楊永劍,張克銀,呂正祥,侯明才,葉素娟,黎 青

(1.中國石化西南油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，成都 610041；2.油氣藏地質及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059)

川西拗陷上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組(J3p)自20世紀90年代發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣流以來，經(jīng)過多年的勘探和開發(fā)，在新都、洛帶、什邡、馬井、新場、白馬廟等地先后發(fā)現(xiàn)了多個氣藏，是川西拗陷侏羅系的主力產(chǎn)層之一。眾多學者對其做了大量的研究工作，朱志軍等[1]、魏力民等[2]對其層序、巖相古地理特征進行了詳細的研究并探討了其演化規(guī)律；陳洪德等[3]對川西地區(qū)晚侏羅世蓬萊鎮(zhèn)期構造隆升的沉積響應進行了詳細的研究；陳竹新等[4]對川西地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組沉積背景及構造轉換特征進行了討論；錢利軍等[5]對川西拗陷中段上侏羅統(tǒng)的物源特征沉積相演化進行了詳細的研究，認為其物源主要來自于龍門山地區(qū)，且具有多物源的性質。葉素娟等[6]對川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組物源及沉積進行了較為詳細的研究，認為其物源主要來自于龍門山中段及北段地區(qū)，其中龍門山前地區(qū)物源主要來自于龍門山中段地區(qū)，豐谷-中江一帶物源主要來自于龍門山北段地區(qū)，且自下而上主物源區(qū)由龍門山中段逐漸演變?yōu)辇堥T山北段。陳昭國[7]對洛帶氣田蓬萊鎮(zhèn)組氣藏的儲層沉積特征進行了詳細的研究，認為其主要為水體較淺的三角洲沉積。鄧莉[8]、尹朝云等[9]、段新國等[10]、曹偉等[11]對川西部分地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組氣藏儲層特征進行了研究，認為儲性以細粒巖屑砂巖、細粒巖屑石英砂巖為主，巖性較為致密，以中-低孔滲為主。

雖然眾多學者在沉積、層序、儲層方面進行了大量的研究，但是很少有學者對儲層發(fā)育的主控因素進行探討。因此，在前人研究的基礎上，本文通過對儲層微觀特征詳細分析，結合鉆井、測井及相關的測試分析資料，對川西拗陷中段上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組儲層發(fā)育特征進行分析，并探討其儲層發(fā)育的主控因素，為進一步的油氣勘探開發(fā)提供科學的、可靠的地質依據(jù)。

1 地質背景

川西拗陷位于四川盆地西部，為龍門山推覆構造帶所形成的前陸盆地。中三疊世末的印支運動引發(fā)了四川盆地西部龍門山造山帶的隆升，導致四川地區(qū)由海相沉積轉變?yōu)殛懴嗪璩练e；進入侏羅紀后，盆地內由早侏羅世的湖相碳酸鹽沉積與碎屑沉積共存的格局逐漸轉變?yōu)橹型碣_世的碎屑沉積。川西拗陷中段西南緣以龍門山造山帶為界，北緣至綿陽，南緣至大邑，東緣以知新場-龍寶梁斷裂帶為邊界(圖1)。

圖1 川西拗陷中段分區(qū)構造圖及位置圖Fig.1 Sketch map showing the tectonic division in the middle section of West Sichuan depression(據(jù)李林濤等[12]修改)

在川西地區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組總體保存比較好，厚度較為穩(wěn)定，為0.7～1.1 km，具西厚東薄的特點；靠近龍門山前一帶為一套沖積扇群沉積，自山前往盆地內部粒度逐漸變細，砂巖減少，泥巖增多，至金堂-洛帶一帶總體上以棕紅色泥巖夾薄層砂巖為主。在拗陷內自下而上可劃分為4個巖性段，每個巖性段的底部均為砂巖，往上逐漸變化為砂泥巖的不等厚韻律互層。

