川西洛带气田上侏罗统遂宁组有效砂体特征与形成机理

刘成川 张 岩 詹国卫 王勇飞 卜 淘 高 伟 王启颖 刘 沙 陈昱林

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川 成都 610041）

0 引言

洛带气田位于四川盆地川西坳陷东斜坡构造带，主力层系上侏罗统遂宁组埋深1 250～1 750 m，岩性为浅褐灰、褐灰色细砂岩、粗粉砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与棕、棕褐色泥岩、粉砂质泥岩互层。发育两套砂层组，在平面上分布广泛，储层类型为低孔、特低孔— 致密孔隙型储层，局部为裂缝— 孔隙型储层，驱动类型为定容封闭弹性气驱，目前已进入开发中后期。复杂气藏的开发是一个认识、实践、再认识的过程，经过长期的滚动评价与开发实践证实，该类砂泥薄互层致密砂岩气藏纵向上多个薄砂体交互叠置，宜采用滚动部署、多层合采及转层挖潜的方式开发。然而，砂体形态特征及有效砂体的分布特征对气藏开发技术对策的制定和工艺技术的选择有着关键性作用，尤其是对认识气藏开采动态规律、滚动扩边和开发井网完善与加密调整、层间关系的处理上具有决定性的作用［1-3］。

1 有效砂体特征

洛带气田遂宁组区域沉积环境为进积型三角洲前缘，因受水动力的影响，平面上河道频繁改道，纵向上砂泥岩频繁互层，单砂体较薄，空间上呈透镜状、叠置连片展布［4-5］。

1.1 沉积微相特征

四川盆地遂宁组是中侏罗世以后的一次广泛水侵期沉积，洛带气田遂宁组沉积环境总体上是氧化环境下以滨浅湖为主的三角洲— 湖泊环境，物源主要来自北西方向。在地震剖面上，遂宁组地层总体上为一套平行— 亚平行、弱不连续反射地震相，可见大量断续的低频强振幅反射，其内部反射同相轴的叠置，前积结构明显，说明三角洲沉积体系发育。发育的沉积微相有水下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂等，均呈条带状、扇状，甚至呈撒开的鸟足状展布，总体呈北西— 南东向，其中有利沉积微相为水下分流河道和河口坝（图1、图2）。岩性以棕红色泥岩为主，夹细、粉砂岩，以水平层理为主，见波痕、泥裂、虫迹等，岩石类型以浅灰色细粒岩屑砂岩为主，次为细粒岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩与岩屑长石砂岩，砂体连片性和连通性较好，有效砂体占比较高，沉积微相的不同造成岩石的差异溶蚀作用和储集、渗流能力在空间上的差别，成岩微裂缝则改善了致密砂体的渗透性，最终形成有效砂体。

图1 洛带气田遂宁组Jsn11沉积微相图

图2 洛带气田遂宁组Jsn12沉积微相图

1.2 有效砂体的空间展布特征

砂体展布受沉积微相控制，遂宁组一段Jsn1的Jsn11和Jsn12两套砂体在平面上分布广泛，纵向交错叠置。两套砂体沿物源长轴方向延伸长8 500 m，宽1 850 m，长宽比为5∶1，属于条带状砂体，纵向上砂层组由多个单砂层、薄砂体通过叠置连通而成，连通砂体平均厚度为20.53 m，宽厚比小于100，呈土豆状。Jsn11和Jsn12两套砂体叠置在一起时，宽厚比大大增加，呈毯状展布。Jsn11砂体统计井数237 口，钻遇砂体井数225口，砂体钻遇率为95%；Jsn12砂体统计井数233口，钻遇砂体井数190口，砂体钻遇率为82%，这说明Jsn11和Jsn12砂体在平面上的连片性和连通程度较高。在砂层组中多个小砂体纵向上叠置形成较厚的砂体。遂宁组出现分流河道叠加或河口坝叠置水下分流河道砂时，往往由相对高孔渗段沟通形成连通体（图3），使砂体规模扩大。Jsn11、Jsn12砂体最厚处分别为51.21 m、41.03 m。砂体累计厚度主要分布在10～35 m。其中Jsn11、Jsn12砂体厚度大于10 m 的井层数分别占总井层数的89.3%、91.1%，这表明遂宁组砂体发育程度较好，为有效砂体的形成奠定了比较雄厚的物质基础。从砂体形态、连通性、砂层纵向关系以及发育程度来看，研究区砂体仍是以毯状为主，局部呈条带状或土豆状，整体具有砂体分布广、厚度大且较稳定的特点，为水平井、多层合采井开发提供了有利的地质条件。

经过溶蚀和成岩微裂缝的建设性改造，有效砂体（孔隙度大于等于3%，渗透率大于等于0.024 mD）在原砂体的基础上形成，其形态与规模比原砂体缩小。单层有效厚度大于10 m 的井层占钻遇总井层数的51.33%，优质储层的比例较高。Jsn11和Jsn12两套有效砂体叠合在一起，其平面上面积变得更大。其钻遇率分别为89%、75%，证明这两套有效砂体连片性较高，其纵向上的叠合度达86%，具备了产能层间接替、转层挖潜的地质基础。从有效砂体的大小规模、分布形态以及有效厚度的发育状况来看，该气藏有效砂体有较大的面积和厚度，便于开发井网的设计和部署。

