林煜, 吴胜和, 徐樟有, 陈策. (2012)应用多尺度资料研究川西大邑构造上三叠统须家河组成岩储集相* [J]. 古地理学报, 14(4): 522-532
Lin Yu, Wu Shenghe, Xu Zhangyou, Chen Ce. (2012)Applying multi-scale data to study diagenetic reservoir faciesof the Upper Triassic Xujiahe Formation in Dayi Structure,western Sichuan Province[J]. Journal Of Palaeogeography, 14(4): 522-532. DOI:  
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应用多尺度资料研究川西大邑构造上三叠统须家河组成岩储集相*
林煜1, 吴胜和1, 徐樟有1, 陈策2
1 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249
2 中国石油东方地球物理公司研究院,河北涿州 072751

第一作者简介 林煜,男,1985年生,现为中国石油大学(北京)博士研究生,主要从事开发地质研究。通讯地址:北京市昌平区中国石油大学(北京)地球科学学院814室;邮编:102249;E-mail:lin66yu@163.com。

收稿日期:2012-03-27
基金:*国家科技重大专项(编号:2011ZX05009-003)和国家油气重大专项(编号:2011ZX05031-003)联合资助
摘要

利用丰富的岩心、测井和地震资料,以薄片镜下观察、岩心物性分析、测井曲线交会、地震速度反演等作为手段,对大邑构造上三叠统须家河组储集层成岩储集相的类型、成岩储集相的地质与测井响应特征、以及优质成岩储集相的演化序列与平面分布开展了半定量—定量研究,以期深化低渗透砂岩储集层的地质理论和指导该地区气田的高效开发。结果表明,研究区砂岩可划分为 4类成岩储集相,即强破裂杂基溶孔—微孔—裂缝成岩储集相、强压实微孔成岩储集相、强压实致密成岩储集相和强胶结致密成岩储集相。采用声波、密度、电阻率和自然伽马曲线交会的方法可有效识别各类成岩储集相。强破裂杂基溶孔—微孔—裂缝成岩储集相物性最好,为优质成岩储集相,其岩石类型以石英砂岩为主,经历了强烈的压实作用和破裂作用,孔隙度 3%~8%,渗透率大于 0.5×10-3 μm2,主要发育在构造高部位的分流河道和水下分流河道砂体中,沉积因素和构造因素对其平面分布起到了重要控制作用。

关键词: 大邑构造; 须家河组; 成岩储集相; 多尺度资料; 半定量—定量研究
中图分类号:TE122.2 文献标志码:文章编号:1671-1505(2012)04-0522-11 文章编号:1671-1505(2012)04-0522-11
Applying multi-scale data to study diagenetic reservoir faciesof the Upper Triassic Xujiahe Formation in Dayi Structure,western Sichuan Province
Lin Yu1, Wu Shenghe1, Xu Zhangyou1, Chen Ce2
1 State Key Laboratory of Petroleum Resource & Prospecting,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249
2 Geophysical Research Institute,Bureau of Geophysical Prospecting,CNPC,Zhuozhou 072751,Hebei;

About the first author Lin Yu,born in 1985,is a candidate for Ph.D.degree in China University of Petroleum(Beijing)and is mainly engaged in research of development geology.E-mail:lin66yu@163.com.

Abstract

By the full use of cores,well log and seismic data,the types of diagenetic reservoir facies, geological and logging response characteristics of diagenetic reservoir facies,and the diagenetic sequence and horizontal distribution of high-quality diagenetic reservoir facies of the Upper Triassic Xujiahe Formation in Dayi Structure are semiquantitatively-quantitatively researched through several methods,such as slice observation under microscope,core physical analysis,well curve intersection,seismic velocity inversion and so on.The aims of research are to deepen geological theories of low permeability sandstone reservoir and indicate effective development of gas field in this area.The results show that diagenetic reservoir facies of sandstone in the research area can be divided into 4 types,namely,the dissolution pore-micropore-fracture diagenetic reservoir facies with strong fracture,the micropore diagenetic reservoir facies with strong compaction,the tight diagenetic reservoir facies with strong compaction and the tight diagenetic reservoir facies with strong cementation.The curve cross plots of acoustic,density,resistivity and gamma are used to effectively identify different diagenetic reservoir facies.Among 4 types of diagenetic reservoir facies,the dissolution pore-micropore-fracture diagenetic reservoir facies are the high-quality diagenetic reservoir facies,whose porosity is between 3% and 8%,permeability larger than 0.5×10-3 μm2.The high-quality diagenetic reservoir facies mainly develops on distributary channels and subaqueous distributary channels of the high position of structure belt and belongs to quartz sandstone sufferring strong compaction and fracture.The distribution of them are controlled by sedimentary factors and structure factors.

