四川盆地西部侏罗系储层控制因素差异性分析

2018-10-23辛荣跃樊仕海李洪林

石油地质与工程 2018年5期

刘柏，辛荣跃，樊仕海，杨华，李洪林

（中国石油西南油气田分公司川西北气矿，四川江油 621741）

四川盆地西部地区（以下称为川西地区）侏罗系地层主要为一套干旱氧化环境下的陆相沉积产物，自下而上划分为自流井组、沙溪庙组、遂宁组以及蓬莱镇组。自1959年川西地区第一个侏罗系气藏——川泰蓬莱镇组气藏发现以来，经过60年的勘探，发现了40余个侏罗系气藏，这些气藏多分布在沙溪庙组及蓬莱镇组[1-3]，这两个组的气藏个数占了侏罗系气藏总数的83%，累计产气量约占整个侏罗系产量的95%。侏罗系累计提交探明储量超过4 000×108m3，显示出侏罗系广阔的天然气勘探开发前景[4]。

同一地区不同层位的勘探开发效果差异较大，如苏码头地区沙溪庙组平均单井累产量为蓬莱镇组的 2.3倍；同一层位不同地区的勘探开发效果亦有所不同，如平落坝、苏码头地区沙溪庙组平均单井累产量为白马庙、观音寺、大兴西等地区沙溪庙组单井累产量的3倍。前人研究表明，侏罗系气藏为典型的次生气藏，良好的储集体为成藏的重要控制因素[5-8]。因此，有必要深化认识储层特征及控制因素，以寻找优质储层发育的范围及油气勘探开发有利区域。

1 储层特征

研究区侏罗系为冲积扇–湖泊沉积体系，冲积扇主要发育于龙门山山前带，向南东、南逐步过渡为河流–滨浅湖，其主要储层为在河流及河湖交替环境下沉积的水下分流河道砂体和河口坝砂岩[9-10]。

沙溪庙组岩性主要为岩屑长石砂岩和长石砂岩，部分为长石岩屑砂岩及岩屑砂岩。长石以正长石为主，含量为3%～55%。岩屑以沉积岩岩屑为主，含少量喷出岩及变质岩屑。胶结物主要为方解石，其次为绿泥石，部分砂岩段见自生高岭石和硅质胶结，含量0.1%～4%。颗粒分选较好，以次棱角状为主，粒度以细、中粒为主。

蓬莱镇组岩性主要为细粒岩屑长石砂岩、长石岩屑砂岩，其次为岩屑砂岩及长石砂岩。各个碎屑组分中，以长石和岩屑含量较高且变化大，长石含量为 10%～35%，岩屑则为 10%～41%，岩屑以沉积岩岩屑为主，且含少量喷出岩及变质岩屑；胶结物主要为方解石胶结，胶结类型多为接触–孔隙式。碎屑颗粒分选中等–好，呈次棱角状，结构成熟度中等。

微观薄片及电镜扫描显示，侏罗系储集空间主要为溶蚀孔，含少量残余粒间孔，局部发育微裂缝（图1）。岩心物性分析显示，沙溪庙组孔隙度最大值为18.76%，平均为8.31%，呈双峰形态；最大渗透率为 3.49×10–3μm2，平均为 0.14×10–3μm2；蓬莱镇组孔隙度最大值为23.40%，平均为10.95%，呈双峰形态；渗透率最大值为37.90×10–3μm2，平均为1.91×10–3μm2。沙溪庙组为特低孔、特低渗致密砂岩储层，蓬莱镇组储集性能好于沙溪庙组，为低孔、低渗致密砂岩储层。

图1 储集空间类型

2 沉积作用的差异控制

沉积作用与成岩作用是碎屑岩储层主要的控制因素[11-14]。沉积作用是储层发育的基础。沉积因素中的沉积微相及岩石组构（尤其是岩石粒度）等因素控制了储层物性的原始条件和抵抗后期改造的能力，物源区母岩性质直接影响着砂岩碎屑组分等特征，源区母岩是砂岩沉积作用的物质基础。

2.1 物源差异对物性的差异控制

研究区侏罗系沉积期存在龙门山南段和中段两大物源体。龙门山南段物源为短轴物源，存在大邑及芦山两个物源供给区，主要影响西部的大邑–荥经地区，砂岩呈现出“富岩屑、贫长石”的特征；东边的龙泉驿—眉山一带主要受龙门山中段长轴物源体影响，砂岩呈现出“贫岩屑、富长石”的特征；中部的邛崃–丹棱地区则同时受两个物源体的共同影响。

研究区内1 746个岩心孔隙度及1 604个岩心渗透率统计数据显示，蓬莱镇组长石类岩心孔隙度及渗透率分别为13.2%、2.7×10–3μm2，为岩屑类砂岩的1.83倍、6.75倍；沙溪庙组长石类岩心孔隙度及渗透率均为岩屑类砂岩的3倍（表1）。

