龍門山前帶沙溪廟組儲(chǔ)層發(fā)育特征及主控因素分析

孫意博，楊永劍，操延輝，楊映濤，張 玲，馬 森

（中國石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041）

隨著常規(guī)油氣勘探開發(fā)趨于成熟，致密油氣作為非常規(guī)油氣資源中的重要組成部分，引起國內(nèi)外廣泛地關(guān)注[1]。我國致密儲(chǔ)層多發(fā)育于四川、鄂爾多斯、塔里木、渤海灣、松遼等盆地，其中四川盆地川西陸相致密砂巖儲(chǔ)層更是熱點(diǎn)研究區(qū)之一[2]。關(guān)于致密儲(chǔ)層的儲(chǔ)層特征、形成機(jī)理及控制因素等內(nèi)容，前人進(jìn)行了詳實(shí)地研究，盧蜀秀等[3]認(rèn)為蘇里格地區(qū)致密儲(chǔ)層主要是受壓實(shí)作用和膠結(jié)作用的影響，后期石英次生加大進(jìn)一步壓縮了孔隙；朱如凱等認(rèn)為四川盆地須家河組儲(chǔ)層致密化的主要原因同樣是壓實(shí)作用、大量膠結(jié)物發(fā)育以及石英次生加大的影響[4]；王成等[5]則認(rèn)為大慶長垣以東地區(qū)致密氣儲(chǔ)層碎屑中石英具有“礫狀膠結(jié)”現(xiàn)象，對粒間孔隙的保存具有重要作用。王國亭等[6]認(rèn)為鄂爾多斯盆地東部碳酸鹽巖風(fēng)化殼儲(chǔ)層發(fā)育，氣源供給充足，源-運(yùn)-儲(chǔ)配置關(guān)系良好，具備天然氣規(guī)模富集的條件。

四川盆地龍門山前帶油氣勘探工作始于 19世紀(jì) 40年代，其中，侏羅系多口鉆井具有良好的油氣顯示。多位學(xué)者對該區(qū)域侏羅系沙溪廟組儲(chǔ)層的沉積模式、儲(chǔ)層特征進(jìn)行了研究[7-10]：于海躍等[11]認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)主要的砂體成因類型為河道和席化灘壩，物源以及湖平面升降是影響砂體展布的重要因素；鄧麗等[12]將侏羅系沉積期分為兩個(gè)方向的 5套體系，沙溪廟組時(shí)期以垂直龍門山方向近距離物源體系為主；楊永劍等[13]對沙溪廟組儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物進(jìn)行分析，明確了膠結(jié)物類型及成巖階段。研究區(qū)沙溪廟組發(fā)育致密砂巖儲(chǔ)層，因此，針對儲(chǔ)層發(fā)育情況和主控因素的研究顯得尤為重要[14-17]。

1 地質(zhì)背景

川西坳陷位于四川盆地西部，是形成于晚三疊世的前陸盆地；龍門山前帶位于大邑-安縣構(gòu)造帶中段，西靠龍門山推覆構(gòu)造帶，東鄰成都凹陷和新場構(gòu)造帶（圖1）。晚震旦世開始，該地區(qū)進(jìn)入碳酸鹽巖臺(tái)地演化階段，發(fā)育淺海相碳酸鹽巖及少許陸相碎屑巖；印支運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致該區(qū)構(gòu)造變形強(qiáng)烈，進(jìn)入前陸盆地階段；同時(shí)，四川盆地開始進(jìn)入陸相沉積階段，隨后從侏羅紀(jì)開始發(fā)育典型陸相沉積。研究區(qū)內(nèi)沙溪廟組發(fā)育一套辮狀河三角洲沉積，距離物源較近[18]。地層厚度約 750 m，與上下地層均呈整合接觸。巖性以灰色砂巖為主，夾深灰色、棕色、深棕色泥巖及砂質(zhì)泥巖，砂泥巖互層率高。沙溪廟組分上下兩段，砂巖巖性組分以石英為主，長石含量極低，物性特征表現(xiàn)為低孔低滲。