Key words: Dayi Structure; Xujiahe Formation; diagenetic reservoir facies; multi-scale data; semiquantitative-quantitative study
1 概述

低渗透储集层逐渐成为中国油气勘探开发的主体, 针对低渗透储集层的研究已成为影响中国石油工业发展的全局性战略问题。低渗透储集层的形成除受沉积作用控制外, 埋藏过程中成岩作用的改造也是至关重要的(Hearn et al., 1984; Ehrenberg, 1993; 蒋凌志等, 2004; 王琪等, 2005; 杨晓萍等, 2007)。成岩储集相描述了影响储集层性质的某种或某几种成岩作用和特有的储集空间组合(张一伟等, 1997), 它能够反映储集层现今的面貌, 这一面貌是在成岩过程中经历了一系列成岩作用变化后的结果。近些年来, 国内学者针对成岩储集相开展了大量卓有成效的研究(徐樟有等, 1995, 2008; 黄述旺和窦齐丰, 2002; 李海燕等, 2004; 宋成辉等, 2004; 李海燕和彭仕宓, 2007; 邹才能等, 2007; 孟元林等, 2008)。但这些研究主要针对成岩储集相的分类和评价, 而关于成岩储集相的定量测井识别和地震预测的研究较少。

大邑构造位于川西龙门山冲断带内的前缘隐伏构造带南段(图 1), 是一个两翼被断层遮挡、轴部被断层切割的富含油气的断背斜构造(范存辉等, 2011)。前人研究认为, 大邑地区须家河组为陆相含煤地层, 纵向上可划分为须二段、须三段、须四段和须五段。其中须五段以发育黑色、灰黑色泥页岩为主, 为烃源岩主要分布层段; 须二段、须三段、须四段广泛发育三角洲沉积砂体, 为储集层主要分布层段(刘金华等, 2007; 胡明毅等, 2008)(图 2)。在本次研究中, 笔者充分利用岩心、测井、地震等多尺度资料, 在储集层基本特征和成岩作用研究的基础上, 以铸体薄片、扫描电镜、物性分析、测井曲线交会、地震速度反演等作为手段, 对研究区须家河组储集层成岩储集相的类型、成岩储集相的地质与测井响应特征、以及优质成岩储集相的演化序列与平面分布开展了半定量— 定量研究, 以期深化低渗透砂岩储集层的地质理论和指导该地区气田的高效开发。

图1 川西大邑构造位置图Fig.1 Location of Dayi Structure in western Sichuan Province

图2 川西大邑构造须家河组综合柱状图Fig.2 Comprehensive column of the Xujiahe Formation in Dayi Structure of western Sichuan Province

2 储集层基本特征

对大邑构造须二段、须三段和须四段共5口井426块样品的薄片鉴定结果表明, 研究区须家河组储集层的岩石类型以岩屑石英砂岩和岩屑砂岩为主, 以石英砂岩和长石岩屑砂岩为次, 砂岩成分成熟度低, 岩石粒度主要为中粒。砂岩碎屑组分主要为石英、岩屑和长石, 其中石英含量10%~98%, 平均61.36%, 岩屑含量2%~90%, 平均34.93%, 长石含量0%~15%, 平均3.71%。岩屑以沉积岩岩屑为主, 含量0%~80%, 平均20.75%, 其次为变质岩岩屑, 含量0%~35%, 平均13.69%, 还有少量岩浆岩岩屑。孔隙中的填隙物包括胶结物和杂基, 胶结物为方解石、白云石、铁白云石、硅质, 以及少量伊利石、伊/蒙混层和绿泥石, 胶结类型以压嵌式为主, 其次为孔隙— 压嵌式和孔隙式; 杂基为伊利石(在显微镜下较难鉴别自生伊利石, 即使在扫描电镜下可根据其形貌识别, 但很难统计其含量, 因此本次研究中将大多数伊利石归入到杂基中)和少量绿泥石。碎屑颗粒分选中等— 好, 磨圆度主要为次棱— 次圆, 结构成熟度中等。

