川西南部沙溪廟組儲集層成巖作用及其對儲層的影響

謝格云，王占磊，劉柏，蔣裕強，鐘芬

川西南部沙溪廟組儲集層成巖作用及其對儲層的影響

謝格云1，王占磊2，劉柏1，蔣裕強2，鐘芬1

（1.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦，四川 江油 621709；2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500）

近年來，四川盆地沙溪廟組不同地區(qū)都獲得突破，使沙溪廟組氣藏成為四川盆地天然氣勘探開發(fā)的熱點。本文通過對川西南部地區(qū)沙溪廟組巖石薄片、掃描電鏡等微觀研究，分析了研究區(qū)沙溪廟組成巖作用類型主要有壓實作用、膠結(jié)作用、交代和溶蝕作用。其中壓實作用和方解石膠結(jié)作用對儲層破壞性大，減小了儲層孔隙度；綠泥石膠結(jié)對儲層孔隙有一定的保護作用；溶蝕作用是儲層增孔的主要因素。

沙溪廟組；成因作用；膠結(jié)作用；溶蝕作用

川西南部沙溪廟組1977年在大興鼻狀構(gòu)造鉆探了大2井，獲侏羅系沙溪廟組工業(yè)氣流2.61×10４m3/d，由此揭開了侏羅系沙溪廟組淺層致密氣藏勘探的序幕。近年來，相繼在四川盆地不同區(qū)塊獲得突破，使沙溪廟組氣藏成為四川盆地天然氣勘探開發(fā)的熱點（肖富森等，2019；肖富森等，2020）。本文基于川西南部沙溪廟組取芯井巖心薄片、掃描電鏡等，分析研究區(qū)沙溪廟組成巖作用并探討成巖相特征，對研究區(qū)下一步勘探開發(fā)具有重要作用。

1 區(qū)域概況

川西南部主要包括成都凹陷低緩構(gòu)造帶、熊坡-龍泉山斷褶構(gòu)造帶及龍門山山前斷褶構(gòu)造帶等三個次一級構(gòu)造單元。行政區(qū)劃地跨成都、新津、邛崍、大邑、蒲江、眉山等市縣（圖1）。沙溪廟組地層在整個區(qū)域內(nèi)都有分布。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置示意圖

2 儲集層特征

2.1 巖石學(xué)特征

研究區(qū)沙溪廟組主要發(fā)育河流-三角洲沉積體系，分布面積大（劉柏等，2017；陳林，2014）。儲集層以巖屑長石砂巖、長石砂巖為主、并有少量長石巖屑石英砂巖及巖屑石英砂巖（圖2）。 砂巖中長石以正長石為主，含量變化范圍大，為3%～55%之間不等。巖屑含量一般為5%～15%，以沉積巖巖屑為主，少量噴出巖及變質(zhì)巖屑。膠結(jié)物主要為碳酸鹽，含量一般5%～15%，次為綠泥石，含量1%～5%；部分砂巖段見自生高嶺石和硅質(zhì)膠結(jié)，含量0.1%～4%；雜基主要為水云母，1%～5%。顆粒分選較好，以次棱角狀為主，粒度以細—中粒為主。

圖2 沙溪廟組儲層砂巖類型圖（N=405）

2.2 物性特征

通過對研究巖心樣品物性統(tǒng)計，研究區(qū)沙溪廟組儲層孔隙度為最大為18.76%，平均為8.07%，呈雙峰形態(tài)（圖3）；滲透率普遍較低，最大為3.49mD，主峰分布在0.01～0.1mD（圖4），根據(jù)砂巖儲層的孔隙度和滲透率，認為該區(qū)砂巖屬非均質(zhì)性強的中孔低滲砂巖儲層。

2.3 儲集空間特征

研究區(qū)沙溪廟組儲集空間類型主要為殘余粒間孔、粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔，還見有少量裂縫（圖5）。

圖3 川西南部地區(qū)沙溪廟組孔隙度頻率直方圖

圖4 川西南部地區(qū)沙溪廟組滲透率頻率直方圖

a. PL9井，1985.98m，殘余粒間孔；b. MQ9井，1710.22m，殘余粒間孔；c. MQ9井，1843.86m，長石粒內(nèi)溶孔；d. YQ6井，1545.70m，粒間孔，粒間溶孔

3 儲集層成巖作用

3.1 壓實作用

沉積物在上覆沉積物的不斷堆積下，由于重力因素導(dǎo)致孔隙度減小、軟質(zhì)巖石變形和巖石致密化的作用（劉濤，2020；張金亮等，2004）。在本區(qū)的主要表現(xiàn)有：塑性碎屑的形變；顆粒緊密接觸，孔隙度減?。▓D6a，b）。

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)沙溪廟組中發(fā)育有不同類型的膠結(jié)物，常見的有碳酸鹽類、硅質(zhì)、綠泥石等。

（1）碳酸鹽膠結(jié) 研究區(qū)沙溪廟組碳酸鹽膠結(jié)物主要是方解石，少量白云石和菱鐵礦。研究區(qū)沙溪廟組方解石主要為兩期膠結(jié)。早期方解石膠結(jié)含量多，一般2%～12%不等，最高可達20%以上，主要呈細晶或中晶，沿孔隙內(nèi)緣生長，并形成連晶狀膠結(jié)。這類膠結(jié)，往往使砂巖喪失大量孔隙。而晚期方解石常以亮晶膠結(jié)物充填于剩余原生及次生孔隙中，含量0.5%～7%不等（圖6c）。

