川东北下侏罗统大安寨段沉积与储层特征

川东北下侏罗统大安寨段沉积与储层特征
黄棋棽;林良彪;赵军寿;徐双辉;郝强
【摘要】近年来勘探实践表明,川东北地区下侏罗统大安寨段为油气勘探开发的研究热点,具有良好的勘探前景.通过前人研究成果、野外剖面露头、钻井资料、岩石薄片鉴定及孔渗测试分析资料的分析,对研究区大安寨段沉积与储层进行了研究.结果表明:大安寨段储层岩石类型为介壳灰岩和含泥介壳灰岩,其沉积环境主要为介壳滩微相,储集空间以粒间溶孔和微裂缝为主,平均孔隙度4.10％,平均渗透率
0.022×10-3 μm2,为低孔低渗-裂缝型储层.历经多期次成岩作用,溶蚀、破裂等建设性成岩作用促进次生孔隙与微裂缝发育,压实、重结晶等成岩作用对储层物性起破坏性作用.综合研究分析结果认为本区大安寨段沉积与储层特征主要受古地貌及水动力条件、沉积微相、成岩作用等综合因素影响.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2015(015)005
【总页数】7页(P17-23)
【关键词】沉积微相;储层特征;大安寨段;川东北
【作者】黄棋棽;林良彪;赵军寿;徐双辉;郝强
【作者单位】成都理工大学沉积地质研究院,成都610059;成都理工大学沉积地质研究院,成都610059;成都理工大学沉积地质研究院,成都610059;成都理工大学沉积地质研究院,成都610059;成都理工大学沉积地质研究院,成都610059
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
已有勘探成果证实，四川盆地侏罗系自上而下共发现中统下沙溪庙组、凉高山组及下统自流井组大安寨段、东岳庙段、珍珠冲段5个含油层段，几乎全盆地、全层
系含油含气[1]。

大安寨段长期以来为四川盆地油气勘探开发热点，截至2010年底，仅川中地区大安寨段共试油井933口，获工业油气井541口(其中低产油气井口191)，探井成功率58%，为该区石油开发的主产层[2]，显示大安寨段具良好的勘探潜力与前景。

根据勘探实践及前人研究成果，大安寨段以滨浅湖的湖滩沉积为主，部分认为属于典型的淡水湖相混合沉积[3]，沉积演化及生储盖组合明显受层序格架内各级基准
面旋回的演化控制[4]。

主要的储层和产层除高能介壳滩相的结晶灰岩外，还有低
能滩相含有机质泥质介壳灰岩[2]，为特低孔渗的致密储层，裂缝为主要渗储空间。

油藏分布受控于沉积相带、高能滩微相及裂缝发育带等因素控制[5]。

通过野外露
头地质调查、镜下薄片观察、物性资料分析、结合前人研究，对川东北地区大安寨段的沉积与储层特征加以详细分析，为该区大安寨段的油气勘探提供理论依据。

川东北地区处于上扬子板块北缘，北至米仓-大巴断褶带，南邻川中平缓构造带，
东跨川东高陡断褶带，西邻龙门山断褶带(图1)，构造-沉积格局受到龙门山和米仓山-大巴山两个造山带的非同步的侧向挤压和逆冲交替的影响[7]。

四川盆地早侏罗世-中侏罗世早期周缘山系构造活动平缓，沉降缓慢，主体呈现为“饥饿式”细粒
沉积[8]。

下侏罗统自流井组大安寨段沉积期，湖盆沉积分布最为广泛，达10×104km2以上，以主体沉积介壳灰岩和深色泥岩为特征，两种岩性纵向上叠加互层，构成自生自储的生储盖组合[9]，介屑灰岩呈环形分布于滨浅湖相区。

研究区大安寨段自下
而上可细分为大三、大二、大一和过渡层4个亚段。

以渠县三汇剖面为例(图2)，大三亚段以灰黑色泥岩或页岩夹薄层介壳灰岩为主，大二亚段以中层介壳灰岩或薄
层含泥介壳灰岩与薄层泥岩互层，而大一亚段则主要为厚层介壳灰岩，过渡层为杂色泥岩，在局部可见大型的双壳类化石，总体反映一套完整的湖进—湖退沉积序列。