铸体薄片、扫描电镜和阴极发光观察表明, 大邑构造须家河组砂岩储集空间主要为次生孔隙, 原生孔隙已破坏殆尽, 次生孔隙又以微孔隙和微裂缝为主, 溶孔、残余粒间孔等少见。喉道主要为片状、弯片状和管束状喉道。

根据岩心物性资料, 大邑构造须家河组砂岩孔隙度为0.57%~7.99%, 平均2.94%, 主要分布在1%~4%; 渗透率为0.002× 10-3~291.070× 10-3 μ m2, 平均2.025× 10-3 μ m2, 主要分布在0.003× 10-3~0.5× 10-3 μ m2, 属特低孔特低渗储集层。孔隙度与渗透率总体呈正相关性, 渗透率随孔隙度增加而增加(图 3)。

图3 大邑构造须家河组砂岩孔隙度与渗透率关系图Fig.3 Cross plot between porosity and permeability of sandstone of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

3 成岩作用类型及成岩阶段

大邑构造须家河组埋藏深度大(3800~5800, m), 储集层砂岩经历了复杂和强烈的成岩变化。经历的各种成岩作用中, 以压实作用和胶结作用表现较为强烈, 而溶解作用相对较弱, 从而造成储集层致密化程度深。此外, 由于构造作用、压实作用、异常高压等因素的影响, 岩石发生破裂, 可形成各种裂缝, 从而提高岩石的渗透率, 改善其储集性能。

3.1 压实作用

大邑构造须家河组砂岩的压实作用表现为:(1)碎屑颗粒接触紧密, 多呈线— 凹凸接触, 甚至呈缝合接触; (2)刚性碎屑颗粒的破碎, 如石英、石英岩岩屑内发育碎裂缝, 长石沿解理缝破裂(图 4-A); (3)塑性颗粒变形、扭曲以及其假杂基化(图4-B); (4)原生粒间孔的大量损失, 残余极少量的三角形、长条形残余粒间孔。造成研究区须家河组储集层压实作用强烈的原因在于:(1)煤系地层富有机质, 埋藏后抗压实能力弱; (2)浅埋藏期产生大量腐殖酸, 抑制了早期碳酸盐的胶结作用; (3)砂岩的成分成熟度和结构成熟度普遍较低, 砂岩中含大量泥岩、灰岩等抗压实能力差的塑性岩屑, 压实后易发生塑性变形; (4)构造位置上处于川西前陆盆地前渊, 须家河组沉积期沉积物堆积速度快, 构造沉降快, 沉积物沉积后很快进入埋藏成岩环境。研究区压实作用损失孔隙度6.1%~36.1%, 损失的原生孔隙占总孔隙的16%~95%(图 5)。

图4 大邑构造须家河组储集层典型成岩现象Fig.4 Typical diagenesis of reservoir of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

图5 大邑构造须家河组压实作用与胶结作用在孔隙度损失中的贡献Fig.5 Porosity loss formed by compaction and cementation of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

3.2 胶结作用

大邑构造须家河组砂岩常见的胶结物类型主要有碳酸盐矿物、硅质及各种自生黏土矿物, 胶结作用损失孔隙度0%~31.9%, 损失的原生孔隙占总孔隙的0%~83.9%(图 5)。

3.2.1 碳酸盐胶结

可分为早期及晚期碳酸盐胶结。其中早期碳酸盐胶结不发育, 晚期碳酸盐胶结物较为常见。早期碳酸盐胶结物以泥晶及亮晶方解石为主, 为无铁方解石。晚期碳酸盐胶结物主要为铁方解石、白云石和铁白云石, 有比较好的自形晶形。

