四川盆地中西部地區須家河組砂巖儲層微觀孔隙特征與成巖作用

劉 洋，百成鋼，徐芳艮

(1.中國地質大學(武漢)地空學院，湖北 武漢 430074；2.成都理工大學能源學院，四川 成都 610059)

四川盆地中西部地區須家河組砂巖儲層微觀孔隙特征與成巖作用

劉 洋1，百成鋼2，徐芳艮2

(1.中國地質大學(武漢)地空學院，湖北 武漢 430074；2.成都理工大學能源學院，四川 成都 610059)

四川盆地上三疊統須家河組是重要的天然氣勘探領域，其砂體分布廣泛而穩定，但儲層非均質性強。為了揭示不同區域須家河組儲層特征的差異，通過鏡下鑄體薄片觀察，結合掃描電鏡、X衍射分析等技術手段，對區內須家河組儲層微觀孔隙特征與成巖作用進行研究。研究結果表明，須家河組儲層巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，孔隙類型由原生粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔、鑄模孔和裂縫構成，其中粒間溶孔和粒內溶孔是最主要的孔隙類型，且各區域各層段巖石學特征及微觀孔隙特征表現出明顯的差異性；成巖作用包括破壞性成巖作用和建設性成巖作用，其中破壞性成巖作用主要為壓實作用和膠結作用，建設性成巖作用為溶蝕作用和破裂作用，前者導致中西部地區須家河組儲層逐漸演變為致密砂巖儲層，后者作用占主導則導致致密砂巖儲層中發育與保存相對優質儲層。

儲層特征；成巖作用；須家河組；中西部地區；四川盆地

須家河組是四川盆地勘探的重點層位之一，目前國內對該層位已有幾十年的研究歷史且取得了諸多成果，成為盆地內又一重要的天然氣勘探領域。須家河組由先前的構造氣藏勘探為主，逐漸向巖性氣藏勘探轉變，且展現出了良好的勘探勢頭，這對于擴大盆地內天然氣勘探具有重要意義。須家河組砂體分布廣泛而穩定，但在縱向和橫向上儲層有較大的非均質性，通過鏡下鑄體薄片觀察、結合掃描電鏡、X衍射分析等技術手段，對區內須家河組微觀孔隙特征與成巖作用進行研究，旨在揭示不同區域不同層段須家河組儲層特征的差異。

1 地質背景

現今四川盆地的構造格局是在經歷了印支運動、燕山運動、喜馬拉雅運動改造后才得以定形，西以龍門山斷裂為界、東以七曜山斷裂為界、北以城口斷裂為界、南以峨眉-瓦山斷裂為界，面積約為18×104km2[1-2]。須家河組沉積厚度多為數百米不等，巖性以黃灰色礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂巖和泥巖夾煤層為主，由下至上可劃分為須一段到須六段6個巖性段。四川盆地須家河組主要分布于川中和川西地區，為此，四川盆地中西部地區為須家河組重點勘探地區和天然氣主產區(圖1)。

圖1 四川盆地須家河組地層結構與氣藏分布特征(據王紅軍，2011)

2 儲層巖石學特征

2.1 砂巖巖石成分特征

須家河組儲集層為一套陸源碎屑巖，石英含量相對較低，多低于75%，長石和巖屑含量相對較高，雜基含量和膠結物含量均普遍小于7%，成分成熟度指數一般在1.6～4.0之間。同時其碎屑顆粒磨圓較好，分選較好，雜基含量較少。可見其具有成分成熟度較低、結構成熟度較高的特點[3]。

2.1.1 碎屑顆粒特征

2.1.1.1 石英

石英含量大多為30.3%～69.8%，平均57.9%。石英顆粒多為單晶石英，除少部分石英是強波狀消光外，大部分無波狀消光，可見石英大部分來自火成巖，部分來自深變質巖。

2 .1 .1.2 長石

長石含量大多為1.1%～15.3%，平均為7.9%，總體上含量較低，部分長石被溶蝕。長石以正長石為主，另有斜長石、微斜長石和條紋長石。長石中常見蝕變現象，尤以正長石和斜長石最為發育，長石常被方解石交代。

2 .1 .1.3 巖屑

巖屑含量較高，一般為8%～60%之，平均22%，組分較為復雜，但以火成巖巖屑為主。火成巖屑中主要為凝灰巖和酸性噴出巖，變質巖屑中主要為千枚巖和板巖，沉積巖屑中主要為碳酸鹽巖。

2.1.2 填隙物特征

填隙物包括雜基及膠結物。砂巖中的雜基主要由絹云母、水云母、伊利石、綠泥石等粘土礦物組成；礫巖中的雜基主要為粉細砂。須家河組砂巖中雜基含量大多為0.1%～15.0%，平均2.6%，總體上雜基含量較少。

