深層致密砂巖儲(chǔ)層特征及物性控制因素
——以川東北元壩西地區(qū)須二下亞段為例

王愛(ài)，鐘大康，劉忠群，王威，杜紅權(quán)，周志恒，唐自成

1.中國(guó)石化石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083 2.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249 3.中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249 4.中國(guó)石化勘探分公司，成都 610041

0 引言

隨著油氣勘探程度的不斷提高，油氣勘探目標(biāo)已經(jīng)從盆地中淺層轉(zhuǎn)向盆地深層，Blochet al.[1]對(duì)全球范圍內(nèi)的含油氣盆地研究表明，在一定的地質(zhì)條件下，深層仍然可以發(fā)育異常高孔隙度儲(chǔ)層，形成具有商業(yè)價(jià)值的油氣田；深層砂巖也成為了油氣勘探與開(kāi)發(fā)的研究熱點(diǎn)[2]。此外，國(guó)內(nèi)外的油氣勘探與開(kāi)發(fā)實(shí)踐證實(shí)致密砂巖油氣是非常規(guī)油氣中最有潛力的勘探方向，也己成為全球非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域[3-6]。致密砂巖的物性特征是油氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中最受關(guān)注的研究?jī)?nèi)容之一，主要控制了致密砂巖油氣的成藏過(guò)程、分布規(guī)律及產(chǎn)出能力等特征[7-9]。前人關(guān)于致密砂巖儲(chǔ)層物性的研究主要聚焦于物性分布與演化的影響因素方面，并且逐漸形成了沉積作用與成巖作用是影響儲(chǔ)層物性的關(guān)鍵因素的共識(shí)[10-13]。川東北元壩西地區(qū)須二下亞段砂巖是我國(guó)典型的深埋藏（最大埋深超過(guò)6 km）陸相致密氣砂巖儲(chǔ)層，孔隙度和滲透率都很低，并且具有復(fù)雜的成巖歷史和強(qiáng)烈的非均質(zhì)性[14-17]。前人通過(guò)研究四川盆地中部和西部須家河組巖相學(xué)特征發(fā)現(xiàn)，機(jī)械壓實(shí)作用、石英膠結(jié)、碳酸鹽膠結(jié)、自生粘土膠結(jié)和溶蝕作用等成巖作用是影響四川盆地須家河組砂巖儲(chǔ)層質(zhì)量的主要因素[18-23]，但針對(duì)川東北元壩西地區(qū)須二下亞段這種深層致密砂巖儲(chǔ)層微觀特征研究較少[14-15]，尤其是儲(chǔ)層物性控制因素尚無(wú)系統(tǒng)研究。

因此，筆者通過(guò)川東北元壩西地區(qū)10 口鉆井須二下亞段砂巖取心的379個(gè)孔滲測(cè)試數(shù)據(jù)，190塊鑄體薄片觀察，結(jié)合氬離子拋光掃描電鏡分析和壓汞測(cè)試等手段，研究了川東北元壩西地區(qū)須二下亞段砂巖的巖石學(xué)特征、成巖作用及成巖演化過(guò)程、孔隙類(lèi)型和物性特征，分析了沉積條件和成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響，最終確定優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育位置。這項(xiàng)研究結(jié)果不僅能為深層致密砂巖物性控制因素提供新認(rèn)識(shí)，也能廣泛用于四川盆地須家河組儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、模擬和勘探，降低油氣勘探風(fēng)險(xiǎn)。

