四川盆地须家河组储层特征及成因分析

四川盆地须家河组储层特征及成因分析

上三叠统徐家河群是四川盆地最具勘探潜力的地层之一。它形成于晚三叠世四川盆地从海相克拉通盆地向陆相盆地的过渡时期。自上而下，它是一个由海相、海相和陆地相组成的破碎岩屑岩组合。地层厚度200～4000m,川西最厚,并呈“贝壳状”向东减薄。须家河组纵向上可分为六段,其中须一、须三、须五段以泥页岩为主含煤层,是主要的烃源层;须二、须四、须六段以砂岩为主,是主要的储集层。其纵向上发育3套含油气系统(须一-须二含油气系统、须三-须四含油气系统、须五-须六含油气系统),形成了配搭较佳的“三明治”式自生自储成藏组合,是四川盆地重要的勘探层系。最新综合研究表明,储层是影响其成藏最关键的因素之一。总体上看,四川盆地须家河组具有如下储集特征。1储层岩石种类繁多，分布广泛1.1储集岩的类型四川盆地上三叠统储集岩类型以细-中粗粒岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑砂岩为主,次为岩屑石英砂岩、长石石英砂岩。纵向上和平面上各段的储集岩类型均有差异。须二段主要为长石石英砂岩、岩屑长石砂岩;须四段主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩,次为长石或岩屑石英砂岩;须六段主要为长石岩屑砂岩、岩屑砂岩,次为岩屑长石砂岩。总体上看,须家河组储集砂岩类型多样。1.2岩性岩石学特征须家河组储集岩具有成分成熟度较低而结构成熟度较高的特点,成分成熟度指数(石英/长石+岩屑)一般在1.5～4之间。根据15000多个样品的薄片观察统计,石英含量高,而长石、岩屑含量低。石英以单晶石英为主,含量在30%～70%之间,平均57.97%。长石以正长石为主,次为斜长石,含量在1%～15%之间,平均为7.74%。岩屑成分以火成岩为主,次为变质岩、沉积岩,含量变化较大,一般在10%～25%之间。胶结物以硅质、方解石为主,次为粘土矿物,含量在5%～15%。杂基主要由粘土矿物组成,成分为绢云母、水云母、伊利石、绿泥石等,含量介于1%～15%。主要储层段须二、须四、须六段岩性特征在区域上有较大的变化。纵向上,须家河组储集岩的成分成熟度从须二段到须六段呈向上逐层降低趋势。平面上,整体表现出川中地区成熟度相对较高、周缘成熟度较低的态势。储集岩特征在纵、横向上的变化主要受周边物源的不均衡影响所致。1.3盆地内部多物源沉积四川盆地须家河期存在东(江南古陆)、南(康滇古陆)、西(古龙门山)、北(米仓山-大巴山)等多个方向的供源体系,发育多个河流-三角洲体系,是受到多物源的共同影响。由于供源区构造运动的差异,各物源体系在不同时期对沉积盆地的影响程度具有明显差异性。一方面盆地周缘供源山系的不均衡活动,导致盆地内河道迁移形成三角洲复合体,纵向上多期河道相互叠置成厚层砂岩;另一方面,盆地周边多物源体系向盆内提供大量的沉积物,使三角洲平原-前缘相广泛发育,相互叠合,而较深水的湖泊相在须二、须四、须六期不发育。因此盆地内不仅在河道发育地区形成较厚的砂岩,在盆地汇水区也有砂岩稳定分布,最终导致砂岩大面积分布。盆地内砂岩相对发育的须二、须四、须六段砂/地比值一般多超过65%,累计砂岩厚度200～800m。三角洲平原-前缘相带中的分流河道、河口坝等微相的储层物性较好,三角洲主水系是控制储层发育的有利储集相带。四川盆地须家河组须二、须四、须六段发育多个三角洲体系,具备形成储层的较好条件。2存储层主要由低孔和低渗裂缝组成2.1储层孔隙类型及裂缝发育时期根据岩心、测试等静、动态资料分析,四川盆地上三叠统须家河组砂岩储层的储集空间为孔隙和裂缝。孔隙是主要的储集空间,裂缝是重要的渗流通道。储集类型以裂缝-孔隙型为主,次为孔隙型、孔隙-裂缝型或裂缝型。其孔隙类型有粒内溶孔、粒内孔、粒间孔、铸模孔、杂基溶孔、贴粒孔(缝)、粘土矿物晶间微孔,其中粒内溶孔、粒间孔是主要孔隙类型。孔隙类型在纵向上和平面上具有明显的分带性。川西北部凹陷主要为粒间孔,溶蚀孔隙不发育。川西南部主要为溶孔,特别是长石粒内溶孔及粒间溶孔,少见粒间孔。川中、川东及川中-川南过渡带粒间孔及粒内溶孔均发育;蜀南南部孔隙总体欠发育,以溶孔为主。