方解石胶结物大多为细晶— 中晶, 呈斑点状零星分布于粒间孔隙或交代碎屑颗粒, 个别层段砂岩中方解石含量较高, 可达20%~38%, 形成含钙砂岩和钙质砂岩, 此类方解石呈镶嵌连晶状充填于粒间(图 4-C), 并交代长石、千枚岩等岩屑以及黏土矿物。含铁方解石多呈他形— 半自形粒状, 充填粒间或交代碎屑(图 4-D)。粉晶— 细晶铁白云石常呈半自形— 自形粒状, 常常数个晶体聚合在一起零星分布于砂岩的粒间孔(图4-E)或溶蚀孔内, 交代碎屑颗粒, 或交代方解石和白云石, 中心常有方解石或白云石的残余, 说明铁白云石为最后一期胶结物。

3.2.2 硅质胶结

研究区二氧化硅的产出形式为石英颗粒的次生加大边和自生石英晶体。主要发育于岩屑石英砂岩中, 其次为岩屑砂岩中。石英次生加大常形成平整的自形晶面, 使石英外形趋于自形。岩屑石英砂岩中, 在石英集中处由于加大而使石英颗粒呈镶嵌状(图 4-F)。加大边多为Ⅰ ~Ⅱ 期加大, 部分为Ⅲ 期加大。自生石英多充填于粒间或裂缝中, 呈他形不规则粒状, 晶粒大小不一, 可交代黏土杂基。

3.2.3 黏土矿物胶结

本区黏土矿物主要为伊利石、伊/蒙混层和绿泥石, 分布较为普遍, 但绝对含量较低。

伊利石主要以杂基方式存在, 绝大部分是蒙脱石经伊/蒙混层转化而来, 从孔隙水沉淀的自生伊利石数量极少。在扫描电镜下伊利石呈纤维状、针状、毛发状和片状(图 4-G), 多充填孔隙或呈桥接式, 部分以薄的孔隙衬里(或颗粒包膜)的形式存在。伊利石在研究区储集层中的作用不可忽视, 虽然其晶体微小, 但晶间微孔隙非常发育, 孔径一般小于10 μ m(图 4-H), 为主要孔隙类型。伊/蒙混层是由蒙脱石向伊利石类进一步转化的中间产物, 富伊利石层在形态上接近伊利石的不规则片状, 富蒙脱石层主要为皱纹状薄膜和蜂窝状薄膜, 其上具一些刺状的突起。绿泥石主要充填孔隙, 部分分布于粒表, 孔隙衬边绿泥石不发育, 多呈板片状(图 4-Ⅰ )、蔷薇花状或卷心菜状。

3.3 溶蚀作用

研究区储集层为煤系地层, 有机质产生的大量有机酸有利于溶解作用的产生, 但由于储集层在成岩早期遭受强烈压实作用, 致密化时间早, 流体流动性差, 并且岩石中的可溶碎屑(主要是长石)相对贫乏, 导致研究区溶蚀作用具有发育普遍、强度较弱的特点。据岩石薄片、铸体薄片及扫描电镜资料分析, 大部分岩石骨架有被溶蚀的现象, 其中微斜长石、条纹长石和不稳定岩屑被溶形成少量粒间粒内溶孔。填隙物中杂基(伊利石、绿泥石)被溶形成贴粒溶缝、粒间溶孔和杂基内溶孔; 方解石胶结物被弱溶形成少量次生粒间孔。

3.4 交代与蚀变作用

本区交代作用多见方解石交代碎屑长石、黑云母、石英、岩屑及泥质杂基等, 也可见方解石交代自生伊利石、绿泥石衬边和石英自生加大边、粒间硅质。蚀变作用在该区表现为:黑云母的绿泥石化; 蒙脱石黏土向伊/蒙混层转化, 进而蚀变为伊利石等。

3.5 破裂作用

破裂作用形成的裂缝和微裂缝可有效地改善致密砂岩的储集性能。薄片中观察到的微裂缝宽度以0.01~0.02, mm为主, 穿越单个或数个颗粒, 可见微裂缝两侧的易溶组分被溶蚀(图 4-J)。研究区储集层裂缝在成因上可以分为3类:(1)构造裂缝, 是该区的主要类型, 广泛分布在各种岩性中, 切穿深度较大, 发育的充填矿物定向性显著、分布规则。(2)成岩裂缝, 主要发育在岩性界面上, 通常顺层面发育, 并呈现出弯曲、尖灭、分枝等分布特点; 成岩裂缝虽然分布较广, 但发育程度有限, 对储集性能的贡献较小。(3)与异常高压有关的裂缝, 通常表现为被碳质或沥青质充填的脉群, 表现为宽而短, 无规律性。该类型裂缝被脉体充填, 对储集层性能贡献小, 但其存在对指示该区油气运移与成藏具有重要的意义。

