蜀南东南部地区须家河组四段成岩作用研究

简陈辉夏青松陈强蒋波曾杰

（1.西南石油大学，成都 610500；2.四川省煤田地质局一四一队，德阳 618000；

3.川庆物探公司物探研究中心，成都 610213；4.西部钻探克拉玛依录井工程公司，克拉玛依 834000）

蜀南东南部地区须家河组四段成岩作用研究

简陈辉1夏青松1陈强2蒋波3曾杰4

（1.西南石油大学，成都 610500；2.四川省煤田地质局一四一队，德阳 618000；

3.川庆物探公司物探研究中心，成都 610213；4.西部钻探克拉玛依录井工程公司，克拉玛依 834000）

将综合成岩相划分为与每种成岩作用相对应的单因素成岩相，建立不同类型成岩相的测井曲线特征。根据铸体薄片、扫描电镜等分析测试资料确定岩心取样点的成岩相类型，结合测井曲线特征分析单井成岩相。在大量单井成岩相分析基础上，确定其展布规律，编制蜀南东南部地区须家河组四段成岩相平面分布图。

成岩作用；成岩相；须家河组；储层

沉积物被埋藏之后，各种沉积作用将以多种方式对储层的原始物性进行改造。压实作用以机械压实力缩小储层的孔隙空间、破坏储层的孔渗性能；胶结作用以生成各种自生矿物的形式对孔隙和喉道进行充填；交代作用和重结晶作用通过改变矿物成分和岩石结构从而影响储层物性；溶解作用则通过对储层中不稳定组分的溶解增加储层的孔隙空间、改善储层的孔渗性能。本文在此主要研究成岩作用，拟为蜀南东南部地区须家河组四段储层的进一步深入研究提供理论参考。

1 区域地质背景

如图1所示，研究区位于四川盆地华蓥山断裂东南部，南至长垣坝构造带，东至中梁山-石梁峡，西北以华蓥山断裂为界，主要包括丹凤场、梁董庙、李子坝、坛子坝、庙高寺、二里场、牟家坪-南井、付家庙、宋家坪、广福场等构造，工区面积约10 000km2。

图1 研究区范围

中三叠世末的印支运动一幕，对整个上扬子地台区有强烈的影响。一个以现今四川盆地为主体的前缘—内陆湖盆已初具形态，在地壳整体升降，几乎无强烈断裂活动的情况下，研究区内沉积平稳，在内陆湖盆的大背景下，以三角洲平原亚相沉积环境为主。

在本次研究中将须四段分为上、下亚段，须四下亚段的泥质含量较上亚段高，在自然伽马曲线出现2~4处高值，上亚段主要为厚层块状砂岩。

须四段主要以三角洲平原和三角洲前缘沉积为主。岩性以灰白色细-中粒砂岩为主，夹少量薄层状黑色泥岩及煤线，顶界与须五段黑色页岩分界。电性以低自然伽玛、中高电阻为特征，易于分层对比。须四段一般厚度为43～167m。根据旋回性对比及邻区对比情况，以中部一段高伽玛值的泥岩顶为界把须四段分为上、下两个储层段。须四下储层段厚约65～88m，砂岩比较厚，砂地比一般为 0.7～0.9。 测井响应特征为自然伽玛块状低值到低中值变化，双侧向为块状中低电阻夹低阻层，声波时差中值小幅变化。须四下储层段是区域上须家河组的主要储集层之一，也是本区的最重要产气层段。须四上储层段厚 95～103m，砂岩比较厚，砂地比一般为 0.8～1.0。测井响应特征为自然伽玛块状低值夹中高值，双侧向为块状中高电阻夹少量高阻薄层，声波时差低值小幅变化。

2 成岩作用对储层物性的影响

成岩作用直接影响着砂岩储层的孔隙结构面貌，其主要有机械压实作用、压溶作用、自生矿物的胶结作用、溶解作用等。

强烈的机械压实、压溶作用是孔隙结构变差的主要原因之一。随着压实、压溶作用增强，颗粒与颗粒之间的有效应力增加，这样会引起颗粒接触点外的晶格变形和溶解，使颗粒间的接触关系由点到线，甚至为凹凸和缝合线，大大降低了孔隙度，而且这种作用是不可逆的。随着地层的埋深，这种作用更强。如须家河组须六段原生粒间孔平均为5.54%，须四段原生粒间孔平均仅为2.97%，平均损失4.27%。自生矿物的胶结作用也是须家河组储层孔隙结构变差的又一重要因素。比如在井25井须六2段，绿泥石和伊利石的产生虽然在孔隙空间只占很小体积，但由于充填在孔隙喉道中缩小了孔喉直径，因而对流体的流动产生阻碍而限制了渗透性。自20世纪70年代以来的长期研究证明，绿泥石在抑制石英次生加大方面效果尤显，因此在某种程度上绿泥石包裹层具有积极的意义。

