蔡李梅，付 菊，閻麗妮

CAI Li-Mei,FUJu,YANLi-Ni

（中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610041）

（Exploration and Production Research Institute,Sinopec Southwest Oil＆ Gas Company,Chengdu 610041，China）

1 前言

川西坳陷中江氣田包含合興場-高廟子、豐谷、永太、中江-回龍和知新場-石泉場共計5個三維地震勘探區(qū)塊，涉及三個構(gòu)造區(qū)帶，其中合興場-高廟子、豐谷區(qū)塊屬于孝泉-新場-豐谷北東東向構(gòu)造帶，永太、中江及回龍區(qū)塊屬于中江斜坡帶，知新場-石泉場屬于南北向構(gòu)造帶，工區(qū)總共面積約2400 km2（圖1）。截止目前，研究區(qū)侏羅系沙溪廟組共有完鉆井189口，提交探明儲量218.96×108m3，控制儲量 697.33×108m3，預(yù)測儲量1005.21×108m3。沙溪廟組上下分為三個氣藏，分別為JS1、JS2、JS3，其中JS1和JS2各劃分為四個砂組，分別為 JS11、JS12、JS13、JS14和 JS21、JS22、JS23、JS24，JS3 劃分為三個砂組，分別為 JS31、JS32、JS33。本次研究區(qū)為北東東向構(gòu)造帶的高廟子-豐谷地區(qū)及中江斜坡帶的中江-回龍地區(qū)。

前人研究[1-3]表明沙溪廟組儲層屬于低孔低滲致密儲層，且非均質(zhì)性較強，不同地區(qū)、不同層段發(fā)育相對優(yōu)質(zhì)儲層。儲層的非均質(zhì)性制約了油氣的勘探和開發(fā)，相對優(yōu)質(zhì)儲層分布在哪里？它的控制因素是什么呢？為解決這些問題，本文運用典型鉆井的測井曲線、巖屑錄井和巖心資料以及900余塊巖石普通薄片、鑄體薄片、孔滲等巖礦測試資料研究了該區(qū)沙溪廟組儲層巖石學(xué)特征、物性特征、儲集空間類型、成巖作用特征等，系統(tǒng)地進行了優(yōu)質(zhì)儲層形成主控因素的分析研究，從而有助于進一步認(rèn)識和預(yù)測中江氣田致密碎屑巖儲層的區(qū)域發(fā)育規(guī)律，為下一步勘探提供依據(jù)。

圖1 川西坳陷中江氣田構(gòu)造分布圖Fig.1 Structural distribution map of Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

2 儲層基本特征

2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)中江氣田沙溪廟組910塊巖石薄片分析資料統(tǒng)計可知，研究區(qū)沙溪廟組砂巖儲層巖石類型包括巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖、巖屑砂巖、長石砂巖、巖屑石英砂巖等（圖2）。按巖石基本名稱統(tǒng)計，沙溪廟組石英砂巖（長石石英砂巖、巖屑石英砂巖）樣品數(shù)占沙溪廟組總樣品數(shù)的2.53%，巖屑砂巖（長石巖屑砂巖、巖屑砂巖）占總樣品數(shù)的25.38%，而長石砂巖（巖屑長石砂巖、長石砂巖）則占總樣品數(shù)的72.09%。平面上，高廟子-豐谷地區(qū)巖屑砂巖含量比中江-回龍地區(qū)高；縱向上各區(qū)氣藏之間差別較小。

圖2 川西坳陷中江氣田沙溪廟組各氣藏砂巖儲層巖性分類三角圖Fig.2 Triangulation of lithologic classification ofsandstone reservoirs in Shaximiao Formation of Zhongjianggas field in Western Sichuan Depression

從儲層骨架顆粒的總體構(gòu)成狀況（表1）來看，研究區(qū)沙溪廟組儲層石英含量高 (平均含量51.1%)，長石含量低(平均含量28.4%)，巖屑含量低(平均含量21.4%)，成分成熟度相對較低。三個氣藏特征差異不大，基本都呈“一高二低”的特征，JS1石英含量相對最低，長石含量最高，成分成熟度最低；JS3石英含量相對最高，長石含量最低，成分成熟度相對最高。

表1 川西坳陷中江氣田沙溪廟組各氣藏砂巖骨架顆粒構(gòu)成狀況對比表Fig.1 Comparison table of the composition of skeleton particles of sandstone reservoirs in Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

