柴 毓，王貴文，柴 新

（1.石油工業(yè)出版社有限公司，北京 100011；2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國石油集團(tuán)測井有限公司天津分公司，天津 300280）

0 引言

目前國內(nèi)油田以陸源碎屑巖儲層為主，陸相沉積作用特有的地質(zhì)條件使儲集體分布復(fù)雜、物性變化大、非均質(zhì)性強(qiáng)，加之后期經(jīng)歷了成巖和構(gòu)造改造作用，儲層非均質(zhì)特征明顯，且多數(shù)油田已步入開發(fā)中后期，油田高含水且剩余油高度分散，面臨改善開發(fā)效果和提高最終采收率的難題［1-2］。

儲層非均質(zhì)性是指在沉積作用、構(gòu)造作用、后期成巖作用的影響下，儲層在空間分布及內(nèi)部各種屬性上都存在差異，是決定注水開發(fā)后期的驅(qū)油效率、微觀剩余油的分布及提高采收率的重要因素［3-4］。儲層非均質(zhì)性是儲層表征和油藏描述的主要內(nèi)容，其研究始于20 世紀(jì)七八十年代，國內(nèi)以裘亦楠等［5］的分類為代表，即根據(jù)非均質(zhì)性的規(guī)模和開發(fā)生產(chǎn)實(shí)際將碎屑巖儲層非均質(zhì)性由大到小分為層間、平面、層內(nèi)和微觀非均質(zhì)性等4 類，該分類沿用至今。近年來，儲層非均質(zhì)性一直是油氣勘探領(lǐng)域的熱點(diǎn)內(nèi)容，其研究對油氣分布規(guī)律的認(rèn)識和油藏開發(fā)效果有一定的指導(dǎo)意義［5-6］。在研究過程中，人們認(rèn)識到儲層非均質(zhì)性是沉積、成巖及構(gòu)造等因素共同造成的，儲層物性的好壞受沉積相、構(gòu)造相、成巖相的共同影響和控制。通過對儲層沉積、成巖和構(gòu)造特征進(jìn)行分析，以判斷儲層非均質(zhì)性的空間分布強(qiáng)弱、正確認(rèn)識儲層內(nèi)部構(gòu)型和尋找剩余油。筆者通過系統(tǒng)分析測試四川盆地金秋區(qū)塊三疊系須二段儲層樣品，解析該儲層非均質(zhì)性及其成因，以期為致密砂巖氣藏的開發(fā)方案設(shè)計(jì)、提高開發(fā)過程中的采收率提供借鑒。

1 地質(zhì)概況

金秋區(qū)塊位于四川盆地西北部，構(gòu)造位置位于川中古隆起平緩褶皺帶到川西前陸拗陷區(qū)的斜坡過渡帶，面積約4 067 km2（圖1）。研究區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組為內(nèi)陸河湖交替的碎屑巖沉積體系，厚度為900～1 700 m，自下而上可分為6 段，其中須一段、須三段和須五段均為濱淺湖相粉砂質(zhì)泥巖含煤沉積，以灰黑色泥巖為主，夾薄層粉砂巖和煤層，須二段、須四段和須六段均發(fā)育一套辮狀河三角洲前緣沉積，巖性主要為灰白色中—細(xì)砂巖。須一段、須三段和須五段構(gòu)成的主力烴源巖和區(qū)域蓋層與須二段、須四段、須六段儲層互相疊置，呈“三明治”結(jié)構(gòu)和廣覆式分布的特點(diǎn)，有利的生儲蓋組合特征為油氣大范圍富集成藏提供了便利條件［8-9］。

圖1 四川盆地金秋區(qū)塊構(gòu)造位置圖（a）和須家河組典型剖面（b）（據(jù)文獻(xiàn)［7］修改）Fig.1 Structural location of Jinqiu block in Sichuan Basin（a）and typical profile of Xujiahe Formation（b）

