四川盆地中西部地区须家河组砂岩储层微观孔隙特征与成岩作用

刘 洋，百成钢，徐芳艮

(1.中国地质大学(武汉)地空学院，湖北 武汉 430074；2.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059)

四川盆地中西部地区须家河组砂岩储层微观孔隙特征与成岩作用

刘 洋1，百成钢2，徐芳艮2

(1.中国地质大学(武汉)地空学院，湖北 武汉 430074；2.成都理工大学能源学院，四川 成都 610059)

四川盆地上三叠统须家河组是重要的天然气勘探领域，其砂体分布广泛而稳定，但储层非均质性强。为了揭示不同区域须家河组储层特征的差异，通过镜下铸体薄片观察，结合扫描电镜、X衍射分析等技术手段，对区内须家河组储层微观孔隙特征与成岩作用进行研究。研究结果表明，须家河组储层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主，孔隙类型由原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔和裂缝构成，其中粒间溶孔和粒内溶孔是最主要的孔隙类型，且各区域各层段岩石学特征及微观孔隙特征表现出明显的差异性；成岩作用包括破坏性成岩作用和建设性成岩作用，其中破坏性成岩作用主要为压实作用和胶结作用，建设性成岩作用为溶蚀作用和破裂作用，前者导致中西部地区须家河组储层逐渐演变为致密砂岩储层，后者作用占主导则导致致密砂岩储层中发育与保存相对优质储层。

储层特征；成岩作用；须家河组；中西部地区；四川盆地

须家河组是四川盆地勘探的重点层位之一，目前国内对该层位已有几十年的研究历史且取得了诸多成果，成为盆地内又一重要的天然气勘探领域。须家河组由先前的构造气藏勘探为主，逐渐向岩性气藏勘探转变，且展现出了良好的勘探势头，这对于扩大盆地内天然气勘探具有重要意义。须家河组砂体分布广泛而稳定，但在纵向和横向上储层有较大的非均质性，通过镜下铸体薄片观察、结合扫描电镜、X衍射分析等技术手段，对区内须家河组微观孔隙特征与成岩作用进行研究，旨在揭示不同区域不同层段须家河组储层特征的差异。

1 地质背景

现今四川盆地的构造格局是在经历了印支运动、燕山运动、喜马拉雅运动改造后才得以定形，西以龙门山断裂为界、东以七曜山断裂为界、北以城口断裂为界、南以峨眉-瓦山断裂为界，面积约为18×104km2[1-2]。须家河组沉积厚度多为数百米不等，岩性以黄灰色砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩和泥岩夹煤层为主，由下至上可划分为须一段到须六段6个岩性段。四川盆地须家河组主要分布于川中和川西地区，为此，四川盆地中西部地区为须家河组重点勘探地区和天然气主产区(图1)。

图1 四川盆地须家河组地层结构与气藏分布特征(据王红军，2011)

2 储层岩石学特征

2.1 砂岩岩石成分特征

须家河组储集层为一套陆源碎屑岩，石英含量相对较低，多低于75%，长石和岩屑含量相对较高，杂基含量和胶结物含量均普遍小于7%，成分成熟度指数一般在1.6～4.0之间。同时其碎屑颗粒磨圆较好，分选较好，杂基含量较少。可见其具有成分成熟度较低、结构成熟度较高的特点[3]。

2.1.1 碎屑颗粒特征

2.1.1.1 石英

石英含量大多为30.3%～69.8%，平均57.9%。石英颗粒多为单晶石英，除少部分石英是强波状消光外，大部分无波状消光，可见石英大部分来自火成岩，部分来自深变质岩。

2 .1 .1.2 长石

长石含量大多为1.1%～15.3%，平均为7.9%，总体上含量较低，部分长石被溶蚀。长石以正长石为主，另有斜长石、微斜长石和条纹长石。长石中常见蚀变现象，尤以正长石和斜长石最为发育，长石常被方解石交代。

2 .1 .1.3 岩屑

岩屑含量较高，一般为8%～60%之，平均22%，组分较为复杂，但以火成岩岩屑为主。火成岩屑中主要为凝灰岩和酸性喷出岩，变质岩屑中主要为千枚岩和板岩，沉积岩屑中主要为碳酸盐岩。

2.1.2 填隙物特征

填隙物包括杂基及胶结物。砂岩中的杂基主要由绢云母、水云母、伊利石、绿泥石等粘土矿物组成；砾岩中的杂基主要为粉细砂。须家河组砂岩中杂基含量大多为0.1%～15.0%，平均2.6%，总体上杂基含量较少。