2.1 沉积微相
结合前人研究成果，通过野外露头地质调查、镜下薄片鉴定以及沉积相标志的综合分析表明，研究区大安寨段主要为滨浅湖沉积环境，沉积微相主要有以下两种: (1)滨浅湖泥微相。

滨浅湖泥坪主要岩性为泥岩、泥质粉砂岩，常发育有条带状微
晶介壳灰岩。

达州铁山剖面的介壳灰岩中壳体较小，但个体保存较为完整[图3(a)]，略显定向排列，泥质含量重，水平层理发育[图3(b)]，指示低-中能沉积环境。

(2)介壳滩微相。

广泛发育厚层块状或薄—中层状介壳灰岩。

介壳灰岩中富含生物
碎屑，经鉴定主要为双壳类，以Pseudocardinia最为发育，为典型陆相淡水化石。

以渠县三汇剖面为例，介壳灰岩中壳体普遍呈碎片状产出[图3(c)]，且岩体异常致密，泥质含量低，可能为水体清浅，阳光养分充足，生物大量繁殖，波浪反复淘洗并迅速堆积的结果，指示高能的沉积环境。

2.2 沉积演化模式
在分析大安寨段主体的滨浅湖沉积环境时，结合该时期的构造运动及前人研究成果总结，认为大安寨段沉积时期，四川盆地为前陆盆地—陆内凹陷的沉积—构造背景，古特提斯洋已经关闭，研究区构造环境相对稳定，以发育陆相淡水湖泊沉积为主，表现为深湖相暗色泥页岩大面积分布和浅湖相生物介屑滩呈孤立状或环带状分布的沉积特征(图4)。

3.1 岩石学特征
研究区大安寨段岩石类型较为丰富，主要为内源沉积的介壳灰岩、含泥介壳灰岩和陆源沉积的泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、页岩等，其中大一、大三亚段的介壳灰岩和含泥介壳灰岩作为油气勘探的有利储集体。

3.1.1 介壳灰岩
大安寨段的介壳灰岩富含大量原地堆积而成的生物介屑和介壳，生物碎屑主要为双壳类和腕足类，分别为平行片状结构和晶粒结构[图3(d)]。

方解石含量在75%～98%之间，泥质较少，一般在3%～20%左右。

生物碎屑大小不一，主要在(2～4) mm之间，部分保存完整的介壳最长可达15 mm，生物碎屑分布样式各异，呈弧形或板条状叠置，顺层定向或呈不规则杂乱分布。

按其粒度与结晶程度可划分为泥晶介壳灰岩、微晶介壳灰岩、泥-微晶介壳灰岩、微-亮晶介壳灰岩，以及亮晶介壳灰岩[图3(e)]。

3.1.2 含泥介壳灰岩
此类灰岩中生物介壳保存较为完整，粒径相对较大，主要呈板条状叠置，主要为不规则分布。

介壳以双壳和腕足为主，生物碎屑间为泥质填隙[图3(f)]。

研究区大一和大三亚段中常为薄层状产出，部分与介壳灰岩为过渡沉积特征。

3.2 储集空间类型
根据大安寨段野外露头和镜下薄片观察表明，大安寨段灰岩储层经历压实作用和胶结作用后，原生孔隙几乎不发育，在破裂作用和溶蚀作用的双重影响下可形成部分次生孔隙和裂缝。

次生孔隙类型有粒间溶孔、粒内溶孔、晶间孔、铸模孔以及超大溶孔。

灰岩储层储集空间以粒内溶孔和裂缝为主。

3.2.1 粒间溶孔
介壳灰岩储层的粒间溶孔仅在达州铁山大河沟剖面见少量粒间溶孔发育，由溶蚀粒间泥质和微晶方解石填隙物而形成孔隙，形状各异，呈星点状分布，连通性较差。

3.2.2 粒内溶孔
主要分布于大安寨段双壳类和腕足类生物碎屑颗粒内，孔隙大小不一，呈多个孤立孔隙存在，连通差[图3(g)]。

3.2.3 晶间孔
分布于泥微晶介壳灰岩的方解石脉中以及具有晶粒结构的介壳颗粒内[图3(h)]，连通性不良，主要呈断续状分布，在微-亮晶方解石的填隙物中的晶间孔较为少见。