2 儲層微觀非均質(zhì)性

根據(jù)巖心觀察、薄片鑒定、掃描電鏡分析和X射線衍射資料可以得出，四川盆地金秋區(qū)塊須二段儲層巖性主要為灰白色長石巖屑砂巖，少量巖屑砂巖（圖2），石英體積分?jǐn)?shù)為45.0%～67.0%，平均為57.0%；長石體積分?jǐn)?shù)為6.0%～17.0%，平均為11.3%，主要為鉀長石和斜長石；巖屑體積分?jǐn)?shù)為22.0%～46.0%，平均為31.6%，其中變質(zhì)巖巖屑占8.0%～31.0%，平均為17.3%，其次為沉積巖巖屑和火成巖巖屑；填隙物體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)35.0%，平均為11.4%，膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)為1.0%～33.0%，平均為6.5%，以方解石、白云石、硅質(zhì)和一些黏土礦物為主，部分樣品中含有黏土雜基，體積分?jǐn)?shù)＜14.0%，平均為4.6%。顆粒粒度為中—細(xì)砂級別，分選中等—好，磨圓為次棱角—次圓狀，顆粒接觸關(guān)系以線接觸為主，膠結(jié)類型主要為孔隙式、接觸式、鑲嵌式膠結(jié)。碎屑成分中不穩(wěn)定組分（長石和巖屑）體積分?jǐn)?shù)＞40.0%，成分成熟度偏低而結(jié)構(gòu)成熟度中等。巖心物性分析數(shù)據(jù)顯示，須二段儲層孔隙度為1.30%～10.58%，平均為5.81%，滲透率為＜21.91 mD，平均為0.19 mD，為典型的低孔低滲型致密砂巖儲層［10］，由于孔隙度和滲透率具有較好的正相關(guān)關(guān)系，表明須二段儲層具孔隙型儲層的特點(diǎn)，總體表現(xiàn)為孔喉細(xì)小、類型多樣、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)等特征［11］。

圖2 金秋區(qū)塊須二段砂巖成分三角圖Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長石砂巖；Ⅴ.巖屑長石砂巖；Ⅵ.長石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖Fig.2 Triangular diagram illustrating sandstone composition of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

2.1 孔隙和喉道類型

金秋區(qū)塊須二段儲層的面孔率為1.2%～9.6%，平均為5.6%，孔隙類型較多，按成因可分為次生孔隙和原生孔隙。原生孔隙為壓實(shí)、膠結(jié)作用下殘余的粒間孔隙，次生孔隙包括粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、鑄?？?、雜基孔、晶間微孔和微裂縫等。須二段儲層以粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔、雜基孔為主（表1）。

表1 金秋區(qū)塊須二段儲層孔隙類型統(tǒng)計(jì)表Table 1 Pore types of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

研究區(qū)須二段為一套煤系地層，早成巖階段地層水呈酸性，不穩(wěn)定組分如長石和巖屑等可發(fā)生溶蝕形成次生溶孔，后期成巖演化過程中伴隨著有機(jī)質(zhì)脫羧生烴產(chǎn)生的有機(jī)酸和CO2使地層孔隙水酸性增強(qiáng)，其中長石和巖屑在酸性水條件下進(jìn)一步被溶蝕而形成粒間、粒內(nèi)溶孔，是須二段主要的孔隙類型及儲集空間［12］。研究區(qū)不穩(wěn)定組分的溶蝕現(xiàn)象較普遍，粒內(nèi)溶孔主要為長石溶孔和巖屑溶孔［圖3（a）］，掃描電鏡下可見長石沿解理面溶蝕形成蜂窩狀溶孔［圖3（b）］，當(dāng)溶蝕作用較強(qiáng)時(shí)，整個(gè)長石顆?？杀煌耆芪g形成鑄模孔［圖3（c）］。粒間溶孔表現(xiàn)為沿長石、巖屑顆粒邊緣或雜基孔邊緣的溶蝕［圖3（d）］，并被黏土礦物、石英次生加大的硅質(zhì)等充填，只有部分次生粒間孔連通性好。鑄體薄片下可觀察到少量微裂縫，通常是指肉眼無法識別的具有一定顯微特征的裂縫，寬度一般＜0.1 mm［13-14］，且微裂縫多沿顆粒邊緣發(fā)育或者切穿顆粒內(nèi)部［圖3（e）—（f）］，微裂縫的形成與構(gòu)造、成巖作用相關(guān)，能顯著改善致密砂巖中孔隙的連通性及儲集層的滲流性，但加劇了儲層非均質(zhì)性。在壓實(shí)和其他成巖作用影響下，粒間充填硅質(zhì)（自生石英、石英次生加大）、鈣質(zhì)（方解石、鐵白云石等）、黏土礦物（伊利石、蒙脫石、高嶺石等）、黃鐵礦等膠結(jié)物及泥質(zhì)雜基，原生孔隙保存較少，主要為殘余原生粒間孔隙，呈三角形或不規(guī)則多邊形狀，對孔喉連通性具有一定貢獻(xiàn)［圖3（g）］。連通兩個(gè)孔隙的狹窄通道稱為喉道，他是控制流體在巖石中滲流的重要通道［15］。通過掃描電鏡和薄片鏡下觀察，須二段儲層以細(xì)小喉道為主，喉道類型主要為片狀、彎片狀，少量孔隙縮小型喉道，孔隙喉道內(nèi)有晶體生長或其他填隙物的充填［圖3（h）］，其礦物組成、產(chǎn)狀及敏感性特征也影響喉道的非均質(zhì)性。

