簡陳輝夏青松陳強蔣波曾杰

（1.西南石油大學，成都 610500；2.四川省煤田地質(zhì)局一四一隊，德陽 618000；

3.川慶物探公司物探研究中心，成都 610213；4.西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，克拉瑪依 834000）

蜀南東南部地區(qū)須家河組四段成巖作用研究

簡陳輝1夏青松1陳強2蔣波3曾杰4

（1.西南石油大學，成都 610500；2.四川省煤田地質(zhì)局一四一隊，德陽 618000；

3.川慶物探公司物探研究中心，成都 610213；4.西部鉆探克拉瑪依錄井工程公司，克拉瑪依 834000）

將綜合成巖相劃分為與每種成巖作用相對應(yīng)的單因素成巖相，建立不同類型成巖相的測井曲線特征。根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡等分析測試資料確定巖心取樣點的成巖相類型，結(jié)合測井曲線特征分析單井成巖相。在大量單井成巖相分析基礎(chǔ)上，確定其展布規(guī)律，編制蜀南東南部地區(qū)須家河組四段成巖相平面分布圖。

成巖作用；成巖相；須家河組；儲層

沉積物被埋藏之后，各種沉積作用將以多種方式對儲層的原始物性進行改造。壓實作用以機械壓實力縮小儲層的孔隙空間、破壞儲層的孔滲性能；膠結(jié)作用以生成各種自生礦物的形式對孔隙和喉道進行充填；交代作用和重結(jié)晶作用通過改變礦物成分和巖石結(jié)構(gòu)從而影響儲層物性；溶解作用則通過對儲層中不穩(wěn)定組分的溶解增加儲層的孔隙空間、改善儲層的孔滲性能。本文在此主要研究成巖作用，擬為蜀南東南部地區(qū)須家河組四段儲層的進一步深入研究提供理論參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

如圖1所示，研究區(qū)位于四川盆地華鎣山斷裂東南部，南至長垣壩構(gòu)造帶，東至中梁山-石梁峽，西北以華鎣山斷裂為界，主要包括丹鳳場、梁董廟、李子壩、壇子壩、廟高寺、二里場、牟家坪-南井、付家廟、宋家坪、廣福場等構(gòu)造，工區(qū)面積約10 000km2。

圖1 研究區(qū)范圍

中三疊世末的印支運動一幕，對整個上揚子地臺區(qū)有強烈的影響。一個以現(xiàn)今四川盆地為主體的前緣—內(nèi)陸湖盆已初具形態(tài)，在地殼整體升降，幾乎無強烈斷裂活動的情況下，研究區(qū)內(nèi)沉積平穩(wěn)，在內(nèi)陸湖盆的大背景下，以三角洲平原亞相沉積環(huán)境為主。

在本次研究中將須四段分為上、下亞段，須四下亞段的泥質(zhì)含量較上亞段高，在自然伽馬曲線出現(xiàn)2~4處高值，上亞段主要為厚層塊狀砂巖。

須四段主要以三角洲平原和三角洲前緣沉積為主。巖性以灰白色細-中粒砂巖為主，夾少量薄層狀黑色泥巖及煤線，頂界與須五段黑色頁巖分界。電性以低自然伽瑪、中高電阻為特征，易于分層對比。須四段一般厚度為43～167m。根據(jù)旋回性對比及鄰區(qū)對比情況，以中部一段高伽瑪值的泥巖頂為界把須四段分為上、下兩個儲層段。須四下儲層段厚約65～88m，砂巖比較厚，砂地比一般為 0.7～0.9。 測井響應(yīng)特征為自然伽瑪塊狀低值到低中值變化，雙側(cè)向為塊狀中低電阻夾低阻層，聲波時差中值小幅變化。須四下儲層段是區(qū)域上須家河組的主要儲集層之一，也是本區(qū)的最重要產(chǎn)氣層段。須四上儲層段厚 95～103m，砂巖比較厚，砂地比一般為 0.8～1.0。測井響應(yīng)特征為自然伽瑪塊狀低值夾中高值，雙側(cè)向為塊狀中高電阻夾少量高阻薄層，聲波時差低值小幅變化。