3.6 成岩阶段

大邑构造须家河组砂岩经历了强烈的压实作用, 碎屑颗粒接触紧密, 原生孔隙已破坏殆尽, 次生孔隙以微孔隙和微裂缝为主; 石英次生加大强烈, 部分为Ⅲ 期加大; 孔隙中充填有大量晚期含铁碳酸盐胶结物, 如含铁方解石和铁白云石; 有机质成熟度较高, 泥岩中有机质热解最高峰温的平均值为523, ℃; 黏土矿物以伊利石为主, 绿泥石为次, 只含少量伊/蒙混层, 不含或含少量高岭石。根据岩石的结构和构造特点、自生矿物的分布和形成顺序、黏土矿物组合、有机质成熟度等, 参照碎屑岩成因阶段划分标准(应凤祥等, 2003), 须家河组目前成岩演化阶段处于中成岩B期。

4 成岩储集相类型及特征
4.1 成岩储集相类型

根据岩石学特征、沉积微相类型、成岩作用类型、视压实率((原始孔隙体积-压实后粒间体积)/原始孔隙体积× 100%)、视胶结率((胶结物含量/粒间体积)× 100%)、储集空间组合、孔隙度和渗透率等(吴胜和, 2009), 将须家河组划分为4类成岩储集相(表 1), 即A相— — 强破裂杂基溶孔— 微孔— 裂缝成岩储集相、B相— — 强压实微孔成岩储集相、C相— — 强压实致密成岩储集相、D相— — 强胶结致密成岩储集相。其中A相储集性能最好, 为优质储集层; B相为致密差储集层; C相和D相为非储集层。

表1 大邑构造须家河组成岩储集相类型及特征 Table1 Types and features of diagenetic reservoir facies of the Xujiahe Formation in Dayi Structure
4.2 成岩储集相特征

1)A相:强破裂杂基溶孔— 微孔— 裂缝成岩储集相。主要岩石类型为中、粗粒石英砂岩, 石英含量90%~98%, 碎屑组分分选、磨圆好。主要成岩作用为强压实作用和强破裂作用。储集空间组合为溶孔+微孔+微裂缝, 孔隙度3%~8%, 渗透率大于0.5× 10-3 μ m2。沉积微相为分流河道和水下分流河道。主要发育在须二段。

2)B相:强压实微孔成岩储集相。主要岩石类型为中、细粒岩屑砂岩和细粒岩屑石英砂岩, 石英含量47%~73%, 岩屑含量20%~50%, 长石含量0%~13%, 碎屑颗粒分选、磨圆均不及A相。主要成岩作用为强压实作用、弱— 中等胶结作用。储集空间组合为微孔隙+粒缘缝, 孔隙度2%~3%, 渗透率(0.02~0.1)× 10-3 μ m2。沉积微相为水下分流河道和河口坝。主要发育在须三段和须四段。

3)C相:强压实致密成岩储集相。主要岩石类型为粗、中、细粒岩屑砂岩, 石英含量10%~50%, 岩屑含量50%~90%, 长石含量0%~10%, 碎屑组分分选、磨圆差。强压实作用使得原生孔隙丧失殆尽, 次生孔隙不发育, 储集空间仅为少量微孔隙, 孔隙度1%~2%, 渗透率小于0.02× 10-3 μ m2。沉积微相为河道间薄层砂和远砂坝。主要发育在须二段和须四段。

4)D相:强胶结致密成岩储集相。岩石类型为钙质胶结的砂岩, 高强度的方解石胶结作用是导致砂岩致密的最关键因素。岩石基本无孔隙, 孔隙度小于1%, 渗透率小于0.01× 10-3 μ m2。仅在须家河组的局部层位发育。

