四川盆地西部侏羅系儲(chǔ)層控制因素差異性分析

劉 柏，辛榮躍，樊仕海，楊 華，李洪林

（中國(guó)石油西南油氣田分公司川西北氣礦，四川江油 621741）

四川盆地西部地區(qū)（以下稱為川西地區(qū)）侏羅系地層主要為一套干旱氧化環(huán)境下的陸相沉積產(chǎn)物，自下而上劃分為自流井組、沙溪廟組、遂寧組以及蓬萊鎮(zhèn)組。自1959年川西地區(qū)第一個(gè)侏羅系氣藏——川泰蓬萊鎮(zhèn)組氣藏發(fā)現(xiàn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)60年的勘探，發(fā)現(xiàn)了40余個(gè)侏羅系氣藏，這些氣藏多分布在沙溪廟組及蓬萊鎮(zhèn)組[1-3]，這兩個(gè)組的氣藏個(gè)數(shù)占了侏羅系氣藏總數(shù)的83%，累計(jì)產(chǎn)氣量約占整個(gè)侏羅系產(chǎn)量的95%。侏羅系累計(jì)提交探明儲(chǔ)量超過(guò)4 000×108m3，顯示出侏羅系廣闊的天然氣勘探開發(fā)前景[4]。

同一地區(qū)不同層位的勘探開發(fā)效果差異較大，如蘇碼頭地區(qū)沙溪廟組平均單井累產(chǎn)量為蓬萊鎮(zhèn)組的 2.3倍；同一層位不同地區(qū)的勘探開發(fā)效果亦有所不同，如平落壩、蘇碼頭地區(qū)沙溪廟組平均單井累產(chǎn)量為白馬廟、觀音寺、大興西等地區(qū)沙溪廟組單井累產(chǎn)量的3倍。前人研究表明，侏羅系氣藏為典型的次生氣藏，良好的儲(chǔ)集體為成藏的重要控制因素[5-8]。因此，有必要深化認(rèn)識(shí)儲(chǔ)層特征及控制因素，以尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的范圍及油氣勘探開發(fā)有利區(qū)域。

1 儲(chǔ)層特征

研究區(qū)侏羅系為沖積扇–湖泊沉積體系，沖積扇主要發(fā)育于龍門山山前帶，向南東、南逐步過(guò)渡為河流–濱淺湖，其主要儲(chǔ)層為在河流及河湖交替環(huán)境下沉積的水下分流河道砂體和河口壩砂巖[9-10]。

沙溪廟組巖性主要為巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石砂巖，部分為長(zhǎng)石巖屑砂巖及巖屑砂巖。長(zhǎng)石以正長(zhǎng)石為主，含量為3%～55%。巖屑以沉積巖巖屑為主，含少量噴出巖及變質(zhì)巖屑。膠結(jié)物主要為方解石，其次為綠泥石，部分砂巖段見自生高嶺石和硅質(zhì)膠結(jié)，含量0.1%～4%。顆粒分選較好，以次棱角狀為主，粒度以細(xì)、中粒為主。

蓬萊鎮(zhèn)組巖性主要為細(xì)粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖，其次為巖屑砂巖及長(zhǎng)石砂巖。各個(gè)碎屑組分中，以長(zhǎng)石和巖屑含量較高且變化大，長(zhǎng)石含量為 10%～35%，巖屑則為 10%～41%，巖屑以沉積巖巖屑為主，且含少量噴出巖及變質(zhì)巖屑；膠結(jié)物主要為方解石膠結(jié)，膠結(jié)類型多為接觸–孔隙式。碎屑顆粒分選中等–好，呈次棱角狀，結(jié)構(gòu)成熟度中等。

微觀薄片及電鏡掃描顯示，侏羅系儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔，含少量殘余粒間孔，局部發(fā)育微裂縫（圖1）。巖心物性分析顯示，沙溪廟組孔隙度最大值為18.76%，平均為8.31%，呈雙峰形態(tài)；最大滲透率為 3.49×10–3μm2，平均為 0.14×10–3μm2；蓬萊鎮(zhèn)組孔隙度最大值為23.40%，平均為10.95%，呈雙峰形態(tài)；滲透率最大值為37.90×10–3μm2，平均為1.91×10–3μm2。沙溪廟組為特低孔、特低滲致密砂巖儲(chǔ)層，蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)集性能好于沙溪廟組， 為低孔、低滲致密砂巖儲(chǔ)層。

