川西南井研地区灯影组断裂对储集条件的影响

卿 萍，王海军，王永华

（中国石化西南油气分公司勘探开发研究院，四川成都 610041）

四川盆地上震旦系灯影组是海相碳酸盐岩含气储层之一，近年来在川中古隆起威远大型穹窿构造及高石梯构造均获得丰硕成果。井研地区位于川西南坳陷西北部威远构造西斜坡，处于威远构造与铁山构造之间的鞍部。目前钻至灯影组有4口井，各井在灯影组的油气显示不同，有的井获得工业气流，有的为干层。针对成藏差异，有人认为灯影组藻丘相储层展布对气藏起控制作用，也有人认为烃源充注对气藏影响较大。文中从断裂角度出发，分析不同期次、不同级别断裂对储集条件的影响及对气藏的控制作用。

1 概况

井研地区区域构造位置位于川中古隆起西部，威远大型穹窿背斜与铁山大型背斜之间，南部为鞍部构造，发育金石构造，整体呈北坡缓，南坡陡。川中古隆起在加里东期开始形成，在二叠纪之前川西地区一直处于隆起构造高部位，而川西南地区处于大型斜坡带上，井研地区则处于斜坡带的上斜坡；印支中期，构造反转，川西沉降，川中隆升剥蚀，泸州古隆起形成，川中古隆起轴部向南迁移，研究区位于古隆起南东翼斜坡区较高部位；加里东期、印支期等两期叠合的古隆起在燕山–喜山期进一步加强与改造，形成现今威远大型穹隆背斜构造所在的川中古隆起。

井研地区整体处于川中弱变形区，区域应力较小，构造呈南高北低的单斜形态，构造圈闭欠发育。区内灯影组主要发育两组断裂，一组为桐湾期形成的北西向层间断裂及断穿灯顶、断至上部寒武系的中小型断裂，另一组为近东西走向的、上断至二叠系以上的多期次继承性大断裂。邻区已发现高石梯及磨溪大型气田，证实该区域灯影组勘探潜力巨大。

井研地区勘探工作始于20世纪50年代，目前基本实现三维地震满覆盖。研究区钻至震旦系灯影组井有4口，为A井、B井、C井及C（H）井。A井在灯影组测试为干层；B井在灯影组顶部酸化测试产气4.73×104m3/d，实验分析硫化氢8 892.38 mg/m3；C井在灯影组顶部见良好含气显示，测试点火成功，焰高3.00 m；而之后以灯影组为目的层的C（H）井在灯影组未获工业气流，测试结论为干层。分析认为，研究区断裂发育情况对各井储层条件具有重要影响，也对井区气藏起重要控制作用。

2 井研地区灯影组储层特征

2.1 灯影组地层分布及储集岩类型

川西南震旦系灯影组主要为局限台地沉积，有利储集相带为藻丘亚相及颗粒滩亚相[1]。根据岩性组合及沉积特征，自下而上分为灯影组一段、灯影组二段、灯影组三段及灯影组四段。灯影组一段主要为深灰色泥粉晶云岩，含膏质云岩、膏岩；灯影组三段区域厚度较薄，以灰色砂质泥岩、黑色页岩为主[2–3]；灯影组二段及灯影组四段厚度较大，为灯影组储层主要发育段，储层岩性主要为具有各类藻结构的（残余）藻纹层（藻叠层、藻粘结砂屑等）微粉晶白云岩、藻粘结格架细晶白云岩、（含藻）（微、细）粉晶白云岩（图1）等。岩石中与藻有关的各类孔隙均被白云石和沥青充填，局部硅化，重结晶作用强烈部位发育晶间孔，多为沥青充填。

图1 井研地区灯影组主要储层岩石类型

受桐湾运动影响，井研地区灯影组在沉积之后遭受抬升剥蚀，灯影组顶部地层自西北至东南依次为灯影组四段、灯影组三段、灯影组二段。研究区A井、B井灯影组揭示为灯影组二段，C井灯影组揭示为灯影组四段。

2.2 储层物性与储集空间类型

根据A井及C井57块岩心常规物性数据统计，井研地区灯影组实测孔隙度分布范围0.14%～4.86%，平均为1.84%。基质孔隙类型主要为残余藻格架孔洞、残余扩溶孔洞、晶间（溶）孔。实测渗透率分布范围0.01×10–3～6.16×10–3μm2，平均为1.40×10–3μm2。总体反应灯影组低孔低渗的物性特征，可以看出基质孔隙并非有效的储渗空间。