從平面上來看，豐谷-高廟子地區(qū)儲層石英含量都較中江-回龍地區(qū)高，長石含量明顯比中江回龍地區(qū)低，而巖屑含量相差不大，砂巖成分成熟度豐谷-高廟地區(qū)整體較中江-回龍地區(qū)高，反映了沙溪廟組各區(qū)各層段整體的物源方向。

研究區(qū)沙溪廟組砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等，砂巖主要以細粒、中粒為主，少量粗粒；顆粒分選以好為主，中等次之；顆粒磨圓度中等-較差，以次棱角狀為主；膠結(jié)類型以孔隙式為主；沙溪廟組各氣藏相比砂巖結(jié)構(gòu)特征差異不大。

2.2 物性特征及儲層類型

根據(jù)中江氣田沙溪廟組1398塊巖心物性分析資料可知（圖3），儲層孔隙度呈偏畸的正態(tài)分布，孔隙度平均值9.02%，中值9.48%，主要分布在9-12%之間，占總樣品數(shù)的43.56%；砂巖滲透率值呈明顯的正態(tài)分布，滲透率平均值0.096×10-3μm2，中值0.086×10-3μm2，主要分布在0.04-0.16×10-3之間，占總樣品數(shù)的46.22%。因而從沙溪廟組儲層物性總體特征來看，研究區(qū)沙溪廟組儲層屬于低孔低滲致密儲層。

圖3 川西坳陷中江氣田沙溪廟組儲層孔隙度、滲透率頻率分布直方圖Fig.3 Frequency distribution histogram of reservoir porosity and permeability Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

從豐谷-高廟子地區(qū)和中江-回龍地區(qū)儲層孔-滲關(guān)系圖（圖4）可以看出，沙溪廟組儲層大部分樣品孔滲關(guān)系較好，隨著孔隙度的增大滲透率有明顯變好的趨勢，儲層類型以孔隙型為主，少數(shù)樣品受裂縫影響（尤其是高廟子-豐谷地區(qū)），滲透率呈數(shù)量級增大?？梢姡瑑拥膬蜐B透能力主要依賴于基質(zhì)孔隙與喉道，不均勻分布的層理縫、層間縫及微裂縫對改善孔隙性和滲透性貢獻是很有限的。儲層滲透率變化主要受孔隙發(fā)育程度控制，孔隙度大于10%的樣品其滲透率明顯較高，也就是說，孔隙度大于10%的儲層對于滲透率的貢獻要大得多。

圖4 川西坳陷中江氣田沙溪廟組各氣藏孔-滲散點圖Fig.4 Hole and seepage point map of each gas reservoir in the Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field in West Sichuan Depression

2.3 儲集空間類型

根據(jù)鑄體薄片和掃描電鏡觀察結(jié)果，研究區(qū)沙溪廟組砂巖孔隙類型主要為剩余粒間孔和粒間溶孔，其次為粒內(nèi)溶孔，還可見少量的鑄?？?、晶間微孔、層間微縫等（圖5）。剩余粒間孔呈不規(guī)則多邊形，大小0.03～0.15 mm，由綠泥石薄膜不完全充填形成，偶見充填自生石英，孔隙分布不均，連通性中等～較好。粒間溶孔大小0.05～0.4 mm，孔內(nèi)可見自生石英、鈉長石、方解石、粘土礦物等充填，溶蝕孔可見港灣狀、長條狀等。粒內(nèi)溶孔大小0.02～0.10 mm，主要發(fā)育在長石和巖屑顆粒中，溶蝕程度淺-中，長石粒內(nèi)溶孔一般沿著解理進行，而巖屑的粒內(nèi)溶孔往往選擇性地從易溶組分開始溶蝕。

圖5 川西坳陷中江氣田沙溪廟組儲層孔隙發(fā)育特征的顯微照片F(xiàn)ig.5 Micrograph ofpore development characteristics ofthe reservoir of Shaximiao formation in Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

2.4 孔隙結(jié)構(gòu)特征

地質(zhì)學(xué)家通常將1 μm孔喉大小作為區(qū)分常規(guī)儲層與致密碎屑巖儲層的界線。研究區(qū)沙溪廟組砂巖孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)（表2）顯示砂巖孔喉半徑普遍小于0.1 μm，孔喉分選系數(shù)一般大于2，對應(yīng)細-微孔喉近致密-致密儲層。總體上，研究區(qū)沙溪廟組儲層具有微孔喉、差孔喉分選，低滲透的特征。儲層中存在多種儲集空間類型組合，既有孔喉分選較好、以剩余粒間孔和少量粒間溶孔為主的組合類型，又有孔喉分選較差、以粒間溶蝕擴大孔、粒內(nèi)溶孔和剩余粒間孔為主的組合類型。

