 Advances in Geosciences 地球科学前沿, 2013, 3, 379-386 http://dx.doi.org/10.12677/ag.2013.36050 Published Online December 2013 (http://www.hanspub.org/journal/ag.html) Analysis on the Characteristics of Changxin Formation Reservoir in the Dachuanzhong Area* Zubing Li1, Y ifeng Qiao2, Jiaqiang Ou3 1Chongqing University of Science and Technology, Chongqingdaxue Town, Chongqing 2Chuanxibei Gas Mines, Petrochina Southwest Oil and Gas Field Company, Suining 3Chuanzhong Oil and Gas Mines, Petrochina Southwest Oil and Gas Field Company, Jiangyou Email: lizubing708@163.com Received: Oct. 22nd, 2013; revised: Nov. 14th, 2013; accepted: Nov. 25th, 2013 Copyright © 2013 Zubing Li et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the Creative Commons At- tribution License all Copyrights © 2013 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property Zubing Li et al. All Copyright © 2013 are guarded by law and by Hans as a guardian. Abstract: In view of the questions in the mountain regions of Changxing group that gas reservoir exploration degree is low and that the development features of reservoir cognition degree are not high, from the Changxing formation and development of tectonic characteristics, characteristics of formation distribution, petrological characteristics and char- acteristics of logging response, this article analyzed the reservoir characteristics of Changxing group. Due to the two stages between highlands and the influence of the craters in highlands, mud-microcrystalline limestone, bioclastic lime- stone, calcarenite and biological reef limestone rocks are developed in the study area of Changxing group reservoir. Raw crumb limestone and biological limestone reef reservoir are not widely distributed in the study area, but in the form of dotted distribution. Reservoirs are