龍門山前帶沙溪廟組儲層發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研究院，四川成都 610041）

隨著常規油氣勘探開發趨于成熟，致密油氣作為非常規油氣資源中的重要組成部分，引起國內外廣泛地關注[1]。我國致密儲層多發育于四川、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層更是熱點研究區之一[2]。關于致密儲層的儲層特征、形成機理及控制因素等內容，前人進行了詳實地研究，盧蜀秀等[3]認為蘇里格地區致密儲層主要是受壓實作用和膠結作用的影響，后期石英次生加大進一步壓縮了孔隙；朱如凱等認為四川盆地須家河組儲層致密化的主要原因同樣是壓實作用、大量膠結物發育以及石英次生加大的影響[4]；王成等[5]則認為大慶長垣以東地區致密氣儲層碎屑中石英具有“礫狀膠結”現象，對粒間孔隙的保存具有重要作用。王國亭等[6]認為鄂爾多斯盆地東部碳酸鹽巖風化殼儲層發育，氣源供給充足，源-運-儲配置關系良好，具備天然氣規模富集的條件。

四川盆地龍門山前帶油氣勘探工作始于 19世紀 40年代，其中，侏羅系多口鉆井具有良好的油氣顯示。多位學者對該區域侏羅系沙溪廟組儲層的沉積模式、儲層特征進行了研究[7-10]：于海躍等[11]認為研究區內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方向的 5套體系，沙溪廟組時期以垂直龍門山方向近距離物源體系為主；楊永劍等[13]對沙溪廟組儲層碳酸鹽膠結物進行分析，明確了膠結物類型及成巖階段。研究區沙溪廟組發育致密砂巖儲層，因此，針對儲層發育情況和主控因素的研究顯得尤為重要[14-17]。

1 地質背景

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-安縣構造帶中段，西靠龍門山推覆構造帶，東鄰成都凹陷和新場構造帶（圖1）。晚震旦世開始，該地區進入碳酸鹽巖臺地演化階段，發育淺海相碳酸鹽巖及少許陸相碎屑巖；印支運動導致該區構造變形強烈，進入前陸盆地階段；同時，四川盆地開始進入陸相沉積階段，隨后從侏羅紀開始發育典型陸相沉積。研究區內沙溪廟組發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，物性特征表現為低孔低滲。

2 儲層基本特征

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，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。膠結物中方解石含量最高，高嶺石、綠泥石含量次之，硅質含量最少。龍門山前帶沙溪廟組主要發育殘余粒間孔、粒間溶孔，同時發現少許粒內溶孔及微裂縫。

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，絕大多數顆粒表面覆蓋綠泥石包膜，大多數孔隙內充填有高嶺石或自生石英。裂縫局部發育，不是本區主要儲集空間，且絕大多數裂縫發育在較致密儲層中，沿裂縫溶蝕現象較少見。

沙溪廟組總體屬于低孔低滲致密儲層。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期基準面有所下降，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期湖盆面積大，席化灘壩砂體較為發育，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 儲層發育主控因素分析

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 碎屑組分對儲層發育的影響分析

不同的碎屑組分代表不同的物源特征，通過對研究區沙溪廟組物源特征研究發現，該區物源為龍門山造山帶，總體表現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，研究區巖屑石英砂巖孔隙度要整體優于巖屑砂巖（圖4）。原因是龍門山前帶沉積速度快，壓實和膠結作用影響大，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層孔隙度發育特征

3.2 成巖作用對儲層發育的影響分析

研究區目的層成巖作用對儲層發育的影響主要有三個方面：壓實作用及碳酸鹽膠結作用的破壞性、早期綠泥石膠結的保持性、后期溶蝕作用與破裂作用的建設性。

3.2.1 壓實作用及碳酸鹽膠結作用分析

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

壓實作用包括早期的機械壓實和晚期的化學壓溶作用，該成巖作用類型是儲層形成過程中不可避免的一種破壞性成巖作用。研究區沙溪廟組砂巖泥質含量高、塑性碎屑多、雜基含量高、成分成熟度和結構成熟度低，壓實強度表現為中-強的特點。剛性顆粒脆性破裂，主要表現為長石、石英和巖屑的碎裂；顆粒間的接觸關系主要為點-線接觸，少量凹凸接觸；云母顆粒塑性變形。

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

沙溪廟組儲層具有“富石英、貧長石”的特征，自生石英的結晶程度好，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層的孔隙結構，使儲層的喉道變成片狀或彎片狀，嚴重減弱流體的滲流能力，使儲層滲透性變差；而自生石英膠結物占據孔隙空間，減小了面孔率，也降低了孔隙度。

3.2.2 早期綠泥石膠結作用分析

綠泥石是研究區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：一種是作為孔隙襯邊方式產出的黏土膜，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：一方面能夠將碎屑與孔隙水隔開，阻止顆粒自生加大；另一方面顆粒間的薄膜可以增強砂巖的抗壓實能力，使粒間孔隙得以保存。統計也發現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性成巖作用是溶蝕作用，本區最常見的是長石顆粒的溶蝕、巖屑的不完全溶蝕、早期碳酸鹽膠結物的溶蝕。通過統計發現，由碎屑顆粒和膠結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物的溶蝕現象出現頻率高，對砂巖儲集性能的改善有較為積極的作用。破裂作用對本區儲層發育貢獻有限，但裂縫本身就是新增孔隙，同時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 結論

（1）龍門山前帶沙溪廟組發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、結構成熟度低，后期改造能力較差。

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