表2 川西坳陷中江氣田沙溪廟組砂巖孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)表Table 2 Pore structure parameter table of Shaximiao Formation in Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

2.5 成巖作用

研究區(qū)沙溪廟組儲層成巖作用中對儲層起控制因素的主要是壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。

（1）壓實作用

儲層壓實作用主要表現(xiàn)為：①黑云母沿長軸方向定向排列形成明顯的壓實定向組構(gòu)，且部分發(fā)生扭曲、膨脹及塑性變形并擠入粒間孔隙中，使一部分原生孔隙喪失；②石英、長石等剛性碎屑顆粒表面見脆性微裂紋，部分石英呈波狀消光；③砂巖中碎屑顆粒接觸方式主要以線接觸為主，局部地段表現(xiàn)為凹凸接觸，表明砂巖經(jīng)受了較強的壓實作用；④石英顆粒間壓溶形成線-凹凸接觸，表現(xiàn)為化學(xué)壓實。

為了反映機械壓實作用對原始孔隙空間體積的影響程度，采用Houseknecht DW的視壓實率來表征[4]，視壓實率α=(原始孔隙體積一粒間體積)／原始孔隙體積×100%，一般當(dāng)α值大于70%為強壓實；α值介于70%～30%為中等壓實，而α值小于30%為弱壓實。假定研究區(qū)沉積物的原始粒間孔隙度為40%，粒間孔體積為巖石鑄體薄片下粒間孔隙度體積（8.95%）與膠結(jié)物體積（3.11%）之和，計算出視壓實率為69.9%，屬中等壓實。根據(jù)Lundegard[5]公式計算壓實作用造成的孔隙度損失可達31.8%，占原始孔隙度的79.5%。因此，壓實作用是造成文星上沙溪廟組砂巖孔隙度降低的最主要因素。

（2）膠結(jié)作用

薄片觀察和X衍射分析統(tǒng)計結(jié)果表明（表3），研究區(qū)沙溪廟組膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)物和黏土礦物為主，少量硅質(zhì)膠結(jié)物和硫酸鹽膠結(jié)物。碳酸鹽膠結(jié)物以方解石為主，極少量白云石，部分含鐵-低含鐵，偶見菱鐵礦等（圖6a）。硅質(zhì)主要以碎屑石英的次生加大和充填粒間的自生石英顆粒兩種形式產(chǎn)出（圖5b）。黏土礦物主要為水云母、綠泥石以及局部發(fā)育的高嶺石等，水云母以鱗片狀分布于孔隙中（圖6c、d），而綠泥石則呈薄膜狀環(huán)繞石英顆粒分布（圖5a）,綠泥石薄膜阻止了石英次生加大的形成以及一部分粒間碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀[6,7]。高嶺石在顯微鏡下多呈蠕蟲狀或手風(fēng)琴狀的集晶，在掃描鏡下呈假六方板狀集合體，常堆積在長石溶蝕所形成的次生溶孔中。硫酸鹽膠結(jié)物以硬石膏為主（圖6b），少量石膏，且分布不均勻，粉砂巖中含量較低甚至不含，細砂巖中含量較高且多呈斑塊狀分布，分選好的中-粗砂巖中硬石膏多呈連晶式膠結(jié)，且常見硬石膏交代碎屑顆粒（圖6e、f）。

（3）溶蝕作用

研究區(qū)沙溪廟組儲層中溶蝕現(xiàn)象普遍發(fā)育，長石和巖屑是該區(qū)骨架顆粒次生溶蝕的主要組分，溶蝕作用包括顆粒的部分溶蝕和全部溶蝕，主要形成粒間、粒內(nèi)溶孔及填隙物內(nèi)溶孔（圖5a、b、c）。長石粒內(nèi)溶孔往往沿解理進行，也可見石英的溶蝕現(xiàn)象，邊緣呈不規(guī)則狀、港灣狀。薄片內(nèi)還可見一部分云母及火山巖碎屑發(fā)生溶蝕，呈蜂窩狀或顆粒全部溶蝕形成鑄模孔隙。方解石膠結(jié)物部分溶蝕形成膠結(jié)物內(nèi)孔隙。溶蝕作用在很大程度上改善了儲層的物性。