generally characterized by low porosity and low permeability reservoir. The reservoir space is mainly for the groove reservoir, locally developed for the fracture-pore type reservoir. The logging response is more obvious, easily recognized from logging, and it shows that the curve shapes of the resistivity and po- rosity form a “U” or “W” type change, and rarely present thickness and small spikes of “V” characteristics. Keywords: Changxing Group; Pore Reservoir; Logging Response 大川中地区长兴组储层特征分析* 李祖兵 1，桥钇峰 2，欧家强3 1重庆大学城重庆科技学院，重庆 2中国石油西南油气田分公司川西北气矿，遂宁 3中国石油西南油气田分公司川中油气矿，江油 Email: lizubing708@163.com 收稿日期：2013 年10 月22日；修回日期：2013年11 月14日；录用日期：2013年11 月25 日 摘 要：针对大川中地区长兴组气藏勘探程度低、储层发育特征认识程度不高的问题，本文从长兴组地层发育 的构造特征、地层展布特征、岩石学特征及测井响应特征等方面对长兴组储层特征进行了分析。认为研究区长 兴组储层由于受2个台内高带和高带之间的凹地的影响，发育有泥–微晶灰岩、生物碎屑灰岩、砂屑灰岩以及 生物礁灰岩等岩性。生屑灰岩、生物礁灰岩储层在研究区并不是广泛分布，而是呈点状的形式展布。储层总体 上表现为低孔低渗储层，储集空间主要为孔型储层，局部发育裂缝–孔隙型储层。储层的测井响应较为明显， 从孔隙度测井及电阻率测井上易于识别，表现为孔隙度曲线和电阻率曲线形状多呈“U”或“W”字型变化，很 少呈现厚度小的尖刺状“V”字型特征。 *基金项目：本论文获得重庆市教委科学技术项目资助(KJ131419)；中石油创新基金项目资助(2013D-5006-0104)。 Open Access 379  大川中地区长兴组储层特征分析 Open Access 380 关键词：长兴组；孔隙型；测井响应 1. 引言 武胜台内凹陷分布对台内生物礁滩分布的控制作用 进行了研究(2010)，屠志慧等人对川中地区长兴组地 震相特征进行了研究(2011)。这些研究成果是从生物 礁储层测井特征、控制因素及地震响应等方面进行研 究，没有对储层的岩石学特征、微观结构特征及其在 测井资料上的响应特征进行分析。本文将根据现有的 资料情况，拟从岩性特征、微观结构特征、测井响应 特征等角度综合分析研究区长兴组的储层特征。研究 成果可为下一步长兴组气藏的勘探工作提供参考。 中国海相碳酸盐岩分布广泛、厚度大、岩石类型 多，但由于碳酸盐岩成因的地质条件复杂，控制碳酸 盐岩储层发育与分布的因素较多，特别是优质储层的 发育与分布是制约着油气勘探开发的重要瓶颈之一。 大川中地区长兴组碳酸盐岩储层较为发育，特别是川 中地区发育的 2个生物礁滩高带，为有利储层发育区 域，成藏条件优越，礁滩异常面积达2500 km2，天然 气资源量3700 × 108 m3，勘探潜力大[1]。目前区内钻 遇长兴组地层的井共 22口，其中试油 15口，有3口 井获工业气流(即王家 1井、磨溪 1井和涞 1井)。其 它井在钻遇过程中都有不同程度的显示。通过调研可 以发现，目前针对大川中地区长兴组碳酸盐岩储层， 特别是有关生物礁储层特征研究的文献很少，几乎都 是对研究区生物礁分布及其预测做了一些研究工作， 如孙金梦等人对涞 1井潜伏生物礁及其测井特征进行 了研究(1990)，张奇等人对川中地区晚二叠世蓬 溪– 2. 研究区地质背景 大川中地区构造位置隶属于四川盆地川中古隆 中斜平缓构造带，东部与川东古斜中隆高陡断褶带相 连，南部为川南古坳中隆低陡穹形带，西接安岳–通 贤平缓构造带。