川西前陸盆地須家河組辮狀河三角洲前緣砂體的特征及意義

川西前陸盆地須家河組辮狀河三角洲前緣砂體的特征及意義

川西為上三疊紀-侏羅系，含氣層主要為上三疊紀-湘家河群和侏羅系。川西前陸盆地須家河組為海相、海陸過渡相到陸相沉積,沉積厚度1000~2000m的含煤層系,自下而上分為須一(馬鞍塘組、小塘子組)-須五共5段,其中須一段主要為灰?guī)r及泥巖,須二段、須四段主要為砂巖,須三段、須五段主要為泥頁巖。須家河組主要的沉積類型為局限海灣、緩坡、沖積扇、河流、三角洲、湖泊等,其中以三角洲相和湖泊相沉積最為發(fā)育,三角洲砂體是研究區(qū)主要的儲集砂體。1儲集天然氣的巖石類型須家河組二段(T3x2)和四段(T3x4)中,砂巖巖石類型主要有巖屑石英砂巖、巖屑砂巖、長石巖屑石英砂巖、巖屑長石石英砂巖、鈣屑砂巖、富巖屑砂巖等,儲集天然氣的巖石類型主要為巖屑石英砂巖、長石巖屑石英砂巖和巖屑長石石英砂巖等。砂巖粒級以中-細粒為主,大多數(shù)砂巖分選較好。碎屑顆粒磨圓中等-較差,以次棱角狀為主?？紫妒?、接觸式膠結。絕大多數(shù)砂巖的結構成熟度中等到較低,少數(shù)結構成熟度較高。1.1礦物及膠結物主要巖石類型為長石巖屑石英砂巖、巖屑石英砂巖,次為石英砂巖、巖屑砂巖和長石巖屑砂巖等。巖屑成分總體較高。巖石顆粒分選好、次棱角狀、點線接觸,粒度以中粒為主。碎屑組分中,石英含量60%~75%,多為單晶石英,少量復石英;長石8%~18%,正長石為主,微量斜長石和微斜長石;巖屑10%~32%,以粉砂巖屑為主,部分碳酸鹽巖屑。膠結物以方解石和硅質(zhì)為主,方解石2%~8%,含量達25%左右的早期方解石膠結物呈薄層狀分布于該段中上部,在區(qū)域上具有一定的對比性。硅質(zhì)膠結物以加大邊的形式出現(xiàn),含量0.5%~5%。填隙物水云母含量1%~3%,最高達10%左右,并且早期淀綠泥石環(huán)邊較發(fā)育,綠泥石環(huán)邊的發(fā)育對于巖層中早期原生孔隙有積極的保護作用。1.2石英、巖屑、硅質(zhì)主要巖石類型為石英砂巖、巖屑砂巖和礫巖。由于物源的不同,各地區(qū)沉積巖石類型及碎屑成分差異較大。碎屑組分中,石英含量55%~80%,多為單晶石英,少量復石英;長石5%~8%,正長石為主,含量普遍較低;巖屑以碳酸鹽巖巖屑和粉砂巖巖屑為主,碳酸鹽巖巖屑含量高,平均58%左右。膠結物主要為碳酸鹽物質(zhì),以方解石為主,分布不均勻,一般含量3%~15%,局部達20%;硅質(zhì)膠結物含量0.5%~1.5%,均以碎屑加大邊的形式產(chǎn)出。粘土質(zhì)填隙物含量隨碳酸鹽膠結物的增減互為消長之勢,其中水云母雜基0.5%~4%,沿顆粒邊界生長或充填粒間,高嶺石含量0.5%~3%。2儲層結構及滲透率據(jù)川西地區(qū)白馬廟、大興西、平落壩和邛西等19個構造,須二段13000多塊儲層樣品的統(tǒng)計,須二段儲層平均孔隙度為3.99%,頻率主峰為2%~6%,以3%作為有效儲層界線,大于3%的樣品占樣品總數(shù)的66%(圖1);平均滲透率為0.279×10-3μm2,頻率主峰為(0.01~0.03)×10-3μm2,且峰度較大,滲透率在(0.01~0.03)×10-3μm2的樣品占樣品總數(shù)的48%(圖2)。