圖3 金秋區(qū)塊須二段儲層孔隙和喉道鏡下特征（a）中粒巖屑砂巖，長石、巖屑粒內(nèi)溶孔（IP），JH-3 井，3 387.0 m，鑄體薄片單偏光；（b）鉀長石沿解理面溶蝕形成蜂窩狀粒內(nèi)溶孔，PX-1 井，2 871.5 m，掃描電鏡；（c）中粒巖屑砂巖，長石被溶蝕形成粒內(nèi)溶孔（IP）、鑄模孔（MP），可見原生粒間孔（PP），JH-3 井，3 358.0 m，鑄體薄片單偏光；（d）沿顆粒邊緣發(fā)育粒間溶孔（IDP），Jin-31 井，3 179.9 m，鑄體薄片單偏光；（e）微裂縫，還有少量粒間溶蝕孔和雜基孔，Qiu-1 井，3 289.1 m，鑄體薄片單偏光；（f）微裂縫沿顆粒邊緣或切穿顆粒內(nèi)部，PX-1 井，2 866.4 m，鑄體薄片單偏光；（g）殘余原生粒間孔，粒間發(fā)育片狀、絲縷狀伊利石（I）、自生石英（Q），PL-2 井，2 724.1 m，掃描電鏡；（h）片狀喉道，充填片狀、絲縷狀伊利石（I），PX-1 井，2 889.1 m，掃描電鏡Fig.3 Microscopic features of pores and throats of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

2.2 孔喉結(jié)構(gòu)非均質(zhì)性

儲層的孔喉結(jié)構(gòu)指巖石孔隙和喉道的形狀、大小、分布及其相互連通關(guān)系，是影響儲層儲集性和滲流特征的重要因素［16］。目前儲集層孔喉結(jié)構(gòu)的表征方法較多，包括直接觀測的掃描電鏡和間接測量的壓汞法、核磁共振測井法等［17］。掃描電鏡主要用于觀測二維孔隙和喉道類型、形態(tài)、大小等［18］，對于孔喉連通性及三維孔喉分布特征則無法獲取。傳統(tǒng)的壓汞法可得到毛管壓力曲線和孔隙分布曲線，是孔喉結(jié)構(gòu)評價(jià)的主要方法之一。核磁共振測井可提供儲層孔徑分布信息，是儲層非均質(zhì)性研究的更有效手段［19］。

根據(jù)金秋區(qū)塊JH-1，JH-2 和QL-1 井等具代表性的38 塊巖心樣品的高壓壓汞實(shí)驗(yàn)資料得出，排驅(qū)壓力、飽和度中值壓力、飽和度中值孔喉半徑、分選系數(shù)等孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)，結(jié)合毛管壓力曲線形態(tài)和物性參數(shù)可將須二段儲層孔喉結(jié)構(gòu)劃分為3 類（表2）。須二段儲層孔喉半徑為0.02～40.82 μm，平均為0.86 μm；排驅(qū)壓力較高，多為0.58～2.38 MPa，平均為1.42 MPa；最大連通孔喉半徑為0.31～1.27 μm，平均為0.60 μm；飽和度中值壓力偏高，多為2.31～41.48 MPa，平均為10.66 MPa；飽和度中值孔喉半徑較小，多為0.02～0.32 μm，平均為0.11 μm；最大進(jìn)汞飽和度為48.75%～99.88%，平均為90.21%；退汞效率較低，多為9.61%～63.79%，平均為37.69%；孔喉分選系數(shù)為0.43～2.44，平均為1.11；歪度系數(shù)為0.02～1.82，平均為1.25。薄片下孔喉大小分級標(biāo)準(zhǔn)［20］為：＞100 μm 為大孔，20～100 μm 為中孔，＜20 μm 為小孔；＞20 μm 為粗喉，10～20 μm 為中喉，3～10 μm 為細(xì)喉，1～3 μm 為極細(xì)喉，＜1 μm為微喉?？傮w上，研究區(qū)須二段儲層為小孔喉、分選差、細(xì)歪度、孔喉連通性差和非均質(zhì)性強(qiáng)的孔喉結(jié)構(gòu)。

表2 金秋區(qū)塊須二段孔喉結(jié)構(gòu)分類及表征參數(shù)Table 2 Classification and parameters of pore structures of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

2.2.1 Ⅰ類中孔細(xì)喉型

研究區(qū)的Ⅰ類中孔細(xì)喉型儲層，其毛細(xì)管壓力曲線具有相對較寬的平臺［圖4（a）］，孔喉分選好，排驅(qū)壓力和中值壓力較低，最大進(jìn)汞飽和度大（＞90%），視退汞效率較高（＞40%），孔隙度＞10%，滲透率＞0.3 mD，儲層物性最好?？紫额愋椭饕橇?nèi)、粒間溶孔和微裂縫，填隙物較少，喉道類型主要是孔隙縮小型喉道。孔喉半徑頻率分布直方圖呈單峰偏粗態(tài)型，且偏粗的孔喉（0.5～1.0 μm）對滲透率的貢獻(xiàn)最大。此類孔隙以中孔為主，核磁測量束縛水飽和度一般＜30%，T2截止值通常較大。該類樣品較少，占比為13.2%。