1 地質(zhì)背景

四川盆地是揚(yáng)子古板塊上的一個(gè)多旋回沉積盆地，震旦紀(jì)—中三疊世為海相沉積。中三疊世末發(fā)生的印支早幕運(yùn)動(dòng)使上揚(yáng)子海盆結(jié)束了自震旦紀(jì)以來(lái)大規(guī)模海域分布的歷史，特提斯海水逐漸退出四川盆地，川西地區(qū)雷口坡組遭受不同程度的剝蝕。同時(shí)，中三疊世末發(fā)生的印支早幕擠壓構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使龍門(mén)山島鏈開(kāi)始緩慢上升，由海盆逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪鑋24-25]。川東北地區(qū)上三疊統(tǒng)是在中、下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖之上沉積的一套以砂、泥巖為主的陸源碎屑煤系地層[26-28]。研究區(qū)北臨米倉(cāng)山—大巴山推覆構(gòu)造帶，西臨龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶，地理上屬于四川盆地北部的中、高山區(qū)，研究區(qū)范圍面積2 100 km2（圖1）[29-30]。目的層須家河組厚度419~803 m，現(xiàn)今埋深主要在4 000~5 000 m之間。

研究區(qū)四川盆地須家河組自下而上可劃分出五段，其中須一、三、五段巖性主要為泥巖，須二、四段巖性主要為砂巖和砂礫巖[27-28]。在須二段沉積過(guò)程中，四川盆地發(fā)生了一次大規(guī)模的湖泛，在川東北地區(qū)沉積一套10~40 m“腰帶子泥頁(yè)巖”，以此標(biāo)志層將須二段分為上、下兩套砂巖，此次研究層位是“腰帶子泥頁(yè)巖”之下的須二下亞段砂巖，其物源主要來(lái)源于盆地西北部的龍門(mén)山褶皺帶，沉積時(shí)以發(fā)育辮狀河三角洲前緣水下分流河道為特征，沉積厚層砂巖（圖1）[29-30]。

圖1 研究區(qū)地理位置及須二下亞段沉積相平面圖（據(jù)文獻(xiàn)[29-30]修改）Fig.1 Structural location and sedimentary facies of the Xu-2 member in the Yuanba area, the Sichuan Basin(modified from references [29-30])

2 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)元壩西須二下亞段190 塊鑄體薄片的觀察和鑒定（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SY∕T 5368—2000），元壩西須二下亞段主要為巖屑砂巖，少量長(zhǎng)石巖屑砂巖，成分成熟度較低，平均骨架顆粒組分為Q52.8F8.8R38.4（圖2）。碎屑石英含量在21.5%~71.4%之間，平均含量為42.2%；長(zhǎng)石含量在0~16%之間，平均含量為7.0%，以鉀長(zhǎng)石為主；巖屑含量在18.5%~48.3%之間，平均含量為30.7%。巖屑主要以變質(zhì)巖巖屑為主（6.2%~26.1%，平均16.6%），次為沉積巖巖屑（1.0%~38.3%，平均10.5%）和巖漿巖巖屑（0~7.0%，平均3.6%），高含量的變質(zhì)巖巖屑主要由龍門(mén)山淺變質(zhì)巖母巖提供[26]；變質(zhì)巖巖屑以板巖（6.3%）和千枚巖巖屑（5.8%）為主，發(fā)生了明顯的假雜基化（圖3a），其次為變質(zhì)石英巖巖屑（4.5%）；沉積巖巖屑以泥頁(yè)巖（3.3%）和粉砂巖巖屑（2.6%）為主，少量白云巖（1.9%）、灰?guī)r巖屑（1.7%）和硅質(zhì)巖（1.0%）；火山巖巖屑以噴出巖巖屑為主（3.0%），少量花崗巖巖屑（0.6%）；在全部巖屑中，塑性巖屑（板巖巖屑、千枚巖巖屑、泥頁(yè)巖巖屑和粉砂巖巖屑）的平均絕對(duì)含量為18.0%。填隙物包括雜基和膠結(jié)物，雜基含量低，平均含量為1.3%，以伊利石化黏土為主；膠結(jié)物平均含量為10.5%（0~25.0%），包括方解石、硅質(zhì)和綠泥石膜等自生礦物。須二下亞段致密砂巖結(jié)構(gòu)特征主要表現(xiàn)為中粒（46.4%），其次為細(xì)粒度（33.7%），分選中等（57.5%），磨圓次棱狀（61.3%），點(diǎn)接觸（47.5%）和孔隙式膠結(jié)（54.1%）。

