构特征方面分析发现最大连通孔喉半径不发育纳米级别孔喉(半径小于0.5 μm)，在中值孔喉半径中仅20%的样品点为纳米级别，储层中纳米级孔喉系统发育较少(图9b，c)。对毛管压力曲线进行J函数拟合，归一化曲线排驱压力为0.078 MPa，中值压力0.399 MPa，最大进汞饱和度81.65%。结果显示Ⅰ类储层孔喉连通性好，分选性较好，排驱压力低，进汞饱和度高，孔喉组合为大孔粗喉和大孔中喉(图9a)。储集空间组合类型为裂缝—孔隙型和孔隙型，前者均为大孔粗喉，排驱压力0.01 MPa左右；后者为大孔中喉，排驱压力均大于0.1 MPa(图9d,e)。因此，将裂缝—孔隙型储层划为好储层，孔隙型储层为较好储层。

5.2 Ⅱ类储层

Ⅱ类储层岩性主要为晶粒白云岩及(含)颗粒晶粒白云岩；储集空间类型主要为晶间溶孔、晶间孔、不规则溶孔、溶洞和裂缝；孔隙度6.01%～11.83%，平均值为8.16%，渗透率(0.07～50.1)×10-3μm2，平均值为1.37×10-3μm2；RQI为0.1～2.18，平均值为0.41，单位孔隙度贡献的渗透率中等。孔隙结构特征方面分析发现最大连通孔喉半径不发育纳米级别孔喉(半径小于0.5 μm)，在中值孔喉半径中有57.89%的样品点为纳米级别，储层中纳米级孔喉系统较Ⅰ类储层更为发育。对毛管压力曲线进行J函数拟合，归一化曲线排驱压力0.414 MPa，中值压力1.61 MPa，最大进汞饱和度74.84%(图10a)。结果显示Ⅱ类储层孔喉连通性中—好，分选性较差，排驱压力中—低、中值喉道半径较大、进汞饱和度中—高，孔喉组合主要为大孔粗喉和大孔中喉。4类储集空间组合类型均有发育，裂缝—孔隙型储层孔喉组合主要为大孔粗喉、中孔细喉和小孔微喉；裂缝—孔洞型储层主要为大孔粗喉和大孔中喉，这两类型排驱压力较小，平均孔径较大，储层品质参数均高于孔隙型和孔洞型，单位孔隙贡献的渗透率较高(图10b-e)。孔隙型和孔洞型储层的排驱压力均较大，平均孔径均较小，储层品质参数均小于1(图10b-e)。孔隙型储层主要为大孔中喉，分选系数和变异系数较小，非均质性较弱；孔洞型储层主要为中孔微喉和中孔细喉，分选系数和变异系数分布范围广，非均质性强(图10b-e)。因此，将裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层划为好储层，孔隙型储层为较好储层，孔洞型储层为较差储层。

5.3 Ⅲ类储层

Ⅲ类储层岩性主要为晶粒(含)灰质白云岩、晶粒颗粒白云岩、晶粒(含)白云质灰岩及晶粒颗粒灰岩；储集空间类型主要为晶间溶孔、晶间孔、不规则溶孔、溶洞和裂缝；孔隙度2%～5.83%，平均值为3.81%，渗透率(0.009～18.2)×10-3μm2，平均值为0.189×10-3μm2；RQI为0.033～2.06，平均值0.23，单位孔隙度贡献的渗透率较低。孔隙结构特征方面分析发现最大连通孔喉半径中纳米级别孔喉(半径小于0.5 μm)占比为28%，在中值孔喉半径中有96%的样品点为纳米级别，储层中纳米级孔喉系统非常发育。对毛管压力曲线进行J函数拟合，归一化曲线排驱压力1.977 MPa，中值压力6.88 MPa，最大进汞饱和度70.73%(图11a)。结果显示Ⅲ类储层孔隙连通性较差，排驱压力高、中值喉道半径小、进汞饱和度低—高，孔喉组合类型主要为中孔—大孔细喉和小孔微喉。4类储集空间组合类型均有发育，其中裂缝—孔隙型储层孔喉组合主要为大孔粗喉、中孔细喉和小孔微喉；裂缝—孔洞型储层主要为大孔粗喉、中孔细—微喉和小孔微喉，这两类型排驱压力均小于1MPa，平均孔径均大于0.1 μm，储层品质参数总体高于孔隙型和孔洞型(图11b-e)。孔隙型储层主要为大孔细喉和中孔细喉，分选系数和变异系数较小，非均质性较弱；孔洞型储层主要为小孔微喉和中孔细喉，分选系数和变异系数分布范围广，非均质性强(图11b-e)。因此，将裂缝—孔隙型和裂缝孔洞型储层划为较好储层，孔隙型和孔洞型储层为较差储层。

图9 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段Ⅰ类储层孔隙结构参数分布Fig.9 Distribution of pore structure parameters of type I reservoir of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

图10 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段Ⅱ类储层孔隙结构参数分布Fig.10 Distribution of pore structure parameters of type Ⅱ reservoir of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

图11 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段Ⅲ类储层孔隙结构参数分布Fig.11 Distribution of pore structure parameters of type Ⅲ reservoir of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

表2 四川盆地西部龙门山前雷四上亚段储层分类评价标准Table 2 Standard for reservoir classification and evaluation of in Longmen Mountain front,western Sichuan Basin

5.4 储层分类评价标准

结合前人研究成果[14-17]，将研究区储层分为3大类，并根据4类储集空间组合类型以及孔隙结构特征，将每大类储层按照储集空间组合类型进一步细分(表2)。

6 结论

(1)川西龙门山前雷四上亚段储层储集空间以白云石晶间溶孔、藻层叠格架溶孔、藻粘结粒间(溶)孔为主，局部发育溶洞、膏模孔和裂缝等；储集空间组合类型可划分为孔隙型、裂缝—孔隙型、孔洞型及裂缝—孔洞型4类，其中以孔隙型储层为主。

(2)孔隙型储层分选系数和变异系数整体较小，排驱压力较大，平均孔径较小，孔喉组合类型以大孔中—细喉和中孔细喉为主，连通性差—好；裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层排驱压力较小、平均孔径整体较大，连通性好；孔洞型储层的孔隙结构参数分布介于三者之间，孔喉组合类型以中孔细喉和小—中孔微喉为主，连通性较差；孔隙型和孔洞型储层品质参数整体偏小，而裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储层品质参数整体较大。

(3)雷四上亚段储层分为3大类：Ⅰ类储层孔喉连通性好，分选性较好，排驱压力低，进汞饱和度高，孔喉组合为大孔粗喉和大孔中喉；其中裂缝—孔隙型储集空间组合为好储层，孔隙型储层为较好储层。Ⅱ类储层孔喉连通性中—好，分选性较差，排驱压力中—低、中值喉道半径较大、进汞饱和度中—高，孔喉组合主要为大孔粗喉和大孔中喉；其中裂缝—孔隙型和裂缝—孔洞型储集空间组合为好储层，孔隙型为较好储层，孔洞型为较差储层。Ⅲ类储层孔隙连通性较差，排驱压力高、中值喉道半径小、进汞饱和度低—高，孔喉组合类型主要为中孔—大孔细喉和小孔微喉；其中裂缝—孔隙型和裂缝孔洞型储集空间组合为较好储层，孔隙型和孔洞型为较差储层。