2.2.2 Ⅱ類小孔細(xì)喉型

研究區(qū)的Ⅱ類小孔細(xì)喉型儲層，其進(jìn)汞曲線平臺較窄［圖4（b）］，孔喉分選中等，排驅(qū)壓力和中值壓力中等，最大進(jìn)汞飽和度＞60%，視退汞效率＞40%，孔隙度多為5%～10%，滲透率為0.1～0.3 mD，儲集物性略差?？紫额愋椭饕獮殡s基和膠結(jié)物充填的粒內(nèi)溶孔和粒間孔，喉道主要為彎片狀喉道，孔喉半徑一般＜20 μm。孔喉半徑頻率分布呈單峰偏粗態(tài)型，0.1～0.5 μm 的孔喉半徑貢獻(xiàn)了80%以上的滲流能力。該類型孔喉結(jié)構(gòu)以小孔隙為主，核磁測量束縛水飽和度多為30%～40%，T2截止值中等。該類樣品占比為36.8%。

2.2.3 Ⅲ類小孔微喉型

研究區(qū)的Ⅲ類小孔微喉型儲層，其毛管壓力曲線具有較窄的平臺或無平臺段［圖4（c）］，孔喉分選差，非均質(zhì)性強(qiáng)，排驅(qū)壓力和中值壓力較高，最大連通孔喉半徑和中值孔喉半徑較小，最大進(jìn)汞飽和度多＜70%，視退汞效率多＜40%，孔喉連通性較差?？紫抖龋?%，滲透率＜0.1 mD，儲集物性最差?？紫额愋鸵粤?nèi)溶蝕孔、雜基孔、晶間孔為主，粒間孔和微裂縫較少，孔徑一般＜15 μm，喉道類型主要是片狀、管束狀喉道，填隙物含量高?？缀戆霃椒植汲蕟畏迤?xì)態(tài)型或無峰型，偏粗的孔喉（1～10 μm）對滲透率的貢獻(xiàn)最大。此類型主要是微小孔喉，其核磁共振測井資料顯示束縛水飽和度高，一般＞40%，T2截止值一般＜8 ms。該類樣品占比50%，為研究區(qū)須二段最常見的孔喉結(jié)構(gòu)類型。

圖4 金秋區(qū)塊須二段各類孔喉結(jié)構(gòu)典型壓汞曲線及其對應(yīng)的滲透率貢獻(xiàn)率與孔喉半徑分布關(guān)系圖Fig.4 Typical capillary pressure curves of different types of pore structure and their permeability contribution，and pore throat radius distribution of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

3 儲層非均質(zhì)性的成因

儲層物性和非均質(zhì)性受構(gòu)造演化、沉積環(huán)境、礦物組成及盆地流體等多種因素控制［21］，其中構(gòu)造作用和沉積作用是基礎(chǔ)，沉積期后的成巖作用是關(guān)鍵，三者共同控制了孔隙的形成和演化過程［22］。金秋區(qū)塊須二段儲集空間以次生孔隙為主，原生孔隙較少，表明沉積物進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境后，孔喉的大小、類型和最終孔喉結(jié)構(gòu)特征主要受成巖作用的影響，形成了現(xiàn)今儲層微觀非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)［23］。

3.1 構(gòu)造作用

盆地構(gòu)造格局決定儲層的沉積格局、成巖過程和成藏環(huán)境，從而控制了儲層的分布和原始物性［24］。由于四川盆地龍門山逆沖推覆構(gòu)造帶隆升和沉積物供給，金秋區(qū)塊于晚三疊世印支運(yùn)動的后期形成雛形，開始由海相碳酸鹽巖沉積逐漸過渡到陸相盆地碎屑巖的沉積階段，晚三疊世須二段為平緩斜坡構(gòu)造背景下的辮狀河三角洲沉積體系，侏羅紀(jì)末的燕山運(yùn)動使地層發(fā)生褶皺變形，其埋深在晚白堊世末達(dá)到最大，古近紀(jì)—新近紀(jì)以來的喜山運(yùn)動使得全區(qū)遭受構(gòu)造抬升和剝蝕，形成了現(xiàn)今的以平緩單斜為主的構(gòu)造形態(tài)［25］（圖5）。構(gòu)造作用使巖石破裂而產(chǎn)生裂縫，改善了儲層物性，卻導(dǎo)致儲層質(zhì)量在空間上的非均質(zhì)性。巖心、成像測井資料顯示，研究區(qū)須二段宏觀裂縫發(fā)育較少，因而構(gòu)造作用不是引起儲層非均質(zhì)性的主導(dǎo)因素，但構(gòu)造作用對沉積物的埋藏深度具有影響，從而通過壓實(shí)壓溶等成巖作用對儲層非均質(zhì)性造成影響，且構(gòu)造裂縫為孔隙水提供了滲流通道，從而促進(jìn)了成巖改造作用的發(fā)生，使儲層的物質(zhì)組成更復(fù)雜。