图3 洛带气田遂宁组连井波阻抗剖面图

1.3 有效砂体的含气性评价

含气性评价就是认识与评价有效砂体的品质，采用有效厚度与砂体厚度的比值和储能系数两个参数进行评价。有效厚度与砂体厚度比值的主峰值集中在0.6～0.8，近45%的气井单层有效厚度与砂体厚度的比值大于0.5，说明有效砂体占比较高。有效厚度、孔隙度及含气饱和度三者的乘积即为储能系数，其主峰值集中在0.2～0.3，整体偏低，高值区井层数较少。以储能系数为主要参数评价储量的标准为0.2～0.4 为难采储量，大于0.4 为优质储量，按照此标准，仅有35%的井层储能系数达到0.4，为优质储量。由此可见，虽然遂宁组有效砂体叠加厚度较大，但孔隙体系中油气的充满度整体上较低，储量丰度仅有1.01 × 108m3／km2。因此，在气藏开发过程中呈现出压力和产量自然递减快、单井可采储量少的特点。

2 有效砂体的形成机理

洛带气田遂宁组具有致密储集岩的特点，过去一直认为该层是区域性的盖层。在致密化极高的细、粉砂岩中能形成有效储集体，其中的沉积环境、成岩作用具有至关重要的作用。洛带气田遂宁组有效砂体主要发育于水下分流河道和河口坝两种连续性强、分布稳定的微相中。由于沉积环境的能量较高，颗粒相对较粗且分选性好，含泥质少，储渗性较好。岩石类型以细粒岩屑砂岩为主，平均孔隙度为4.57%、平均渗透率为0.83 mD，细粒岩屑石英砂岩与细粒长石岩屑砂岩次之，平均孔隙度为4.96%～6.27%、平均渗透率为0.19～0.48 mD，其余为粉砂质泥岩，孔隙度大多小于2.33%、渗透率低于0.04 mD。由此可见，岩石类型与储集物性有密切关系，细粒岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩和细粒岩屑石英砂岩均为有效储集岩，而粉砂质泥岩致密程度较高，孔隙不发育，渗透性较差。

从沉积环境角度分析，在水动力作用较强的水下分流河道、河口坝与湖浪交互作用的区域，沉积物分选好，岩石颗粒相对较粗，容易形成相对优质的储层［6-8］。细粒岩屑砂岩、细粒长石岩屑砂岩多发育于此。有效储集体主要受水下分流河道与河口坝微相的分布和形态影响，由于砂岩连通体主要是由水下分流河道纵向叠加，或分流河道与河口坝叠加而形成的，因此往往在叠加结合部位易形成相对高的孔渗段，即优质储层发育处。

成岩作用在遂宁组有效储集层形成中起到了双重作用［9-15］。该气藏的压实作用强烈，使得碎屑颗粒多呈线状接触，长条状软颗粒呈平直状或弯曲状，导致岩石原始孔隙大幅度减小。石英的次生加大、方解石的胶结作用以及黏土矿物充填孔隙等，进一步缩小了孔隙空间，导致了岩石的致密化，使其储集性变得较差。溶蚀作用在有效储层形成中起到了积极的建设性作用。不稳定矿物如长石以及部分岩屑的溶蚀，使其孔渗性得到大大改善，通常镜下可见到一定数量的粒内溶孔和溶蚀孔（图4）。溶蚀作用的强弱与岩石矿物成分、颗粒大小和沉积微相原生孔隙发育程度有关，因此溶蚀作用在砂体横向上分布亦不均匀。微裂缝在遂宁组有效储集层形成过程中有着不可忽视的作用，铸体薄片、扫描电镜证实储层存在一定数量的粒缘微裂缝（图5），其属于非构造成因的成岩裂缝，这对改善致密岩石的渗透性有着重要的作用。由于这类微裂缝形成于砂体成岩压实— 固结过程中，往往呈不规则网状分布，砂泥互层组合中的差异压实作用是产生微裂缝的成岩动力学因素，因此，砂泥互层变化大，分流河道与河口坝或远砂坝沉积相变带是最有利的成岩微裂缝发育区域。

图4 细粒长石岩屑砂岩，粒内溶孔，扫描电镜，A1井，Jsn11小层，井深1 530 m

图5 细粒岩屑砂岩，粒缘微裂缝，扫描电镜，A2井，Jsn11小层，井深1 509.8 m

综上所述，遂宁组沉积微相控制岩石类型、碎屑颗粒大小以及岩石组分，从而造成岩石的差异溶蚀作用和储集、渗流能力在空间上的差别，成岩微裂缝则改善了致密砂体的渗透性，最终形成有效砂体。

3 结论

1） 从砂体长宽比、宽厚比和钻遇率等参数确定遂宁组砂体以毯状为主，局部呈条带状或土豆状，砂体连通性较好，两套砂体纵向叠合度高，有效砂体叠加厚度较大，但孔隙体系中油气的充满度整体上较低。

2） 有效砂体的形成受其沉积环境控制和成岩作用的改造，该区遂宁组属三角洲前缘— 湖泊沉积环境，在水动力作用较强的水下分流河道、河口坝与湖浪交互作用的区域，沉积物分选好，岩石颗粒相对较粗，容易形成相对优质的有效砂体。压实作用加剧了岩石的致密化程度，溶蚀作用建设性改造岩石致密化，成岩微裂缝进一步提高了砂体的储集和渗流能力。