四川盆地灯影组二段、四段白云岩主要储集层为岩溶型储层，规模的储集空间主要为（热液矿物充填后的）残余孔隙、溶蚀孔洞和大型溶洞及裂缝[4–6]。本区在灯影组的实钻过程中，多口井发现不同程度的漏失及放空现象（表1）。结合测井成像解释及岩心特征分析，认为井研地区灯影组发育风化壳岩溶型储层[7]，储层非均质性强，展布规律及发育程度受沉积、成岩、构造等多种因素控制[8]（图2）。各井钻遇该类储层基本是在灯影组顶部以下100.00 m范围以内。从岩心及FMI成像测井图像上观察判断，该类储层以裂缝–孔洞型储层为主，孔洞直径大小不等，大者可达5 cm以上，孔洞内生长半自形–自形晶石英。裂缝以低角度缝为主，也有少量高角度裂缝，被多期白云石及沥青等半–全充填。裂缝不仅是连接孔洞的有效通道，也是一部分储集空间。相比单一孔洞型或单一裂缝型储层，裂缝与孔洞共存更能提高储集、渗流能力[9–10]，其在FMI成像测井图像上呈黑色斑块与裂缝共存特征。

图2 井研地区灯影组岩溶储层成像测井及岩心特征

表1 研究区灯影组钻进过程中放空及漏失情况统计

3 断裂对灯影组储层条件的影响

3.1 井研地区灯影组断裂特征

井研地区灯影组构造平缓，总体呈南高北低的斜坡。区内灯影组主要发育两组断裂，一组为桐湾期形成的北西向断至灯影组内部断裂及断穿灯顶断至上部寒武系的中小型断裂，另一组为近东西走向的上断至二叠系以浅的多期次继承性大断裂（图3）。

桐湾期断裂主要发育在灯影组内部，在地震剖面上断面波明显，断面波特征清晰，断面波呈“强波谷、强波峰”斜反射特征，走向多为北西向，倾角为15°～20°，断距5.00～20.00 m，断面宽20.00～30.00 m。大部分断裂未断穿灯影组顶面，断距小，一般小于20.00 m，为层间断层（图3A–A′），但也有一部分断裂后期活动向上断穿灯影组至上覆寒武系地层内。另一组多期次继承性大断裂为典型正断层，分布在研究区西南部，走向近东西向，断距一般20.00～40.00 m，最大60.00 m，平面延伸长度最长7 km，呈雁列式展布。自桐湾期至加里东期均有活动，大部分由震旦系断至二叠系，断点特征清晰，倾角陡，约75°～80°，断层两侧沿层无明显厚度变化，断点附近沿层产状较平稳，无包卷、掀斜特征（图3B–B′、C–C′），初步认为是局部张力形成的走滑断裂。

图3 研究区灯影组顶面断裂分布及地震剖面

3.2 断裂对储层条件的影响

3.2.1 桐湾期断裂对储层条件的影响

震旦纪末的桐湾运动使井研地区灯影组抬升并遭受大面积风化剥蚀，这种剥蚀必然使灯影组上部地层接受大气水作用的改造，在灯影组中上部形成大范围的风化壳岩溶，形成大量溶孔溶洞及洞穴[11–12]。受到沉积相带的控制，潮间–潮下高能藻丘亚相及颗粒滩亚相所沉积的藻叠层白云岩、藻粘结格架白云岩、藻凝块白云岩等的原生孔隙极为发育[13]，在准同生期岩溶作用下更易被改造形成溶蚀孔洞系统，形成具选择性的藻间窗状孔洞、格架孔洞等。后期的表生岩溶作用及埋藏溶蚀作用进一步增强了对先期形成的微型岩溶储层系统的改造，结合微裂缝的疏导沟通，先期形成的藻间窗状孔洞，格架孔洞，裂缝等进一步被溶蚀扩大，形成扩溶残余粒间孔、粒内溶孔、扩溶格架孔洞以及宏观的岩溶缝洞系统。

上述的岩溶缝洞系统在空间展布上受到藻丘及颗粒滩的相带控制，形成横向上连续性较差，纵向上沟通不畅的一个个相对独立的丘滩体岩溶。桐湾运动使灯影组形成了北西向为主的层间断层，在这些层间断裂的影响下岩溶作用进一步增强：断裂形成的微裂缝系统加强了大气淡水的渗流，并在渗入过程中不断对裂隙溶蚀扩大，在增强透水性的同时，也使岩溶作用影响范围更大，这些相对独立的丘滩体岩溶被断裂相互沟通，形成沿断裂分布的连通性更强的大型岩溶缝洞体储层系统。