2 成巖作用對儲層物性的影響

成巖作用直接影響著砂巖儲層的孔隙結(jié)構(gòu)面貌，其主要有機械壓實作用、壓溶作用、自生礦物的膠結(jié)作用、溶解作用等。

強烈的機械壓實、壓溶作用是孔隙結(jié)構(gòu)變差的主要原因之一。隨著壓實、壓溶作用增強，顆粒與顆粒之間的有效應(yīng)力增加，這樣會引起顆粒接觸點外的晶格變形和溶解，使顆粒間的接觸關(guān)系由點到線，甚至為凹凸和縫合線，大大降低了孔隙度，而且這種作用是不可逆的。隨著地層的埋深，這種作用更強。如須家河組須六段原生粒間孔平均為5.54%，須四段原生粒間孔平均僅為2.97%，平均損失4.27%。自生礦物的膠結(jié)作用也是須家河組儲層孔隙結(jié)構(gòu)變差的又一重要因素。比如在井25井須六2段，綠泥石和伊利石的產(chǎn)生雖然在孔隙空間只占很小體積，但由于充填在孔隙喉道中縮小了孔喉直徑，因而對流體的流動產(chǎn)生阻礙而限制了滲透性。自20世紀70年代以來的長期研究證明，綠泥石在抑制石英次生加大方面效果尤顯，因此在某種程度上綠泥石包裹層具有積極的意義。

溶蝕作用是須家河組重要的成巖作用，由此形成了大量的次生孔隙，對儲層質(zhì)量的改善起到了重要的作用。被溶蝕的組分包括碎屑長石、巖屑及少量雜基，主要是長石、巖屑。

3 成巖相

成巖相綜合反映巖石的成巖環(huán)境及在該成巖環(huán)境下形成的成巖礦物，即反映成巖環(huán)境的巖石學特征、地球化學特征和巖石物理特征的總和。成巖相是成巖作用的直接表現(xiàn)，構(gòu)造和沉積作用直接決定成巖作用的形式和內(nèi)容。本次研究通過成巖作用分析將綜合成巖相劃分為與每種成巖作用相對應(yīng)的單因素成巖相，分析其構(gòu)造和沉積影響因素，從而確定其展布規(guī)律，再在此基礎(chǔ)上進行疊加，劃分綜合成巖相。成巖相研究與傳統(tǒng)的儲層研究相比，可進一步指出沉積砂體中的有利成巖體，目標與儲集性能直接相關(guān)，更有效地指導油氣勘探。

蜀南東南部須家河組總體勘探程度較低，各區(qū)塊資料豐度差別較大，往往難以達到反映儲層物性差別并進行細致劃分的精度。因此本次研究以地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造、沉積及成巖等方面的單因素成巖相分析，綜合確定儲層綜合成巖相及其展布規(guī)律，從而在儲集砂體內(nèi)指出儲集物性較好區(qū)域。

3.1 成巖相類型劃分及特征

大量薄片的觀察鑒定表明，蜀南東南部須家河組主要成巖作用類型有壓實壓溶作用、膠結(jié)交代作用、溶蝕作用及裂縫破碎作用等。結(jié)合本區(qū)儲層特征可分為6種單因素成巖相：壓實致密相；鈣質(zhì)膠結(jié)相；硅質(zhì)膠結(jié)相；綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相；不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相；構(gòu)造裂縫成巖相。

