成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組儲(chǔ)層特征與控制因素

謝 丹，楊映濤，馬 森，孫意博

（中石化西南油氣分公司勘探開發(fā)研究院，四川成都 610041）

近來年，在成都凹陷崇州、郫縣、新繁等地區(qū)所部署的多口鉆井均在中侏羅統(tǒng)沙溪廟組測試獲工業(yè)氣流或鉆遇良好的油氣顯示，該區(qū)中侏羅統(tǒng)沙溪廟組具有良好的勘探前景. 針對(duì)川西坳陷沙溪廟組儲(chǔ)層，眾多學(xué)者做了大量的研究工作[1-4]，主要集中在孝泉-新場、中江-回龍等地區(qū)，而成都凹陷處于川西坳陷內(nèi)部，且前期鉆井較少，所以開展的研究工作相對(duì)較少. 鄧紅等[5-8]對(duì)成都凹陷侏羅系天然氣成藏條件進(jìn)行了研究；張莊等[9]對(duì)成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組天然氣運(yùn)移機(jī)制進(jìn)行了探討；黃瀅竹等[10]對(duì)成都凹陷沙溪廟組下段沉積相進(jìn)行了研究，認(rèn)為研究區(qū)內(nèi)沉積相以三角洲相為主發(fā)育河流-三角洲相沉積，且沙溪廟組是成都凹陷侏羅系的主要產(chǎn)層之一，儲(chǔ)層發(fā)育特征及主控因素的分析對(duì)尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)至關(guān)重要. 因此，本文利用研究區(qū)鉆井、薄片及測試分析等相關(guān)資料，對(duì)成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組儲(chǔ)層發(fā)育特征進(jìn)行分析，并探討研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素，以期為優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測提供可靠的地質(zhì)依據(jù).

1 地質(zhì)背景

成都凹陷位于四川盆地川西坳陷中段南部弱變形區(qū)，東鄰知新場-龍寶梁斷裂帶，西鄰安縣-鴨子河-大邑?cái)囫迬?，北接孝?豐谷構(gòu)造帶（圖1）[11]. 成都凹陷整體構(gòu)造較低，但發(fā)育溫江背斜、新都鼻狀構(gòu)造、馬井背斜等局部構(gòu)造，這些正向構(gòu)造帶縱向上發(fā)育較多含油氣層系，是研究區(qū)勘探重點(diǎn)區(qū)帶. 研究區(qū)內(nèi)沙溪廟組地層保存較好，厚度較為穩(wěn)定，約（500～800）m，巖性以灰色砂巖為主，夾深灰色、棕色、深棕色泥巖及砂質(zhì)泥巖. 區(qū)內(nèi)沙溪廟組分為下沙溪廟組、上沙溪廟組兩段，其中，下沙溪廟組砂巖巖石類型以巖屑石英砂巖為主，上沙溪廟組砂巖巖石類型以巖屑砂巖為主，縱向上，由深到淺巖屑有增加的趨勢. 上、下沙溪廟組均有儲(chǔ)層發(fā)育，下沙溪廟組儲(chǔ)層主要分布在馬井-新繁、廣漢-金堂、新都-洛帶等地區(qū)，上沙溪廟組儲(chǔ)層主要分布在廣漢-金堂、新都-洛帶等地區(qū).

圖1 成都坳陷構(gòu)造圖及位置圖（據(jù)楊永劍等修改）

2 儲(chǔ)層巖石學(xué)特征

對(duì)研究區(qū)內(nèi)沙溪廟組1 095 塊巖石薄片分析資料進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，沙溪廟組儲(chǔ)層巖性多樣，包括巖屑石英砂巖、長石石英砂巖、石英砂巖、巖屑長石砂巖、長石砂巖、長石巖屑砂巖、巖屑砂巖等，但以巖屑長石砂巖、巖屑砂巖為主，長石巖屑砂巖次之，少量長石砂巖、巖屑石英砂巖等. 總體上自西部近物源區(qū)的崇州-溫江地區(qū)到東部遠(yuǎn)物源區(qū)的廣漢-金堂地區(qū)，長石含量呈增加的趨勢，石英含量呈減小的趨勢（表1）. 巖性反映沙溪廟組地層沉積時(shí)期，西部近物源區(qū)受西龍門山富巖屑物源的控制明顯，巖屑含量較高，東北部遠(yuǎn)物源區(qū)受富長石物源的控制明顯，長石含量相對(duì)較高. 填隙物以方解石為主，其次為泥質(zhì)、硅質(zhì). 膠結(jié)類型以孔隙式為主，砂巖分選性以好為主，磨圓度中等，以次棱角狀為主.

