1. 引言
1.1. 选题依据及研究意义
安岳地区天然气自二十世纪五十年代末开始勘探以来,以须家河组、雷口坡组为主要目的层。由于须家河组储层属于低孔、低渗,特低孔、特低渗储层,非均质性强,气、水纵向分布复杂;沉积储层展布及油气藏储层物性下限不清;储层成岩演化与孔隙发育匹配关系及有利砂体分布尚欠研究,致使须家河组气藏的勘探步履艰难,未能取得突破性进展。因此,开展对研究区须家河组的沉积相、储层特征及储层成岩作用及储层分布等研究可为研究区须家河组油气藏的勘探及进一步开发提供必要的地质依据。本文研究重点在于弄清须家河组储层物性和孔隙结构特征。
1.2. 致密砂岩储层国内外研究现状
致密低渗透气藏开发技术以美国、加拿大较为成熟。二十世纪六、七十年代,美国为缓解能源危机带来的国内天然气储采比失调,增大了致密气藏的勘探开发,从技术上开展了新技术和多种试验(如大型水力加砂压裂等)。二十世纪八十年代以来,随着油气勘探工作的不断深入以及新理论、新技术、新研究方法的不断涌现,为传统的储层研究注入了新的活力。主要的发展有:
① 从宏观到微观,不仅研究宏观储层物性及展布特征,还深入研究储层的微观孔隙结构特征。
D. J. Soeder等(1987~1990) [1] [2] 利用岩芯对岩石孔隙结构特征进行了实验研究,并结合实例提出:致密砂岩中孔隙包括颗粒支撑孔、缝状溶蚀孔和基质支撑孔三类。并指出砂岩渗透性能降低的基本原因是:标准的致密砂岩孔隙由颗粒支撑孔组成,而孔喉被自生的粘土矿物、方解石或其他杂质堵塞。
② 静态和动态研究相结合,储层静态特征的研究包括储层的岩性、沉积类型、成岩作用特点、孔隙成因类型等,储层动态特征的研究包括利用动态资料研究储层的物性参数、认识储层的分布和井间非均质特征等。
W. J. Lee等(1994) [3] 利用试井、测井等技术结合岩芯观察等对三个实际气藏的储层特征进行了研究,并在此基础上对气藏的生产潜力进行了评价,对储层改造措施进行了优化设计。
③ 多学科交叉,通过储层沉积学、地质统计学、测井地质学、高分辨率地震技术研究储层特征及分布规律。
Terrilyn M. Olson (1998) [4] 提出了根据测井资料利用神经网络方法预测低渗透气藏的孔隙度和渗透率的方法,并用两个气田的实例进行了说明,应用表明,人工神经网络法是一种根据测井资料预测储层参数的有效方法。
廖曦等(2001) [5] 采用Landmark公司Open Works软件建立勘探数据库,并根据地层岩性、电性特征,对川西白马庙地区侏罗系蓬莱镇组气藏进行了描述。
2. 区域地质概况
四川盆地的大地构造单元隶属于扬子准地台西北部的一个次一级构造单元,为一个由盆地周边的褶皱和断裂围限起来的大型构造沉积盆地 [6] [7] [8] 。范围以七跃山断裂为东界,峨眉—瓦山断裂为南界,龙门山断裂为西界,城口断裂为北界,外貌近似菱形(图1)。盆内构造以龙泉山和华蓥山断裂为界,可划分为川西坳陷低陡带(龙泉山以西)、川中古隆中斜平缓带(龙泉山和华蓥山之间)、川东南斜坡高陡带(华蓥山以东)三个二级构造单元。本论文所研究的范围为安岳地区,位于川中古隆中斜平缓构造区龙女寺构造群中段。研究区须家河组底界局部构造属龙女寺构造,位于川中古隆中斜平缓构造区中段。总体为西高东低的一个单斜,局部有小构造、小地垒、小地堑 [9] [10] [11] 。川中构造区形成于喜马拉雅运动时期(早期SN向挤压作用和中晚期NE-SW向扭转作用),为一区域性挤压构造和挤压-走滑(旋转)构造的复合带 [12] 。
上三叠统须家河组是中三叠世雷口坡组侵蚀面上的碎屑岩沉积,纵向上一般可细分为六段 [13] [14] ,须一、须三、须五段以泥岩、页岩为主夹薄层粉砂岩、炭质页岩和煤线,须二、须四、须六段以灰色、灰白色细~中砂岩为主夹薄层泥岩。
由于须家河组沉积前中三叠统侵蚀面(雷口坡组残丘和洼地)起伏变化较大,须家河组沉积时对雷顶古地貌有填平补齐作用,因此须家河组厚度差异较大。据研究区内须家河组厚度资料,须家河组厚度介于533.5~712.6 m之间,呈现由西北向南东逐渐减薄趋势。
3. 储层岩石学特征
3.1. 岩石类型
根据安岳地区9口井岩心样品的砂岩薄片鉴定等资料表明,石英含量在60%~80%之间,通常为70%左右;长石含量小于25%,平均13%;岩屑组分较为复杂,含量较高:10%~30%,通常为17%左右。岩性主要是岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩为主,其次有长石石英砂岩及岩屑石英砂岩(图2)。砂岩颗粒大多呈次圆状,分选较中-好。
3.2. 结构特征
储层砂岩颗粒分选以中-好为主,磨圆度多呈次棱角-次圆状,以次圆状为主。支撑类型普遍以颗粒支撑为主,颗粒间接触强度以线接触、点-线接触,线-凹凸接触为主。砂岩中填隙物结构类型以杂基-胶结物混合填隙为主,胶结类型以孔隙-接触式胶结和接触式胶结为主,孔隙式胶结次之。
3.3. 填隙物成分特征
填隙物包括杂基和胶结物两部分,杂基在岩石中含量主要在为4%~7%,杂基主要由黏土矿物组成。砂岩中胶结物成分主要为二氧化硅和方解石,整个目的层段均有发育,胶结物含量普遍小于10%。