2 儲(chǔ)層基本特征

沙溪廟組砂巖組分以石英為主（62.4%～70.5%），巖屑含量次之（28.9%～34.6%），長石含量極少，成分成熟度低。由于發(fā)育辮狀河三角洲沉積，物源主要來自距離較近的都江堰地區(qū)，砂巖主要由巖屑砂巖以及巖屑石英砂巖組成，且由上至下石英砂巖含量減少。膠結(jié)物中方解石含量最高，高嶺石、綠泥石含量次之，硅質(zhì)含量最少。龍門山前帶沙溪廟組主要發(fā)育殘余粒間孔、粒間溶孔，同時(shí)發(fā)現(xiàn)少許粒內(nèi)溶孔及微裂縫。

圖1 龍門山前帶地理位置

粒間溶孔主要由于方解石被溶蝕所形成，粒內(nèi)溶孔以長石溶蝕為主，以及少量的巖屑溶蝕。粒間孔隙中間充填自生石英、高嶺石，少量顆粒表面含綠泥石包膜，部分顆粒間充填伊蒙混層。粒間孔隙一般個(gè)體較大，分布較均勻，孔隙連通性較好。粒間溶孔分布廣泛，絕大多數(shù)顆粒表面覆蓋綠泥石包膜，大多數(shù)孔隙內(nèi)充填有高嶺石或自生石英。裂縫局部發(fā)育，不是本區(qū)主要儲(chǔ)集空間，且絕大多數(shù)裂縫發(fā)育在較致密儲(chǔ)層中，沿裂縫溶蝕現(xiàn)象較少見。

沙溪廟組總體屬于低孔低滲致密儲(chǔ)層。上沙溪廟組孔隙度主要為1.17%～11.84%，平均為4.53%；滲透率主要為 0.003×10-3～129.930×10-3μm2，平均為 0.128×10-3μm2（圖 2）；下沙溪廟組孔隙度主要為0.91%～15.02%，平均為4.67%；滲透率主要為 0.020×10-3～9.819×10-3μm2，平均為 0.176×10-3μm2（圖3）。其中下沙溪廟組物性相對較好，主要是由于沙溪廟組沉積時(shí)期基準(zhǔn)面有所下降，湖盆范圍縮小，砂地比以及砂巖厚度增大，辮狀河三角洲前積，水上辮狀河道砂體比例增加。而上沙溪廟組沉積時(shí)期湖盆面積大，席化灘壩砂體較為發(fā)育，河道砂體以水下分流河道為主，物性比水上辮狀河道砂體差。

3 儲(chǔ)層發(fā)育主控因素分析

圖2 龍門山前帶上沙溪廟組物性特征

圖3 龍門山前帶下沙溪廟組物性特征

3.1 碎屑組分對儲(chǔ)層發(fā)育的影響分析

不同的碎屑組分代表不同的物源特征，通過對研究區(qū)沙溪廟組物源特征研究發(fā)現(xiàn)，該區(qū)物源為龍門山造山帶，總體表現(xiàn)為低成熟度的近物源特征。

通過不同巖石類型的孔隙度特征來看，研究區(qū)巖屑石英砂巖孔隙度要整體優(yōu)于巖屑砂巖（圖4）。原因是龍門山前帶沉積速度快，壓實(shí)和膠結(jié)作用影響大，而巖屑石英砂巖中石英含量高，抗壓性能較巖屑砂巖好。

圖4 不同巖石類型砂巖儲(chǔ)層孔隙度發(fā)育特征

3.2 成巖作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響分析

研究區(qū)目的層成巖作用對儲(chǔ)層發(fā)育的影響主要有三個(gè)方面：壓實(shí)作用及碳酸鹽膠結(jié)作用的破壞性、早期綠泥石膠結(jié)的保持性、后期溶蝕作用與破裂作用的建設(shè)性。

3.2.1 壓實(shí)作用及碳酸鹽膠結(jié)作用分析

壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是龍門山前帶沙溪廟組儲(chǔ)層物性較差的主要因素，早期的壓實(shí)作用和碳酸鹽膠結(jié)作用使原生孔隙明顯減少。

