川中蓬莱地区须二段储层成岩相及其对孔隙结构影响

赖 锦，王贵文，2

(1.中国石油大学(北京)，北京 102249;2.油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249)

引 言

储集层的孔隙结构特征指岩石所具有的孔隙和喉道的几何形状、大小、分布及其相互连通关系［1］。孔隙结构是影响储层储集、渗流能力和油气开采能力的主要因素，明确储层孔隙结构特征是充分发挥其油气产能和提高油气采收率的关键［2－5］。而储层复杂孔隙结构特征一般不是沉积时期形成的，而是在一定成岩环境中多期成岩改造作用的结果［6］。研究表明，孔隙结构及演化受成岩作用、成岩矿物、成岩序列等因素的综合控制［7］。通过成岩相的研究能够确定储层孔隙空间的形成和演化过程，以及成岩矿物对储集物性的影响，从而较好地评价储层孔隙结构［8］，预测有利孔渗发育带及含油气有利区的分布［9－10］。

蓬莱地区位于四川盆地中部，面积约8500 km2，其地表出露地层主要是上侏罗统蓬莱镇组，褶皱平缓，断层发育较少。须二段形成于辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝和水下分流间湾等沉积环境。岩性主要为中—细粒长石岩屑砂岩、岩屑砂岩，其成分成熟度和结构成熟度均处于低—中等，孔隙度为2.0% ～13.4%，平均为7.66%，渗透率为0.023 ×10－3～1.040 ×10－3μm2，平均为0.09×10－3μm2，总体为一平缓构造背景下形成的孔隙结构特征复杂的低孔低渗储层。

储层物性上的低孔低渗和复杂的孔隙结构限制了研究区天然气勘探和开发。因此，为了连续评价储层孔隙结构在二维剖面上的特征和变化规律和寻找相对有利孔渗发育带。首先根据须二段20块岩心柱塞样的压汞实验，对储层孔隙结构进行分类;其次利用普通薄片、铸体薄片等资料，研究了须二段储层成岩作用、成岩矿物类型、成岩环境和所处成岩阶段等特征，利用成岩作用类型、强度和成岩矿物及其对储层储集物性的影响划分出强压实胶结相和强压实不稳定组分溶蚀相2种成岩相。通过不同成岩相与孔隙结构特征对应关系探讨，认为强压实不稳定组分溶蚀相对应孔隙结构最好，强压实胶结相中的硅质胶结次之，伊蒙混层再次之，钙质胶结最差。在此基础上，结合各成岩相测井响应特征，通过岩心和薄片资料刻度测井建立了各成岩相的测井识别标准，并以PX1井为例总结并归纳了各成岩相的剖面展布规律。根据成岩相的展布规律连续评价储层孔隙结构在二维剖面上的特征和变化规律，为研究区下一步油气勘探提供一定地质依据。

1 须二段储层孔隙结构特征

岩石薄片镜下观察结果表明，须二段储层空间以次生溶蚀孔隙即粒内溶孔、粒间溶孔为主，仅有少量原生孔隙、微裂缝。根据来自 PX1、PL2和PL6等井具代表性的40块岩心柱塞样的压汞实验所获得的物性和压汞参数，参照西南油气田分公司针对大川中须家河组储层的分类标准参数表(表1)对须二段储层进行分类。结果认为须二段储集岩孔隙结构以III类中孔径中喉道(占45%)和Ⅳ类小孔径小喉道(占55%)为主。总体具细小孔隙、微细喉道、细歪度、分选差和孔喉连通性差的毛管压力特征。

表1 利用物性、压汞参数的孔隙结构分类标准

2 须二段储层成岩相划分及其与孔隙结构关系探讨

成岩相是构造、流体、温压等条件对沉积物综合作用的结果，其核心内容是现今的矿物成分和组构面貌，预测有利孔渗性成岩相是储集层研究和油气勘探的重点［11－12］。

须二段储层普遍经历中—强压实作用、一定的胶结和溶蚀作用，主要表现为:原生粒间孔隙较少，一些柔性岩屑呈现定向排列现象，颗粒之间多为点—线、线接触，个别为缝合线接触，说明有压溶现象发生［13］，刚性颗粒边缘常出现微裂缝，自生石英、自形白云石和伊蒙混层充填孔隙空间，岩屑和长石发生一定程度溶蚀等。根据成岩相的内涵——成岩作用(类型、强度)和成岩矿物，将储层划分为强压实胶结相及强压实不稳定组分溶蚀相2种成岩相类型。由于储层尤其是与须二段类似的低孔低渗储层砂岩在埋藏过程中经历了较为复杂的成岩演化，故其孔隙结构受成岩作用和成岩演化序列的影响很大［14］。通过储层成岩相的研究确定储集体内孔隙空间的形成及其演化过程及成岩矿物对储集物性的影响，从而较好地评价储层储集空间类型、孔隙演化和孔隙结构特征，还可结合测井、地震资料对成岩相进行剖面展开与平面成图从而实现储层孔隙结构纵向及平面上的定性或定量评价。

2.1 强压实胶结成岩相

蓬莱地区须二段储层早期以压实压溶和胶结等破坏性的成岩作用为主，胶结物类型主要有硅质、钙质、伊蒙混层。胶结作用导致储层孔隙度和渗透率大为降低，孔隙结构变差，对储层物性起破坏作用。根据胶结物类型可将须二段强压实胶结相进一步细分为硅质胶结、钙质胶结和伊/蒙混层胶结3种。