溶蚀作用是须家河组重要的成岩作用，由此形成了大量的次生孔隙，对储层质量的改善起到了重要的作用。被溶蚀的组分包括碎屑长石、岩屑及少量杂基，主要是长石、岩屑。

3 成岩相

成岩相综合反映岩石的成岩环境及在该成岩环境下形成的成岩矿物，即反映成岩环境的岩石学特征、地球化学特征和岩石物理特征的总和。成岩相是成岩作用的直接表现，构造和沉积作用直接决定成岩作用的形式和内容。本次研究通过成岩作用分析将综合成岩相划分为与每种成岩作用相对应的单因素成岩相，分析其构造和沉积影响因素，从而确定其展布规律，再在此基础上进行叠加，划分综合成岩相。成岩相研究与传统的储层研究相比，可进一步指出沉积砂体中的有利成岩体，目标与储集性能直接相关，更有效地指导油气勘探。

蜀南东南部须家河组总体勘探程度较低，各区块资料丰度差别较大，往往难以达到反映储层物性差别并进行细致划分的精度。因此本次研究以地质资料为基础，通过构造、沉积及成岩等方面的单因素成岩相分析，综合确定储层综合成岩相及其展布规律，从而在储集砂体内指出储集物性较好区域。

3.1 成岩相类型划分及特征

大量薄片的观察鉴定表明，蜀南东南部须家河组主要成岩作用类型有压实压溶作用、胶结交代作用、溶蚀作用及裂缝破碎作用等。结合本区储层特征可分为6种单因素成岩相：压实致密相；钙质胶结相；硅质胶结相；绿泥石环边胶结成岩相；不稳定组分溶蚀成岩相；构造裂缝成岩相。

（1）压实致密成岩相。埋藏史分析表明，本区储层地史时期均经历过深埋-压实阶段，埋深最高可达2 000m，故压实成岩相在本区普遍发育。压实致密相属破坏性成岩相，可在本区平均造成70%～85%的原生孔减孔率。其展布及强度主要受埋深、岩性及矿物成分影响。颗粒组分较细，塑形颗粒含量高的易于压实，在强压实作用下砂岩中颗粒接触关系主要为线状和凹凸状，颗粒排列紧密（见图2、图3）。在强压实作用下，塑性岩屑弯曲变形强烈，面孔率小于1。此类成岩相的砂岩中千枚岩、板岩等塑性岩屑、火山岩屑含量较高，而刚性的石英颗粒含量相对比较低，且岩石类型多为细-中粒岩屑砂岩。压实致密相与粒度粗粒、沉积环境及物源有关。主分流河道相砂体分选较好，且成分成熟度高，抗压实能力强，故以压溶作用为主，次级分流河道相中泥质等塑性组分含量较高，以压实作用为主。

图2 压实致密成岩相，董15，2 1 95.54m，石英砂岩，无孔隙，（-100）

图3 压实致密成岩相，董11，1 535.32m，无孔隙，（-100）

（2）钙质胶结成岩相。钙质胶结成岩相在本区发育也较普遍，其展布及强度主要受地层流体介质及湖盆层序演化控制。本区须家河组具有煤系地层背景，早期地层水介质为酸性，因此总体缺乏早期碳酸盐胶结物。目前岩石中发育的主要为中期亮晶碳酸盐胶结物，强烈胶结交代时可形成连晶胶结 (图4)，其方解石胶结物平均含量达10%，岩石孔隙极不发育，仅个别样品见少量的粒间孔和溶蚀孔。钙质胶结相主要发育在粉细砂岩和含大量碳酸盐岩岩屑的砂砾岩中。

（3）硅质胶结成岩相。常见硅质胶结成岩相为石英次生加大。在本区分布广泛，可发育多期加大相，加大级别可达三级(图5)，其展布及强度主要受岩性及地层水性质影响，在低泥质含量且石英颗粒含量高的河流相及三角洲相砂体中易于发育。石英加大属破坏性成岩作用，可强烈胶结形成嵌晶结构，使孔隙度和渗透率急骤降低。本区煤系地层早期酸性地层水背景下早期碳酸盐胶结不发育，而硅质胶结易于在石英含量高、分选好的岩石中发育。