晚二叠世期间，受“峨嵋地裂运动” 的影响，在拉张构造背景下，形成了隆凹相间的沉积 格局，表现为广安台内高带、遂宁台内高带及 2高带 之间的蓬溪–武胜台凹(图1)。 Figure 1. The top structure outline of Changxing group in Dachuanzhong area 图1. 大川中地区长兴组顶部构造纲要图  大川中地区长兴组储层特征分析 通过对钻遇长兴组地层的岩心资料、岩屑录井资 料和测井资料分析，本区长兴组沉积期经历了多个海 侵海退旋回[2]。古气候旋回界面、海水进退旋回界面 在工区范围内近乎是等时的，在测井曲线上具有明显 的岩电响应特征，并且可大范围追踪对比。长兴组下 伏龙潭组，上覆三叠系下统的飞仙关组地层(图2)。根 据沉积特征可将研究区长兴组划分为 4段。其中，长 兴组一段为黑灰色、深灰色灰岩夹黑灰色燧石灰岩；长 二段上部为黑色页岩与灰岩呈不等厚互层，下部为浅 灰色灰岩，偶夹燧石结核灰岩；长三段为一套浅灰色、 灰色灰岩。长四段为深灰色、浅灰色灰岩，上部夹两 层黑灰色燧石灰岩，底部为黑色页岩与长三段以整合 接触。 根据前人的研究[3]，研究区属于海相碳酸盐岩台 地及碳酸盐岩斜坡带沉积亚相，目前高产的王家 1井 和涞 1井均处于遂宁高带内。在碳酸盐岩台内高地可 进一步划分出潮坪、泻湖和滩坝微相。生物礁主要以 点礁的形式分布于 2个高带内。 从钻井过程中的油气显示及试气结果分析，长兴 组各段油气显示井和工业气井的分布受台内高地的 控制，都分布在高地内部或高地边缘。 3. 岩石学特征 通过对长兴组碳酸盐岩的岩心观察、薄片鉴定资 AC 30 120 DEN 2.95 2.4 CNL 0 30 GR 10 100 RLLS 1 100000 RLLD 1 100000 深度 (m) 层位岩心剖面 岩性描述 4050 4100 4150 飞 一 长 四 长 三 长 二 长 一 龙 潭 组 深灰色、浅灰色灰 岩，上部夹两层黑 灰色燧石灰岩，底 部黑色页岩 深灰色、浅灰色灰岩， 底部浅灰色灰岩。 上部为黑色页岩与灰 色灰岩呈不等厚互层 状，下部为浅灰色灰 岩，偶夹燧石结核灰 岩，底部浅灰色灰岩。 黑灰色，深灰色，浅灰 色灰岩夹黑灰色燧石灰 岩，底部浅灰色灰岩。 Figure 2. The synthetic histogram formation of Changxing group in Dachuanzhong area 图2. 大川中地区长兴组地层综合柱状图 Open Access 381  大川中地区长兴组储层特征分析 料及岩屑录井资料的分析可知，长兴组储层的岩石类 型主要为泥–微晶灰岩、生物碎屑灰岩、砂屑灰岩以 及生物礁灰岩，偶尔发现白云化灰岩及灰质白云岩 等。 1) 泥–微晶灰岩 该类岩石在长兴组大量发育，由泥–微晶方解石 组成(图3(a))，占 90%以上。一般为浅褐灰色–深灰 色，中–薄层的致密块状为主，亦见厚层块状，含有 少量介形虫、腹足、瓣鳃、棘皮、红藻等生物碎屑的 或含生物碎屑泥粉晶灰岩(图3(b))。其沉积特征表明， 该类岩石一般形成于水体较安静的沉积环境中，在台 地内部开阔静浅水区域和前缘斜坡环境中普遍分布。 泥–微晶灰岩在沉积时虽含有大量细小晶间微孔，经 过后期压实压溶作用的改造，储集性能极差，一般仅 能作为非储集岩类。局部泥–微晶灰岩发生白云岩化 作用形成的泥–粉晶白云质灰岩具有一定的储集性。 2) 微晶生屑灰岩 该类灰岩广泛分布于长兴组，颗粒以生物碎屑为 主，另含少量砂屑和鲕粒，颗粒之间充填物为灰泥和 重结晶而成微晶或粉晶[4]。在颗粒中仍有一些成岩期 充填的亮晶方解石胶结物。生物主要为腹足类，其次 为瓣鳃类壳，另有少量有孔虫和腕足类(图3(c)、(d))。 腹足类往往比较完整，瓣鳃壳一般呈碎屑状。 3) 白云岩类 研究区含有较少的白云岩类，不如其上的飞仙关 组地层发育[5-7]，且多数白云岩化不彻底，一般为白云 岩与灰岩的过渡岩类(图3(e)、(f))。主要为泥–微晶 白云石、粉晶白云石和细晶白云石等。 (a) 粉晶绿藻灰岩，4020，女深 5，P2ch (b) 含生屑泥晶灰岩，3984，女深 5，P2ch (c) 海绵灰岩，4014，女深 5，P2ch (d) 生屑灰岩(有孔虫)，4030，女深 5，P2ch (e) 灰质云岩、3904.00 m、磨溪 1井，P2ch (f) 溶孔白云岩、4219.00 m，广 3井，P2ch Figure 3. Photos of the main rock types in the area 图3. 研究区主要岩石类型照片 Open Access 382  大川中地区长兴组储层特征分析 研究区的细晶白云石在偏光显微镜下通常表现 不太洁净，显褐黄色，有的具颗粒残余或幻影结构。 晶间多呈直线形–凹凸形接触，在阴极射线下通常发 均一的暗红色，少数发玫瑰红色光。粉晶白云石多数 晶体表面比较混浊，少数较明亮。铸体薄片和扫描电 镜下均可见白云石的晶间孔。 4) 生物礁灰岩类 长兴组礁、滩储层一般发育在长三、四段，在广 安高带、遂宁高带分布较稳定[8]。通过完成对研究区 部分井岩屑录井资料的对比分析，生物礁灰岩纵向上 分布在灰岩、灰质白云岩及白云质灰岩之间。从对比 剖面图中可以看出(图4)，生屑白云岩储层分布并不广 泛，仅在王家1井和与之较远的涧水沟有分布。生屑 灰岩也具有局部分布的特征，仅在涞 1井区有分布。 这也说明了大川中地区的生物礁多属于点礁。 4. 储集空间特征 4.1. 基本孔隙类型 碳酸盐岩储层孔隙主要由原生孔隙和大量的次 生孔隙组成。与碎屑岩储层相比，碳酸盐岩储层具有 更为复杂多变的孔隙体系，其原因在于碳酸盐岩自生 较强的化学活泼性[6,7,9]。在其漫 长的沉积和埋 藏成岩 历史中，碳酸盐岩极易受到溶蚀、充填、白云化等成 岩作用的影响，使得碳酸盐岩储集层往往具有岩性变 化大、孔隙类型多、物性变化无规律等特 点[7,9,10]。参 考 Choquette 和Pray(1970) 关于碳酸盐岩孔隙类型划分方 案，结合研究区岩心观察、薄片鉴定及岩屑录井等资 料，根据其成因、形态、大小及分布特征，可将本区长 兴组碳酸盐岩储层的储集空间划分为以下几种(表1)。 1) 粒间孔：此类孔隙是研究区长兴组主要的储集 Figure 4. The distribution characteristics of reef between Wangjia 1 and Lai 1 and Huaxi 1 well 图4. 王家 1-涞1-华西 1井长兴组生物礁分布特征 Table 1. Changxin’s statistical table set of the main storage reservoir spa ce type in Dachuanzhong area 表1. 长兴组储层主要储集空间类型统计表 岩石类别 主要孔隙类型 孔隙度(%) 裂缝发育程度 储层类别 生物碎屑灰岩 粒内、粒间溶孔、铸模孔 7.0~15 欠发育 Ⅰ + Ⅱ 鲕粒灰岩 粒内、粒间孔、晶粒孔 3~8 较发育 Ⅱ + Ⅲ 燧石灰岩 粒内、粒间孔、溶缝 3~10 发育 Ⅱ + Ⅲ 砂屑灰岩 粒间孔及少量溶缝 0.8~2.5 较发育 Ⅲ + 非储层 泥质灰岩 粒间孔、晶间孔 0.5~1.5 较发育 Ⅲ + 非储层 泥-粉晶灰岩 粒间孔、晶间孔 0.5~1.5 欠发育 Ⅲ + 非储层 Open Access 383  大川中地区长兴组储层特征分析 空间类型，同时伴有在粒间孔基础上被溶蚀扩大形成 的粒间溶孔，在镜下可见二者共生情况。一般发育于 具颗粒岩支撑的砂屑、生物碎屑、鲕粒及残余颗粒云 岩中，颗粒结构比残余颗粒结构孔渗条件要好，变形 颗粒结构多为片状孔喉，储渗相对较差。 2) 粒内孔：此类孔隙常与粒间孔伴生，多为鲕粒 内溶孔，砂屑内溶孔、生屑内溶孔，隐藻屑内溶孔等， 是长兴组储层的另一种重要储集空间。 3) 晶间孔：此类孔隙常与晶间溶孔伴生。形成于 成岩期、后生期，常见白云化晶间孔、填隙物(方解石、 白云石)晶间孔、粒内再充填晶间孔及晶间溶蚀孔。 4) 裂缝：长兴组组储层的储集空间除了孔隙外，局 部因受构造力和成岩压实作用形成的微裂缝。从图 5 中可以看出，裂缝往往在储层发育中起建设性的作用， 酸性的流体沿着裂缝进行溶蚀，扩大了储集空间，图 5(a)、5(d)中明显地可见裂缝发育。研究区的裂缝具有多 期发育的特点，每期裂缝发育展布的方向差异较大。 通过对目的层段的岩心观察、薄片鉴定及铸体资 料的分析可知，长兴组储层的储集空间以孔隙为主， 局部发育少量的裂缝–孔隙型储层(图5)。 