壓實(shí)作用包括早期的機(jī)械壓實(shí)和晚期的化學(xué)壓溶作用，該成巖作用類型是儲(chǔ)層形成過程中不可避免的一種破壞性成巖作用。研究區(qū)沙溪廟組砂巖泥質(zhì)含量高、塑性碎屑多、雜基含量高、成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度低，壓實(shí)強(qiáng)度表現(xiàn)為中-強(qiáng)的特點(diǎn)。剛性顆粒脆性破裂，主要表現(xiàn)為長石、石英和巖屑的碎裂；顆粒間的接觸關(guān)系主要為點(diǎn)-線接觸，少量凹凸接觸；云母顆粒塑性變形。

碳酸鹽膠結(jié)物在區(qū)內(nèi)非常普遍，含量變化較大，早期碳酸鹽膠結(jié)物以方解石為主。研究區(qū)以辮狀河三角洲沉積為主，平面上方解石膠結(jié)物含量由山前帶向東逐漸減少；由于秦嶺造山帶的隆升，該區(qū)域氣候炎熱干旱、湖平面下降、湖盆范圍持續(xù)縮小，總體上屬于封閉的成巖環(huán)境，方解石膠結(jié)物在孔隙內(nèi)大量沉淀，儲(chǔ)集空間受到較大破壞甚至消失，形成低孔低滲的致密儲(chǔ)層。

沙溪廟組儲(chǔ)層具有“富石英、貧長石”的特征，自生石英的結(jié)晶程度好，呈六方雙錐狀晶體充填于粒間孔隙中；石英次生加大改變了儲(chǔ)層的孔隙結(jié)構(gòu)，使儲(chǔ)層的喉道變成片狀或彎片狀，嚴(yán)重減弱流體的滲流能力，使儲(chǔ)層滲透性變差；而自生石英膠結(jié)物占據(jù)孔隙空間，減小了面孔率，也降低了孔隙度。

3.2.2 早期綠泥石膠結(jié)作用分析

綠泥石是研究區(qū)重要的自生黏土礦物之一。電鏡下觀察到綠泥石有兩種賦存狀態(tài)：一種是作為孔隙襯邊方式產(chǎn)出的黏土膜，另一種是充填于孔隙中的填隙物。綠泥石膜具有兩方面的作用：一方面能夠?qū)⑺樾寂c孔隙水隔開，阻止顆粒自生加大；另一方面顆粒間的薄膜可以增強(qiáng)砂巖的抗壓實(shí)能力，使粒間孔隙得以保存。統(tǒng)計(jì)也發(fā)現(xiàn)隨著綠泥石含量的增加，孔隙度是逐漸增加的。

3.2.3 后期溶蝕與破裂作用分析

沙溪廟組最主要的建設(shè)性成巖作用是溶蝕作用，本區(qū)最常見的是長石顆粒的溶蝕、巖屑的不完全溶蝕、早期碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕。通過統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，由碎屑顆粒和膠結(jié)物溶蝕所形成的次生孔隙占總孔隙的一半，其中，砂巖中長石等骨架顆粒以及粒間碳酸鹽膠結(jié)物的溶蝕現(xiàn)象出現(xiàn)頻率高，對砂巖儲(chǔ)集性能的改善有較為積極的作用。破裂作用對本區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育貢獻(xiàn)有限，但裂縫本身就是新增孔隙，同時(shí)也可為后期天然氣的充注提供通道。壓裂縫和壓溶粒緣縫為主的破裂作用較為普遍。

4 結(jié)論

（1）龍門山前帶沙溪廟組發(fā)育辮狀河三角洲沉積，具有近物源沉積特征，石英和巖屑含量高，長石含量低，砂巖成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度低，后期改造能力較差。

（2）壓實(shí)作用和膠結(jié)作用是龍門山前帶沙溪廟組儲(chǔ)層孔隙減少的主要因素，早期綠泥石膠結(jié)對儲(chǔ)層孔隙度有保持性作用，而最主要的建設(shè)性成巖作用是溶蝕作用。裂縫對本區(qū)儲(chǔ)層物性貢獻(xiàn)較小，但可為后期天然氣的充注提供通道。