2.1.1 钙质胶结

研究区须二段储层钙质胶结物主要是方解石和白云石，钙质胶结物一般分布于泥岩层相邻的砂岩层段。镜下可观察到方解石或白云石较自形地充填于长石等溶蚀孔隙中(图1)。钙质胶结相测井曲线上表现为密度大于2.6 g/cm3，电阻率也较高，曲线呈齿状。成岩期形成的钙质胶结物使被压实压溶和胶结作用破坏的以及得到溶蚀作用改善的孔隙结构再次遭到破坏，一般都形成了难以改造的致密层，对应的孔隙结构最差，排驱压力值高，进汞饱和度低。

图1 109号岩样毛管压力曲线特征及对应岩石薄片镜下微观成岩特征

2.1.2 硅质胶结

须二段储层硅质胶结物主要是以自生石英和石英加大边的形式存在，硅质胶结物占据了一定的孔隙空间(图2)，导致储层孔隙变小、喉道变窄、物性下降，是研究区主要的破坏性成岩相。测井曲线上硅质胶结表现为中—高密度，中—低声波时差，低自然伽马值。硅质胶结相是研究区次于钙质胶结的破坏性成岩相，对应的孔隙结构也较差，一般具有较高的排驱压力值，且由于硅质胶结物对孔隙和喉道的堵塞，导致其物性也差。

图2 96号岩样毛管压力曲线特征及对应岩石薄片镜下微观成岩特征

2.1.3 伊蒙混层胶结

伊蒙混层和伊利石黏土胶结物虽不能完全充填孔隙空间，但其对储层的渗透率有较大破坏作用，因此伊蒙混层充填也是对储集物性起破坏性的成岩作用。伊蒙混层扫描镜下形态介于伊利石和蒙脱石之间，为部分有序和有序混层(图3)。伊蒙混层充填相测井上表现为高自然伽马值，高中子测井孔隙度，低密度值(一般小于2.55 g/cm3)。一般来说，伊蒙混层等黏土矿物的充填对储层孔隙结构的破坏是比较严重的，但105号储集岩虽发育伊蒙混层充填成岩相，但仍具有相对高的孔隙度和渗透率，究其原因，应该是与伊利石的不完全充填作用以及颗粒表面环边状的绿泥石对原生孔隙的保护作用有关。

图3 105号岩样毛管压力曲线特征及对应岩石薄片镜下微观成岩特征

2.2 强压实不稳定组分溶蚀相

成岩中后期由于有机质生烃产生的有机酸H+和CO2而使地层水呈酸性，须二段砂岩储层中不稳定组分如长石、岩屑等被溶蚀而形成粒间溶孔、粒内溶孔(图4)等，构成了须二段气藏主要储集空间。溶蚀相扩大了孔隙空间，连通了喉道，导致储层孔隙结构变好，对储层物性来说是最主要的建设性成岩相。在测井曲线上其表现为低自然伽马、低密度、中等中子。溶蚀作用在增加储层储集空间的同时也有利于改善孔喉连通性，使储层渗透性能增强。对应的层段孔隙结构发育最好，对应相对较低的排驱压力值和较好的物性。

图4 110号岩样毛管压力曲线特征及对应岩石薄片镜下微观成岩特征

另外破裂作用虽然也是沉积物成岩过程中的广义成岩作用，但由于岩心柱塞样常取自岩心的致密部位，没有宏观裂缝发育的可能，因此本次研究不将破裂作用或相应的破碎裂缝性单独罗列出来并做其与孔隙结构特征对应关系的探讨。

3 成岩相的剖面及平面分布规律

3.1 成岩相测井响应特征

由于取心井和取心井段的限制，仅依靠取心资料不能获得单井纵向上连续的成岩相划分，只有通过岩心薄片资料刻度测井，找到成岩相的测井响应［15］，才能获得成岩相剖面和平面上的分布规律。结合前人研究成果［13］，针对蓬莱地区须二段储层地质特点，选取了对成岩相敏感的声波时差、电阻率、自然伽马、密度和中子5测井条曲线来实现研究区须二段储层成岩相的各井纵向上的连续划分(表2)。

表2 蓬莱地区须二段储层成岩相测井响应特征

3.2 成岩相剖面分布规律

图5 PX1井须二段纵向上成岩相划分(2840～2875m深度段，1为干层，2为气层)

限于篇幅，本文仅以 PX1井为例 (图5)。试气结论中，气层所对应的成岩相类型多为强压实不稳定组分溶蚀相 (图5中2号层)。而强压实胶结相发育层段试气结果均不理想，均为干层(如图5中1号层)，纵向上强压实不稳定组分溶蚀相与优质储层分布具有良好的相关性。通过前面的探讨可知，强压实不稳定组分溶蚀相对应孔隙结构最好，强压实胶结相中的伊蒙混层充填相次之，硅质胶结相再次之，钙质胶结相对应储层孔隙结构最差，由此可利用成岩相的纵向展布评价储层孔隙结构纵向上的特征和变化规律 (图5)。

4 结论

(1)川中蓬莱地区须二段总体为一形成于平缓构造背景的具复杂孔隙结构特征的典型低孔低渗储层，总体具细小孔隙、微细喉道、细歪度、分选差和孔喉连通差的毛管压力特征。

(2)根据成岩作用类型和强度、成岩矿物及其对储层储集物性的影响，将须二段储层划分为2种成岩相:强压实胶结相和强压实不稳定组分溶蚀相。其中，强压实不稳定组分溶蚀相层段对应孔隙结构最好，强压实胶结相中的伊蒙混层充填相次之，硅质胶结相再次之，钙质胶结相对应储层孔隙结构最差。

(3)利用对成岩相较敏感的声波时差、电阻率、自然伽马、密度、中子5条测井曲线，建立了须二段储层成岩相测井识别模式和准则，由此可利用成岩相的纵向展布评价储层孔隙结构纵向上的特征和变化规律。

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