圖2 元壩西須二下亞段砂巖儲(chǔ)層巖石成分三角圖Fig.2 Detrital composition of the Xu-2 tight sandstones

圖3 元壩西須二下亞段砂巖成巖作用特征及孔隙類(lèi)型（a）塑性巖屑發(fā)生彎曲變形，巖屑假雜基化，巖屑溶孔，元壩271井，4 390.23 m，單偏光；（b）硅質(zhì)膠結(jié)充填粒間和綠泥石膜發(fā)生彎曲變形，元陸8井，4 076.08 m，氬離子拋光掃描電鏡；（c）巖屑溶孔附近沉淀綠泥石膜，受到壓實(shí)發(fā)生彎曲變形，元陸9井，4 605.00 m，氬離子拋光掃描電鏡；（d）板巖和千枚巖巖屑溶蝕明顯，發(fā)育綠泥石膜膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)，元陸6井，4 464.80 m，單偏光；（e）巖屑溶孔中的綠泥石膜膠結(jié)和巖屑假雜基化中的綠泥石膠結(jié)，元陸6井，4 481.00 m，氬離子拋光掃描電鏡；（f）玄武巖巖屑中的基性鈣長(zhǎng)石溶蝕，元壩10井，4 925.89 m，單偏光；（g）長(zhǎng)石溶孔和巖屑溶孔之后發(fā)育的充填粒間綠泥石膜膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)，元陸6井，4 482.94 m，單偏光；（h）綠泥石膜發(fā)育的砂巖中，大量硅質(zhì)膠結(jié)充填粒間，元陸6井，4 458.70 m，單偏光；（i）綠泥石膜發(fā)育的砂巖中，大量方解石膠結(jié)充填粒間，巖屑溶孔，元陸6井，4 488.48 m，單偏光Fig.3 Diagenesis and pore types of the Xu-2 tight sandstones

3 成巖作用

基于鑄體薄片鑒定和氬離子拋光掃描電鏡觀察，元壩西須二下亞段砂巖經(jīng)歷的成巖作用包括壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用，未觀察到明顯的交代作用和重結(jié)晶作用。

3.1 壓實(shí)作用

須二下亞段砂巖中碎屑顆粒接觸關(guān)系以點(diǎn)接觸和點(diǎn)—線(xiàn)接觸為主，云母強(qiáng)烈彎曲變形，板巖和千枚巖巖屑假雜基化顯著（圖3a）。根據(jù)Beardet al.[31]提出的以Trask分選系數(shù)計(jì)算初始孔隙度的公式：φ0—初始孔隙度，S0—Trask分選系數(shù)

須二下亞段砂巖的初始孔隙度在34.6%~37.7%之間。須二下亞段砂巖壓實(shí)作用比較強(qiáng)烈（圖4），壓實(shí)減孔量在13.5%~37.5%之間，這也說(shuō)明壓實(shí)作用是導(dǎo)致須二下亞段砂巖初始孔隙度迅速減小、形成致密儲(chǔ)層的主要原因。膠結(jié)物主要發(fā)育在碎屑顆粒接觸位置之外的地方，說(shuō)明壓實(shí)作用主要發(fā)育在膠結(jié)作用之前。

3.2 膠結(jié)作用

研究區(qū)須二下亞段砂巖主要經(jīng)歷的膠結(jié)作用有綠泥石膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)，高嶺石膠結(jié)和伊利石膠結(jié)不太發(fā)育。膠結(jié)作用導(dǎo)致須二下亞段砂巖孔隙度進(jìn)一步減少，是形成致密儲(chǔ)層的重要因素（圖4）。

圖4 元壩西須二下亞段砂巖壓實(shí)減孔量和膠結(jié)減孔量對(duì)比圖（壓實(shí)減孔量和膠結(jié)減孔量計(jì)算公式據(jù)文獻(xiàn)[32-33]）Fig.4 Plot of indices for compactional porosity loss versuscementational porosity loss