圖5 四川盆地各期構(gòu)造動力方向示意圖（據(jù)參考文獻(xiàn)［26］修改）Fig.5 Directions of tectonic dynamics in Sichuan Basin

3.2 沉積作用

沉積作用和沉積相控制著沉積物成分、沉積構(gòu)造、砂體展布和原生孔隙度大小，進(jìn)而影響了儲層的空間分布、砂體發(fā)育程度和原始物性［23］。不同沉積相的水動力強(qiáng)度不同，造成巖石成分、結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造存在差異，而同一微相內(nèi)，水動力分布也存在不均一性，導(dǎo)致沉積物碎屑組分、填隙物含量、巖石結(jié)構(gòu)特征和微觀孔喉結(jié)構(gòu)均存在差異［27］。一般水動力能量較大，粒度較粗、泥質(zhì)含量較少的沉積巖原始物性和孔喉結(jié)構(gòu)較好［28］。沉積物的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)一定程度上影響了成巖作用的類型和強(qiáng)度，進(jìn)而影響現(xiàn)今的微觀非均質(zhì)特征［29］。金秋區(qū)塊須二段主要發(fā)育多期進(jìn)退的辮狀河三角洲前緣沉積，水下分流河道和河口壩水動力能量相對較高，形成的儲集巖砂體厚度大、分布廣，巖性以長石巖屑砂巖為主，粒度主要為中—細(xì)砂，分選好—中等，其初始物性和孔喉結(jié)構(gòu)相對較好，因此沉積作用是儲層微觀非均質(zhì)性形成的基礎(chǔ)，而沉積后期經(jīng)歷的多類型、多階段的成巖改造作用對儲集巖孔隙的形成、演化和孔喉結(jié)構(gòu)特征起著關(guān)鍵作用（圖6）。

圖6 四川盆地須二段沉積時(shí)期沉積相展布特征Fig.6 Sedimentary facies distribution of the second member of Xujiahe Formation in Sichuan Basin

3.3 成巖作用

不同沉積相帶或成巖環(huán)境中，碎屑巖成巖作用存在差異性和不均一性造成了金秋區(qū)塊須二段儲層孔喉結(jié)構(gòu)復(fù)雜、微觀非均質(zhì)性較強(qiáng)，這種非均質(zhì)性受到成巖作用類型、強(qiáng)度和成巖演化序列等因素的綜合影響和控制。通過鑄體薄片和掃描電鏡等資料分析得出，研究區(qū)須二段儲層經(jīng)歷了溶蝕、破裂等建設(shè)性成巖作用和壓實(shí)、壓溶、膠結(jié)等破壞性成巖作用。根據(jù)古地溫指標(biāo)、鏡質(zhì)體反射率以及黏土礦物組合形態(tài)等特征，按照石油天然氣行業(yè)碎屑巖成巖階段劃分標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 5477—2003），研究區(qū)須二段目前處于中成巖階段A 期［30］，壓實(shí)壓溶作用和膠結(jié)作用是導(dǎo)致研究區(qū)須二段物性變差并最終致密的主要控制因素，溶蝕、破裂作用等建設(shè)性成巖作用則決定了致密砂巖內(nèi)相對高孔滲儲集體的發(fā)育，是須二段儲層非均質(zhì)性形成的重要因素［31-32］。

3.3.1 壓實(shí)壓溶作用

晚三疊世，川西前陸盆地形成過程遭受強(qiáng)烈擠壓和持續(xù)埋藏，金秋區(qū)塊須二段在地質(zhì)歷史時(shí)期的埋深較大，最大埋深超過了4 000 m，且煤系地層背景使得早期碳酸鹽膠結(jié)物含量較少，三角洲前緣沉積的粒度相對較細(xì)，塑性巖屑含量較高，砂巖骨架抗壓實(shí)能力較弱，故須二段儲層在埋藏過程中壓實(shí)作用強(qiáng)烈，在壓實(shí)過程中損失了大部分原生孔隙，表現(xiàn)為碎屑顆粒以線狀接觸為主，顆粒排列較緊密，云母等片狀礦物彎曲變形［圖7（a）］，喉道類型主要為片狀、彎片狀，隨著沉積物的持續(xù)埋深，顆粒以線—凹凸?fàn)罱佑|為主［圖7（b）］，機(jī)械壓實(shí)作用減弱并逐漸被壓溶作用替代，有利于硅質(zhì)膠結(jié)物的形成，進(jìn)一步破壞了儲層物性，孔喉結(jié)構(gòu)變差［33］。不同沉積微相砂體的壓實(shí)作用強(qiáng)度對原始孔隙的影響程度可用視壓實(shí)率來定量表征［34］，計(jì)算公式為