2 .2 砂岩岩石类型及分布特征

1.石英砂岩；2.长石石英砂岩；3.岩屑石英砂岩；4.长石砂岩；5.岩屑长石砂岩；6.长石岩屑砂岩；7.岩屑砂岩

图2 中西部地区须家河组岩石类型三角图

须家河组储层岩石类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，长石石英砂岩及岩屑石英砂岩也普遍存在(图2)。主要储层段须二段、须四段、须六段的岩性特征在不同区域上存在较大的差异[4-5]。

2.2.1

川中及川中～川南过渡带地区，岩性以长石石英砂岩和岩屑长石砂岩为主，长石岩屑砂岩次之，少量长石砂岩与岩屑石英砂岩(图3A)；大巴山前缘地区岩性主要为岩屑砂岩(图3B)；川西地区北部储层岩性则以岩屑石英砂岩和石英砂岩为主，另有少量长石石英砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑砂岩(图3C)；川西地区南部储层岩性则主要为长石石英砂岩、长石砂岩与岩屑长石砂岩(图3D)。

2.2.2 须四段

川西地区北部须四段岩性以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主(图4A)，石英和长石含量较低，岩屑以碳酸盐岩岩屑为主，杂基含量较高，这与该区须四期龙门山北段抬升隆起成为盆地新的物源系统有关，川西北地区以冲积扇沉积体系为主，近源沉积，砂岩成熟度低；川西地区南部岩性主要为长石石英砂岩、岩屑石英砂岩与岩屑长石砂岩(图4B)，相对于同地区须二段岩屑含量明显增高；川中及川中～川南过渡带须四段岩石类型主要为长石石英砂岩、长石岩屑砂岩与岩屑长石砂岩(图4C)；大巴山前缘地区岩石类型主要为岩屑砂岩(图4D)，岩屑含量相对较高，与须二段相比，石英和长石含量都有所降低，而岩屑含量有所增高，表明物源供给较充足，供给速率大，碎屑为近源沉积。

图3 中西部地区须二段岩石类型三角图

图4 中西部地区须四段岩石类型三角图

2.2.3 须六段

图5 川中地区须六段岩石类型三角图

川中及川中～川南过渡带地区，须六段储层岩性主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑砂岩与岩屑砂岩，少量长石石英砂岩与岩屑长石砂岩(图5)；大巴山前缘地区离物源很近，其储层特征主要为石英、长石含量低、变质岩屑和杂基含量高；川中及川中～川南过度带则以长石含量高、碳酸岩屑和杂基含量很低为特征。综上所述，根据平面上不同地区须家河组储层岩性的变化，推测其沉积物源来自盆地的四个方向，东边为江南古陆，西边为龙门山古陆和康滇古陆，南边为黔中古陆，北边为大巴山古陆。

3 储层微观孔隙特征

四川盆地中西部地区须家河组储层孔隙类型按成因可分为原生孔隙、次生孔隙和裂缝，原生孔隙包括原生粒间孔，次生孔隙包括粒间溶孔，粒内溶孔和铸模孔，其中粒间溶孔和粒内溶孔是最主要的孔隙类型。

3 .1 原生粒间孔

薄片镜下观察原生粒间孔多呈三角形，大多为早期绿泥石充填后的剩余粒间孔(图6A、B)，川中及川西北部较为发育这类孔隙。绿泥石的生长使颗粒形成包壳，能够有效地阻止石英加大，以及起到抗压实的作用。

3.2 粒间溶孔

粒间溶孔是溶蚀作用发育于颗粒之间，在原有粒间孔隙基础上对颗粒进行溶蚀形成的孔隙(图6C)[6]。研究区粒间溶孔主要由长石和岩屑被溶蚀而形成，孔中常见未被完全溶蚀的残留物，孔隙边缘不规则。

3.3 粒内溶孔和铸模孔

粒内溶孔是颗粒内部被酸性流体溶蚀时形成的孔隙(图6D)。粒内溶孔是研究区最常见的孔隙类型。粒内溶孔尺寸较小，且沿节理溶蚀现象明显，为主要的储集空间之一。铸模孔为碎屑颗粒被完全溶蚀仅保留其外形轮廓或少量残余物的孔隙(图6E)。研究区储层可见长石和岩屑铸模孔，主要为长石颗粒被溶蚀，并可见被溶蚀后残余的绿泥石粘土膜。溶蚀孔隙主要发育在川西南部和川中及川中～川南过渡带。

3.4 微裂缝

微裂缝是地层在构造应力作用下形成的裂缝(图6F)，地下流体可沿裂缝进行溶蚀，使裂缝进一步扩大。裂缝在储集空间中所占比例虽然不大，但对于改善储集物性，提高渗透率起着重要的作用。