四川盆地上三叠统储层孔隙类型分带性主要与储集岩类及成岩作用密切相关,长石含量高、绿泥石含量高则孔隙相对发育。岩心及铸体薄片、扫描电镜、压汞等资料表明,须家河组储层孔隙结构总体表现为细孔小喉、细歪度特征。孔隙大小主要分布在小于50μm的范围内,占总孔面积的42.24%;其次在50～100μm的范围内,占27.48%。孔隙半径为12.63～294μm,平均为26.59μm。喉道类型为缩颈喉道、片状喉道、管束状喉道,其中以片状喉道为主。中值孔喉半径在0.008～0.35μm之间,平均为0.09μm;孔喉分选系数在2.05～3.97之间,平均为2.73,分选系数较大,孔喉分选较差。孔喉结构的好坏主要取决于储层孔隙类型,以绿泥石环边胶结后的粒间孔为主的储层孔喉结构最好,次为粒间溶孔型储层,再次为粒内溶孔型储层和石英加大后的粒间孔型储层,以基质孔为主的储层孔喉结构最差。已有的测试、生产动态资料揭示裂缝是上三叠统储集体系中重要的组成部分,它是主要的渗流通道和重要的储集空间。主要为水平缝或低角度缝,高角度缝很少。从成因来看,以构造缝为主。从岩心裂缝统计看,裂缝的发育程度相当不均。在构造隆起幅度大、断层发育、构造变异强的川西地区裂缝相对发育,如老关庙、中坝、文兴场、九龙山等构造,其岩心裂缝平均线密度均大于0.3m-1;而川中及川中-川南过渡带地区构造相对平缓,断层不发育,裂缝相对欠发育。但在有利部位的部分构造及部分钻井其裂缝也有发育(如营山、充西等)。通过裂缝充填物的同位素、包裹体、古温度等资料,并结合区域构造演化综合分析表明,四川盆地上三叠统须家河组裂缝有3个主要的发育时期:第一期是印支晚幕(T-J1);第二期是燕山晚幕或喜马拉雅早幕-喜马拉雅二幕;第三期为喜马拉雅晚幕。现今上三叠统储层的有效缝多为第三期形成。2.2岩心孔隙度特征须家河组储层总体属于低孔低渗储层,局部发育有高孔渗储层段。36000多个岩心样品的物性分析资料统计表明,须家河组砂岩平均孔隙度为4.77%,最小0.1%,最大18.27%,主要集中在5%～11%;平均渗透率为0.19×10-3μm2,最小小于0.001×10-3μm2,最大可达50×10-3μm2以上(有裂缝发育时),主要分布在0.01×10-3μm2～0.1×10-3μm2范围内。各地区各层段物性在纵、横向上存在较大的变化(表1)。须二段:全盆地岩心平均孔隙度为4.82%,平均渗透率为0.16×10-3μm2。孔隙度主要分布在小于5%的范围内,占样品总数的55.79%。孔隙度为5%～8%的样品占32.11%,孔隙度为8%～11%的样品占10.10%。区域上物性以川中及川中-川南过渡带地区最好,次为川西地区(表1);但川西地区裂缝较发育,其渗透性却是全盆地最高的地区。须四段:全盆地岩心平均孔隙度为4.68%,平均渗透率为0.21×10-3μm2。孔隙度大于5%的样品的平均孔隙度为7.3%,相应样品的平均渗透率为0.36×10-3μm2。孔隙度大于8%的样品的平均孔隙度为10.08%,相应样品的平均渗透率为0.71×10-3μm2。孔隙度主要分布在5%～8%的范围内,占样品总数的38.45%;孔隙度小于5%的样品占37.92%,孔隙度为8%～11%的样品占15.98%,孔隙度大于11%的样品占7.65%。区域上以川中及川中-川南过渡带地区物性最好,次为川南地区,川西地区物性很差(表1)。须六段:全盆地取心资料较少,仅荷包场、界石场及广安地区有取心。岩心平均孔隙度为4.37%,平均渗透率为0.31×10-3μm2。孔隙度为5%～8%的样品占33.88%,孔隙度为8%～11%的样品占8%,孔隙度大于11%的样品占2.94%。其中物性以广安地区最好,平均孔隙度9%,平均渗透率0.4×10-3μm2。泸州以北地区平均孔隙度一般在4%以上,而以南地区一般在4%以下。综上所述,川西地区须二段物性好于须四段,川中及过渡带地区须四段物性与须二段相差不大,川南地区须六段物性好于须四段,平面上以川中及川中-川南过渡带物性最好。3储层保护技术根据敏感性实验结果分析表明,须家河组储层普遍存在较强的敏感性,以水敏、水锁及酸敏等较明显,且不同段、不同地区储层的敏感性差异较大。因此储层极易受到伤害,影响了气层的及时发现和测试产量。