綠泥石膠結(jié)主要以綠泥石膜產(chǎn)出（圖3b），含量為0~7.0%，平均為1.6%。綠泥石膜在顆粒緊密接觸處缺乏，主要發(fā)育在顆粒與孔隙接觸的地方，多見(jiàn)于巖屑溶孔周?chē)▓D3c），與溶孔相伴生（圖3d，e），厚度為3~8 μm。綠泥石膜的形成與巖屑和假雜基溶蝕有關(guān)，火山巖巖屑中的鈣長(zhǎng)石（圖3f）、碎屑長(zhǎng)石溶蝕（圖3g）和板巖千枚巖巖屑及其假雜基化后析出的Al3+，Si4+，F(xiàn)e3+，Mg2+進(jìn)入孔隙中發(fā)育了綠泥石沉淀。此外，許多明顯的綠泥石膜被晚期粒間充填的硅質(zhì)膠結(jié)（圖3h）或者方解石膠結(jié)（圖3i）覆蓋，說(shuō)明綠泥石膜形成時(shí)間較晚，晚于溶蝕作用，但要早于硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)。由埋藏史可知（圖5），綠泥石形成之后，須二下亞段砂巖仍在持續(xù)埋藏，氬離子拋光掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)綠泥石膜在埋藏壓實(shí)過(guò)程中發(fā)生了明顯彎曲變形（圖3b，c），說(shuō)明砂巖在埋藏至2 500 m之后，壓實(shí)作用仍在繼續(xù)。這與國(guó)際上普遍認(rèn)為的埋藏壓實(shí)的下限深度為2 000~2 500 m 的觀點(diǎn)不一致[34-35]，原因可能是須二下亞段的巖屑砂巖塑性板巖和千枚巖巖屑含量高（最高可達(dá)26.1%），繼續(xù)深埋過(guò)程中會(huì)繼續(xù)假雜基化，碎屑顆粒會(huì)進(jìn)一步重新排列（重新定向和重新組合）。

圖5 元壩西須二下亞段砂巖埋藏史及成巖演化過(guò)程Fig.5 Diagram of the paragenetic sequence and burial history of the Xu-2 tight sandstones

硅質(zhì)膠結(jié)含量在0~11.5%之間（平均為3.6%），鏡下可識(shí)別兩期膠結(jié)，早期的石英次生加大基本不發(fā)育（圖3a），主要表現(xiàn)為晚期充填孔隙（圖3b，d，h），分布于粒間孔或者粒間溶孔中，主要在綠泥石膜之后形成。與粒間硅質(zhì)膠結(jié)物共生的鹽水包裹體均一溫度的顯微測(cè)溫分布在110 ℃~170 ℃，也反映了硅質(zhì)膠結(jié)形成于成巖晚期[36]。

方解石膠結(jié)含量0~25.0%，平均為5.3%，主要表現(xiàn)為晚期充填粒間孔或者粒間溶孔中（圖3i），在綠泥石膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)之后形成。方解石膠結(jié)含量比硅質(zhì)膠結(jié)高，是導(dǎo)致砂巖孔隙度進(jìn)一步降低的重要因素。薄片觀察發(fā)現(xiàn)（圖6），綠泥石膜和硅質(zhì)膠結(jié)發(fā)育的地方，方解石膠結(jié)不發(fā)育，反映綠泥石膜和石英與方解石可能存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)晶基底，綠泥石膜和硅質(zhì)膠結(jié)抑制方解石膠結(jié)發(fā)育。

圖6 綠泥石膜、硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)接觸關(guān)系（a）綠泥石膜發(fā)育的砂巖中，硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)充填粒間，元陸6井，4 484.39 m，單偏光；（b）為（a）對(duì)應(yīng)的正交光圖像Fig.6 Contact relationship between chlorite coatings, quartz cementation, and calcite cementation