表1 成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖組分統(tǒng)計(jì)表

3 儲(chǔ)層孔隙特征

薄片和掃描電鏡觀察結(jié)果顯示（圖2），研究區(qū)砂巖孔隙類型以剩余粒間孔、粒間溶孔為主，可見少量粒內(nèi)溶孔、鑄?？? 剩余粒間孔形態(tài)大多不完整，大小在（0.03～0.15）mm 之間，孔內(nèi)潔凈，分布不均，孔隙連通性中等-較好（圖2a）. 粒間溶孔大小在（0.05～0.10）mm 之間，孔內(nèi)可見少量粒間充填物（如早期膠結(jié)物）溶蝕，孔內(nèi)可見自生石英、方解石、粘土礦物等充填（圖2b、圖2d），可見長石溶蝕形成的粒內(nèi)溶孔（圖2c）.

圖2 成都凹陷下侏羅統(tǒng)中段沙溪廟組儲(chǔ)層孔隙特征

4 儲(chǔ)層物性特征

根據(jù)研究區(qū)沙溪廟組砂巖物性數(shù)據(jù)（表2）可知，研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度總平均值為8.96%，約70%的樣品孔隙度大于8.5%. 儲(chǔ)層滲透率總平均值為0.73×10-3μm2，滲透率大于1×10-3μm2的樣品約占樣品總數(shù)的12%，儲(chǔ)層總體上屬于中-低孔、低滲類型. 在平面上物性差異較為明顯，遠(yuǎn)物源區(qū)的馬井-什邡地區(qū)物性較好，孔隙度平均值為13.07%，滲透率平均值為0.96×10-3μm2. 近物源區(qū)的崇州-溫江地區(qū)物性較差，孔隙度平均值為4.6%，滲透率平均值為0.13×10-3μm2.

表2 成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖物性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

5 儲(chǔ)層發(fā)育的主控因素

對(duì)于碎屑巖儲(chǔ)層，沉積和成巖作用是控制儲(chǔ)層發(fā)育的主要因素. 沉積作用中的物源、沉積微相、巖石類型、碎屑組分、膠結(jié)物含量等決定了儲(chǔ)層的原始物性及抵抗后期改造的能力，成巖作用中的壓實(shí)、膠結(jié)、溶蝕等決定了后期對(duì)儲(chǔ)層的改造程度[12-14].

5.1 沉積作用

（1）物源沉積背景

前人對(duì)川西地區(qū)侏羅系沉積物源方向作過較為詳細(xì)的研究，認(rèn)為主要存在西部龍門山近物源和北部龍門山北段、米倉山-大巴山遠(yuǎn)物源兩大物源體系[15]，近物源區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積體系，儲(chǔ)層物性較差，孔隙度以0～4%和大于11%為主，分別占樣品數(shù)的35.2%和38.3%；滲透率以（0.01～0.1）×10-3μm2為主，占樣品數(shù)的40.3%（圖3）. 遠(yuǎn)物源區(qū)主要發(fā)育曲流河三角洲沉積體系，儲(chǔ)層物性較好，孔隙度主要以大于10%為主，占樣品數(shù)的33.2%；滲透率以（0.01～0.1）×10-3μm2為主，占樣品數(shù)的47.4%（圖4）.

圖3 近物源區(qū)砂體孔隙度、滲透率頻率分布直方圖

圖4 遠(yuǎn)物源區(qū)砂體孔隙度、滲透率頻率分布直方圖

（2）碎屑成分

受不同物源區(qū)影響的砂巖儲(chǔ)層，碎屑組分與孔隙度之間存在一定的相關(guān)關(guān)系. 近物源區(qū)儲(chǔ)層孔隙度與石英含量呈較明顯正相關(guān)關(guān)系，與巖屑含量呈較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖5），與長石關(guān)系不明顯，反映出近物源條件下塑性巖屑易壓實(shí)變形，而石英碎屑顆粒可抵御上覆地層壓實(shí)作用對(duì)孔隙起保護(hù)作用. 遠(yuǎn)物源區(qū)儲(chǔ)層砂巖孔隙度與巖屑和石英關(guān)系不明顯，與長石含量呈較明顯的正相關(guān)關(guān)系（圖6），反映出遠(yuǎn)物源區(qū)較高的長石含量可提供溶蝕的物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于孔隙的形成.