近年来,为防止钻井液进入地层污染储层,钻井过程采用了多种储层保护技术并取得了较为显著的效果。如欠平衡钻井技术在邛西气藏成功应用获得了一批高产气井,邛西3井欠平衡钻进发现3个气显示段,测试获高产气流,从而发现了邛西气田(之前的邛西1、邛西2井未采用欠平衡技术,没有发现工业气流)。平落19井采用天然气钻井技术测试获气,比邻井平均测试产量高4倍,单井产量有很大提高。与此同时,近年来也对低渗气藏小产量井实施压裂等增产措施,效果明显。如加砂压裂等增产措施在八角场、充西、广安等地须家河组成功应用,大幅提高了气井的单井产能(表2)。新技术、新工艺在储层保护、低渗改造方面取得了明显效果,表明四川盆地须家河组这套广泛分布的低孔低渗、强敏感性的储层具备较大的改造潜力。4成岩作用控制储层发育四川盆地须家河组储层主要受沉积、成岩以及构造作用的影响控制。沉积相特别是微相控制了储层发育,三角洲平原水上分流河道、三角洲前缘水下分流河道、河口坝等微相是储层发育的有利相带,而河流相、湖泊相等物性相对较差(表3)。压实作用、溶蚀作用、环边绿泥石胶结作用是影响储层发育演化主要的成岩作用(表4)。绿泥石胶结相、溶蚀-高岭石胶结相是最有利的成岩相,其平均孔隙度高,硅质胶结相、强压实相是不利的成岩相。构造破裂作用主要表现在对裂缝发育的影响从而改善储层的渗透性能方面。影响四川盆地须家河组储层有效裂缝的构造运动主要是喜马拉雅山期的构造运动,特别是在前陆冲断带。而从宏观上看,前陆盆地结构控制了储层的发育。前陆盆地内各构造单元的储层物性变化较大:前陆斜坡-前陆隆起带物性相对较好,储层孔隙度一般6%～8%;靠近山前带储层孔隙度一般2%～6%,但裂缝发育,对储层有改造作用。总体上看,四川晚三叠世前陆盆地特别是在前陆冲断带、前陆斜坡带具备形成储层的有利沉积、成岩条件。5须六段有利储集区带四川盆地须家河组储层纵向上层段多,储层累计厚度大,分布范围广。纵向上发育须二、须四、须六段3套储层,主要集中发育在须二、须四段,次为须六段,具备形成大中型气藏的储集条件,但也存在较强的非均质性。川中及蜀南北部地区须二段、须四段整体较好,储层物性相差不大,但局部有差异。蜀南南部地区须六段储层物性好于须四段。须二段:该段储层是四川盆地须家河组中发育最好的,分布也最广泛。其储层厚度在10～50m,主要集中在20～50m;孔隙度介于5%～10%,主要集中在6%～8%。在前陆冲断带的中坝-青林口-老关庙地区、平落坝-邛西地区储层最为发育,厚度大于30m;以中坝地区物性最好,孔隙度大于6.5%。前陆斜坡带须二段储层以营山-南充-安岳一带最为发育,厚度大于40m。物性以川中、蜀南地区最好,孔隙度主要集中在7%～9%之间。综合储层厚度、孔隙度及勘探实践等认为,须二段有利储集区带主要为川西的前陆冲断带和川中地区的营山-广安-包界一带。须四段:该段储层是四川盆地须家河组分布范围仅次于须二段的一套主要储层,分布范围广,累计厚度大,其储层厚度在10～50m,主要集中在20～40m;储层孔隙度6%～9%,主要集中在7%～8%。以川中、蜀南地区最为发育,厚度大于30m。储层物性以前陆斜坡带的莲池-南充、遂宁-广安、包界地区为最好。综合储层厚度、孔隙度及勘探实践等,须四段有利储集区带主要为前陆坳陷带的东斜坡(如秋林)、前陆斜坡带的川中西部、蜀南的营山-广安-包界一带地区。须六段:该段储层在四川盆地须家河组中分布范围较局限,主要分布在威东-包界-广安地区。储层厚度在10～40m,孔隙度介于6%～10%。以威东、包界、遂宁-磨溪、广安地区储层最为发育,储层厚度大于30m,储层平均孔隙度在7.5%以上。综上所述,须二段有利储集区带主要为川西的前陆冲断带和营山-广安-包界一带地区;须四段有利储集区带主要为前陆坳陷带的东斜坡(如秋林)、前陆斜坡带的川中西部、营山-广安-包界一带地区;须六段有利储集区带为龙泉山-平泉、威东、包界、遂宁-磨溪、广安地区。总体上以前陆斜坡带上川中及川中-川南过渡带储层物性相对最好。该区构造平缓,具备大面积含气的储集条件。因此,该带上的岩性、构造-岩性复合气藏应是今天勘探的重点目标。6高孔渗储层。在中国的商综上所述,四川盆地须家河组具有如下储集特征:(1)储集砂岩类型多样,厚度大,分布广泛,具备储层大面积发育的物质条件;(2)以低孔低渗裂