據(jù)須四段900多塊儲層樣品的統(tǒng)計,須四段儲層平均孔隙度為2.73%,頻率主峰為2%~5%;平均滲透率0.098×10-3μm2,頻率主峰為(0.001~0.01)×10-3μm2。按照裘懌楠等的標準,須二段、須四段儲層均屬特低孔特低滲的致密儲層?？傮w上須二段儲層物性好于須四段。3層的空隙類型和結構特征3.1孔隙或膠質(zhì)薄片及鑄體薄片觀察表明,研究區(qū)砂巖孔隙類型主要以次生孔隙為主,原生孔極少,按孔隙分布的位置及顆粒和填隙物之間的關系可分為粒間孔、粒內(nèi)溶孔、鑄模孔、貼粒溶縫、雜基溶孔和晶間孔、礦物晶間微孔以及構造裂隙裂縫等數(shù)種。(1)剩余生粒間孔經(jīng)成巖改造而未被充填的剩余孔隙,分布甚少,僅在中壩、柘壩場、九龍山地區(qū)可見。(2)雜基的溶蝕由粒間雜基及膠結物被溶形成,膠結物被溶不發(fā)育,雜基被溶易見,但一般溶蝕不徹底,面孔率<1%。分布層位較廣泛,它是沿顆粒邊緣或雜基溶蝕或雜基收縮形成的貼粒縫或貼?？?或是石英加大后的殘余溶孔。(3)硅質(zhì)膠結面為黨員的巖溶全區(qū)廣泛存在,由不穩(wěn)定的長石及酸性噴出巖巖屑的粒內(nèi)不完全溶蝕所成,主要見于硅質(zhì)膠結、石英次生加大邊發(fā)育的成巖段。雖經(jīng)硅質(zhì)和含鐵方解石膠結,仍可見面孔率1%~2%,它是硅酸鹽溶蝕的標志,多沿解理和構造裂隙溶蝕而成。長石粒內(nèi)孔常被自生石英、鈉長石及含鐵連晶、嵌晶碳酸鹽充填。(4)殘余及粒內(nèi)新生礦物多為條紋長石、微斜長石、正長石、蝕變火山巖屑被溶蝕形成(溶蝕殘余及粒內(nèi)新生礦物含量<5%)。因多為長石顆粒全溶留下的空間,所以其幾何形狀與長石顆粒相似,其發(fā)肓的成巖段與長石粒內(nèi)孔發(fā)育段一致。見到自生石英,含鐵連晶、嵌晶碳酸鹽礦物以及油氣充填。(5)適用于填充孔環(huán)邊淀綠石膠結物被不同程度溶蝕而成,一般出現(xiàn)在粒內(nèi)溶孔、鑄模孔發(fā)育的砂巖中,溶縫寬0.01mm左右。(6)纖維細胞度主要分布在遭受蝕變的水云母(伊利石)雜基內(nèi),孔隙<0.01mm。此外,經(jīng)重結晶后伊利石雜基或發(fā)生強伊利石化的長石內(nèi)也可形成十分發(fā)育的微孔,一般占孔隙組成40%~60%,連通性也較好。(7)剩余晶體間隙和晶體腔的剩余晶體孔和洞這類孔、洞僅見于老關廟須二段砂巖中。系裂縫被石英、含鐵方解石不完全充填形成。(8)縫寬0.0.32mm,弱溶蝕及過油前者常見于長石碎屑內(nèi),后者見于石英、長石和巖屑等易碎的剛性碎屑內(nèi),縫寬<(0.01~0.02)mm,少數(shù)解理縫及破裂縫有弱溶蝕及過油現(xiàn)象(例如魏1井須二段4524m砂巖)。(9)裂縫在延伸方向上的分布呈細密分布,縫寬以<(0.01~0.02)mm為主,少數(shù)可達0.1mm。裂縫在延伸方向有分叉現(xiàn)象。兩壁未見有明顯的溶蝕現(xiàn)象、與砂粒無明顯定向分布有關系。其分布一般在背斜軸部或逆斷層上下或其它構造波及的部位,常見2組,以水平或低角度出現(xiàn),高角度少見。多數(shù)半充填,成為油氣運聚通道,也可成為儲層。