图4 钙质胶结成岩相，丹浅001-6-x1，1612.16m，染色，（-100）

图5 硅质胶结成岩相，董11，1 526.37m,(-200)

（4）绿泥石薄膜胶结成岩相。绿泥石薄膜胶结相隶属黏土矿物胶结相，但其对本区储层孔隙演化有重要影响，故将其单列出来。绿泥石薄膜形成于早成岩期，本区镜下可见其保持早期颗粒外形(图6)，在早期堵塞粒间孔喉，但是在后期有一定的抗压实压溶作用，并可形成水膜，促进颗粒和孔隙水间的离子交换，增强颗粒溶蚀作用。绿泥石黏土膜形成于较安静的弱还原性水体中，属准同生化学沉淀物，本区三角洲平原主分流河道砂体分选较好，水体相对稳定，且临近烃源为弱还原环境，易于形成绿泥石黏土膜。

（5）不稳定组分溶蚀成岩相。不稳定组分溶蚀相对本区储集空间的发育有重要影响，在压实-压溶和胶结作用强，原生孔隙消失殆尽，次生溶蚀孔的发育决定了储集物性的好坏。蜀南地区须家河组主要为岩屑、长石的溶蚀；孔隙类型以溶蚀孔为主，长石和部分火山岩屑是主要被溶蚀的物质，形成粒内孔、铸模孔及溶蚀扩大粒间孔。本区的溶蚀作用可分为酸性地层水溶蚀和淡水淋滤溶蚀两类。酸性地层水溶蚀是指煤系地层中的有机质在成熟早期(0.5＜Ro＜1.2)裂解产生有机酸，使地层水介质呈酸性，从而使岩石中的不稳定组分如长石、岩屑及碳酸盐组分等溶蚀，产生次生溶孔。本区北部邻近生烃中心，有机酸作用强，易于发生溶蚀(图7、图8)。此外本区经历了印支期末的安县运动、白垩纪末的燕山运动和喜山运动等构造，使局部地层抬升出露接受剥蚀，接受地表大气淡水淋滤作用形成部分溶蚀孔，大气淡水淋滤作用在丹凤场构造局部发育。

图6 绿泥石薄膜胶结成岩相，丹浅001-1，1 569.9m，(-200)

图7 不稳定组分溶蚀成岩相，丹浅001-6-x1，1 596.85m，岩屑溶孔，(-100)

（6）构造裂缝成岩相。构造裂缝成岩相是改善本区储层性质的重要因素。本区储层普遍致密化，为低孔极低渗储层，构造裂缝虽然对孔隙度贡献不大，但可极大提高渗透性，改善储集性能，也可促进孔隙水沿裂缝流动，形成溶蚀孔隙。裂缝的展布及强度主要受构造应力带和岩石柔韧性影响。本区须家河组地层经历了印支末期、白垩纪末的燕山期和喜山期的三期构造运动，构造所形成的裂缝较多，构造缝为水平缝、密集平行分布，缝宽＜0.01mm（图9）。

取心井的岩心薄片分析毕竟有限，建立成岩相的测井曲线特征可将成岩相在纵向上及平面上展开。利用自然伽马、电阻率、声波、密度结合测井孔隙度建立不同类型成岩相的测井曲线特征(见表1)，这对于单井成岩相分析及编制成岩相平面分布图都具有重要的意义。根据铸体薄片、扫描电镜等分析测试资料确定岩心取样点的成岩相类型，结合不同成岩相类型的测井曲线特征，即可进行单井成岩相分析(图 10、图 11)。

3.2 成岩相平面分布

成岩相评价的目的是确定不同类型成岩相的空间分布，进而确定有利储层分布，预测有利成岩相的分布区域。在此编制了须四（上、下亚段）成岩相平面分布图（见图12、图13)。

图8 不稳定组分溶蚀成岩相，丹浅001-6-x1，1 597.16m长石溶孔，(-100)

图9 构造破裂成岩相，丹浅001-1，须四，1 480.63m，(-100)

（1）须四下亚段成岩相。研究区主要有绿泥石环边胶结成岩相、硅质胶结成岩相、不稳定矿物溶蚀成岩相及压实致密成岩相；丹凤场、黄瓜山、立石场、南井及牟家坪构造为绿泥石环边胶结成岩相；南井-阳高寺发育不稳定矿物溶蚀成岩相；合江、二里场地区发育绿泥石环边胶结成岩相；绿泥石环边胶结成岩相区以残余粒间孔为主，不稳定矿物溶蚀成岩相区以次生溶孔为主。纳溪、付家庙地区为压实致密成岩相；此区岩石储层孔隙度极低，局部层段发育方解石连晶胶结。临风场，梁董庙构造区为压实致密胶结成岩相，偶有构造破裂成岩相。

