四川盆地西部侏羅系儲層控制因素差異性分析

劉 柏，辛榮躍，樊仕海，楊 華，李洪林

（中國石油西南油氣田分公司川西北氣礦，四川江油 621741）

四川盆地西部地區（以下稱為川西地區）侏羅系地層主要為一套干旱氧化環境下的陸相沉積產物，自下而上劃分為自流井組、沙溪廟組、遂寧組以及蓬萊鎮組。自1959年川西地區第一個侏羅系氣藏——川泰蓬萊鎮組氣藏發現以來，經過60年的勘探，發現了40余個侏羅系氣藏，這些氣藏多分布在沙溪廟組及蓬萊鎮組[1-3]，這兩個組的氣藏個數占了侏羅系氣藏總數的83%，累計產氣量約占整個侏羅系產量的95%。侏羅系累計提交探明儲量超過4 000×108m3，顯示出侏羅系廣闊的天然氣勘探開發前景[4]。

同一地區不同層位的勘探開發效果差異較大，如蘇碼頭地區沙溪廟組平均單井累產量為蓬萊鎮組的 2.3倍；同一層位不同地區的勘探開發效果亦有所不同，如平落壩、蘇碼頭地區沙溪廟組平均單井累產量為白馬廟、觀音寺、大興西等地區沙溪廟組單井累產量的3倍。前人研究表明，侏羅系氣藏為典型的次生氣藏，良好的儲集體為成藏的重要控制因素[5-8]。因此，有必要深化認識儲層特征及控制因素，以尋找優質儲層發育的范圍及油氣勘探開發有利區域。

1 儲層特征

研究區侏羅系為沖積扇–湖泊沉積體系，沖積扇主要發育于龍門山山前帶，向南東、南逐步過渡為河流–濱淺湖，其主要儲層為在河流及河湖交替環境下沉積的水下分流河道砂體和河口壩砂巖[9-10]。

沙溪廟組巖性主要為巖屑長石砂巖和長石砂巖，部分為長石巖屑砂巖及巖屑砂巖。長石以正長石為主，含量為3%～55%。巖屑以沉積巖巖屑為主，含少量噴出巖及變質巖屑。膠結物主要為方解石，其次為綠泥石，部分砂巖段見自生高嶺石和硅質膠結，含量0.1%～4%。顆粒分選較好，以次棱角狀為主，粒度以細、中粒為主。

蓬萊鎮組巖性主要為細粒巖屑長石砂巖、長石巖屑砂巖，其次為巖屑砂巖及長石砂巖。各個碎屑組分中，以長石和巖屑含量較高且變化大，長石含量為 10%～35%，巖屑則為 10%～41%，巖屑以沉積巖巖屑為主，且含少量噴出巖及變質巖屑；膠結物主要為方解石膠結，膠結類型多為接觸–孔隙式。碎屑顆粒分選中等–好，呈次棱角狀，結構成熟度中等。

微觀薄片及電鏡掃描顯示，侏羅系儲集空間主要為溶蝕孔，含少量殘余粒間孔，局部發育微裂縫（圖1）。巖心物性分析顯示，沙溪廟組孔隙度最大值為18.76%，平均為8.31%，呈雙峰形態；最大滲透率為 3.49×10–3μm2，平均為 0.14×10–3μm2；蓬萊鎮組孔隙度最大值為23.40%，平均為10.95%，呈雙峰形態；滲透率最大值為37.90×10–3μm2，平均為1.91×10–3μm2。沙溪廟組為特低孔、特低滲致密砂巖儲層，蓬萊鎮組儲集性能好于沙溪廟組， 為低孔、低滲致密砂巖儲層。

圖1 儲集空間類型

2 沉積作用的差異控制

沉積作用與成巖作用是碎屑巖儲層主要的控制因素[11-14]。沉積作用是儲層發育的基礎。沉積因素中的沉積微相及巖石組構（尤其是巖石粒度）等因素控制了儲層物性的原始條件和抵抗后期改造的能力，物源區母巖性質直接影響著砂巖碎屑組分等特征，源區母巖是砂巖沉積作用的物質基礎。

2.1 物源差異對物性的差異控制

研究區侏羅系沉積期存在龍門山南段和中段兩大物源體。龍門山南段物源為短軸物源，存在大邑及蘆山兩個物源供給區，主要影響西部的大邑–滎經地區，砂巖呈現出“富巖屑、貧長石”的特征；東邊的龍泉驛—眉山一帶主要受龍門山中段長軸物源體影響，砂巖呈現出“貧巖屑、富長石”的特征；中部的邛崍–丹棱地區則同時受兩個物源體的共同影響。

研究區內1 746個巖心孔隙度及1 604個巖心滲透率統計數據顯示，蓬萊鎮組長石類巖心孔隙度及滲透率分別為13.2%、2.7×10–3μm2，為巖屑類砂巖的1.83倍、6.75倍；沙溪廟組長石類巖心孔隙度及滲透率均為巖屑類砂巖的3倍（表1）。

表1 不同巖性與物性對比

2.2 沉積微相對物性的差異控制

川西地區侏羅系儲集體在三角洲平原的分流河道及三角洲前緣的水下分流河道、河口砂壩、遠砂壩等微相中均有發育。

各微相沉積時，水動力條件的差異導致了巖石成分和孔隙結構的不同，沉積微相對儲層物性具有明顯的控制作用[15]。

水下分流河道及河口砂壩為有利的沉積微相，其砂體發育面積廣、厚度大，孔隙度較高，是油氣有利的儲集場所。水上分流河道砂體對油氣儲集相對有利，遠砂壩砂體分布面積小、厚度小，物性普遍較差，不利于油氣的儲集（表2）。