3 有利儲層發(fā)育控制因素

根據(jù)沙溪廟組儲層的巖石學(xué)特征、物性特征、孔隙結(jié)構(gòu)特征及成巖作用特征，認(rèn)為影響研究區(qū)儲層質(zhì)量的因素主要包括沉積因素和成巖因素。

3.1 沉積因素

不同沉積環(huán)境中形成的儲集體在巖石的礦物成分、粒度存在差異，這些差異直接影響砂巖儲層性能的好壞。中江氣田沙溪廟組沉積相以三角洲平原沉積為主，發(fā)育分流河道及分流間灣沉積微相，砂巖以薄層分流河道砂體為主。從沉積因素來看，造成不同地區(qū)不同層段的儲層物性差異的主要是巖石粒度和碎屑組分含量。

（1）巖石粒度

圖6 川西坳陷沙溪廟組儲層成巖作用和成巖礦物的顯微照片F(xiàn)ig.6 Micrographs of diagenesis and diagenetic minerals in the reservoir ofShaximiao Formation in Western Sichuan Depression

巖石粒度可以影響初始孔隙的發(fā)育程度以及填隙物的含量，對儲層儲集性具有明顯的控制作用。沙溪廟組粉砂巖、礫巖具很高的泥質(zhì)含量，儲集性極差，難以形成有效儲層；細粒砂巖石英含量較高，長石含量較低，具有較中粒砂巖高的鈣質(zhì)和泥質(zhì)含量，可以形成II、III類儲層（圖7）。從研究區(qū)不同粒級儲層的孔隙度與滲透率的相關(guān)分析表明，儲層粒徑與孔隙度及滲透率之間具有很好的正相關(guān)關(guān)系（圖8），隨著砂巖粒徑變粗，物性變好。這是因為越細粒級的儲層在埋藏成巖過程中越易于被壓實，在相同的壓實條件下，細粒級儲層的孔隙和喉道也往往要小于粗粒級儲層，因而細粒級的儲層性質(zhì)（尤其是滲透率）往往要差于粗粒級儲層[8-9]。

表3 川西坳陷中江氣田沙溪廟組儲層X衍射分析數(shù)據(jù)表Table 3 X diffraction analysis results of the reservoir of Shaximiao Formation in Zhongjiang gas field in Western Sichuan Depression

圖7 中江氣田沙溪廟組不同粒度砂巖鈣質(zhì)、泥質(zhì)、硅質(zhì)、孔隙度分布圖Fig.7 Distribution diagram of calcareous,muddy,siliceous and porosityof different granularitys and stone in the Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field

圖8 中江氣田沙溪廟組不同粒度砂巖孔、滲關(guān)系圖Fig.8 Pore and seepage relation map of different granularity sandstone of Shaximiao Formation in Zhongjiang gas field

總體上，沙溪廟組中粒砂巖要比細砂巖更為發(fā)育，且中砂巖縱向上主要分布在JS14、JS23、JS24砂組，平面上中砂巖在JS1砂組集中發(fā)育在中江-回龍地區(qū)，JS2砂組集中發(fā)育在高廟子-豐谷地區(qū)（圖 9）。

（2）砂巖碎屑組分含量

研究區(qū)沙溪廟組砂巖碎屑組分與孔隙度關(guān)系較密切?？紫抖扰c長石含量呈正相關(guān)，與石英含量呈負相關(guān)（圖10）。作為剛性顆粒，長石具有較高抗壓實能力，有利于原生粒間孔隙的保存，此外長石相對不穩(wěn)定，易發(fā)生溶蝕而產(chǎn)生次生孔隙，這也使孔隙度與其關(guān)系密切。石英性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生溶蝕，因此其與孔隙度呈明顯的負相關(guān)[10]。

沙溪廟組儲層巖性以長石巖屑砂巖為主，長石普遍較發(fā)育，縱向上，長石較為集中分布在JS14、JS23、JS24和JS33砂組，平面上，在JS1和JS3砂組集中發(fā)育在高廟子-豐谷地區(qū)，在JS2砂組集中發(fā)育在中江-回龍地區(qū)（圖11）。

3.2 成巖因素

研究區(qū)沙溪廟組對儲層品質(zhì)有影響的成巖作用較多，造成平面及層系差異的主要是膠結(jié)作用，尤其是碳酸鹽膠結(jié)物的發(fā)育。整體上碳酸鹽膠結(jié)物含量變化較大，局部高達28%，儲層由于鈣質(zhì)膠結(jié)而變得非常致密。在多數(shù)儲層樣品中，碳酸鹽膠結(jié)物含量為2%～8%，多呈微晶、細晶或連晶充填于孔隙中，并局部或全部交代碎屑顆粒。根據(jù)陰極發(fā)光和普通薄片顯微觀察，方解石膠結(jié)物有兩期，早期大片發(fā)育，甚至在砂巖中呈基底式膠結(jié)，晚期充填孔隙或者交代碎屑，呈點狀零星分布在砂巖。