2 儲層巖石學特征

根據(jù)薄片分析資料統(tǒng)計(表1)，研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組不同區(qū)帶內砂巖組分相差較大?？傮w上自西向東，石英、長石含量逐漸增加，石英、長石含量較高的砂巖主要分布在研究區(qū)東部地區(qū)。砂巖填隙物以方解石為主，次為泥質，少量硬石膏；膠結類型以孔隙式為主，次為接觸式和孔隙式；分選性為中-好，磨圓度以次棱角狀為主。

表1 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖組分(w/%)Table 1 Sandstone components of the Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

3 儲層孔隙特征

根據(jù)研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組砂巖樣品的微觀特征，其儲集空間主要為粒間溶孔、粒內溶孔及剩余粒間孔，個別樣品中發(fā)育少量的鑄?？住⒕чg微孔及層間微縫。剩余粒間孔直徑為30～150 μm，孔隙內常見自生石英、黏土礦物(圖2-A)。粒間溶孔直徑為50～100 μm，孔內可見自生石英、黏土礦物、方解石等充填(圖2-B、C)。粒內溶孔最常見的是長石粒內溶孔(圖2-D、E)，也見少量巖屑粒內溶孔(圖2-F)。

圖2 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組儲層孔隙特征Fig.2 Characteristics of reservoir porosity of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression(A)粒間孔隙，孔徑40 μm，MJ15井，深度2 064.80 m; (B)粒間溶孔，DS29井，深度1 347 m; (C)粒內溶孔、粒間溶孔，DS29井，深度1 276.3 m，單偏光，對角線長度1.2 mm; (D)粒內溶孔、破裂縫，CM600井，對角線長度0.6 mm; (E)鉀長石顆粒沿解理被溶蝕，F(xiàn)G3井，深度1 046.50 m; (F)片狀云母被溶蝕，可見粒間次生溶蝕孔隙，WJ2井，深度1 891.30 m

4 儲層物性特征

根據(jù)研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組7 872個砂巖物性資料統(tǒng)計結果(表2)，研究區(qū)儲層孔隙度(q)平均為3.63%～11.19%，總平均值為8.38%，其中近一半樣品孔隙度>8%；儲層滲透率(K)平均為(0.01～0.882)×10-3μm2，總平均值為0.23×10-3μm2，約25%的樣品滲透率>1×10-3μm2:總體上屬于中-低孔、低滲類型。在平面上拗陷西部地區(qū)物性較差，中、東部區(qū)域物性相對較好。

表2 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖物性數(shù)據(jù)Table 2 Physical property of sandstone of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

圖3 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖類型平面分布圖Fig.3 Map showing distribution of sandstone types of Penglaizhen Formation in the middle area of west Sichuan depression

5 儲層發(fā)育的主控因素

5.1 物源影響

不同的物源有著不同的母巖類型，其所形成的砂巖在組分上也有著差別。關于研究區(qū)蓬萊組的物源，前人曾做過較詳細的研究，認為主要來自龍門山地區(qū)[4]。其中，龍門山前地區(qū)物源主要來自于龍門山中段，而研究區(qū)中東部地區(qū)則主要來自于龍門山北段地區(qū)[6]。根據(jù)其不同砂巖類型平面圖(圖3)，研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組巖屑含量總體上表現(xiàn)為自龍門山地區(qū)向盆地內部逐漸減少的趨勢，成分成熟度自西向東逐漸增加，且存在著多個方向的物源。崇州-綿竹地區(qū)主要為來自龍門山中段的物源，其搬運距離相對較短，巖石類型主要為低成分成熟度的富巖屑類砂巖；而綿陽-中江一帶則可能以龍門山北段物源為主，其巖石類型以富長石類砂巖為主。

根據(jù)不同類型砂巖孔隙度、滲透率統(tǒng)計(圖4)，富長石類長石石英砂巖及巖屑長石砂巖儲層物性最好，貧長石類長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖、巖屑砂巖物性較差。總體來看，搬運距離較短的低成分成熟度砂巖物性總體較差，而搬運距離較長的相對高成分成熟度砂巖物性總體較好。