3.3 溶蝕作用

元壩西須二下亞段砂巖主要是板巖、千枚巖巖屑中的鋁硅酸鹽礦物和碎屑長(zhǎng)石顆粒發(fā)生溶蝕（圖3），方解石膠結(jié)物不溶蝕。薄片觀察還發(fā)現(xiàn)，發(fā)育綠泥石膜砂巖的孔隙基本上都是溶蝕孔隙，這些溶孔不是被晚期硅質(zhì)膠結(jié)充填（圖3c，d），就是被晚期方解石膠結(jié)充填（圖3i）。因此，從孔隙的分布位置與成因可以發(fā)現(xiàn)，溶蝕作用發(fā)生的時(shí)間晚，發(fā)生在巖石巖屑顆粒被壓實(shí)及假雜基化形成之后，但是早于綠泥石膜膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)。根據(jù)前人研究，研究區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定，深大斷裂不太發(fā)育[15]，大氣水中的二氧化碳無(wú)法進(jìn)入到元壩西須二下亞段砂巖中，因此推測(cè)溶蝕機(jī)理為有機(jī)酸溶蝕而不是大氣水溶蝕[37-38]。

3.4 成巖演化

結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造埋藏史，確定元壩西須二下亞段砂巖的成巖演化（圖5）：首先早成巖階段（晚三疊世—中侏羅世），砂巖持續(xù)埋藏至2 500 m，主要是壓實(shí)作用減孔階段，早期膠結(jié)都不發(fā)育；然后晚成巖階段（中侏羅世—中白堊世），隨著有機(jī)質(zhì)成熟生烴，發(fā)生有機(jī)酸溶蝕作用，溶蝕之后的物質(zhì)在孔隙中沉淀，依次發(fā)育綠泥石膜膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)；此外，在這一階段，埋藏壓實(shí)仍在進(jìn)行，持續(xù)深埋至6 500 m；最后構(gòu)造抬升階段（中白堊世—現(xiàn)今），主要是發(fā)生構(gòu)造壓實(shí)作用，由于元壩西地區(qū)處于陸相弱變形區(qū)，因此構(gòu)造壓實(shí)的強(qiáng)度低；大量薄片觀察發(fā)現(xiàn)基本不發(fā)育微裂縫，也印證了構(gòu)造壓實(shí)作用弱[15]。

4 孔隙類(lèi)型和物性特征

元壩西須二下亞段砂巖孔隙類(lèi)型主要以次生孔隙為主；原生孔隙少，只在少數(shù)井中發(fā)育（圖3d）；點(diǎn)計(jì)數(shù)的原生孔平均面孔率為0.2%（0~3.3%），次生孔平均面孔率為1.5%（0~8.9%）。次生孔隙主要包括板巖、千枚巖巖屑及其假雜基化后的溶孔（圖3a，c~e），其次是火山巖巖屑溶孔（鈣長(zhǎng)石溶蝕）（圖3f）、碎屑長(zhǎng)石溶孔（圖3g）和綠泥石晶間微孔（圖3b，c）等。圖7反映了面孔率小于2%時(shí)，砂巖中存在著大量的微孔，而當(dāng)面孔率大于2%時(shí)，孔隙度和面孔率的差距在縮小，也表明微孔孔隙度的量在減少。圖中綠色趨勢(shì)線(xiàn)表明當(dāng)砂巖面孔率為0 時(shí)，微孔孔隙度平均約為5.0%。

圖7 元壩西須二下亞段砂巖氣測(cè)孔隙度和面孔率的關(guān)系Fig.7 Core-analysis porosity compared to point-count porosityof the Xu-2 tight sandstones