灯影组中上部储层的发育受到相带、断裂、岩溶等多种因素的共同控制，在上述因素均有利的情况下所形成的连通性较好的岩溶缝洞体具备形成岩性圈闭的储层条件，为相控型岩溶储层。这类储层由周围致密围岩作为侧向封挡，可以形成岩性圈闭。经过相带分析及地震预测，井研地区东部发育多处该类有利的藻丘相带叠加岩溶储层区域，是灯影组油气聚集的有利储层。

据地震资料分析，裂缝系统多沿层间断裂呈条带状展布，研究区B井、C（H）井均钻遇发育程度不同的岩溶储层。B井在灯影组顶部酸化测试产气4.73×104m3/d，根据测井资料、地震资料及岩性结构分析认为，B井钻遇灯影组顶部的丘滩型缝洞系统，且B井位于该缝洞系统有利部位，因此钻获工业气流。C井及C（H）井也钻遇该类岩溶缝洞系统，C井在灯影组顶部钻遇含气显示，并见少量次生矿物，证实缝洞系统的存在。C（H）井水平段长度为980.18 m，水平段距灯影组顶部垂深8.00 m，该水平段前半段未钻遇井漏层，后半段钻遇漏失层4层，共漏失钻井液840.37 m3。根据地震曲率异常属性分析认为，C井区东部沿层间断裂附近曲率属性呈异常状态，可能为沿层间断裂系统形成的岩溶储层系统。结合岩性结构分析认为，水平段前半段钻遇岩性主要为泥微晶白云岩，含藻量较少，储层中裂缝孔洞欠发育。水平段后半段岩性以藻粘结格架白云岩及藻叠层白云岩为主，且位于桐湾期断裂系统影响范围以内，有利的沉积相带叠加断裂系统的影响使得岩溶缝洞较发育，成为沿断裂形成的岩性圈闭，通过上覆麦地坪组及筇竹寺组烃源上生下储充注而形成岩性气藏。由于C井构造部位较低，气藏充满程度不够，可能处于该岩溶缝洞系统气水界面之下，因此未能在灯影组获得较好油气成果（图4）。

图4 井研地区灯影组上部岩溶储层系统形成模式

3.2.2 多期次继承性大断裂对储层条件的影响

井研地区灯影组除发育桐湾期形成的层间断裂以外，还发育另一组近东西走向的多期次继承性大断裂。该组断裂多分布于研究区南部，形成于桐湾运动Ⅰ幕或Ⅱ幕，至加里东期持续活动，倾角高陡，一般为75°～80°，断距多为20.00～40.00 m，大部分由震旦系断至二叠系。

该组断裂与层间断裂对灯影组岩溶缝洞系统形成的影响基本相同，在灯影组顶部暴露剥蚀期间，经大气淡水淋滤作用，沿断裂形成微观及宏观的岩溶缝洞系统。由于断裂深大，易成为油气散失通道。研究区南部东西走向的F28断裂为该类断裂，A井灯影组钻遇F28断裂系统（图3），在井深约4 000.00 m处为F28断裂断点位置，其附近见多层气水异常显示，以及钻井液漏失现象，且见到多颗次生石英，证明该断裂附近发育岩溶缝洞。但经测试为干层，分析原因为F28断裂沟通上部地层，气藏保存条件被破坏，未能形成有效圈闭。

4 结论

（1）桐湾期断裂形成的微裂缝系统加强了大气淡水的渗流，结合后期的表生岩溶作用及埋藏溶蚀作用，使先期形成的溶蚀孔洞系统不断被扩大，丘滩体岩溶相互沟通。先期形成的藻间窗状孔洞，格架孔洞，裂缝等进一步被溶蚀扩大，形成扩溶残余粒间孔、粒内溶孔、扩溶格架孔洞以及宏观的岩溶缝洞系统。在相带、断裂及岩溶作用的共同控制下，形成沿断裂分布相互连通的大型岩溶缝洞体储层系统。

（2）桐湾期断裂多为层间断裂，少部分断裂后期活动断至上覆麦地坪组及筇竹寺组，不会破坏气藏保存条件，因此沿层间断裂分布的岩溶缝洞体储层系统是气藏富集的有利区。

（3）井研地区南部发育的灯影组另一组东西向的多期次继承性大断裂也有形成断裂岩溶储层系统的条件，但由于该组断裂多由震旦系断至二叠系，易成为油气散失通道，不利于油气的聚集。