3.2.4 铸模孔
主要为介壳颗粒受强烈溶蚀后，而仅保留颗粒外形轮廓的孔隙[图3(i)]。

3.2.5 超大溶孔
镜下偶见，孔径远超颗粒直径，部分孔径可达4 mm以上，主要为溶蚀介壳灰岩
中的亮晶方解石胶结物而成[图3(j)]。

3.2.6 裂缝
在大安寨段油气储集成藏过程中，裂缝尤为重要，不仅为油气的运移通道、而且也是主要的储集空间，同时裂缝也可能连通部分孤立分布的孔隙，使储层物性显著提升。

研究区的大安寨段介壳灰岩裂缝发育良好，可进一步按构造成因分为微裂缝和构造破裂缝等，较为发育的微裂缝常分布于介壳灰岩的介壳内部[图3(k)]、介壳颗粒边缘，部分裂缝甚至穿切颗粒和填隙物，缝宽约在(0.01～0.03) mm，呈断续状、分枝状、局部网状分布。

3.3 物性特征
本文通过对研究区野外露头的35个灰岩样品进行孔渗分析发现，大安寨段储层孔隙度在0.61%～13.76%内分布，孔隙度平均值为4%，而1%～6%为主要的分布区间[图5(b)]。

渗透率分布范围为(0.001～0.434)×10-3μm2，主要分布区间小于0.005×10-3μm2，其平均值为0.022×10-3μm2[图5(a)]。

分析储层孔隙度和渗
透率关系图可得出[图5(c)]，大安寨段为低孔低渗储层，但当孔隙度为4%～6%时，部分样品渗透率明显增高，说明这可能受到裂缝发育的影响。

因此大安寨段储层为低孔低渗-裂缝型储层。

3.4 成岩作用分析
研究区大安寨段灰岩储层非均质性明显，主要受多种成岩作用影响，按其对于储层
的影响程度不同分为划分为以溶蚀作用和破裂作用为代表的建设性成岩作用和以发育压实作用、压溶作用、交代作用、胶结作用和重结晶作用为主的破坏性成岩作用两类。

3.4.1 建设性成岩作用
①溶蚀作用大安寨段灰岩储层中溶蚀作用较为发育，且早期溶蚀要强于晚期溶蚀
[10]。

早期溶蚀作用主要见于浅湖环境下受波浪作用反复淘洗的介壳灰岩中，此类储层易受淋滤溶蚀，或者孔隙水体的淡化影响，而多见于介壳粒内[图3(g)]和粒间，但此类孔隙常被后期形成的自生矿物所填隙[11]。

由于烃源岩常在成岩演化过程中生成大量有机酸，进一步溶蚀碳酸盐岩生物碎屑及其颗粒间填隙物，产生粒间溶孔[图5(b)]、粒缘缝等，但研究区内，粒间溶孔较为少见。

局部可见铸模孔[图3(i)]，甚至超大溶孔[图3(j)]。

总体而言，溶蚀作用增加了孔隙度的同时，提升储集空间
性能，对储层物性起着建设性的作用。

②破裂作用通过物性资料分析可知，研究区大安寨段介壳灰岩为低孔低渗储层，
在此物性背景下，后期的构造破裂作用能有效改善致密灰岩储层的储集性能。

而构造破裂作用形成的微裂缝或破裂缝能够连通各零星分布的孤立孔隙，增加储层连通性[11]。

3.4.2 破坏性成岩作用
①压实作用研究区大安寨段灰岩储层压实作用较为常见。

早期机械压实作用致使
介壳灰岩中原生孔隙消失殆尽，镜下介壳生物碎屑呈塑性变形以及定向排列特征[图3(l)]。

②压溶作用镜下可见压溶作用典型认识标志—缝合线，介壳颗粒的接触关系由点-线接触过渡为凹凸接触，局部甚至为缝合线接触[图3(m)]，压溶作用使储层的致
密程度更为突出。