根據(jù)孔隙度與砂巖碎屑組分相關關系(圖5)可以發(fā)現(xiàn)，石英的含量差別與孔隙度關系不大，巖屑的含量與孔隙度呈負相關關系，而長石的含量則與孔隙度呈正相關關系。通過統(tǒng)計還發(fā)現(xiàn)長石的質量分數(shù)>10%的砂巖孔隙度普遍>10%，這與研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組多發(fā)育長石粒內溶孔有著直接的關系，這也說明了不同的物源方向是決定研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組儲層質量的重要因素。

5.2 沉積環(huán)境

關于研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組沉積特征，前人做過較詳細的研究[1-5]，認為除龍門山山前帶發(fā)育有沖積扇沉積以外，研究區(qū)以發(fā)育三角洲和湖泊沉積為主，主要沉積微相包括分流河道、決口扇、河口壩、分流間灣、天然堤、遠砂壩、席狀砂等。根據(jù)不同鉆井不同沉積微相的物性統(tǒng)計與分析，研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組以分流河道沉積的砂體物性最好，其砂巖中有近90%孔隙度>7%，孔隙度>10%的砂巖占樣品總數(shù)70%；其次為河口壩和席狀砂沉積；決口扇、河漫灘、分流間灣所沉積的砂體物性相對較差(圖6)。

圖4 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組不同砂巖類型孔隙度、滲透率直方圖Fig.4 Histogram showing porosity and permeability of different types of sandstone from Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

圖5 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖組分與孔隙度關系圖Fig.5 Correlation of sandstone compositions and porosity of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

5.3 成巖作用

5.3.1 壓實作用

蓬萊鎮(zhèn)組砂巖埋藏較淺，顆粒間多呈點-線接觸，經(jīng)歷弱-中等強度機械壓實作用。砂巖自生礦物的質量分數(shù)平均為10.8%，孔隙度平均為10.4%；粉砂巖自生礦物質量分數(shù)平均為15.0%，孔隙度平均為7.3%。如果假定初始孔隙度為40%，則壓實作用造成的孔隙度損失在細砂巖、粉砂巖中分別為22%和22.4%，占原始孔隙度的56%和55%(圖7)。壓實作用對細粒砂巖以及粉砂巖孔隙的破壞程度也基本相同。

圖6 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組不同沉積微相孔隙度、滲透率Fig.6 Porosity and permeability of different sedimentary microfacies for the Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

壓實作用對不同深度砂巖的破壞也略有差異(圖7)。壓實作用破壞的原始孔隙度在J3p1、J3p2、J3p3(自上往下)砂巖中分別為52%、55%和65%，壓實作用強度逐漸增強。如果考慮次生溶蝕孔對孔隙度的貢獻以及砂巖總體積減少校正[13-14]，壓實作用造成的孔隙損失比例還要高。綜上所述，壓實作用是導致川西拗陷蓬萊鎮(zhèn)組砂巖孔隙度降低的最主要因素。

圖7 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖粒間體積、膠結物關系圖Fig.7 Relationship between the content of cements and the negative cement porosity of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression(采用D.W.Houseknecht[13]和S.N.Ehrenberg[14]圖解)

5.3.2 膠結作用

根據(jù)顯微鏡和掃描電鏡綜合觀察，研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組膠結物主要為碳酸鹽礦物(平均質量分數(shù)為8.9%)、自生黏土礦物(平均質量分數(shù)為4.5%)，也發(fā)育有少量的硬石膏、硅質和鐵質膠結物。通過分析，黏土礦物含量對儲層物性影響較弱，但碳酸鹽膠結物的充填對蓬萊鎮(zhèn)組砂巖孔隙具有明顯的破壞作用(圖8)。