須二下亞段砂巖孔隙度和滲透率之間的關(guān)系展示在圖8中。巖石物性測(cè)試數(shù)據(jù)表明，須二下亞段砂巖為低孔中低滲儲(chǔ)層，孔隙度為0.99%~10.53%，平均值為4.19%，滲透率為（0.003 6~1.41）×10-3μm2，平均為0.09×10-3μm2?？诐B關(guān)系表現(xiàn)為“分層”特征，根據(jù)致密砂巖劃分標(biāo)準(zhǔn)[3]，以滲透率0.1×10-3μm2為界可以分成兩個(gè)區(qū)域，兩個(gè)區(qū)域的砂巖樣品都表現(xiàn)為線(xiàn)性正相關(guān)，上、下兩個(gè)區(qū)域的相關(guān)系數(shù)0.80和0.19。

對(duì)于研究區(qū)須二下亞段辮狀河三角洲水下分流河道相的巖屑砂巖而言，可以通過(guò)圖7和圖8分析對(duì)比，以孔隙度5%（圖7中綠色趨勢(shì)線(xiàn)與X軸的交點(diǎn)），滲透率0.1×10-3μm2為界限，將研究區(qū)的孔滲關(guān)系圖分為3 個(gè)區(qū)域，劃分出3 類(lèi)儲(chǔ)層：一類(lèi)（①區(qū)）為低孔中滲儲(chǔ)層，其滲透率范圍為（0.1~1.41）×10-3μm2，二類(lèi)（②區(qū)）為低孔低滲儲(chǔ)層，其孔隙度范圍為5%~10.53%，滲透率小于0.1×10-3μm2，三類(lèi)（③區(qū)）為特低孔低滲儲(chǔ)層，其孔隙度范圍為0.99%~5%，滲透率范圍為（0.003 6~0.1）×10-3μm2。

5 儲(chǔ)層物性控制因素

儲(chǔ)層的物性受沉積條件、成巖作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、油氣充注、異常高壓等多種因素的影響，其中沉積條件和成巖作用是最主要的影響因素[11,39-41]。儲(chǔ)層物性特征是沉積條件和成巖作用的綜合響應(yīng)，對(duì)于研究區(qū)須二下亞段辮狀三角洲水下分流河道相的砂巖而言，不同類(lèi)型砂巖的儲(chǔ)層物性受沉積條件和成巖作用共同控制，沉積條件決定了砂巖的巖石學(xué)特征（粒度、分選、（假）雜基，塑性巖屑等），進(jìn)而對(duì)成巖作用產(chǎn)生重要影響，影響孔隙的發(fā)育程度并且形成不同的孔隙類(lèi)型；成巖作用的非均質(zhì)性最終決定了儲(chǔ)層物性的差異。

5.1 沉積條件對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

將圖8中的點(diǎn)對(duì)應(yīng)到薄片上進(jìn)行分析可知，一類(lèi)（①區(qū)）的砂巖儲(chǔ)層，孔滲關(guān)系具有很好的相關(guān)性（0.80），具有較粗的粒度和較好的分選，雜基和塑性巖屑的含量也很低，這樣的砂巖初始孔隙度高，埋藏過(guò)程中會(huì)有一部分原生孔隙保留下來(lái)（圖3d）或者后期溶蝕作用強(qiáng)烈，巖屑溶孔發(fā)育（圖9a），面孔率一般大于2%（圖7），孔隙類(lèi)型以巖屑溶孔為主，壓汞測(cè)試結(jié)果也顯示其孔徑大，孔喉連通性好（圖10a）。二類(lèi)（②區(qū)）的砂巖盡管孔隙度與一類(lèi)的砂巖粒度、分選和（假）雜基含量相似，但是其中有一部分塑性巖屑含量高，壓實(shí)作用比較強(qiáng)，大量原生孔隙損失（圖3e、圖9b），另一部分盡管塑性巖屑含量與一類(lèi)大致相同，但是其膠結(jié)作用（硅質(zhì)膠結(jié)和方解石膠結(jié)）較強(qiáng)（圖3h~i、圖9c），面孔率一般小于2%（圖5），孔隙類(lèi)型以綠泥石晶間微孔為主，孔喉連通性差，孔徑?。▓D10b，c）。三類(lèi)（③區(qū)）的砂巖粒度細(xì)，分選差，并且雜基含量和塑性巖屑的含量都比較高，這種砂巖抗壓能力差導(dǎo)致早期壓實(shí)作用強(qiáng)，原生孔隙損失殆盡，這也導(dǎo)致了后期砂巖中的流通性差，溶蝕作用弱，薄片下幾乎看不到孔隙，孔喉連通性最差（圖9d、圖10d）。