圖5 近物源區(qū)儲(chǔ)層砂巖組分與孔隙度關(guān)系圖

圖6 遠(yuǎn)物源區(qū)儲(chǔ)層砂巖組分與孔隙度關(guān)系圖

5.2 成巖作用

（1）壓實(shí)作用

壓實(shí)作用導(dǎo)致巖石體積不斷減小，孔隙流體不斷排出，孔隙度逐漸降低. 薄片、掃描電鏡觀察顯示（圖7），塑性巖屑顆粒被擠壓變形（圖7a）、片狀云母發(fā)生彎曲變形（圖7b），說明本區(qū)沙溪廟組儲(chǔ)層砂巖受到壓實(shí)作用較強(qiáng). 通過儲(chǔ)層負(fù)膠結(jié)物孔隙度圖（圖8）可知，投點(diǎn)基本都落在左下方，說明研究區(qū)下沙溪廟組砂巖儲(chǔ)層受到壓實(shí)作用的影響大于膠結(jié)作用. 因此，壓實(shí)作用可能是導(dǎo)致研究區(qū)儲(chǔ)層孔隙度降低的最主要因素.

圖7 成都凹陷下侏羅統(tǒng)中段沙溪廟組儲(chǔ)層壓實(shí)作用鏡下特征

圖8 成都凹陷下侏羅統(tǒng)中段沙溪廟組儲(chǔ)層物性與膠結(jié)物關(guān)系圖

（2）膠結(jié)作用

據(jù)薄片觀察結(jié)果統(tǒng)計(jì)可知，研究區(qū)沙溪廟組砂巖膠結(jié)物主要為碳酸鹽巖膠結(jié)物，其次為泥質(zhì)雜基，硅質(zhì)膠結(jié)物含量較少. 不同物源區(qū)碳酸鹽巖膠結(jié)物與儲(chǔ)層孔隙度的關(guān)系表現(xiàn)出差異性，近物源區(qū)碳酸鹽巖膠結(jié)物含量與孔隙度關(guān)系不明顯（圖9 上），遠(yuǎn)物源區(qū)碳酸鹽巖膠結(jié)物與孔隙度呈較為明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖9 下），且當(dāng)碳酸鹽膠結(jié)物含量小于7%時(shí)，孔隙度基本上大于10%；當(dāng)碳酸鹽膠結(jié)物含量大于10%時(shí)，孔隙度基本小于7%. 說明對(duì)于遠(yuǎn)物源區(qū)，較高的碳酸鹽膠結(jié)物不利于儲(chǔ)層的形成.

圖9 近物源區(qū)（上）、遠(yuǎn)物源區(qū)（下）砂巖孔隙度與碳酸鹽膠結(jié)物量關(guān)系圖

（3）溶蝕作用

研究區(qū)主要發(fā)育粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔和鑄膜孔. 鑄體薄片觀察（圖10）表明，遠(yuǎn)物源區(qū)可見長石的溶解，形成粒內(nèi)溶孔（圖10a），同時(shí)可見巖屑、方解石膠結(jié)物的溶解（圖10b、圖10c），近物源區(qū)未見長石溶解，僅見巖屑溶蝕為粒內(nèi)溶孔（圖10d）. 因此，溶蝕作用可能是遠(yuǎn)物源區(qū)物性較好的原因之一.

圖10 成都凹陷下侏羅統(tǒng)中段沙溪廟組儲(chǔ)層溶蝕作用鏡下特征

6 結(jié)論

（1）成都凹陷中侏羅統(tǒng)沙溪廟組砂巖在不同區(qū)帶內(nèi)組分相差較大，總體上自西向東表現(xiàn)為長石含量增加，巖屑含量減少，受物源控制明顯. 填隙物以碳酸鹽膠結(jié)物和泥質(zhì)雜基為主，其次為硅質(zhì)膠結(jié)物.

（2）主要的儲(chǔ)集空間類型為粒間溶孔、剩余粒間孔；儲(chǔ)層孔隙度總平均值為8.96%，儲(chǔ)層滲透率總平均值為0.73×10-3μm2，總體上屬于中-低孔、低滲類型.

（3）研究區(qū)沙溪廟組具有兩大物源，受不同物源的影響，對(duì)應(yīng)發(fā)育不同的沉積體系. 不同沉積體系儲(chǔ)層物性存在一定的差別，表現(xiàn)為近物源區(qū)的崇州-溫江地區(qū)物性較差，孔隙度平均值為4.6%，滲透率平均值為0.13×10-3μm2，遠(yuǎn)物源區(qū)的馬井-什邡地區(qū)物性較好，孔隙度平均值為13.07%，滲透率平均值為0.96×10-3μm2.

（4）壓實(shí)作用是造成本區(qū)儲(chǔ)層物性變差的最主要原因，膠結(jié)作用次之，溶蝕作用是改善本區(qū)儲(chǔ)層物性的重要成巖作用，且可能是造成遠(yuǎn)近物源區(qū)物性差異的重要原因.