圖9 中江氣田沙溪廟組不同粒度砂巖縱向和平面分布直方圖Fig.9 Vertical and plane distribution histograms of different granularitys and stone in the Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field

圖10 石英及長石含量與孔隙度關(guān)系圖Fig.10 Relation diagram of content and porosity of quartz and feldspar

圖11 長石在各區(qū)各砂組的分布直方圖Fig.11 Distribution histogram of feldspar in various sand groups in each region

研究表明，少量的碳酸鹽膠結(jié)在一定程度上抑制了后期壓實壓溶作用[11-12]，為形成次生孔隙提供了易溶物質(zhì)，但如果含量很高，則堵死了孔隙喉道，不利于后期酸性孔隙水對儲層的改造，形成低孔低滲型儲層。圖12是研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)物含量與儲層孔滲性之間的相關(guān)圖，隨著儲層中碳酸鹽膠結(jié)物含量的增加，儲層孔隙度和滲透率均明顯下降?？傮w來看，碳酸鹽膠結(jié)物在沙溪廟組JS2砂組含量較高，在平面上主要集中在中江-回龍地區(qū)（圖13）。

綜上所述，川西坳陷中江氣田沙溪廟組有利儲層的地質(zhì)模型是：較粗粒度，高長石、低巖屑，低碳酸鹽膠結(jié)物。依據(jù)此模型，對各砂組進行清理比較，最終認(rèn)為高廟子-豐谷地區(qū)JS21、JS24和JS33儲層品質(zhì)較好，中江 - 回龍地區(qū) JS11、JS12、JS14、JS22和JS31儲層品質(zhì)較好（表3）。

圖12 方解石膠結(jié)物含量與儲層孔滲性相關(guān)圖Fig.12 Relationship between the content of calcite cementation and the permeability of the reservoir

圖13 沙溪廟組碳酸鹽膠結(jié)物在各區(qū)各砂組的分布直方圖Fig.13 Distribution histogram of carbonate cements in Shaximiao Formation in various sand groups

表4 川西坳陷中江氣田沙溪廟組各砂組有利條件對比表Table 4 Comparison table of favorable conditions for each sand group in the Shaximiao Formation of Zhongjiang gas field in West Sichuan Depression

4 結(jié)論

（1）川西坳陷中江氣田沙溪廟組巖石類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，各段特征差異不大，富長石是其骨架顆粒構(gòu)成的主要特征。砂巖成分成熟度高廟子-豐谷地區(qū)整體較中江-回龍地區(qū)高，結(jié)構(gòu)成熟度均為中等。

（2）研究區(qū)儲層屬于低孔低滲致密儲層，儲層大部分樣品孔滲關(guān)系較好，儲層類型以孔隙型為主，其中孔隙度大于10%的儲層其滲透率明顯要高得多。

（3）砂巖孔隙類型主要為剩余粒間孔和粒間溶孔，其次為粒內(nèi)溶孔，還可見少量的鑄?？?、晶間微孔、層間微縫等。

（4）研究區(qū)沙溪廟組對應(yīng)細-微孔喉近致密-致密儲層，具有微孔喉、差孔喉分選，低滲透的特征。儲層中存在多種儲集空間類型組合，既有孔喉分選較好、以剩余粒間孔和少量粒間溶孔為主的組合類型，又有孔喉分選較差、以粒間溶蝕擴大孔、粒內(nèi)溶孔和剩余粒間孔為主的組合類型。

（5）影響研究區(qū)儲層質(zhì)量的因素主要包括沉積因素和成巖因素。儲層物性與砂巖粒度、長石含量呈正相關(guān)，與碳酸鹽膠結(jié)物的含量呈負相關(guān)，因此，中江氣田沙溪廟組有利儲層的地質(zhì)模型是：較粗粒度，高長石、低巖屑，低碳酸鹽膠結(jié)物。由此認(rèn)為高廟子-豐谷地區(qū)JS21、JS24和JS33儲層品質(zhì)較好，中江 - 回龍地區(qū) JS11、JS12、JS14、JS22和 JS31儲層品質(zhì)較好。

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