（2）綠泥石膠結(jié) 研究區(qū)砂巖中綠泥石有兩種產(chǎn)出形式：一是以碎屑環(huán)邊方式產(chǎn)出，厚度在0.01～0.02mm；二是以淀晶雜基充填于孔隙中，長石粘土化析出SiO2以及綠蒙混層遇到Fe2+、Mg2+均可向綠泥石轉(zhuǎn)化。在川西南部東部高長石含量區(qū)綠泥石膠結(jié)較為發(fā)育（圖6d）。綠泥石環(huán)邊抑制了石英次生加大邊的形成，使孔隙相對發(fā)育（孫治雷等，2008；劉金庫等，2009；張慧娟等，2010）。

圖6 研究區(qū)成巖作用類型

a-MQ9井，1713.62m，壓實作用強，軟質(zhì)巖屑定向排列；b-D21井 1249.30m，壓實作用使軟質(zhì)巖發(fā)生變形；c-PL9井，2031.89m，方解石膠結(jié)，方解石經(jīng)茜素紅染色后為紅色；d-YQ1井,1683.16m，綠泥石環(huán)邊膠結(jié)；e-JT1井，1933.5m，硅質(zhì)膠結(jié)（石英加大邊）；f-MQ9井，1841.79m，長石溶蝕形成溶蝕孔；h-MQ9井，1710.2m，長石沿解理溶蝕

（3）硅質(zhì)膠結(jié)硅質(zhì)膠結(jié)常常以石英加大邊形式出現(xiàn)，少量為自生石英充填粒間。在石英含量高的砂巖中，硅質(zhì)相對發(fā)育（圖6e）。

3.3 交代作用

研究區(qū)主要的交代作用為長石被方解石等碳酸鹽交代，個別被徹底交代（圖6f）。

3.4 溶蝕作用

溶蝕作用是一普遍發(fā)育的成巖作用，主要表現(xiàn)為：一是不穩(wěn)定的碎屑組分被溶蝕或部分溶蝕；二是自生礦物被部分溶蝕（圖6g，h）。

4 成巖作用對儲層的影響

4.1 有利的成巖作用

研究區(qū)有利區(qū)的成巖作用主要為綠泥石膠結(jié)作用和溶蝕作用。

（1）綠泥石環(huán)邊膠結(jié)作用。多分布在三角洲分流河道砂體的細-中粒巖屑長石砂巖、長石砂巖中，其含量一般在為1%～5%，含量雖少，但對原生粒間孔隙的保護具有重要意義（圖6e）。

（2）溶蝕作用。在研究區(qū)儲層中溶蝕作用較發(fā)育，以長石和巖屑的溶蝕作用為主（圖6g，6h），它主要出現(xiàn)在三角洲分流河道和河口壩砂體中，巖性主要為中～細粒長石砂巖、巖屑長石砂巖?？紫额愋蜑榱?nèi)溶孔和粒間溶孔，孔隙空間增加約3%～6%，最大可達10%。

4.2 不利的成巖作用

（1）方解石膠結(jié)作用。該成巖作用在研究區(qū)西部非常發(fā)育，以方解石膠結(jié)物含量很高，其含量一般為7%～15%，最高可達25%，而其它膠結(jié)物含量很少，方解石膠結(jié)形式主要為連晶膠結(jié)（圖6c），儲層物性很差。主要分布于河流相河道砂體和分流河道砂體中的，巖性以中粒、細粒鈣質(zhì)巖屑砂巖為主。

（2）壓實作用。該成巖作用主要發(fā)生分流河道間低能微環(huán)境的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中，表現(xiàn)為泥質(zhì)或雜基含量高，各類膠結(jié)物含量少，各類孔隙均不發(fā)育，鏡下無可見孔隙，面孔率低?？紫恫话l(fā)育，偶見粒內(nèi)溶孔（圖6a，6b）。

5 結(jié)論

（1）川西南部沙溪廟組儲層巖石主要為巖屑長石砂巖、長石砂巖，物性相對較差，屬于中孔-低滲儲層。成巖作用類型主要有壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。

（2）川西南部沙溪廟組成巖作用中壓實作用、膠結(jié)作用對儲層孔隙影響較大，是主要的減孔因素；綠泥石膠結(jié)對原生孔隙有一定的保護作用；溶蝕作用是研究區(qū)內(nèi)孔隙度增大的主要因素，增大最大可達10%。

肖富森，黃東，張本健，唐大海，冉崎，唐青松，尹宏．2019．四川盆地侏羅系沙溪廟組天然氣地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義[J]．石油學(xué)報；40(5)：568-576；586．

肖富森，韋騰強，王小娟，關(guān)旭，吳長江，洪海濤．2020．四川盆地川中—川西地區(qū)沙溪廟組層序地層特征[J]．天然氣地球科學(xué)；31（9）：1216-1224，1672-1926.

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Diagenesis of the Shaximiao Formation Reservoir in Southwest Sichuan and Its Influence on the Reservoir

XIE Ge-yun1WANG Zhan-lei2LIU Bai1JIANG Yu-qiang2ZHONG Fen1

（1-Northwest Gas Mine, Southwest Oil and Gas Field, PetroChina Company Limited, Chengdu, Sichuan 610051; 2-School of Earth Science and Technology, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

This paper has a discussion on type of diagenesis of the Shaximiao Formation in southwest Sichuan based on study of rock thin section and SEM. The diagenesis includescompaction, cementation, metasomatism and dissolution. The compaction and calcite cementation are destructive to reservoirs, reducing the porosity of the reservoir. Chlorite cementation has certain protective effect on reservoir pores. Dissolution is the main factor of reservoir porosity increase.

Shaximiao Formation; diagenesis; cementation; dissolution; Southwest Sichuan

P534.52；P581

A

1006-0995（2021）04-0609-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.04.014

2021-01-19

謝格云（1969— ），男，四川廣漢人，高級工程師，主要從事構(gòu)造地質(zhì)及油氣勘探研究工作