圖1 儲(chǔ)集空間類型

2 沉積作用的差異控制

沉積作用與成巖作用是碎屑巖儲(chǔ)層主要的控制因素[11-14]。沉積作用是儲(chǔ)層發(fā)育的基礎(chǔ)。沉積因素中的沉積微相及巖石組構(gòu)（尤其是巖石粒度）等因素控制了儲(chǔ)層物性的原始條件和抵抗后期改造的能力，物源區(qū)母巖性質(zhì)直接影響著砂巖碎屑組分等特征，源區(qū)母巖是砂巖沉積作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.1 物源差異對(duì)物性的差異控制

研究區(qū)侏羅系沉積期存在龍門山南段和中段兩大物源體。龍門山南段物源為短軸物源，存在大邑及蘆山兩個(gè)物源供給區(qū)，主要影響西部的大邑–滎經(jīng)地區(qū)，砂巖呈現(xiàn)出“富巖屑、貧長(zhǎng)石”的特征；東邊的龍泉驛—眉山一帶主要受龍門山中段長(zhǎng)軸物源體影響，砂巖呈現(xiàn)出“貧巖屑、富長(zhǎng)石”的特征；中部的邛崍–丹棱地區(qū)則同時(shí)受兩個(gè)物源體的共同影響。

研究區(qū)內(nèi)1 746個(gè)巖心孔隙度及1 604個(gè)巖心滲透率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，蓬萊鎮(zhèn)組長(zhǎng)石類巖心孔隙度及滲透率分別為13.2%、2.7×10–3μm2，為巖屑類砂巖的1.83倍、6.75倍；沙溪廟組長(zhǎng)石類巖心孔隙度及滲透率均為巖屑類砂巖的3倍（表1）。

表1 不同巖性與物性對(duì)比

2.2 沉積微相對(duì)物性的差異控制

川西地區(qū)侏羅系儲(chǔ)集體在三角洲平原的分流河道及三角洲前緣的水下分流河道、河口砂壩、遠(yuǎn)砂壩等微相中均有發(fā)育。

各微相沉積時(shí)，水動(dòng)力條件的差異導(dǎo)致了巖石成分和孔隙結(jié)構(gòu)的不同，沉積微相對(duì)儲(chǔ)層物性具有明顯的控制作用[15]。

水下分流河道及河口砂壩為有利的沉積微相，其砂體發(fā)育面積廣、厚度大，孔隙度較高，是油氣有利的儲(chǔ)集場(chǎng)所。水上分流河道砂體對(duì)油氣儲(chǔ)集相對(duì)有利，遠(yuǎn)砂壩砂體分布面積小、厚度小，物性普遍較差，不利于油氣的儲(chǔ)集（表2）。

即使在同一有利相帶之中的砂體，物性也有一定的差異，如三角洲前緣河口壩中的物性一般具有從砂體底部向上逐漸變好的趨勢(shì)，這可能與河口壩沉積由下向上粒徑逐漸變粗有關(guān)。

表2 不同沉積微相與物性對(duì)比

2.3 粒度對(duì)物性的差異控制

一般而言，粒度較粗的砂巖沉積區(qū)，其水動(dòng)力條件較強(qiáng)，細(xì)小顆粒物質(zhì)如泥質(zhì)填充物等大多被帶走，保留了較多的儲(chǔ)集空間，具有較好的儲(chǔ)集性能[16-17]。而粒度較細(xì)的砂巖區(qū)，較多的細(xì)小顆粒物質(zhì)還殘留在原始孔隙中，孔滲性相對(duì)較差。

研究區(qū)內(nèi)近430個(gè)不同粒度砂巖的物性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示（圖2），沙溪廟組以中粒砂巖的儲(chǔ)集性能最好，細(xì)粒及粉粒儲(chǔ)集條件較差，在滲透性方面表現(xiàn)尤為突出。蓬萊鎮(zhèn)組中的細(xì)粒砂巖為有利的儲(chǔ)集體，孔隙度為粉粒砂巖的2.5倍，滲透率相差則達(dá)到2個(gè)數(shù)量級(jí)。

圖2 不同粒徑砂巖與物性關(guān)系

3 成巖作用的差異控制

根據(jù)成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響，可將成巖作用分為兩大類，壓實(shí)作用、膠結(jié)作用為破壞性成巖作用，使得儲(chǔ)層孔滲降低[18-19]；溶蝕作用則可以較好地改善儲(chǔ)層物性，為建設(shè)性成巖作用。

3.1 成巖作用的定量分析

為更直觀地分析成巖作用對(duì)儲(chǔ)層的影響，本文引用李維嶺等（2015年）建立的成巖作用改造儲(chǔ)層孔隙模型[20]，即原始孔隙（未經(jīng)歷成巖作用之前）=破壞性成巖作用損失孔隙+剩余殘余孔隙，其中剩余殘余孔隙=現(xiàn)今孔隙-溶蝕孔隙。