表1 不同岩性与物性对比

2.2 沉积微相对物性的差异控制

川西地区侏罗系储集体在三角洲平原的分流河道及三角洲前缘的水下分流河道、河口砂坝、远砂坝等微相中均有发育。

各微相沉积时，水动力条件的差异导致了岩石成分和孔隙结构的不同，沉积微相对储层物性具有明显的控制作用[15]。

水下分流河道及河口砂坝为有利的沉积微相，其砂体发育面积广、厚度大，孔隙度较高，是油气有利的储集场所。水上分流河道砂体对油气储集相对有利，远砂坝砂体分布面积小、厚度小，物性普遍较差，不利于油气的储集（表2）。

即使在同一有利相带之中的砂体，物性也有一定的差异，如三角洲前缘河口坝中的物性一般具有从砂体底部向上逐渐变好的趋势，这可能与河口坝沉积由下向上粒径逐渐变粗有关。

表2 不同沉积微相与物性对比

2.3 粒度对物性的差异控制

一般而言，粒度较粗的砂岩沉积区，其水动力条件较强，细小颗粒物质如泥质填充物等大多被带走，保留了较多的储集空间，具有较好的储集性能[16-17]。而粒度较细的砂岩区，较多的细小颗粒物质还残留在原始孔隙中，孔渗性相对较差。

研究区内近430个不同粒度砂岩的物性统计数据显示（图2），沙溪庙组以中粒砂岩的储集性能最好，细粒及粉粒储集条件较差，在渗透性方面表现尤为突出。蓬莱镇组中的细粒砂岩为有利的储集体，孔隙度为粉粒砂岩的2.5倍，渗透率相差则达到2个数量级。

图2 不同粒径砂岩与物性关系

3 成岩作用的差异控制

根据成岩作用对储层物性的影响，可将成岩作用分为两大类，压实作用、胶结作用为破坏性成岩作用，使得储层孔渗降低[18-19]；溶蚀作用则可以较好地改善储层物性，为建设性成岩作用。

3.1 成岩作用的定量分析

为更直观地分析成岩作用对储层的影响，本文引用李维岭等（2015年）建立的成岩作用改造储层孔隙模型[20]，即原始孔隙（未经历成岩作用之前）=破坏性成岩作用损失孔隙+剩余残余孔隙，其中剩余残余孔隙=现今孔隙-溶蚀孔隙。

根据Beard等（1973年）提出的一种恢复砂岩原始孔隙度计算方法[21]，研究区侏罗系砂岩样品的分选系数为1.16～1.39，平均为1.26，原始孔隙度为37.4%～40.7%，平均值为39.1%。

因压实、胶结等破坏性成岩作用损失的孔隙度分别为17.0%、12.0%，溶蚀作用使孔隙度增加了1.7%（表 3）。

表3 砂岩样品孔隙度演化数据

3.2 成岩作用对储层物性的差异化影响

破坏性成岩作用使沙溪庙组原始孔隙度损失了30.9%，占总体积的80.4%，其中压实作用对沙溪庙组储层的影响较大，储层原始孔隙的损失率达到52.8%。

压实作用和胶结作用对蓬莱镇组储层的影响基本相当，原始孔隙度分别减少13.8%，13.4%，累计减少的孔隙度占原始孔隙度的70.5%。溶蚀作用对蓬莱镇组、沙溪庙组储层的改善作用差异不大，孔隙增加率分别为4.3%、4.6%（图3）

沙溪庙组压实作用对水下分流河道砂体、河口坝砂体储层的控制作用均明显，原始孔隙减少率分别为48.2%和57.4%。水下分流河道砂体胶结作用导致原始孔隙减少率为36.0%，强于河口坝砂体。溶蚀作用对河口坝砂体储层的改善作用较为突出，原始孔隙增加率为8.7%。蓬莱镇组破坏性成岩作用对水下分流河道砂体影响相对较小，原始孔隙减少率为66.8%，对河口坝砂体、席状砂体影响较大，剩余原始孔隙比例分别为6.8%、4.8%，原始孔隙基本损失殆尽。水下分流河道砂体中溶蚀作用对储层进行改善较为显著，使得原始孔隙增加率为6.4%，河口坝砂体、席状砂体的溶蚀则表现不明显（表4）。

图3 主要成岩作用与孔隙演化关系

表4 不同成岩作用与不同微相储层物性关系统计

经过多期多种成岩作用，沙溪庙组水下分流河道砂体、河口坝砂体剩余储集空间分别为原始孔隙的16.3%、32.2%；蓬莱镇组水下分流河道砂体、河口坝砂体、席状砂体原始孔隙分别剩余39.6%、7.3%、5.1%。由此可见，蓬莱镇组水下分流河道砂体、沙溪庙组河口坝砂体储集性能最好，其次为沙溪庙组水下分流河道砂体，蓬莱镇组河口坝砂体、席状砂体的物性最差。