新場須二氣藏儲層儲集性影響因素探討

黎華繼 冉 旭 廖開貴 蘇 燕

（中石化西南分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610081）

新場須二氣藏儲層儲集性影響因素探討

黎華繼 冉 旭 廖開貴 蘇 燕

（中石化西南分公司勘探開發(fā)研究院，成都 610081）

新場須二氣藏儲層的沉積層理縫能提高儲層滲透性，較高結(jié)構(gòu)成熟度及剛性顆粒（石英、長石）有利于儲集性能的提高；成巖因素表明壓實(shí)、壓溶作用使儲層進(jìn)一步致密化；含量不高的自生礦物中缺乏綠泥石、高嶺石，而碳酸鹽礦物、自生石英礦物卻分布普遍；溶解作用為建設(shè)性成巖作用，長石、石英是重要的被溶解組分；裂縫對儲層孔隙度貢獻(xiàn)極小，但對儲層滲透性的改善作用十分明顯；超壓及烴飽和度對儲層的儲集性能有一定影響。

氣藏；儲層；非均質(zhì)性；儲集性

研究表明，新場須二氣藏屬低孔、低滲的典型致密儲層，同時由于受沉積、成巖以及構(gòu)造等多方面因素的影響，造成儲層橫、縱向非均質(zhì)性強(qiáng)、儲集性能差異大。本文從構(gòu)造、沉積、成巖以及成藏等多方面對影響須二儲層的儲集性的影響因素進(jìn)行探討。

1 構(gòu)造作用

新場須二構(gòu)造奠基于須二段沉積后的印支中晚期，尤其在須三沉積時期受早期安縣運(yùn)動影響發(fā)生明顯的褶皺，形成不同方向的斷裂；在須四期受中晚期安縣運(yùn)動影響進(jìn)一步改造，早期斷層進(jìn)一步活動，并斷達(dá)須四中上部，如F1、F4斷層，但該時期變形強(qiáng)度較早期弱，沒有形成大的褶皺和新的規(guī)模斷裂。此后，須家河沉積期末的印支晚幕運(yùn)動導(dǎo)致新場須二構(gòu)造受到進(jìn)一步改造，主要以隆升剝蝕為主，對皺褶形態(tài)影響依然不是非常明顯；發(fā)生于早中侏羅紀(jì)的燕山早中幕運(yùn)動導(dǎo)致新場須二構(gòu)造發(fā)生較明顯褶皺，初步形成新場NEE向隆起帶構(gòu)造格局，多個局部高點(diǎn)基本成形，同時東部的羅江地區(qū)形成走向近SN、NE向的斷層；喜山期構(gòu)造變形更為劇烈，形成現(xiàn)今構(gòu)造形態(tài)，但構(gòu)造主要以塑性變形為主，該區(qū)不發(fā)育斷至第四系的規(guī)模斷層。

新場須二受安縣運(yùn)動形成的早期斷裂附近，以及構(gòu)造的強(qiáng)烈變形區(qū)即構(gòu)造的折曲部位往往是宏觀裂縫，尤其是高角度裂縫發(fā)育區(qū)域。而儲層高角度縫的發(fā)育程度是新場須二氣藏獲高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。據(jù)資料統(tǒng)計，在具備相對優(yōu)質(zhì)儲層的基礎(chǔ)上即孔隙度大于4%的儲層，高產(chǎn)井的裂縫密度平均3.5條/米，高角度縫密度平均0.97條/米；中產(chǎn)井裂縫密度平均2.6條/米，高角度縫密度平均0.37條/米；低產(chǎn)和無效井裂縫密度平均1.1條/米，高角度縫密度平均0.1條/米，即高角度縫愈發(fā)育，就愈能獲高產(chǎn)。

2 沉積作用

新場須家河組二段埋藏較深，平均埋深4 900m。沉積厚度較大，據(jù)目前鉆穿須家河組地層鉆井顯示，須二地層最大厚度近700m，是一套砂泥巖頻繁不等厚互層沉積，以砂巖為主。沉積環(huán)境屬三角洲前緣-平原亞相，儲層砂體以厚大、連續(xù)分布的分流河道疊置微相為主。在漫長的沉積地史時期，沉積作用對儲層的儲集性能起到非常重要的作用。