圖7 金秋區(qū)塊須二段儲層成巖作用典型微觀特征（a）中粒長石巖屑砂巖，顆粒呈點(diǎn)—線接觸，云母彎曲變形，少量石英次生加大，壓實(shí)作用較強(qiáng)，JH-3 井，3 482.0 m，正交偏光；（b）顆粒呈線—凹凸接觸，粒間由黏土雜基、硅質(zhì)（石英加大邊）膠結(jié)物填隙，強(qiáng)壓實(shí)壓溶作用，JH-3 井，3 425.0 m，正交偏光；（c）顆粒間由連晶方解石膠結(jié)物及黏土雜基填隙，JH-3 井，3 545.2 m，鑄體薄片，單偏光；（d）長石、巖屑粒內(nèi)溶孔被含鐵方解石（紅色箭頭所指）充填，JH-3 井，3 429.0 m，鑄體薄片，單偏光Fig.7 Microscopic diagenetic features of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

原始孔隙體積一般為35%～40%。通過計(jì)算，研究區(qū)須二段儲層視壓實(shí)率一般為29.7%～92.2%，平均為80.5%，按照成巖作用定量標(biāo)準(zhǔn)［34］，儲層整體經(jīng)歷較強(qiáng)的壓實(shí)作用，且水下分流河道砂體的壓實(shí)率（24.3%～92.2%，平均為77.2%）低于河口壩砂體的壓實(shí)率（64.4%～89.6%，平均為79.6%）和席狀砂砂巖壓實(shí)率（80.1%～90.3%，平均為87.7%），表明在水動力較弱、沉積物粒度較細(xì)、分選差、砂泥混雜的沉積相帶，壓實(shí)作用較強(qiáng)，反之相對較弱，影響了儲層的非均質(zhì)性。

3.3.2 膠結(jié)作用

金秋區(qū)塊須二段碎屑巖儲層中膠結(jié)物包括鈣質(zhì)、硅質(zhì)和綠泥石等黏土礦物，還發(fā)育較少的黃鐵礦。膠結(jié)作用在一定程度上限制了壓實(shí)作用的影響，使儲層物性下降，屬破壞性成巖作用。由于砂體中膠結(jié)作用和膠結(jié)物的不均勻分布，造成了儲層局部物性變差，儲層非均質(zhì)性增強(qiáng)。研究區(qū)須二段碳酸鹽膠結(jié)物體積分?jǐn)?shù)多為5%～15%，其中晚期碳酸鹽膠結(jié)物較為常見，主要為含鐵方解石、鐵白云石，同時(shí)也可見連晶方解石，形成顆粒漂浮在膠結(jié)物中的“懸浮砂”構(gòu)造，掩蓋了沉積物經(jīng)歷較強(qiáng)壓實(shí)作用的特征。鈣質(zhì)膠結(jié)物占據(jù)孔隙且縮小了喉道，孔隙逐漸向晶間孔轉(zhuǎn)變，喉道由片狀、彎片狀轉(zhuǎn)化為管束狀［圖7（c）—（d）］，使儲層物性降低、孔喉結(jié)構(gòu)變差，一般出現(xiàn)在三角洲前緣的水下分流河道砂體及河口壩砂體之中，尤其是在鄰近泥巖的砂層頂、底附近相對富集［35］，使微觀非均質(zhì)特征變得更為復(fù)雜。硅質(zhì)膠結(jié)物含量較少，體積分?jǐn)?shù)多為1%～3%，多以石英加大邊的形式分布于儲集巖中，由于砂巖成分成熟度較低、長石蝕變程度高、塑性巖屑含量較高等原因［36］，石英次生加大較弱，加大邊較窄［圖7（a）—（b）］，因此硅質(zhì)膠結(jié)作用對儲層物性影響較小。掃描電鏡和X 射線衍射資料顯示，研究區(qū)須二段砂巖中黏土礦物主要是伊利石、綠泥石和伊蒙混層，這些自生礦物充填在粒間孔隙中或是以薄膜式附著在顆粒表面［圖3（g）—（h）］，使孔喉半徑縮小甚至被堵塞，儲層孔隙的流通性被大大降低。視膠結(jié)率可用來定量表征膠結(jié)作用強(qiáng)度及其對儲層原始孔隙空間體積的影響程度［37］，計(jì)算公式為