5.3.3 溶蝕作用

研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組儲層溶蝕孔隙主要為粒間溶孔及粒內溶孔。通過鑄體薄片及掃描電鏡觀察，粒間溶孔主要為粒間碳酸鹽膠結物的溶蝕所形成；粒內溶孔則以長石顆粒溶蝕為主，巖屑及石英溶蝕相對欠發(fā)育。根據(jù)統(tǒng)計，在孔隙度>8%的樣品中，溶蝕作用所提供的孔隙為1.5%～5.5%，平均值為3.8%。其中以膠結物溶蝕所形成的粒間溶孔所提供的孔隙度為0.5%～4.5%，平均值為2.9%；以長石溶蝕所形成的粒內溶孔所提供的孔隙度為0.5%～1.5%，平均值為0.9%。由此可見，溶蝕作用是研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組最重要的建設性成巖作用，且膠結物的溶蝕強度大于長石的溶蝕強度。但結合前文來看，富長石類砂巖物性明顯較好，尤其體現(xiàn)在滲透率方面，表明長石的含量在優(yōu)質儲層的形成中有著至關重要的作用。這可能有兩方面的原因，一是長石的溶蝕主要發(fā)生的在早-中成巖階段，這種早中期的溶蝕空間，在成巖后期往往可以成為膠結物溶蝕的通道；二是長石的溶蝕本身可以提供較大的孔隙空間，這種較大的孔隙空間對于滲透率的貢獻較大。因此就川西蓬萊鎮(zhèn)組砂巖而言，長石含量越高的砂巖儲層物性越好。

圖8 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組砂巖孔隙度與黏土礦物及碳酸鹽巖含量關系圖Fig.8 The relationship between the porosity of sandstone and clay minerals and carbonate of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

5.4 破裂作用

川西蓬萊鎮(zhèn)組砂巖具有較好的孔滲關系(圖9)，以孔隙性儲層為主。通過薄片觀察，僅在部分樣品中可見裂縫發(fā)育。裂縫發(fā)育可以在一定程度上改善儲層滲濾能力。除此之外，破裂作用所形成的微裂縫也為溶蝕作用提供了良好的溶蝕通道。通過薄片觀察，在破裂縫附近的溶蝕作用要強于其他地方(圖2-D)。

圖9 川西拗陷中段蓬萊鎮(zhèn)組孔滲關系圖Fig.9 The relationship between porosity and permeability of Penglaizhen Formation in the middle area of West Sichuan depression

6 結 論

a.川西拗陷中段上侏羅統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組不同區(qū)帶內砂巖組分相差較大，總體上自西向東石英、長石含量逐漸增加，石英、長石含量較高的砂巖主要分布在研究區(qū)東部地區(qū)。砂巖填隙物以方解石為主，次為泥質，少量硬石膏；膠結類型以孔隙式為主，次為接觸式和孔隙式；分選性中-好，磨圓度以次棱角狀為主；主要的儲集空間類型為粒間溶孔、粒內溶孔、剩余粒間孔；孔隙度平均為8.38%，滲透率平均值為0.23×10-3μm2，總體上屬于中-低孔、低滲類型儲層。

b.研究區(qū)蓬萊鎮(zhèn)組具有多物源性，巖屑含量自龍門山地區(qū)向盆地內部有逐漸減少的趨勢，成分成熟度自西向東逐漸增加。而低成分成熟度的巖屑砂巖物性較差，相對高成分成熟度富長石類砂巖物性較好，長石的含量在優(yōu)質儲層的形成中有著至關重要的作用。最有利儲層發(fā)育的沉積環(huán)境為分流河道，次為河口壩。壓實作用和膠結作用是造成本區(qū)儲層中-低孔、低滲最主要的原因，而溶蝕作用是本區(qū)最重要的建設性成巖作用，且膠結物的溶蝕強度大于碎屑顆粒的溶蝕強度；除此之外，少量的構造破裂縫可以在一定程度上改善儲層滲濾能力，同時也為溶蝕作用提供了良好的通道。