（1）沉積層理縫可提高儲層滲透性

須二沉積時期，龍門山局部地區(qū)、米倉山、大巴山和江南古陸為川西坳陷提供大量物源，從而造成了須二段廣布的毯狀砂巖體。須二段砂巖以三角洲平原分流河道疊置沉積為主，沉積環(huán)境水動力較強(qiáng)，由此造就沉積砂巖有較發(fā)育的交錯層理、平行層理等，而層理易于形成沉積層理縫，可提高儲層滲透性，利于儲集性的改造，須二段發(fā)育的層間縫、水平縫、酥餅狀構(gòu)造多是由沉積層理縫形成。

（2）較高結(jié)構(gòu)成熟度利于儲集性

須二段砂巖沉積環(huán)境水動力較強(qiáng)，沉積物經(jīng)過長距離搬運(yùn)，儲層砂巖結(jié)構(gòu)成熟度較高，砂巖碎屑粒度相對較粗。據(jù)前人研究證明儲層砂巖碎屑粒度與物性二者之間有一定的正相關(guān)關(guān)系，同樣新場須二儲層粒度與物性之間正相關(guān)，特別是與儲層的孔隙性存在明顯的正相關(guān)性（圖2）。

圖2 須二儲層粒度與物性關(guān)系示意圖

砂巖分選性是直接影響儲層初始儲集性的重要結(jié)構(gòu)因素。新場須二段儲層砂巖顆粒分選較好，分選性以好為主，占全部樣品的75%以上，其余則為中等分選，體現(xiàn)出高能量環(huán)境水動力對顆粒的不斷篩選，一般分選性好的儲層具有較高的原生孔隙度，但由于須二強(qiáng)烈的壓實(shí)、壓溶及溶蝕作用的影響，使得須二儲層原始孔所剩無幾，僅在局部區(qū)域較為發(fā)育，即使如此，好的分選性也更利于溶蝕空洞的形成，有利于儲層儲集性的增強(qiáng)。

（3）剛性顆粒多利于儲集性

新場須二段儲層石英含量較高，貧長石和富巖屑是砂巖的主要特征。統(tǒng)計表明，須二段儲層孔隙性與石英、長石含量正相關(guān)，與巖屑含量明顯負(fù)相關(guān)；儲層滲透性與石英、長石略顯正相關(guān)，與巖屑含量明顯負(fù)相關(guān)（圖3）。

圖3 新場須二儲層碎屑含量與物性關(guān)系圖

儲集空間以長石溶蝕孔及微裂縫為主，而微裂縫發(fā)育程度與巖石類型關(guān)系密切，一般在巖屑含量低于30%的巖屑石英砂巖、長石巖屑石英砂巖或石英砂巖中微裂縫發(fā)育，而在石英含量低、巖屑含量高，特別是沉積巖巖屑含量高的巖石中微裂縫發(fā)育程度差。

（4）成分成熟度對儲層儲集性的影響

Q1/（F1+R1）、F1/R1指數(shù)是衡量砂巖成分成熟度的兩個指標(biāo)，須二段成熟度指標(biāo)較高，其中Q1/（F1+R1）平均為2.3；F1/R1平均為0.4。由兩個指標(biāo)與儲層物性的關(guān)系可以看出（圖4），Q1/（F1+R1）、F1/R1與孔隙度均呈正相關(guān)，其中與F1/R1相關(guān)性更好，說明了石英、長石含量在儲集性中都起重要作用，其中長石更為重要，即長石、石英含量增加，巖屑含量相對較低時，溶蝕層段砂巖中易溶組分含量高，次生孔隙發(fā)育。

3 成巖及成巖后生作用

新場地區(qū)須二主要經(jīng)歷了機(jī)械壓實(shí)作用、化學(xué)壓溶作用、膠結(jié)作用、溶蝕作用、破裂作用等成巖作用，對儲層儲集性有重要影響。