計(jì)算結(jié)果表明，研究區(qū)須二段儲層視膠結(jié)率為31%～86%，平均為66%，以中等膠結(jié)作用為主。

3.3.3 溶蝕作用

薄片鑒定和掃描電鏡等資料顯示，金秋區(qū)塊須二段的不穩(wěn)定組分（長石、巖屑等）溶蝕現(xiàn)象較普遍，形成較多的粒內(nèi)、粒間溶孔［圖3（a）—（c）］，占面孔率的77%。溶蝕作用改善了砂巖的物性和孔喉連通性，增加了儲層的儲集空間，改變了經(jīng)壓實(shí)、膠結(jié)作用后的孔喉形狀、大小和分布，使微觀孔喉結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，是須家河組最主要的建設(shè)性成巖作用，但在長石溶蝕過程中，其伴生產(chǎn)物次生石英、高嶺石、伊利石等對孔喉結(jié)構(gòu)具有一定破壞作用［38］。部分學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)［32，39］，在偏酸性的成巖環(huán)境中，富含堿性長石的砂巖儲層易發(fā)育次生孔隙，這與薄片在鏡下觀察到的次生溶蝕孔隙一致，其在富含堿性長石、火成巖巖屑的砂巖中較發(fā)育，但統(tǒng)計(jì)堿性長石含量與面孔率的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，二者相關(guān)關(guān)系并不明顯，表明堿性長石和火成巖巖屑的分布和含量是引起差異溶蝕作用的重要原因，但儲層孔隙分布和非均質(zhì)性是多種因素綜合作用的結(jié)果。

3.3.4 破裂作用

破裂作用形成的裂縫和微裂縫的發(fā)育程度與研究區(qū)的構(gòu)造演化史相關(guān)，2 期構(gòu)造裂縫主要形成于印支—燕山期和喜山期［40］，由于造山期的擠壓應(yīng)力作用及后期的構(gòu)造抬升作用使研究區(qū)的巖石發(fā)生脆性變形，產(chǎn)生了裂縫和微裂縫。差異壓實(shí)作用也能造成粒緣縫等微裂縫的發(fā)育［圖3（e）—（f）］。破裂作用對儲層孔隙度貢獻(xiàn)僅為0.2%左右，雖不能顯著增加儲層的儲集空間，但裂縫對致密砂巖的滲流能力有明顯的控制作用，早期破裂作用為酸性流體的注入提供了良好的滲流通道，晚期裂縫使孔喉連通性變好，極大地提高了儲層物性。壓實(shí)壓溶作用和膠結(jié)作用使研究區(qū)須二段儲層的原生孔隙消失殆盡，次生溶孔和裂縫的發(fā)育才使得現(xiàn)今儲層具有一定的儲集性和滲透性，因此，建設(shè)性成巖作用是研究區(qū)須二段儲層微觀非均質(zhì)性形成的關(guān)鍵。

3.3.5 成巖相

通過計(jì)算成巖綜合系數(shù)可反映壓實(shí)、膠結(jié)等成巖作用對儲層孔隙空間體積的影響［41］，計(jì)算公式為

式中，視微孔隙率的計(jì)算公式為

成巖綜合系數(shù)值越大，表明儲集物性變好的成巖作用影響越大，使物性變差的成巖作用影響越小，該參數(shù)可作為表征不同成巖相的定量參數(shù)［41］。視微孔隙率越大，說明儲層有效滲流空間越低，儲層的孔喉結(jié)構(gòu)越差。

成巖相是沉積物在一定的地質(zhì)條件下經(jīng)歷一定成巖作用和演化階段的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)、孔洞縫等綜合特征［30］。根據(jù)成巖作用類型、強(qiáng)度和對儲層物性的建設(shè)或破壞作用將研究區(qū)須二段儲層劃分為4 種成巖相類型，分別為成巖微裂縫相、不穩(wěn)定組分溶蝕相、自生礦物膠結(jié)相、強(qiáng)壓實(shí)成巖相。成巖綜合系數(shù)是評價(jià)儲層物性的定量化成巖參數(shù)，通過建立成巖綜合系數(shù)與儲集層物性的關(guān)系，二者相關(guān)性較好（成巖綜合系數(shù)與孔隙度相關(guān)系數(shù)為0.715 1，成巖綜合系數(shù)與滲透率相關(guān)系數(shù)為0.514 6），總體上隨著成巖綜合系數(shù)的增大，儲層孔隙度和滲透率均呈增大趨勢，從而也驗(yàn)證了成巖綜合系數(shù)對劃分儲層成巖相的有效性（圖8）。

圖8 金秋區(qū)塊須二段儲層成巖綜合系數(shù)與物性的相關(guān)關(guān)系Fig.8 Relationship between diagenetic integrated coefficient and reservoir physical properties of the second member of Xujiahe Formation in Jinqiu block