A：剩余原生粒间孔，绿泥石膜，合川1井，2151.57m，须二段，10×4，(-)；B：剩余原生粒间孔，合川1井，2190.71m，须二段，10×20，(-)；C：粒间溶孔，潼南104井，2181.11m，须二段，10×4，(-)；D：粒内溶孔，粒间微孔，广安101井，2070.09m，须六段，10×4，(-)；E：铸模孔，合川1井，2120.5m，须二段，10×20，(-)；F：粒内破裂缝，潼南104井，2179.82m，须二段，10×10，(-)。

图6 中西部地区须家河组储层孔隙类型

4 储层成岩作用

4.1 破坏性成岩作用

4.1.1 压实作用

压实作用是地层随埋深的增加逐渐致密化的过程。对薄片的观察结果表明，研究区储集砂岩经受的压实作用属中等-强压实，碎屑点-线接触及凹凸-缝合线接触在砂岩中均有出现，部分塑性岩屑及云母发生弯曲变形(图7A)。各地区视压实率(视压实率=(原始孔隙度-粒间体积)/原始孔隙度×100%)在78%～96%之间，平均82%，也就是说砂岩中80%以上的孔隙损失是由压实作用引起的。

4.1.2 胶结作用

砂岩中常见的胶结物有碳酸盐胶结物、硅质胶结物和粘土矿物胶结物。碳酸盐胶结是须家河组砂岩中常见的胶结作用，硅质胶结主要以次生加大为主，并有少量以自生石英的形式充填于孔隙中(图7B)。粘土矿物胶结则以环边式和孔隙式为主要胶结类型，常见的粘土矿物有绿泥石和伊利石，它们可以是自生的，也可以由成岩过程中演化而成。

4 .2 建设性成岩作用

4.2.1 溶蚀作用

溶蚀作用是碎屑颗粒和填隙物在成岩时期发生溶解的过程，溶蚀作用是碎屑岩储层次生孔隙形成的主要原因，区内不同地区的溶蚀强度不等，溶蚀孔隙对砂岩孔隙度的贡献也不相同(图7C)[7]。须家河组储层溶蚀作用主要有埋藏溶蚀和地表溶蚀两种类型，以埋藏溶蚀为主。

4.2.2 破裂作用

须家河组地层在三叠纪末晚印支运动和侏罗纪-白垩纪末的燕山运动时主要遭受抬升剥蚀，而晚白垩世以来的喜山运动使其褶皱抬升，形成大量背斜，并产生了诸多对改善储层连通性起到积极作用的构造裂缝。(图7D)。

A：压实、压溶作用中等偏强，颗粒线接触，潼南104井，2172.81m，须二段，10×4，(-)；B：石英次生加大，广安101井，2078.92m，须六段，10×20，(-)；C：粒内溶孔，合川7井，2190.71m，须二段，10×20，(-)；D：粒内破裂缝，潼南102井，2251.36m，须二段，10×4，(-)。

图7 中西部地区须家河组储成岩作用类型

5 结论

(1)须家河组储层岩石类型以长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主，川西南地区主要为岩屑长石砂岩，川西北地区的长石含量减少，岩性主要为岩屑砂岩，川西中部地区则主要为岩屑砂岩和长石砂岩，川中地区主要为长石岩屑砂岩和岩屑石英砂岩，自西向东岩屑含量减少、石英含量增加。

(2)须家河组储层孔隙类型有原生粒间孔、粒间溶孔、粒内溶孔、铸模孔和裂缝，其中粒间溶孔和粒内溶孔是最主要的孔隙类型。川西北部以粒间孔为主，溶蚀孔隙不发育。川西南部则以溶孔为主，少见粒间孔。川中及川中～川南过渡带则以粒间孔及粒内溶孔均普遍发育。

(3)按照成岩作用类型对储层物性的影响，须家河组储层中发生的成岩作用可以分为破坏性成岩作用和建设性成岩作用。其中破坏性成岩作用包括压实作用和胶结作用，建设性成岩作用包括溶蚀作用和破裂作用，前者导致四川盆地中西部地区须家河组储层逐渐演变为致密砂岩储层，后者作用占主导则导致密砂岩储层中发育与保存相对优质储层。

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(本文文献格式：刘 洋，百成钢，徐芳艮.四川盆地中西部地区须家河组砂岩储层微观孔隙特征与成岩作用[J].山东化工，2016，45(02)：96-98.)

2015-12-03

P618.13

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1008-021X(2016)02-0096-03