4.2. 微观结构特征 通过对研究区涞1井长兴组 8个样品的铸体薄片 和92 个岩性薄片观察资料分析，生物礁灰岩，具有 生物骨架孔、方解石晶间孔及构造微缝等储集空间类 型。生物骨架孔、晶间孔孔径0.005~0.03 毫米，面孔 率少~1.0%。构造微缝长 5~11毫米，宽<0.01~0.35 毫 米，有的被方解石充填，未充填者面孔率少~0.1%。 18 个样品电镜扫描分析结果也证实了研究区长兴组 储层的储集空间是以晶间孔隙及少数溶孔主要为主 (a) 溶缝，磨深 2，3786 m，P2Ch (b) 孔洞中充填硅质，女深 5，4156 m，P2Ch (c) 含生物碎屑粉晶灰岩中发育裂缝，女深 5，4078 m，P2Ch (d) 裂缝，女深 5，3970 m，P2Ch (e) 溶蚀孔被硅质充填，女深 5，3994 m，P2Ch (f) 裂缝系统比较发育，女深 5，4016 m，P2Ch Figure 5. The reservoir space characteristics graph of reservoir in Dachuanzhong area 图5. 长兴组储层储集空间特征图 Open Access 384  大川中地区长兴组储层特征分析 (晶间、粒间的及粒内的溶孔)。 另外，从涞 1井7个压汞资料的统计分析可知(表 2)，孔喉半径大于0.1 μm的体积只占孔隙体积的 21.18%(r50 = 0.0107 μm)。孔喉分选差，粗孔少，细歪， 退汞效率低，其孔喉结构样型为微孔微吼型。I类储 集岩的排驱压力、饱和度中值压力低 > 0.1 μm的孔喉 占总孔喉体积大，孔喉半径大，粗孔较多，分选较差， 汞不饱和体积小，退汞效率稍高，是较好储层。 4.3. 储层物性特征 由于长兴组储层的研究程度不高，物性分析资料 不多。仅从这几口井的物性资料分析可以得出长兴组 储层的孔渗普遍偏低，属于低孔低渗储层。 研究区样品点孔隙度小于 2%的约占 90%以上， 渗透率一般小于0.01 × 10−3 µm2。从测井解释结果统 计分析，长兴组储层的孔隙度主要分布在2%~4%区 间。 5. 储层测井响应特征 长兴组储层以灰岩中发育孔隙型储层为主。裂缝 的测井响应特征为高阻背景值下的低值指状响应。除 高孔隙层段电测常规显示较为明显外，以低孔低渗、 Table 2. The numerical characteristics of reser voir por e throat statistics of Lai 1 well in changing four sections 表2. 涞1井长四段储层孔喉数字特征统计表 储层类别 空隙结构类型 取值 Pa (kg/m2) Ra (μm) Pc50 (kg/m2) r50 (μm) 退汞效率(%) 汞不饱和体积(%) 区间值 9.7767~39.9137 0.7671~0.187951.3299~156.06030.1461~0.0481 2.9703~14.0667 11.1111~22.9007 I 微孔小喉型 均值 17.4532 0.4297 0.0737 0.0737 10.2280 17.6637 区间值 39.2932~136.7506 0.1832~0.05480.0286~<0.00190.0286~<0.00190~8.5106 32.00~61.2245 II 微孔微喉型 均值 81.8844 0.0916 <0.005 <0.005 2.8369 42.3424 区间值 9.7767~136.7506 0.7671~0.05480.1461~<0.00190.1461~<0.00190~14.1667 11.1111~61.2245 I + II类 微孔微喉型 均值 45.0661 0.1664 0.0107 0.0107 7.0604 28.2403 AC 30 120 DEN 2.95 2.2 CNL -10 30 GR 10 100 RLLS 1 100000 RLLD 1 100000 1CAL 5 12 深度 (m) 层位岩心剖面 岩性描述 4100 4150 长 三 长 二 长 一 深灰色、浅灰色灰 岩。底部浅灰色灰 岩。 