3.2孔喉原位及孔喉連通系數(shù)(1)該區(qū)須家河組儲集空間以粒內(nèi)溶孔和微裂縫為主,次為雜基微孔及少量殘余粒間孔、粒間溶孔,其中又以長石粒內(nèi)溶孔為主,占總面孔率的35.5%,干均孔隙半徑為150μm,平均喉道半徑為0.0926μm,平均孔喉比為13∶16,為大孔細喉。(2)孔隙度大者面孔率高,其平均孔隙直徑和平均喉道半徑也增大。(3)平均孔喉配位數(shù)和管子連通系數(shù)與孔隙度的大小呈正變關系?？紫抖?gt;4%者,其平均孔喉配位數(shù)為1∶9,管子連通系數(shù)為3∶9。多數(shù)孔隙度>5%的樣品,微裂縫(占總面孔率的25%以上)呈網(wǎng)絡狀發(fā)育,連通性好。(4)200MPa的壓汞實驗表明:粒度粗、孔隙度大的巖樣一般孔隙結構好,孔隙分布區(qū)間偏于大喉道,對滲透率貢獻值大,大喉道(平均孔隙半徑大于0.1μm、平均喉道半徑大于0.075μm)連通的孔隙體積多,小喉道(平均喉道半徑小于0.04μm)所連通的孔隙體積少;粒度細、孔隙度小的巖樣則相反。(5)由于溶蝕作用的選擇性造成了不規(guī)則的孔隙網(wǎng)絡和上三疊統(tǒng)儲集巖的微觀非均質(zhì)性。表現(xiàn)在低孔隙度的巖石可以有少量較大孔隙和喉道,構成其有效孔隙度的組成部分;相反,較高孔隙度的巖石,若溶蝕作用不強,則同樣具有低滲透率或窄喉道特征。3.3孔隙組合的分類據(jù)鑄體薄片觀察和壓汞實驗,結合物性資料研究表明,研究層段的孔隙組合主要有2類:一類是粒內(nèi)溶孔和雜基內(nèi)微孔為主的組合,在研究區(qū)的南部最為發(fā)育;第二類是粒內(nèi)溶孔、次生粒間孔、剩余原生粒間孔和雜基內(nèi)微孔為主的組合,多分布于研究區(qū)北部。4綜合儲層評估4.1儲層孔隙度—儲層類型根據(jù)儲層中儲集空間包括孔隙、洞穴和裂縫等所起的作用不同,可以將儲層分為裂縫性儲層、孔隙性儲層和洞穴性儲層。但對于川西致密砂巖儲層來說,一般不會有單一儲集空間起作用,所以大多為復合性儲層類型。為了弄清楚儲層的類型,利用大量樣品的孔隙度和滲透率進行了擬合,發(fā)現(xiàn)孔隙、洞穴和裂縫在儲層中都有一定的地位,說明其儲層十分復雜,孔隙、洞穴和裂縫都起重要作用(圖3)。在須二段儲層孔隙度—滲透率關系圖中(圖3),A區(qū)代表溶洞占優(yōu)勢的儲層樣品分布區(qū),其孔隙度較大,而滲透率較低,說明儲集空間以溶洞為主,互相間連通性較差;B區(qū)孔滲相關性較好,滲透率隨孔隙度的增大而增大,說明儲集空間主要為孔隙;C區(qū)孔隙度較低,但滲透率較高,說明裂縫是主要的儲集空間。4.2儲層結構及儲層發(fā)育情況根據(jù)中國石油西南油氣田分公司的研究,川西地區(qū)須家河組砂巖有效儲層的孔隙度下限為3%。根據(jù)研究的需要和前人研究成果以及川西須家河組儲層的實際情況,提出須家河組致密砂巖儲集體的分類方案(表1),將儲層分為4類:Ⅰ類儲層為孔隙度和滲透率較高,孔隙度平均大于6%,滲透率大于0.1×10-3μm2,溶蝕作用和破裂作用發(fā)育,是目前研究區(qū)須家河組最好的儲層;Ⅱ類儲層孔隙度和滲透率一般,孔隙度4%~6%,滲透率(0.1~0.05)×10-3μm2,溶蝕作用或破裂作用較發(fā)育,是目前研究區(qū)須家河組最主要的儲層;Ⅲ類儲層孔隙