4.3 成岩储集相测井曲线特征

不同的成岩储集相在成分、结构、粒度和物性上的差异导致它们在测井曲线上具有不同的响应特征, 笔者通过对5种成岩储集相测井曲线特征的分析, 通过交会图的方式利用测井曲线将成岩储集相区分开来(图 6, 表2)。

图6 大邑构造须家河组不同类型成岩储集相测井参数交会图Fig.6 Logging parameters cross plots of different kinds of diage-netic reservoir facies of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

表2 大邑构造须家河组成岩储集相测井曲线特征 Table2 Logging features of diagenesis reservoir facies of the Xujiahe Formation in Dayi Structure
5 优质成岩储集相演化序列与平面分布
5.1 优质成岩储集相演化序列

A类成岩储集相物性最好, 为研究区优质成岩储集相, 其成岩演化序列如下(图 7):

图7 大邑构造须家河组强破裂杂基溶孔— 微孔— 裂缝成岩储集相成岩演化序列Fig.7 Diagenetic sequence of dissolution pore-micropore-fracture diagenetic reservoir facies with strong fracture in the Xujiahe Formation, Dayi Structure

早成岩A期:相当于须三段沉积期。古温度为古常温至65, ℃, 镜质体反射率(RO)小于0.35%。沉积物弱固结— 半固结。杂基充填作用及压实作用使粒间孔隙缩小。

早成岩B期:相当于须四段沉积期— 早侏罗世。古温度为65~85, ℃, 镜质体反射率(RO)0.35%~0.50%, 有机质未成熟。沉积物进入快速压实阶段, 随压实作用进一步增强, 粒间孔急剧缩小, 压实作用损失孔隙30%。局部发生少量方解石胶结和石英次生加大胶结。

中成岩A期:相当于中侏罗世— 晚侏罗世。古温度85~130, ℃, 镜质体反射率(RO)0.5%~1.3%。原生粒间孔大部分损失而使储集层致密化, 孔隙度约5%。烃源岩进入生油高峰期, 形成有机酸。由于石英砂岩中可溶组分含量极低, 仅见黏土杂基和部分岩屑发生溶蚀。伊/蒙混层转化、伊利石沉淀及伊利石的溶解形成伊利石晶间微孔和溶孔。同时, 燕山早期构造运动形成较多构造裂缝, 沿裂缝发生溶蚀扩大。

中成岩B期:相当于早白垩世末— 古近纪。古温度为130~150, ℃, 镜质体反射率(RO)1.3%~2.00%。黏土杂基重结晶, 形成晶间微孔。燕山晚期运动和喜山期运动形成大量构造裂缝和微裂缝, 最终形成裂缝— 孔隙型储集层。

5.2 优质成岩储集相平面分布

笔者在对成岩储集相测井响应特征分析的基础上, 首先对声波曲线进行重构, 然后采用基于模型的地震速度反演, 对优质成岩储集相(A相)的平面分布进行了预测。

5.2.1 声波曲线重构

研究区成岩储集相测井响应特征分析表明, GR曲线能够区分泥岩和砂岩, AC曲线能够在砂岩内部区分储集层类成岩储集相和非储集层类成岩储集相, 而DEN曲线可以在储集层类成岩储集相内部进一步区分致密成岩储集相和优质成岩储集相(图 6)。因此, 可以采用GR、AC和DEN曲线对AC曲线进行重构, 为最终的反演提供基础。其基本思路是:(1)对GR、AC和DEN曲线进行归一化处理, 得到归一化后的GR'、AC'和DEN'曲线; (2)利用公式(1):

REV'=A1* GR'+A2* AC'+A3* (1-DEN')(1)

(式中: REV'为归一化的拟声波曲线; GR', AC', DEN'分别为归一化的伽马、声波和密度曲线; A1, A2, A3分别为归一化伽马、声波和密度曲线的权系数), 计算出REV'曲线, 考虑到不同曲线对区分优质成岩储集相的贡献以及现场有关地质专家的评估, GR'、AC'和DEN'曲线的权系数分别赋为0.4、0.35、0.25; (3)将REV'曲线转换成具有声波量纲的拟声波曲线REV(季玉新, 2004; 魏立花等, 2006)。拟声波曲线REV能够很好地将优质成岩储集相识别出来(图 8)。