（1）壓實(shí)、壓溶作用使儲層進(jìn)一步致密化

新場須二儲層經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，壓實(shí)作用使碎屑顆粒之間的各種接觸強(qiáng)度增加，接觸由點(diǎn)→線→凹凸接觸；壓溶作用使顆粒接觸點(diǎn)或接觸界面上有較小的溶解作用，而溶解的硅質(zhì)又發(fā)生沉淀，形成石英次生加大或粒間自生石英，顆粒呈鑲嵌狀緊密接觸，使儲層進(jìn)一步致密化。

圖4 新場須二儲層成分成熟度與物性關(guān)系圖

（2）自生礦物對儲層的影響

新場須二段儲層砂巖自生礦物的含量不高，但缺乏對砂巖孔隙保存和發(fā)育具有正面意義的綠泥石和高嶺石等礦物，而碳酸鹽等對儲層具有顯著負(fù)面影響的自生礦物含量則高。

①綠泥石對儲層有良好的保護(hù)作用。須二儲層砂巖中自生綠泥石最主要的賦存狀態(tài)是作為孔隙襯里方式產(chǎn)出。研究表明，在儲層發(fā)育過程中，作為孔隙襯里的綠泥石（尤其是在較早成巖階段沉淀的綠泥石）對孔隙發(fā)育的影響是正面的。綠泥石環(huán)邊的形成會顯著提高巖石的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓實(shí)能力，同時能起到保護(hù)原生孔隙的作用 ，但須綠泥石襯里必須要達(dá)到一定的厚度或一定的數(shù)量，其對孔隙才有良好的保護(hù)作用。目前研究顯示，新場須二局部區(qū)域的局部儲層段，由于綠泥石含量略高，較好地保護(hù)了孔隙，使得該井段孔滲性較好。

②碳酸鹽礦物對儲層有負(fù)面影響。碳酸鹽膠結(jié)物的存在會對儲層造成負(fù)面影響。含量相對較低的碳酸鹽膠結(jié)物使砂巖孔隙度降低，儲層質(zhì)量變差；而當(dāng)巖石中碳酸鹽膠結(jié)物含量很高時會構(gòu)成致密的鈣質(zhì)層，從而使有效儲層的總厚度降低。新場須二段儲層碳酸鹽膠結(jié)物的主要類型包括方解石、鐵方解石和鐵白云石等，平均含量高達(dá)3.55%，占膠結(jié)物總量的69%以上，是含量最高的自生礦物。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也證實(shí)，儲層碳酸鹽膠結(jié)物的含量與儲層的儲集性能負(fù)相關(guān)。

③自生石英對儲層有負(fù)面影響，盡管硅質(zhì)膠結(jié)物平均含量較方解石低，平均含量為1.63%，占膠結(jié)物總量的30%以上，但硅質(zhì)膠結(jié)物的存在也會對砂巖儲集空間產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響。新場地區(qū)須二段硅質(zhì)膠結(jié)物的形成的物質(zhì)來源除層內(nèi)黏土礦物轉(zhuǎn)化、碎屑石英的溶解作用以外，下伏小塘子、馬鞍塘組等泥巖段提供了額外硅離子，額外硅離子向上運(yùn)移的持續(xù)時間較長，因此，須二段硅質(zhì)膠結(jié)作用對儲層有著重要的影響。實(shí)驗(yàn)分析表明，硅質(zhì)膠結(jié)作用對儲層的影響主要是負(fù)面的。

④伊利石和混層伊利石/蒙皂石X射線衍射分析結(jié)果表明，須二段儲層黏土礦物以伊利石為主，占黏土礦物總量約60%。砂巖中的伊利石主要以雜基方式存在，自生的伊利石含量較低，對孔隙的保護(hù)作用不明顯。

通過千余塊薄片觀察，發(fā)育溶蝕孔、微裂縫、或溶蝕孔和裂縫共存的薄片，其雜基和膠結(jié)物含量大致相當(dāng)，其中有裂縫的薄片膠結(jié)物含量相對較高。無溶蝕孔又無微裂縫的薄片雜基和膠結(jié)物含量均較高。

（3）溶解作用

溶解作用作為最重要的建設(shè)性成巖作用，新場地區(qū)須二儲層砂巖發(fā)育有較為普遍的溶解作用，長石是最為重要的被溶解組分，其次為巖屑。溶解作用造成的次生孔隙在須二段發(fā)育，是主要的儲集空間貢獻(xiàn)者。

