致密砂岩中绿泥石对储层孔隙的影响

仙永凯

(成都理工大学能源学院，四川 成都 610051)

0 引 言

致密气藏产气量在我国天然气总产量中占有重要地位，但是其气藏分布复杂、储层预测难度大。自生绿泥石广泛分布于我国各含油气盆地，尤其是中新生代陆相含油气盆地的砂岩类储层中。其产状有多种类型，但大多数是以颗粒环带方式产出的。该文通过大量样品统计发现含有绿泥石环带的致密砂岩孔隙度和渗透率相对较高。绿泥石环带是一种建设性的成岩作用还是一种破坏性的成岩作用，部分学者认为是负面的，如刘林玉等(1998)认为：绿泥石作为包裹碎屑的黏土，降低了原生孔隙度，堵塞孔隙喉道；然而，也有学者认为自生绿泥石对砂岩孔隙的保存是积极的，绿泥石多呈针状和针页状集合体沿碎屑颗粒呈环状分布，形成薄膜式胶结，阻碍碎屑颗粒与孔隙接触，从而减少了其它胶结物的沉淀，使压实的三角形粒间孔得以保留。

1 地质概况

川西前陆盆地位于四川盆地西部，其中须一段、须三段和须五段水(海)侵体系域以泥质岩沉积为主，为区域性烃源岩层；须二段、须四段发育有大套河流一三角洲体系的块状砂岩，为区域性储集层。目前获工业气流的储层主要集中在须二段和须四段。须家河组砂岩均经历了强烈的成岩作用，普遍致密化，孔渗物性差，储气层多为裂缝一孔隙型的低孔渗非常规储层。本文将在前人研究的基础上，探讨绿泥石对致密砂岩储层孔隙度和渗透率的影响。

2 绿泥石的成因

关于自生绿泥石环带的形成目前仍有较多争议，有研究认为绿泥石环带是早期的富铁粘土包壳成岩转化的结果，也有人认为绿泥石环带是孔隙水新生沉淀产生的。然而在川西坳陷或四川盆地范围内的须家河组中从未发现绿泥石 /蒙皂石或蒙皂石/绿泥石的间层矿物；而且，粘土矿物转化的绿泥石会存在遗留的蜂巢状特征，从须家河组的绿泥石环带特征来看，并未发现此特征，这说明本区绿泥石环带的主要是以新生沉淀形式形成，见表1。

表1 川西坳陷CG561并自生绿泥石电子探针数据

须家河组的绿泥石环带是富含铁元素，从表1可以看出绿泥石中 FeO 的含量大多数在 25% 以上，绿泥石黏土膜的形成需要有大量的铁离子。在研究区内砂岩岩石成分中，岩屑以火山岩岩屑为主，岩屑的蚀变为绿泥石提供了大量的铁离子；岩石中云母含量较高，基本以黑云母为主，其水解可能产生大量的铁离子。据四川省区域地质志记载，位于川西坳陷西侧的义敦 - 理塘地区，在晚三叠世火山活动十分强烈，火山岩广泛分布。在研究区须家河组岩石薄片中，也发现了大量与甘孜—理塘陆间裂谷带火山岩岩石类型相似的同沉积火山碎屑。并且在马井、温江的钻井中，须五段发现了 2～3 层凝灰岩薄层。因此从研究区的地质情况来看，认为Fe 离子的来源主要来自火山岩蚀变和黑云母水解过程。

3 绿泥石与胶结作用的关系

薄片观察发现，具有绿泥石环带的砂岩，其孔隙后期胶结物含量少。在含有绿泥石环带的砂岩中，粒间不发育方解石胶结作用，但是晚期方解石能够交代部分长石。

然而对于硅质胶结作用来说，其主要包括两种形式，及石英的次生加大作用和自生石英的形成。石英的次生加大一般从早成岩阶段开始，而自生石英则主要出现在晚成岩A期，两者的形成都需要弱酸性介质(pH 值为5～6)、富含硅离子(Si+)，并且有较高的温度。绿泥石环带与硅质胶结所生成的酸碱性条件不同是影响石英此生加大的主要因素。而绿泥石所形成在压实作用较弱、颗粒以点接触为主的成岩作用早期，占据石英次生加大的所需要的生长基底或成核表面，进一步抑制了石英的次生加大作用。然而对于连通性不同的砂岩来讲，多余的SiO2会随着流体运移出去，在别处形成石英的次生加大或者以自生石英的形式形成。但是对于封闭的体系来讲，多余的SiO2会雏晶的形式出现。绿泥石对石英次生加大也是有条件的，温度达到160℃以上，绿泥石环带之下可见生长的次生石英(图1A，图1B)，占据绿泥石晶间孔的20%～40%。所以说绿泥石对硅质胶结作用是有条件的，并且是抑制而非阻止。

4 绿泥石与砂岩储集性的关系

在砂岩储层发育与演化过程中，自生绿泥石的作用一直是一个有争议的问题，有相当数量国内学者认为自生绿泥石的存在对孔隙发育不利。统计发现，在绿泥石含量小于2%时绿泥石含量对孔渗的影响不大；当含量介于2%～4%的时候可以发现砂岩孔隙度的改善不是特别明显，但是砂岩的渗透率得到明显的提高；当绿泥石的含量大于4%，其与孔隙度的相关性不大，并且随着绿泥石含量的增加，其渗透率反而减小，见图2。因此绿泥石含量与储层的好坏具有一定的统计规律。

绿泥石环带与砂岩储集性的关系通过铸体薄片分析发现，研究层位中储集砂岩的主要孔隙为粒内溶孔和残余原生粒间孔，并以残余原生粒间孔为主，见图3。前人研究指出，绿泥石环带是分流河道等高能沉积环境的反映。

图1 绿泥石环带下的适应次生加大

图2 绿泥石含量与孔渗关系图

图3 储集砂岩中主要孔隙类型及面孔率

绿泥石环带的存在也是与这种高能环境相匹配的砂岩原生粒间孔发育的指示，因此绿泥石环带发育的砂岩形成良好的储层的主要原因是组成储层本身的碎屑物质的分选性好，粘土矿物相对较少，原生孔隙发育；其次是绿泥石对储层原生孔隙起到了一定的保护作用(主要还是原生矿物本身)，这是这两者的结合才使得含有一定量绿泥石的砂岩的储层性质较好。

5 结 语

1)从须家河组的绿泥石环带特征来看，说明本区绿泥石环带的主要是以新生沉淀形式形成，并认为Fe离子的来源主要来自火山岩蚀变和黑云母水解过程。

2)绿泥石对硅质胶结作用是有条件的，只是在一定的程度上阻止了硅质胶结作用，并不能够完全阻止。

3)绿泥石只是在一定的程度上改善了砂岩储层的储集性，对砂岩储层储集性好坏的关键因素还在于砂岩本身的性质。