普光地区须家河组致密砂岩储层成岩作用及孔隙演化_李中超.pdf

第30卷第3期收稿日期：2022-09-08；改回日期：2023-02-26。第一作者：李中超，男，1971年生，正高级工程师，博士，现任中原油田分公司副经理，主要从事油田开发管理和研究工作。E-mail：。通信作者：周勇水，男，1986年生，副研究员，现主要从事烃源岩及储层研究。E-mail：。致密砂岩气作为非常规油气资源的重要组成部分，近年来已成为国内外油气行业研究的重点。通常，致密砂岩渗透率小于0.110-3m2、孔隙度小于10%1-9。四川盆地普光地区（以下或简称本区）上三叠统须家河组致密砂岩气资源潜力大，是川东北地区陆相致密砂岩油气领域重要的勘探增储阵地。近几年，国内学者对引用格式：李中超，周勇水，刘平，等.普光地区须家河组致密砂岩储层成岩作用及孔隙演化J.断块油气田，2023，30（3）：353-362.LI Zhongchao，ZHOU Yongshui，LIU Ping，et al.Diagenesis and pore evolution of tight sandstone reservoirs of Xujiahe Formation in PuguangareaJ.Fault-Block Oil&Gas Field，2023，30（3）：353-362.普光地区须家河组致密砂岩储层成岩作用及孔隙演化李中超1，周勇水2，刘平2，宋胜利3，王志宝2，田洪维2，姜鹏2，康华2，康东雅2（1.中国石化中原油田分公司，河南 濮阳457001；2.中国石化中原油田分公司勘探开发研究院，河南 濮阳457001；3.中国石化中原油田分公司石油工程技术研究院，河南 濮阳457001）基金项目：中国石油化工股份有限公司科技项目“川东北地区陆相致密砂岩气藏富集高产规律与区带优选”（P22074）摘要利用岩石薄片、铸体图像、全岩X衍射、扫描电镜、阴极发光、包裹体测试等分析实验技术，对四川盆地普光地区须家河组致密砂岩储层的成岩作用类型及成岩孔隙演化过程进行系统研究。研究结果表明：1）普光地区须家河组储层岩性以长石岩屑砂岩和岩屑砂岩为主，储集空间类型主要为粒间溶孔、粒内溶孔和黏土矿物晶间微孔；2）强压实作用和多期次多类型强胶结作用是储层致密化的主要因素，烃源岩生排烃期的有机酸溶蚀作用为主要的建设性成岩作用；3）须家河组历经碱性酸性碱性酸性碱性等5期成岩流体演化阶段，“三碱两酸”5期酸碱交替的流体变化决定了成岩孔隙演化，控制了溶蚀孔隙型有效储层的形成，近烃源岩和烃源岩内砂岩段具有酸性流体充注优势，更利于溶蚀孔隙形成，是有效储层发育的主力层段。研究成果对川东北地区须家河组致密砂岩气的进一步勘探具有重要指导意义。关键词孔隙演化；成岩作用；致密砂岩；须家河组；普光地区；四川盆地中图分类号：TE122.2+3文献标志码：ADiagenesis and pore evolution of tight sandstone reservoirs of Xujiahe Formation inPuguang areaLI Zhongchao1,ZHOU Yongshui2,LIU Ping2,SONG Shengli3,WANG Zhibao2,TIAN Hongwei2,JIANG Peng2,KANG Hua2,KANG Dongya2(1.Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China;2.Exploration and Development Research Institute,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China;3.Petroleum Engineering Technology Research Institute,Zhongyuan Oilfield Company,SINOPEC,Puyang 457001,China)Abstract:ThediagenetictypesanddiageneticporeevolutionprocessoftightsandstonereservoirsofXujiaheFormationinPuguangareaofSichuan Basin are systematically studied by means ofrock thin section,casting image,whole-rock X-ray diffraction,scanning electronmicroscope,cathodoluminescence,inclusion testing and other analytical and experimental techniques.The research results show that:(1)the reservoir lithology of Xujiahe Formation in Puguang area is mainly feldspathic lithic sandstone and lithic sandstone,and thereservoir space types are mainly intergranular dissolved pores,intragranular dissolved pores and intercrystalline micropores of clayminerals;(2)strong compaction and multi-period and multi-type strong cementation are the main factors of reservoir densification,andorganicaciddissolutionduringhydrocarbongenerationandexpulsionofsourcerockisthemainconstructivediagenesis;(3)theXujiaheFormation