1.一级深断裂 2.二级基底断裂 3.三级断裂 4.盆地边界 5.构造分区边界 6.岩浆岩 7.前震旦系;①安宁河 ②龙门山 ③城口;(1)彭灌 (2)熊坡 (3)龙泉山 (4)华蓥山 (5)七跃山 (6)万源 (7)峨眉-瓦山 (8)汉源 (9)普熊河 (10)垭都 (11)昭通
Figure 1. Regional structure and work area location map (according to Kang Ren Dong 2009)
图1. 区域构造及工区位置图(据康仁东2009)
Figure 2. Classification of sandstone three-terminal elements in the Xujiahe block, Anyue block
图2. 安岳区块须家河组砂岩三端元组分分类图
4. 储层孔隙结构特征
4.1. 孔隙类型
通过细致的岩芯、铸体薄片观察、扫描电镜分析、及压汞等技术手段研究发现,安岳地区须家河组储层主要发育粒间孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间微孔、粒缘缝和破裂缝(图3~6)。
4.2. 孔隙结构
根据安岳地区须家河组18口井的压汞资料分析,须家河组储层具有孔喉半径小,有效孔喉少,孔喉分选差的特点。排驱压力高,平均值为1.32665 Mpa,中值压力也较高,其平均值10.664 Mpa,中值孔喉半径小,半径值多为0.037~0.194 μm,反映油气难进入储层之中(表1)。
5. 储层物性特征
储层物性特征研究是储层研究的必不可少的一部分,主要包括孔隙度、渗透率等。研究储层物性参数,对于研究储层的沉积相、储层非均质性及储量计算、储层综合评价等有着重要意义,也是剩余油分布及油水运动规律研究的基础 [15] 。
5.1. 孔隙度
根据研究区内4口井1700多个样品的物性分析资料(表2)表明,须家河组储层平均孔隙度为6.52%,最大为14.91%,最小为0.99%。
Table 1. Yue 2 well hole-throat characteristics of the table
表1. 岳2井孔-喉特征统计表
具粒间孔、粒内孔,含淀绿泥石极细-粗粒不等粒长石石英砂岩中2189.14 m。
孔隙中的片状粘土晶间孔隙明显,具连通作用2310.30 m。
Figure 4. Through 9 Well to be two sections of scanning electron microscopy
图4. 通9井须二段扫描电镜
长石、泥岩屑粒内溶蚀形成粒内溶孔和铸模孔,构成裂缝—溶孔型孔隙结构。1992.57 m,10 × 5。
Figure 5. Grinding 53 Well to be four pieces
图5. 磨53井须四段薄片
具溶孔溶缝,粒间孔部分被次生铁质充填1966.95 m。
Figure 6. Tong 2 Well to be two pieces
图6. 潼2井须二段薄片
Table 2. Anyue area reservoir physical properties table
表2. 安岳地区储层物性统计表
通过对研究区须家河组三个层段的物性特征比较发现:由老到新孔隙度呈逐渐变差的趋势(图7(a)~(c))。须二段储层平均孔隙度7%~9%,须四段储层平均孔隙度6%~8%,须六段储层平均孔隙度4%~6%,渗透率须四段较好,平均0.3639 × 10−3 μm2,其次为须二段平均0.222 × 10−3 μm2,最小为须六段平均0.106 × 10−3 μm2 (图7(d)~(f))。
5.2. 渗透率
根据研究区内4口井1700多个样品的物性分析资料(表1)表明,须家河组储层平均渗透率为0.297 × 10−3 μm2,最高为26.500 × 10−3 μm2,最低为0.0004 × 10−3 μm2。渗透率须四段较好,平均0.3639 × 10−3 μm2,其次为须二段平均0.222 × 10−3 μm2,最小为须六段平均0.106 × 10−3 μm2 (图7(d)~(f))。
由以上分析可见,安岳地区须家河组储层物性较差,属低孔低渗和特低孔特低渗储层。从孔-渗关系图(图8)上可以看出,须家河组孔隙度与渗透率基本上呈正相关。
Figure 7. Reservoir porosity, permeability histogram
图7. 储层孔隙度、渗透率直方图
Figure 8. Relationship between reservoir porosity and permeability
图8. 储层孔-渗关系图
6. 结论
1) 须家河组储集岩以岩屑长石砂岩及长石岩屑砂岩为主,其次为长石石英砂岩及岩屑石英砂岩。砂岩颗粒分选以中-好为主,磨圆度多呈次棱角-次圆状,以次圆状为主。反映了储集层砂岩成熟度较高,结构成熟度较高的特点。
2) 须家河组储层属于低孔低渗和特低孔特低渗储层。孔隙度与渗透率基本上呈正相关。
3) 须家河组储层孔隙类型主要有粒间孔、粒内溶孔、铸模孔、晶间微孔、粒缘缝和破裂缝,空隙结构具有孔喉半径小,有效孔喉少,孔喉分选差的特点。
基金项目
国家科技重大专项“南方海相页岩气开采试验”资助项目编号:2011ZX05018-006-07。