即使在同一有利相帶之中的砂體，物性也有一定的差異，如三角洲前緣河口壩中的物性一般具有從砂體底部向上逐漸變好的趨勢，這可能與河口壩沉積由下向上粒徑逐漸變粗有關。

表2 不同沉積微相與物性對比

2.3 粒度對物性的差異控制

一般而言，粒度較粗的砂巖沉積區，其水動力條件較強，細小顆粒物質如泥質填充物等大多被帶走，保留了較多的儲集空間，具有較好的儲集性能[16-17]。而粒度較細的砂巖區，較多的細小顆粒物質還殘留在原始孔隙中，孔滲性相對較差。

研究區內近430個不同粒度砂巖的物性統計數據顯示（圖2），沙溪廟組以中粒砂巖的儲集性能最好，細粒及粉粒儲集條件較差，在滲透性方面表現尤為突出。蓬萊鎮組中的細粒砂巖為有利的儲集體，孔隙度為粉粒砂巖的2.5倍，滲透率相差則達到2個數量級。

圖2 不同粒徑砂巖與物性關系

3 成巖作用的差異控制

根據成巖作用對儲層物性的影響，可將成巖作用分為兩大類，壓實作用、膠結作用為破壞性成巖作用，使得儲層孔滲降低[18-19]；溶蝕作用則可以較好地改善儲層物性，為建設性成巖作用。

3.1 成巖作用的定量分析

為更直觀地分析成巖作用對儲層的影響，本文引用李維嶺等（2015年）建立的成巖作用改造儲層孔隙模型[20]，即原始孔隙（未經歷成巖作用之前）=破壞性成巖作用損失孔隙+剩余殘余孔隙，其中剩余殘余孔隙=現今孔隙-溶蝕孔隙。

根據Beard等（1973年）提出的一種恢復砂巖原始孔隙度計算方法[21]，研究區侏羅系砂巖樣品的分選系數為1.16～1.39，平均為1.26，原始孔隙度為37.4%～40.7%，平均值為39.1%。

因壓實、膠結等破壞性成巖作用損失的孔隙度分別為17.0%、12.0%，溶蝕作用使孔隙度增加了1.7%（表 3）。

表3 砂巖樣品孔隙度演化數據

3.2 成巖作用對儲層物性的差異化影響

破壞性成巖作用使沙溪廟組原始孔隙度損失了30.9%，占總體積的80.4%，其中壓實作用對沙溪廟組儲層的影響較大，儲層原始孔隙的損失率達到52.8%。

壓實作用和膠結作用對蓬萊鎮組儲層的影響基本相當，原始孔隙度分別減少13.8%，13.4%，累計減少的孔隙度占原始孔隙度的70.5%。溶蝕作用對蓬萊鎮組、沙溪廟組儲層的改善作用差異不大，孔隙增加率分別為4.3%、4.6%（圖3）

沙溪廟組壓實作用對水下分流河道砂體、河口壩砂體儲層的控制作用均明顯，原始孔隙減少率分別為48.2%和57.4%。水下分流河道砂體膠結作用導致原始孔隙減少率為36.0%，強于河口壩砂體。溶蝕作用對河口壩砂體儲層的改善作用較為突出，原始孔隙增加率為8.7%。蓬萊鎮組破壞性成巖作用對水下分流河道砂體影響相對較小，原始孔隙減少率為66.8%，對河口壩砂體、席狀砂體影響較大，剩余原始孔隙比例分別為6.8%、4.8%，原始孔隙基本損失殆盡。水下分流河道砂體中溶蝕作用對儲層進行改善較為顯著，使得原始孔隙增加率為6.4%，河口壩砂體、席狀砂體的溶蝕則表現不明顯（表4）。

圖3 主要成巖作用與孔隙演化關系

表4 不同成巖作用與不同微相儲層物性關系統計

經過多期多種成巖作用，沙溪廟組水下分流河道砂體、河口壩砂體剩余儲集空間分別為原始孔隙的16.3%、32.2%；蓬萊鎮組水下分流河道砂體、河口壩砂體、席狀砂體原始孔隙分別剩余39.6%、7.3%、5.1%。由此可見，蓬萊鎮組水下分流河道砂體、沙溪廟組河口壩砂體儲集性能最好，其次為沙溪廟組水下分流河道砂體，蓬萊鎮組河口壩砂體、席狀砂體的物性最差。

4 結論

（1）川西地區侏羅系砂巖原始儲層物性受控于沉積因素，由龍門山中段物源控制的水下分流河道及河口壩長石類砂體儲集性能最佳，其次為三角洲平原水上分流河道；同時粒度愈粗，儲層物性愈好，滲透性方面表現的尤為明顯。

（2）沙溪廟組破壞性成巖作用使原始孔隙損失了80.4%，強于蓬萊鎮組，尤其是壓實作用導致沙溪廟組物性差于蓬萊鎮組。蓬萊鎮組水下分流河道砂體的破壞性成巖作用較沙溪廟組弱，溶蝕作用較強，剩余儲集空間為沙溪廟組的 2.4倍；而河口壩砂體則相反，剩余儲集空間僅為沙溪廟組的22.7%。

（3）總的來看，沙溪廟組河口壩砂體與蓬萊鎮組水下分流河道砂體儲集性能優越，為有利的勘探開發目標。