根據(jù)Beard等（1973年）提出的一種恢復(fù)砂巖原始孔隙度計(jì)算方法[21]，研究區(qū)侏羅系砂巖樣品的分選系數(shù)為1.16～1.39，平均為1.26，原始孔隙度為37.4%～40.7%，平均值為39.1%。

因壓實(shí)、膠結(jié)等破壞性成巖作用損失的孔隙度分別為17.0%、12.0%，溶蝕作用使孔隙度增加了1.7%（表 3）。

表3 砂巖樣品孔隙度演化數(shù)據(jù)

3.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的差異化影響

破壞性成巖作用使沙溪廟組原始孔隙度損失了30.9%，占總體積的80.4%，其中壓實(shí)作用對(duì)沙溪廟組儲(chǔ)層的影響較大，儲(chǔ)層原始孔隙的損失率達(dá)到52.8%。

壓實(shí)作用和膠結(jié)作用對(duì)蓬萊鎮(zhèn)組儲(chǔ)層的影響基本相當(dāng)，原始孔隙度分別減少13.8%，13.4%，累計(jì)減少的孔隙度占原始孔隙度的70.5%。溶蝕作用對(duì)蓬萊鎮(zhèn)組、沙溪廟組儲(chǔ)層的改善作用差異不大，孔隙增加率分別為4.3%、4.6%（圖3）

沙溪廟組壓實(shí)作用對(duì)水下分流河道砂體、河口壩砂體儲(chǔ)層的控制作用均明顯，原始孔隙減少率分別為48.2%和57.4%。水下分流河道砂體膠結(jié)作用導(dǎo)致原始孔隙減少率為36.0%，強(qiáng)于河口壩砂體。溶蝕作用對(duì)河口壩砂體儲(chǔ)層的改善作用較為突出，原始孔隙增加率為8.7%。蓬萊鎮(zhèn)組破壞性成巖作用對(duì)水下分流河道砂體影響相對(duì)較小，原始孔隙減少率為66.8%，對(duì)河口壩砂體、席狀砂體影響較大，剩余原始孔隙比例分別為6.8%、4.8%，原始孔隙基本損失殆盡。水下分流河道砂體中溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行改善較為顯著，使得原始孔隙增加率為6.4%，河口壩砂體、席狀砂體的溶蝕則表現(xiàn)不明顯（表4）。

圖3 主要成巖作用與孔隙演化關(guān)系

表4 不同成巖作用與不同微相儲(chǔ)層物性關(guān)系統(tǒng)計(jì)

經(jīng)過(guò)多期多種成巖作用，沙溪廟組水下分流河道砂體、河口壩砂體剩余儲(chǔ)集空間分別為原始孔隙的16.3%、32.2%；蓬萊鎮(zhèn)組水下分流河道砂體、河口壩砂體、席狀砂體原始孔隙分別剩余39.6%、7.3%、5.1%。由此可見，蓬萊鎮(zhèn)組水下分流河道砂體、沙溪廟組河口壩砂體儲(chǔ)集性能最好，其次為沙溪廟組水下分流河道砂體，蓬萊鎮(zhèn)組河口壩砂體、席狀砂體的物性最差。

4 結(jié)論

（1）川西地區(qū)侏羅系砂巖原始儲(chǔ)層物性受控于沉積因素，由龍門山中段物源控制的水下分流河道及河口壩長(zhǎng)石類砂體儲(chǔ)集性能最佳，其次為三角洲平原水上分流河道；同時(shí)粒度愈粗，儲(chǔ)層物性愈好，滲透性方面表現(xiàn)的尤為明顯。

（2）沙溪廟組破壞性成巖作用使原始孔隙損失了80.4%，強(qiáng)于蓬萊鎮(zhèn)組，尤其是壓實(shí)作用導(dǎo)致沙溪廟組物性差于蓬萊鎮(zhèn)組。蓬萊鎮(zhèn)組水下分流河道砂體的破壞性成巖作用較沙溪廟組弱，溶蝕作用較強(qiáng)，剩余儲(chǔ)集空間為沙溪廟組的 2.4倍；而河口壩砂體則相反，剩余儲(chǔ)集空間僅為沙溪廟組的22.7%。

（3）總的來(lái)看，沙溪廟組河口壩砂體與蓬萊鎮(zhèn)組水下分流河道砂體儲(chǔ)集性能優(yōu)越，為有利的勘探開發(fā)目標(biāo)。