has gone through five stages of diagenetic evolution including alkali-acid-alkali-acid-alkali.The fluid evolution of threealkalisandtwoacidsinfivestagesofacid-basealternationdeterminestheporeevolutionandcontrolstheformationofeffectivereservoirsofdissolutionporetype.Thesandstonesectionnearthesourcerockandinthesourcerockhastheadvantageofacidfluidfilling,whichismoreconducivetotheformationofdissolutionpores,andisthemainsectionofeffectivereservoirdevelopment.TheresearchresultshaveguidingsignificanceforexplorationoftightsandstonegasofXujiaheFormationinnortheasternSichuan.Key words:pore evolution;diagenesis;tight sandstone;Xujiahe Formation;Puguang area;Sichuan Basin断块油气田FAULT-BLOCK OIL GAS FIELDdoi:10.6056/dkyqt2023030012023年5月断块油气田2023年5月川东北地区须家河组储层类型和成因开展了大量研究，建立了致密砂岩储层“断缝体”储集模式，并在实际勘探开发中取得了重要突破和较好效果10-12。然而，从目前钻探情况来看，普光地区须家河组与川东北的其他地区相比，其裂缝发育程度相对较弱，使用“断缝体”模式指导本区须家河组的勘探存在局限性。同时，在本区须家河组致密砂岩气勘探中，发现多口岩心实测孔隙度高于6%且试气产量高的取心井，从而证实了须家河组整体致密的背景下发育孔隙型有利储层。但是，由于对此类储层岩石的成岩作用类型及成岩演化过程的研究仍较薄弱，高孔隙储层类型及成因尚未明确等原因，制约了本区须家河组致密砂岩气的进一步勘探。本文通过岩心观察和岩石薄片、包裹体、扫描电镜、阴极发光等实验分析，对研究区致密砂岩储层特征、成岩作用类型及特征开展了系统研究，明确了储层成岩演化过程及孔隙形成机理，揭示了高孔隙储层成因，为普光地区须家河组致密砂岩气的勘探提供了依据。1地质概况四川盆地是扬子板块上一个多旋回沉积盆地，震旦纪中三叠世为海相沉积期。中三叠世末发生的早印支运动结束了上扬子海盆自震旦纪以来的海相沉积演化史，特提斯海水逐渐退出四川盆地，慢慢由海盆逐渐转变为陆盆，进入类前陆盆地陆地沉积演化阶段13-16。普光地区位于四川盆地东北部大巴山推覆带前缘、川东高陡褶皱带与川中平缓褶皱带交接部，历经印支运动、燕山运动和喜山运动构造演化，形成现今构造格局。普光地区上三叠统须家河组是在中、下三叠统碳酸盐岩之上沉积的一套以砂、泥岩为主的陆源碎屑煤系地层，自下而上划分为须二段至须五段4个层段，每个层段又分为2个岩性段；须家河组主要为地貌平缓开阔的滨浅湖背景下的浅水辫状河三角洲-前三角洲沉积体系（见图1）。其中：须二段下亚段（也有学者将其划分为须一段）为障壁潟湖碎屑滨岸体系，发育石英砂滩、砂坝、泥坪、泥炭坪等相类型；须二段上亚段至须五段沉积期，经历了水进水退水进水退抬升剥蚀的沉积演化过程，须二段上亚段、须四段下亚段、须五段下亚段沉积相类型为低水位期浅水三角洲平原和前缘，须三段、须五段上亚段沉积相类型为高水位期的浅、漫湖泥坪，泥炭坪，砂坝，以及浅水辫状河三角洲远砂坝、席状砂等。本文研究层段是以辫状河三角洲相为主的须二段上亚段、须四段下亚段及须五段下亚段。a构造、井位b地层综合柱状图图1普光地区须家河组构造、井位及地层综合柱状图Fig.1Structure,well location and stratigraphic comprehensive column of Xujiahe Formation in Puguang area354第30卷第3期2储层特征2.1岩石学特征普光地区须家河组储层岩石类型包括砾岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩，以中、细砂岩为主，颜色以灰色和浅灰色为主。根据对取心段的岩石薄片鉴定，岩性以长石岩屑砂岩为主，其次为岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，岩屑长石砂岩主要集中在须五段下亚段（见图2）。碎屑颗粒中，石英体积分数介于36.0%71.0%，平均体积分数为52.5%；长石体积分数介于5.0%31.0%，平均体积分数为13.3%；岩屑体积分数介于13.0%59.0%，平均体积分数为32.5%。岩屑成分以火成岩和变质岩为主，其中，火成岩岩屑主要为酸性喷出岩颗粒，变质岩岩屑主要为石英岩和片岩颗粒。填隙物类型以泥质和方解石为主，其次为少量白云石和自生石英等。砂岩成分成熟度在0.602.40，平均成分成熟度为1.15；结构成熟度一般，颗粒分选性中等，磨圆度以次棱为主。石英砂岩；长石石英砂岩；岩屑石英砂岩；长石砂岩；岩屑长石砂岩；长石岩屑砂岩；岩屑砂岩图2普光地区须家河组岩性构成Fig.2Lithological composition of Xujiahe Formation in Puguang area2.2物性特征对普光地区须家河组458个岩心实测物性数据的统计分析显示，砂岩储层物性差，整体为超低孔特低渗储层。岩心实测孔隙度小于4%的占比为84.7%，大于6%的占比仅3.9%；实测渗透率小于0.110-3m2的占比为8