表1 蜀南东南部地区须家河组不同类型成岩相测井曲线特征

（2）须四上亚段成岩相。丹凤场、黄瓜山、立石场、南井-阳高寺构造为绿泥石环边胶结+不稳定矿物溶蚀成岩相，丹凤场构造局部发育构造破裂成岩相，此区残余粒间孔及次生溶孔较发育。牟家坪、合江、纳溪、二里场地区发育绿泥石环边胶结成岩相，此区残余粒间孔较发育。朱沱镇、临风场，梁董庙构造区为压实致密胶结成岩相，偶有构造破裂成岩相。

4 成岩作用在储层改造中的地位

成岩作用对初始储层物性进行改造，此过程中成岩作用受到沉积相和构造活动的控制。在有利的沉积相带范围内，储层的改善性成岩作用得以充分发生，形成大量的溶蚀孔隙，或者形成“成岩圈闭”。避开构造对储层物性的破坏作用，在沉积相带、成岩作用两者之间，沉积相带对储层物性的控制具有普遍性、基础性，成岩作用对储层物性的改造具有双向性、局限性。

须四段主要为三角洲平原沉积，分流河道沉积厚层的中-细砂岩，具有中等孔隙度，主要为原生粒间孔，后期成岩改造过程中保留砂体中间部位的 “甜点”。构造活动发生后对厚层砂体的影响一般都比较小，使得这部分储层仍保持沉积相主控的特征，而成岩作用对储层的改造处于次要地位。

综上分析认为，研究区的砂岩储层宏观上受控于三角洲平原分流河道主砂带和裂缝带 （特别是构造高陡部位），微观上受控于成岩作用。

5 结 语

（1）强烈的机械压实、压溶作用、自生矿物的胶结作用是须家河组储层孔隙结构变差的重要因素。而溶蚀作用形成了大量的次生孔隙，对储层质量的改善起到了重要的作用。

图10 丹浅001-1井第3-4次取心段成岩相

（2）蜀南东南部地区须家河组四段主要成岩作用类型有压实-压溶作用、胶结交代作用、溶蚀作用及裂缝破碎作用等。根据本区储层特征可分为6种单因素成岩相：压实致密相；钙质胶结相；硅质胶结相；绿泥石环边胶结成岩相；不稳定组分溶蚀成岩相；构造裂缝成岩相。

（3）有利成岩相的分布区域：须四下亚段南井-阳高寺发育不稳定矿物溶蚀成岩相；须四上亚段丹凤场、黄瓜山、立石场、南井-阳高寺构造为绿泥石环边胶结+不稳定矿物溶蚀成岩相，此区残余粒间孔及次生溶孔较发育。其中丹凤场构造还局部发育构造破裂成岩相。

（4）研究区的砂岩储层宏观上受控于三角洲平原分流河道主砂带，裂缝带 （特别是构造高陡部位），微观上受控于成岩作用。

图11 丹浅001-1井第1-2次取心段成岩相

图12 须家河组须四一段成岩相图

图13 须家河组须四二段成岩相图

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Abstract：According to the casting thin sections,scanning electron microscopy analysis of test data to determine the core sampling points diagenetic facies,combined with logging curves,the single well diagenetic facies can be analyzed.Based on a large number of single well diagnetic facies analysis,the Spread law can be determined,Shunan southeast Xujiahe Sec diagenetic phase-plane distribution can be got.

Key words：diagenesis；diagenetic facies；Xujiahe Formation；reservoir

The Study of the Diagenesis of Forth Members of the Xujiahe Formation in the Southeast of Shunan

JIAN Chenhui1XIA Qingsong1CHEN Qiang2JIANG Bo3ZENG Jie4
(1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500；2.141 Team of Coalfield Geological Bureau of Sichuan Province，Deyang 618000;3.Geophysical Research Center of Chuanqing Geophysical Company，Chengdu 610213;4.Karamay Logging Engineering Company of Western Drilling，Karamay 834000)

TE122

A

1673-1980（2012）02-0018-06

2011-11-03

四川省重点学科建设项目(SZD0414)

简陈辉 (1985-)，男，四川成都人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为矿产普查与勘探。