圖8 須二下亞段砂巖孔滲關(guān)系及其與粒度、分選、（假）雜基和塑性巖屑含量的關(guān)系Fig.8 Porosity-permeability plots for the Xu-2 tight sandstones with the trendline of the sandstones plottedfor the purpose of comparison

圖9 不同物性特征儲(chǔ)層砂巖的鏡下典型特征（a）中粒度，中分選，雜基少，塑性巖屑少，巖屑溶孔發(fā)育，孔喉連通性好，元陸6井，4 462.60 m，單偏光；（b）中粒度，中分選，雜基少，塑性巖屑高，巖屑溶孔（微孔為主）發(fā)育，孔喉連通性差，顆粒定向排列，壓實(shí)強(qiáng)烈，元陸6井，4 481.03 m，單偏光；（c）中粒度，中分選，雜基少，塑性巖屑少，方解石膠結(jié)作用強(qiáng)，元陸8井，4 081.24 m，正交光；（d）細(xì)粒度，差分選，雜基多，塑性巖屑多，顆粒定向排列，巖屑溶孔發(fā)育，壓實(shí)強(qiáng)烈，元壩104井，4 595.73 m，正交光Fig.9 Thin-section photos for the Xu-2 tight sandstones with different physical properties

圖10 不同物性特征儲(chǔ)層砂巖的典型壓汞曲線(xiàn)特征（a）、（b）、（c）和（d）曲線(xiàn)的井位和深度分別對(duì)應(yīng)圖9中的薄片（a）、（b）、（c）和（d）的井位和深度Fig.10 Capillary drainage curves for the Xu-2 tightsandstones with different physical properties

因此，對(duì)研究區(qū)須二下亞段深層致密砂巖來(lái)說(shuō)，粒度、分選、（假）雜基和塑性巖屑含量對(duì)儲(chǔ)層物性有重要控制作用，中粒度，中分選，（假）雜基含量低（＜3%）和塑性巖屑含量低（＜5%）的砂巖儲(chǔ)層物性最好。

5.2 成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性的影響

元陸6 井須二下亞段砂巖發(fā)育3 種不同類(lèi)型的儲(chǔ)層（圖8），并且在垂向上表現(xiàn)為強(qiáng)烈的儲(chǔ)層非均質(zhì)性（圖11）。圖11 中的紅色趨勢(shì)線(xiàn)反映了須二下亞段砂巖孔隙度隨深度增加整體呈下降的趨勢(shì)，也進(jìn)一步說(shuō)明了埋藏壓實(shí)作用是儲(chǔ)層致密的主要原因，也是影響儲(chǔ)層物性的主要因素。

圖11 元陸6 井須二下亞段儲(chǔ)層綜合柱狀圖Fig.11 Distribution characteristics of diagenetic minerals from the Xu-2 tight sandstones in well YL6

進(jìn)一步對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，這些物性好的層段均為巖屑溶蝕段（厚度2~3 m），且大多為中粒砂巖，巖屑溶蝕段的相鄰（中粒和細(xì)粒）砂巖中發(fā)育硅質(zhì)膠結(jié)段（厚度2~4 m），硅質(zhì)膠結(jié)段上下發(fā)育有方解石膠結(jié)段（主要為細(xì)粒砂巖，厚度2~3 m）。在元陸6井的取心段可以發(fā)現(xiàn)6 個(gè)巖屑溶蝕段（綠泥石膜膠結(jié)段）—硅質(zhì)膠結(jié)段—方解石膠結(jié)段的成巖組合序列。