图8 大邑构造须家河组不同成岩储集相在拟声波测井曲线上的分布概率Fig.8 Distribution probability of different diagenetic reservoir facies in pseudo-acoustic curves of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

5.2.2 基于模型的速度反演

在得到拟声波曲线的基础上, 采用基于模型的地震反演方法预测优质成岩储集相(A相)的分布。这种反演方法的基本原理是:首先利用拟声波测井资料建立一个初始速度模型, 然后对初始模型进行迭代修改以寻找最佳的地球物理模型, 使得该模型的响应与观察数据的残差在最小二乘意义下达到最小, 这个模型即为最终的速度模型(熊琦华等, 2010)。采用此方法反演得到的速度模型垂向分辨率高, 厚度大于8, m的优质成岩储集相可以清晰地识别(图 9)。

图9 大邑构造须家河组速度反演剖面Fig.9 Velocity inversion profile of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

5.2.3 优质成岩储集相平面分布特征

根据优质成岩储集相的单井标定结果和速度响应特征(图 8), 在反演速度体内部对其进行追踪解释, 并利用研究区层速度资料, 完成时深转换, 绘制优质成岩储集相的平面厚度分布图(图 10)。

图10 大邑构造须家河组优质成岩储集相平面厚度等值线图Fig.10 Isopach of high quality diagenetic reservoir facies of the Xujiahe Formation in Dayi Structure

研究结果表明, 优质成岩储集相主要分布在大邑构造中部, NE-SW向的分流河道和水下分流河道砂体中, 呈条带状, 面积199.95 km2。最大厚度位于大邑101井区和大邑1井区, 分别为25, m和22, m, 平均10, m左右, 在北部、南部中心区域尖灭。优质成岩储集相的展布受沉积因素控制, 主要发育在沉积微相类型为分流河道和水下分流河道的石英砂岩中。发育在这两类高能砂体中的石英砂岩, 一方面由于分选、磨圆好, 有利于原生孔隙的保存和后期溶蚀作用的发生; 另一方面由于刚性矿物含量高, 在构造应力下易破裂产生裂缝。此外, 构造因素也对优质成岩储集相的分布起到了重要控制作用, 研究区优质成岩储集相主要发育在大邑地区中部的构造高部位, 高部位构造应力强, 羽状断层发育, 可产生大量断层伴生裂缝。

6 结论

1)大邑构造须家河组砂岩成分成熟度低、结构成熟度中等, 储集空间以微孔隙和微裂缝为主, 在埋藏过程中经历了强烈的压实和胶结作用, 平均孔隙度为2.94%, 平均渗透率为2.025× 10-3 μ m2, 属特低孔特低渗储集层。

2)大邑构造须家河组可划分出4类成岩储集相, 即A相:强破裂杂基溶孔— 微孔— 裂缝成岩储集相; B相:强压实微孔成岩储集相; C相:强压实致密成岩储集相; D相:强胶结致密成岩储集相。其中A相为优质储集层, B相为致密差储集层, C相和D相为非储集层。

3)大邑构造优质成岩储集相(A相)的成岩演化序列为:(1)早成岩A期, 杂基充填作用及压实作用使粒间孔隙缩小。(2)早成岩B期, 粒间孔急剧缩小, 压实作用损失孔隙30%, 局部少量胶结。(3)中成岩A期, 原生粒间孔损失殆尽。有机酸大量生成, 但由于石英砂岩中可溶组分含量极低, 仅见黏土杂基和部分岩屑发生溶蚀。伊/蒙混层转化、伊利石沉淀及伊利石的溶解形成晶间微孔和溶孔。同时, 燕山早期构造运动形成构造裂缝。(4)中成岩B期, 黏土杂基重结晶, 形成晶间微孔。燕山晚期运动和喜山期运动形成构造裂缝。

4)在对不同成岩储集相测井响应特征分析的基础上, 采用基于声波曲线重构的地震速度反演方法, 对研究区优质成岩储集相(A相)的平面分布进行了预测。预测结果表明, 大邑构造须家河组优质成岩储集相主要发育在构造高部位的分流河道和水下分流河道砂体中, 岩石类型为石英砂岩, 面积199.95 km2, 平均厚度10, m左右, 其分布主要受控于沉积因素和构造因素。

作者声明没有竞争性利益冲突.

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