成巖微裂縫相是指以裂縫和微裂縫為主要儲集空間的儲層，具有Ⅰ類孔喉結(jié)構(gòu)，裂縫和微裂縫對物性有顯著的改善作用，在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為中低密度、高電阻率，高聲波時(shí)差的特征。不穩(wěn)定組分溶蝕相指砂巖中不穩(wěn)定組分（長石、巖屑等）被溶蝕形成次生孔隙，孔隙類型以粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔為主，孔喉結(jié)構(gòu)為Ⅰ，Ⅱ類，物性較好，測井曲線響應(yīng)特征為低自然伽馬、低密度、中等中子測井值，成巖綜合系數(shù)為1.2%～12.2%。自生礦物膠結(jié)相是沉積物經(jīng)歷較強(qiáng)膠結(jié)作用或者溶蝕產(chǎn)物充填于粒內(nèi)溶孔和粒間溶孔中，主要包括硅質(zhì)、鈣質(zhì)、黏土礦物膠結(jié)等3 類，使儲層物性變差，孔喉結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，以Ⅲ類為主，成巖綜合系數(shù)為0.8%～2.3%。硅質(zhì)膠結(jié)在測井曲線上表現(xiàn)為低自然伽馬、中低聲波時(shí)差、中高密度；鈣質(zhì)膠結(jié)物呈薄層狀分布于與泥巖相毗鄰的砂體中，測井曲線表現(xiàn)為低自然伽馬、低聲波時(shí)差、低中子、高密度，電阻率具有明顯的“鈣尖峰”；黏土礦物膠結(jié)在測井上表現(xiàn)為高自然伽馬值，高中子孔隙度，低密度值。強(qiáng)壓實(shí)成巖相物性差或不具備儲集性能，成巖綜合系數(shù)＜0.8%，測井曲線響應(yīng)特征為中高自然伽馬值，中高密度，高中子值，中低聲波時(shí)差。以四川盆地金秋區(qū)塊JH-3 井須二段為例，其縱向上由多期三角洲前緣亞相厚層塊狀砂巖疊置（圖9），不同沉積時(shí)期砂體間或同期砂體內(nèi)部的沉積韻律、微相組合、成巖相類型及組合等均存在差異，表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。水下分流河道微相和河口壩微相發(fā)育成巖微裂縫相、不穩(wěn)定溶蝕成巖相和自生礦物膠結(jié)相，微裂縫提高了儲層物性和含氣性，不穩(wěn)定組分溶蝕相對應(yīng)的孔隙度較高，解釋結(jié)果為氣水同層或含水氣層，與測試資料較符合，而自生礦物膠結(jié)作用對儲層的物性具有一定破壞作用。席狀砂微相、水下分流間灣微相由細(xì)砂巖、粉砂巖和泥巖組成，對應(yīng)強(qiáng)壓實(shí)成巖相，其巖心孔隙度＜5%。綜上所述，沉積相、成巖相和儲層物性三者關(guān)系密切，儲層物性受沉積相和成巖相雙重控制，沉積作用和沉積相是決定能否成為儲集巖及儲集性能好壞的先天性條件，而成巖作用導(dǎo)致其逐漸形成現(xiàn)今的低孔低滲性儲集體以及較強(qiáng)的微觀非均質(zhì)性。

圖9 金秋區(qū)塊JH-3 井須二段儲層非均質(zhì)性特征Fig.9 Heterogeneity characteristics of the second member of Xujiahe Formation in well JH-3 in Jinqiu block

4 結(jié)論

（1）四川盆地金秋區(qū)塊須二段儲集體屬于低孔低滲性致密砂巖儲層，孔隙類型多樣、喉道細(xì)小，孔喉結(jié)構(gòu)和物性均存在較大差異，儲層微觀非均質(zhì)性強(qiáng)。其儲集空間以次生孔隙為主，原生孔隙較少，表明沉積物進(jìn)入埋藏成巖環(huán)境后，孔喉的大小、類型和最終孔喉結(jié)構(gòu)特征主要受后期成巖作用、成巖環(huán)境和成巖演化階段的影響，形成了現(xiàn)今儲層微觀非均質(zhì)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）金秋區(qū)塊須二段儲集體按成巖作用類型、強(qiáng)度和對儲層物性的建設(shè)或破壞作用可劃分為4 種成巖相類型，分別為成巖微裂縫相、不穩(wěn)定組分溶蝕相、自生礦物膠結(jié)相、強(qiáng)壓實(shí)成巖相，通過單井縱向上的成巖相劃分，能有效指導(dǎo)氣層的識別和評價(jià)。

（3）特定構(gòu)造和沉積背景為金秋區(qū)塊須二段儲層非均質(zhì)性形成的先決條件，溶蝕、破裂作用等建設(shè)性成巖作用以及成巖作用強(qiáng)度在空間上的差異性是決定研究區(qū)儲層微觀非均質(zhì)性的關(guān)鍵因素。