（4）裂縫化作用

新場須二儲層中發(fā)育的裂縫對儲層孔隙度貢獻(xiàn)極小，但其對儲層滲透性的改善作用十分明顯，大量生產(chǎn)實(shí)踐和研究成果表明，裂縫是新場須二獲得高產(chǎn)的重要條件之一。巖芯觀察須二以低角度裂縫為主，其發(fā)育密度是高角度裂縫的數(shù)十倍，總體上表現(xiàn)為須二中、下亞段是裂縫發(fā)育層段。薄片觀察表明須二儲層鏡下微裂縫發(fā)育，往往是孔隙之間的溝通的通道，充當(dāng)了吼道的作用，特別是發(fā)育一些溶蝕性裂縫連通各個孤立的溶蝕孔，這類裂縫對儲集空間同樣有實(shí)際作用。

4 成藏作用

研究表明新場須二氣藏為異常高壓氣藏，目前就異常高壓氣藏的成因有兩個方面，一是由于快速堆積；二是定容封閉油氣藏的生烴增壓形成。據(jù)新場須二氣藏成藏機(jī)理的研究推斷，其成因應(yīng)為后者。異常高壓氣藏一經(jīng)形成，其地層壓力是一種各向同性的張性力，能夠有效地抵制壓實(shí)作用，所以欠壓實(shí)往往和超壓伴生。

烴飽和度的影響實(shí)際上就是有機(jī)質(zhì)對無機(jī)化學(xué)作用的影響，在新場地區(qū)須二儲層大致從須三段沉積起，烴類就開始進(jìn)入，到三疊紀(jì)末，油氣充注達(dá)到最高峰，此時儲層孔隙度為15.3%，油氣進(jìn)入孔隙之后，持續(xù)的成巖作用受到抑制，隨著不同構(gòu)造部位烴飽和度的不同、油氣的差異，導(dǎo)致了致密化作用的差異發(fā)展，這是儲層嚴(yán)重非均質(zhì)的原因。結(jié)合須二早成藏后改造的特點(diǎn)可推知，須二相對高孔儲層應(yīng)為早期烴飽和、后期經(jīng)歷的成巖作用相對較弱的儲層。

5 結(jié) 論

新場須二儲層儲集性受多種因素影響，其中構(gòu)造作用是儲層滲流能力的第一影響因素。沉積作用中沉積層理縫可提高儲層滲透性，較高結(jié)構(gòu)成熟度及高剛性顆粒有利于儲集性能的提高。成巖作用中壓實(shí)、壓溶作用使儲層進(jìn)一步致密化不利于儲集；含量不高的自生礦物中對儲層影響有積極作用的綠泥石、高嶺石缺乏，有負(fù)面影響的碳酸鹽礦物、自生石英礦物卻分布普遍；溶解作用為重要的建設(shè)性成巖作用，長石、石英是最為重要的被溶解組分。超壓及烴飽和都對儲層的儲集性能有積極的作用。

[1]王允誠.油氣儲層地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2008.

[2]于興河.碎屑巖系油氣儲層沉積學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008.

On Influences of the Hydrocarbon Reservoirs from the Second Member of the Xujiahe Formation in XinChang

LI hua-jiRAN Xu LIAO Kai-guiSU Yan
(Exploration and Production Research Institute of Southwest Branch Company,SINOPEC,Chengdu 610081)

Daniel sedimentary fracture of the Xujiahe Formation in Xinchang increase permeability,higher structure maturity and rigid particles(quartz,feldspar)to improve reservoir property;Diagenetic factors suggest that compaction,pressure dissolving effect densification further reservoir;Chlorite and kaolinite of low authigenic mineral which have positive influences,the carbonate mineral and spontaneous quartz mineral have the negative impact are common;Dissolve is important constructive role,diagenesis feldspar,quartz is the most important being dissolved components;Fracture have low influences on reservoir porosity,butimproving reservoir permeability obviously;Overpressure and hydrocarbon saturation have the positive significance for reservoir property.

reservoir；formation；heterogeneity；reservoir property

TE122

A

1673-1980（2011）06-0037-04

2011-07-22

黎華繼(1970-)，女，高級工程師，研究方向?yàn)橛蜌馓镩_發(fā)。