③交代作用大安寨段的介壳灰岩经历交代作用多样，主要表现为硅化、黄铁矿化
等，其中川北地区硅化较为强烈[12]。

渠县三汇地区，硅化现象的镜下特征为呈分散状或交代介壳或呈不规则斑块状[图3(n)]分布的硅化自生石英。

此类成岩作用对储层物性具有一定影响，但并非主要影响因素，且不常见。

④胶结作用胶结作用广泛发育于大安寨段介壳灰岩成岩的各个时期，依据胶结物
的世代产出顺序及方解石胶结物中含铁量的变化，胶结作用可主要分为成岩早期胶结作用和成岩晚期胶结作用[12]。

早期的胶结作用表现为无铁方解石沉积，泥晶或新生变形亮晶的晶粒结构[图3(b)]，主要受大气淡水的改造；晚期由于压溶作用提供铁质来源，从而生成呈晶粒结构的含铁方解石，主要分布于生物碎屑内[12，
13]。

⑤重结晶作用重结晶作用在研究区灰岩储层中较为常见，主要为介壳灰岩中的填
隙物泥晶方解石重结晶为粒度更粗的微-粉晶方解石，渠县三汇剖面部分灰岩储层
重结晶作用十分强烈[图3(o)]，严重影响储层物性。

4.1 古地貌及水动力条件对沉积的控制
早侏罗世大安寨沉积期，受古地形及构造运动的不均一性影响，在川北凹陷内存在多个沉积中心，湖盆总体呈东北部低、西南部高的特征[11，14]。

沉积中心水动
力条件差，缺氧环境，发育深色泥岩沉积的深湖-半深湖相为主，少有底栖生物发育，介壳灰岩以薄层状或条带状与泥岩互层产出，属低能介壳滩沉积；浅湖相靠近半深湖附近或古地貌突起地区，水体清浅，波浪及潮汐作用强烈，介壳被反复淘洗而泥质杂基较少，发育层厚质纯的介壳灰岩，属高能介壳滩沉积[15]。

4.2 沉积微相对储层的控制
结合前人研究成果，大安寨段储层有利沉积相带为介壳滩沉积，浅湖高能环境产物，此环境易于形成层厚较大、泥质杂基含量较低的介壳灰岩，且介壳受波浪淘洗作用较为破碎。

据大安寨段钻井资料表明，介壳灰岩沉积厚度较大的介壳滩沉积地区，储层相对较为发育，因此浅湖介壳滩沉积微相通常可良好的指示大安寨段储层的发
育和分布区带。

4.3 成岩作用对储层的控制
大安寨段介壳灰岩储层经历了早期机械压实作用后，原生孔隙几乎不发育，且胶结作用进一步减少了部分原生孔隙，同时胶结作用和重结晶作用发育于各成岩时期，也在一定程度上减少灰岩储层储集空间的发育，各项破坏性成岩作用共同影响，最终使得灰岩储层物性变为低孔低渗特征。

建设性成岩作用的溶蚀作用和构造破裂作用为研究区大安寨段有利储层发育的主控因素之一。

虽然由溶蚀作用形成的各类次生孔隙相对有限，且易被方解石等矿物所充填，总体孔隙度相对较低，但最终保留的有效次生孔隙为超致密背景下大安寨段储层的主要储集空间。

加之本区大安寨段大量裂缝发育，不仅为油气提供一定运移通道，而且可能使部分孤立分布的孔隙彼此连通，很大程度上改善了致密介壳灰岩储层的物性特征，为研究区大安寨段灰岩储层获得工业气流的关键因素。

(1)研究区大安寨段主体为滨浅湖沉积，介壳灰岩主要产于介壳滩微相，介壳灰岩层厚质纯，介壳个体较为破碎，反映高能沉积环境。

(2)大安寨段储层储集空间主要为建设性溶蚀作用和构造破裂作用形成的粒内溶孔和微裂缝，破坏性的压实作用、压溶作用、胶结作用、重结晶作用致使储层物性降低，储层为低孔低渗—裂缝型储层。

(3)大安寨段沉积环境主要受控于古地貌及水动力条件的影响，而储层则受控于沉积微相和成岩作用；介壳滩沉积微相是储层发育的有利沉积相带，成岩作用控制着介壳灰岩储层的储集体性能。

*通信作者简介：林良彪(1979—)，男，副教授。

研究方向：沉积学。

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**********************。

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