2 .2 砂巖巖石類型及分布特征

1.石英砂巖；2.長石石英砂巖；3.巖屑石英砂巖；4.長石砂巖；5.巖屑長石砂巖；6.長石巖屑砂巖；7.巖屑砂巖

圖2 中西部地區須家河組巖石類型三角圖

須家河組儲層巖石類型主要為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，長石石英砂巖及巖屑石英砂巖也普遍存在(圖2)。主要儲層段須二段、須四段、須六段的巖性特征在不同區域上存在較大的差異[4-5]。

2.2.1

川中及川中～川南過渡帶地區，巖性以長石石英砂巖和巖屑長石砂巖為主，長石巖屑砂巖次之，少量長石砂巖與巖屑石英砂巖(圖3A)；大巴山前緣地區巖性主要為巖屑砂巖(圖3B)；川西地區北部儲層巖性則以巖屑石英砂巖和石英砂巖為主，另有少量長石石英砂巖、長石巖屑砂巖和巖屑砂巖(圖3C)；川西地區南部儲層巖性則主要為長石石英砂巖、長石砂巖與巖屑長石砂巖(圖3D)。

2.2.2 須四段

川西地區北部須四段巖性以巖屑砂巖和巖屑石英砂巖為主(圖4A)，石英和長石含量較低，巖屑以碳酸鹽巖巖屑為主，雜基含量較高，這與該區須四期龍門山北段抬升隆起成為盆地新的物源系統有關，川西北地區以沖積扇沉積體系為主，近源沉積，砂巖成熟度低；川西地區南部巖性主要為長石石英砂巖、巖屑石英砂巖與巖屑長石砂巖(圖4B)，相對于同地區須二段巖屑含量明顯增高；川中及川中～川南過渡帶須四段巖石類型主要為長石石英砂巖、長石巖屑砂巖與巖屑長石砂巖(圖4C)；大巴山前緣地區巖石類型主要為巖屑砂巖(圖4D)，巖屑含量相對較高，與須二段相比，石英和長石含量都有所降低，而巖屑含量有所增高，表明物源供給較充足，供給速率大，碎屑為近源沉積。

圖3 中西部地區須二段巖石類型三角圖

圖4 中西部地區須四段巖石類型三角圖

2.2.3 須六段

圖5 川中地區須六段巖石類型三角圖

川中及川中～川南過渡帶地區，須六段儲層巖性主要為巖屑石英砂巖、長石巖屑砂巖與巖屑砂巖，少量長石石英砂巖與巖屑長石砂巖(圖5)；大巴山前緣地區離物源很近，其儲層特征主要為石英、長石含量低、變質巖屑和雜基含量高；川中及川中～川南過度帶則以長石含量高、碳酸巖屑和雜基含量很低為特征。綜上所述，根據平面上不同地區須家河組儲層巖性的變化，推測其沉積物源來自盆地的四個方向，東邊為江南古陸，西邊為龍門山古陸和康滇古陸，南邊為黔中古陸，北邊為大巴山古陸。

3 儲層微觀孔隙特征

四川盆地中西部地區須家河組儲層孔隙類型按成因可分為原生孔隙、次生孔隙和裂縫，原生孔隙包括原生粒間孔，次生孔隙包括粒間溶孔，粒內溶孔和鑄模孔，其中粒間溶孔和粒內溶孔是最主要的孔隙類型。

3 .1 原生粒間孔

薄片鏡下觀察原生粒間孔多呈三角形，大多為早期綠泥石充填后的剩余粒間孔(圖6A、B)，川中及川西北部較為發育這類孔隙。綠泥石的生長使顆粒形成包殼，能夠有效地阻止石英加大，以及起到抗壓實的作用。

3.2 粒間溶孔

粒間溶孔是溶蝕作用發育于顆粒之間，在原有粒間孔隙基礎上對顆粒進行溶蝕形成的孔隙(圖6C)[6]。研究區粒間溶孔主要由長石和巖屑被溶蝕而形成，孔中常見未被完全溶蝕的殘留物，孔隙邊緣不規則。

3.3 粒內溶孔和鑄模孔

粒內溶孔是顆粒內部被酸性流體溶蝕時形成的孔隙(圖6D)。粒內溶孔是研究區最常見的孔隙類型。粒內溶孔尺寸較小，且沿節理溶蝕現象明顯，為主要的儲集空間之一。鑄模孔為碎屑顆粒被完全溶蝕僅保留其外形輪廓或少量殘余物的孔隙(圖6E)。研究區儲層可見長石和巖屑鑄模孔，主要為長石顆粒被溶蝕，并可見被溶蝕后殘余的綠泥石粘土膜。溶蝕孔隙主要發育在川西南部和川中及川中～川南過渡帶。