基于前文沉積條件和成巖作用的研究，可以對(duì)此元陸6井垂向非均質(zhì)性做出以下解釋?zhuān)涸谏鸁N期攜帶有機(jī)酸的流體主要在具有較高初始孔隙度的相對(duì)較粗粒度的河道砂體中心運(yùn)移，巖屑溶蝕相對(duì)更加發(fā)育，而且還能運(yùn)移溶解產(chǎn)物（Al3+，Si4+，F(xiàn)e3+，Mg2+，Ca2+），在經(jīng)過(guò)路徑上或者相鄰的砂體中發(fā)生綠泥石膜和硅質(zhì)膠結(jié)沉淀；由于Ca2+在溶液中的溶解度最高[42]，能夠運(yùn)移最遠(yuǎn)，所以在河道邊緣的細(xì)粒砂體中沉淀，在河道砂體中心（巖屑溶蝕段）方解石膠結(jié)不發(fā)育；并且在細(xì)粒度的砂巖中，碎屑顆粒的比表面積較大，需要更多的綠泥石膜和硅質(zhì)膠結(jié)占據(jù)結(jié)晶基底，而這些細(xì)粒度砂巖中綠泥石膜和硅質(zhì)膠結(jié)的含量不高（＜5%），因此方解石膠結(jié)也更多。這種現(xiàn)象也說(shuō)明溶蝕作用和膠結(jié)作用的韻律性發(fā)生導(dǎo)致了儲(chǔ)層物性垂向上的差異。

綜上，在川東北元壩西地區(qū)須二下亞段砂巖發(fā)育多期次的辮狀三角洲水下分流河道的沉積背景下，最好的儲(chǔ)層質(zhì)量主要分布在發(fā)育強(qiáng)烈溶蝕作用河道砂體中部的中粒（長(zhǎng)石）巖屑砂巖中。

6 結(jié)論

（1）元壩西須二下亞段砂巖主要為辮狀河三角洲水下分流河道相的巖屑砂巖，經(jīng)歷的成巖作用主要包括機(jī)械壓實(shí)作用、溶蝕作用、綠泥石膜膠結(jié)、晚期硅質(zhì)膠結(jié)和晚期方解石膠結(jié)作用。

（2）元壩西須二下亞段砂巖以次生孔隙為主，主要包括板巖、千枚巖巖屑及其假雜基化后的溶孔，其次是火山巖巖屑溶孔（鈣長(zhǎng)石溶蝕）、碎屑長(zhǎng)石溶孔和綠泥石晶間微孔。

（3）元壩西須二下亞段砂巖為低孔中低滲儲(chǔ)層，孔隙度為0.99%~10.53%，滲透率為（0.003 6~1.41）×10-3μm2，孔滲關(guān)系表現(xiàn)為“分層”特征，根據(jù)孔滲關(guān)系可將儲(chǔ)層分為3 類(lèi)：一類(lèi)為低孔中滲儲(chǔ)層，二類(lèi)為低孔低滲儲(chǔ)層，三類(lèi)為特低孔低滲儲(chǔ)層。

（4）不同類(lèi)型砂巖的儲(chǔ)層物性受沉積條件和成巖作用共同控制，沉積條件決定了砂巖巖石學(xué)特征，進(jìn)而對(duì)成巖作用產(chǎn)生重要影響，成巖作用的非均質(zhì)性最終決定了儲(chǔ)層物性的差異。

（5）元壩西須二下亞段砂巖垂向上發(fā)育巖屑溶蝕段（綠泥石膜膠結(jié)段）—硅質(zhì)膠結(jié)段—方解石膠結(jié)段的成巖組合序列，最好的儲(chǔ)層質(zhì)量主要發(fā)育在溶蝕作用強(qiáng)烈的河道砂體中部。