上部为黑色页岩与 灰色灰岩呈不等厚 互层状，下部为浅 灰色灰岩，偶夹燧 石结核灰岩，底部 浅灰色灰岩。 黑灰色，深灰色， 浅灰色灰岩夹黑灰 色燧石灰岩，底部 浅灰色灰岩。 Figure 6. The picture of Huaxi 2 well 4090 - 4200 m section of the well logging curves 图6. 华西 2井4090~4200 米井段测井曲线图 Open Access 385  大川中地区长兴组储层特征分析 Ⅱ、Ⅲ类储层为主的储层段，加之储层厚度比较薄， 因此测井识别难度较大，特别是针对孔隙度测井系列 只有声波测井的老资料，在声波对储层反映不敏感的 情况下更不容易识别出储层。在较纯的灰岩、白云岩 中，长兴组储层具有高中子、高声波、低密度及相对 低电阻率特征。但各层段组储层较为复杂，储集空间 有孔隙型、裂缝–孔隙型、孔隙–裂缝型、裂缝型及 上述各种类型的组合，因此表现在测井曲线上具有不 同的响应特征。 为此，在研究长兴组储层的测井响应特征时，通 过岩屑录井显示和试油资料的分析，结合对应井段的 测井资料，归纳认为目前长兴组孔隙型、裂缝–孔隙 型储层厚度相对较大，电阻率曲线形状多呈“U”或 “W”字型变化，不会呈厚度小的尖刺状“V”字型 特征。表现为低伽玛、高中子、高声波、低密度及相 对低电阻率等常规测井响应特征，特别是 GR 值一般 都小于 30API，密度值小于2.5 g/cm3(图6)。 图6是华西 2井长兴组部分井段地层测井曲线 图，4090~4200 米井径无明显变化。从 4122-4136 井 段图中可以看出，伽玛值高低相间，低值在30API 左 右，声波增大。解释的储层最大孔隙度 5%。深浅双 侧向为正差异降低，属低伽玛、高声波及相对低电阻 率储层。 6. 结论 通过对大川中地区长兴组碳酸盐岩储层发育的 构造及地层展布特征、岩石学特征及微观结构特征的 分析，可以得出如下几个方面的结论： 1) 长兴组储层岩石主要为泥–微晶灰岩、生物碎 屑灰岩、砂屑灰岩以及生物礁灰岩，由研究区长兴组 沉积时所处的台内高地、斜坡及 2个高带之间的凹地 环境控制。生屑灰岩、生物礁灰岩储层分布并不广泛， 而是多呈点状分布。 2) 研究区长兴组主要表现为低孔低渗储层，以孔 隙型储层为主，但局部发育裂缝–孔隙型储集类型。 3) 长兴组储层发育段的 GR 值一般小于 30API， 孔隙度曲线和电阻率曲线形状多呈“U”或“W”字 型变化，不会呈厚度小的尖刺状“V”字型特征。 参考文献 (References) [1] 顾家裕, 张兴阳, 罗平等 (2005) 塔里木盆地奥陶系台地边 缘生物礁、滩发育特征. 石油与天然气地质 , 3, 277-283. [2] 吴熙纯, 刘效增, 杨仲伦等 (1990) 川东上二叠统长兴组生 物礁控储层的形成. 石油与天然气地质 , 3, 283-297. [3] 牟传龙, 马永生, 王瑞华等 (2005) 川东北地区上二叠统盘 龙洞生物礁成岩作用研究. 沉积与特提斯地质 , 1, 198-202. [4] 黄思静, 裴昌蓉等 (2006) 川东三叠系飞仙关组白云岩锶含 量、锶同位素组成与白云石化流体. 岩石学报 , 8, 2123-2134. [5] 高梅生, 郑荣才, 文华国等 (2007) 川东北下三叠统飞仙关 组白云岩成因–来自岩石结构的证据. 成都理工大学学 报 ( 自然科学版 ), 3, 297-304. [6] 张传禄, 张永生, 康棋发等 (2001) 鄂尔多斯南部奥陶系马 家沟群马六组白云岩成因. 石油学报 , 3, 22-26. [7] 张永生 (2000) 鄂尔多斯地区奥陶系马 家沟群中 部块状白云 岩的深埋藏白云石化机制. 沉积学报 , 3, 424-430. [8] 马永生, 牟传龙, 谭钦银等 (2007) 达县–宣汉地区长兴组 –飞仙关组礁滩相特征及其对储层的制约. 地学前缘 , 1, 182-192. [9] 牟传龙, 马永生, 王瑞华等 (2005) 川东北地区上二叠统盘 龙洞生物礁成岩作用研究. 沉积与特提斯地质 , 1-2, 198-202. [10] 李振宏, 杨永恒 (2005) 白云岩成因研究现状及进展. 油气 地质与采收率 , 2, 5-8. Open Access 386 |