3.4 微裂縫

微裂縫是地層在構造應力作用下形成的裂縫(圖6F)，地下流體可沿裂縫進行溶蝕，使裂縫進一步擴大。裂縫在儲集空間中所占比例雖然不大，但對于改善儲集物性，提高滲透率起著重要的作用。

A：剩余原生粒間孔，綠泥石膜，合川1井，2151.57m，須二段，10×4，(-)；B：剩余原生粒間孔，合川1井，2190.71m，須二段，10×20，(-)；C：粒間溶孔，潼南104井，2181.11m，須二段，10×4，(-)；D：粒內溶孔，粒間微孔，廣安101井，2070.09m，須六段，10×4，(-)；E：鑄模孔，合川1井，2120.5m，須二段，10×20，(-)；F：粒內破裂縫，潼南104井，2179.82m，須二段，10×10，(-)。

圖6 中西部地區須家河組儲層孔隙類型

4 儲層成巖作用

4.1 破壞性成巖作用

4.1.1 壓實作用

壓實作用是地層隨埋深的增加逐漸致密化的過程。對薄片的觀察結果表明，研究區儲集砂巖經受的壓實作用屬中等-強壓實，碎屑點-線接觸及凹凸-縫合線接觸在砂巖中均有出現，部分塑性巖屑及云母發生彎曲變形(圖7A)。各地區視壓實率(視壓實率=(原始孔隙度-粒間體積)/原始孔隙度×100%)在78%～96%之間，平均82%，也就是說砂巖中80%以上的孔隙損失是由壓實作用引起的。

4.1.2 膠結作用

砂巖中常見的膠結物有碳酸鹽膠結物、硅質膠結物和粘土礦物膠結物。碳酸鹽膠結是須家河組砂巖中常見的膠結作用，硅質膠結主要以次生加大為主，并有少量以自生石英的形式充填于孔隙中(圖7B)。粘土礦物膠結則以環邊式和孔隙式為主要膠結類型，常見的粘土礦物有綠泥石和伊利石，它們可以是自生的，也可以由成巖過程中演化而成。

4 .2 建設性成巖作用

4.2.1 溶蝕作用

溶蝕作用是碎屑顆粒和填隙物在成巖時期發生溶解的過程，溶蝕作用是碎屑巖儲層次生孔隙形成的主要原因，區內不同地區的溶蝕強度不等，溶蝕孔隙對砂巖孔隙度的貢獻也不相同(圖7C)[7]。須家河組儲層溶蝕作用主要有埋藏溶蝕和地表溶蝕兩種類型，以埋藏溶蝕為主。

4.2.2 破裂作用

須家河組地層在三疊紀末晚印支運動和侏羅紀-白堊紀末的燕山運動時主要遭受抬升剝蝕，而晚白堊世以來的喜山運動使其褶皺抬升，形成大量背斜，并產生了諸多對改善儲層連通性起到積極作用的構造裂縫。(圖7D)。

A：壓實、壓溶作用中等偏強，顆粒線接觸，潼南104井，2172.81m，須二段，10×4，(-)；B：石英次生加大，廣安101井，2078.92m，須六段，10×20，(-)；C：粒內溶孔，合川7井，2190.71m，須二段，10×20，(-)；D：粒內破裂縫，潼南102井，2251.36m，須二段，10×4，(-)。

圖7 中西部地區須家河組儲成巖作用類型

5 結論

(1)須家河組儲層巖石類型以長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖為主，川西南地區主要為巖屑長石砂巖，川西北地區的長石含量減少，巖性主要為巖屑砂巖，川西中部地區則主要為巖屑砂巖和長石砂巖，川中地區主要為長石巖屑砂巖和巖屑石英砂巖，自西向東巖屑含量減少、石英含量增加。

(2)須家河組儲層孔隙類型有原生粒間孔、粒間溶孔、粒內溶孔、鑄模孔和裂縫，其中粒間溶孔和粒內溶孔是最主要的孔隙類型。川西北部以粒間孔為主，溶蝕孔隙不發育。川西南部則以溶孔為主，少見粒間孔。川中及川中～川南過渡帶則以粒間孔及粒內溶孔均普遍發育。

(3)按照成巖作用類型對儲層物性的影響，須家河組儲層中發生的成巖作用可以分為破壞性成巖作用和建設性成巖作用。其中破壞性成巖作用包括壓實作用和膠結作用，建設性成巖作用包括溶蝕作用和破裂作用，前者導致四川盆地中西部地區須家河組儲層逐漸演變為致密砂巖儲層，后者作用占主導則導致密砂巖儲層中發育與保存相對優質儲層。

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(本文文獻格式：劉 洋，百成鋼，徐芳艮.四川盆地中西部地區須家河組砂巖儲層微觀孔隙特征與成巖作用[J].山東化工，2016，45(02)：96-98.)

2015-12-03

P618.13

A

1008-021X(2016)02-0096-03