（1）壓實致密成巖相。埋藏史分析表明，本區(qū)儲層地史時期均經(jīng)歷過深埋-壓實階段，埋深最高可達2 000m，故壓實成巖相在本區(qū)普遍發(fā)育。壓實致密相屬破壞性成巖相，可在本區(qū)平均造成70%～85%的原生孔減孔率。其展布及強度主要受埋深、巖性及礦物成分影響。顆粒組分較細，塑形顆粒含量高的易于壓實，在強壓實作用下砂巖中顆粒接觸關(guān)系主要為線狀和凹凸狀，顆粒排列緊密（見圖2、圖3）。在強壓實作用下，塑性巖屑彎曲變形強烈，面孔率小于1。此類成巖相的砂巖中千枚巖、板巖等塑性巖屑、火山巖屑含量較高，而剛性的石英顆粒含量相對比較低，且?guī)r石類型多為細-中粒巖屑砂巖。壓實致密相與粒度粗粒、沉積環(huán)境及物源有關(guān)。主分流河道相砂體分選較好，且成分成熟度高，抗壓實能力強，故以壓溶作用為主，次級分流河道相中泥質(zhì)等塑性組分含量較高，以壓實作用為主。

圖2 壓實致密成巖相，董15，2 1 95.54m，石英砂巖，無孔隙，（-100）

圖3 壓實致密成巖相，董11，1 535.32m，無孔隙，（-100）

（2）鈣質(zhì)膠結(jié)成巖相。鈣質(zhì)膠結(jié)成巖相在本區(qū)發(fā)育也較普遍，其展布及強度主要受地層流體介質(zhì)及湖盆層序演化控制。本區(qū)須家河組具有煤系地層背景，早期地層水介質(zhì)為酸性，因此總體缺乏早期碳酸鹽膠結(jié)物。目前巖石中發(fā)育的主要為中期亮晶碳酸鹽膠結(jié)物，強烈膠結(jié)交代時可形成連晶膠結(jié) (圖4)，其方解石膠結(jié)物平均含量達10%，巖石孔隙極不發(fā)育，僅個別樣品見少量的粒間孔和溶蝕孔。鈣質(zhì)膠結(jié)相主要發(fā)育在粉細砂巖和含大量碳酸鹽巖巖屑的砂礫巖中。

（3）硅質(zhì)膠結(jié)成巖相。常見硅質(zhì)膠結(jié)成巖相為石英次生加大。在本區(qū)分布廣泛，可發(fā)育多期加大相，加大級別可達三級(圖5)，其展布及強度主要受巖性及地層水性質(zhì)影響，在低泥質(zhì)含量且石英顆粒含量高的河流相及三角洲相砂體中易于發(fā)育。石英加大屬破壞性成巖作用，可強烈膠結(jié)形成嵌晶結(jié)構(gòu)，使孔隙度和滲透率急驟降低。本區(qū)煤系地層早期酸性地層水背景下早期碳酸鹽膠結(jié)不發(fā)育，而硅質(zhì)膠結(jié)易于在石英含量高、分選好的巖石中發(fā)育。

圖4 鈣質(zhì)膠結(jié)成巖相，丹淺001-6-x1，1612.16m，染色，（-100）

圖5 硅質(zhì)膠結(jié)成巖相，董11，1 526.37m,(-200)

（4）綠泥石薄膜膠結(jié)成巖相。綠泥石薄膜膠結(jié)相隸屬黏土礦物膠結(jié)相，但其對本區(qū)儲層孔隙演化有重要影響，故將其單列出來。綠泥石薄膜形成于早成巖期，本區(qū)鏡下可見其保持早期顆粒外形(圖6)，在早期堵塞粒間孔喉，但是在后期有一定的抗壓實壓溶作用，并可形成水膜，促進顆粒和孔隙水間的離子交換，增強顆粒溶蝕作用。綠泥石黏土膜形成于較安靜的弱還原性水體中，屬準同生化學沉淀物，本區(qū)三角洲平原主分流河道砂體分選較好，水體相對穩(wěn)定，且臨近烴源為弱還原環(huán)境，易于形成綠泥石黏土膜。

（5）不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相。不穩(wěn)定組分溶蝕相對本區(qū)儲集空間的發(fā)育有重要影響，在壓實-壓溶和膠結(jié)作用強，原生孔隙消失殆盡，次生溶蝕孔的發(fā)育決定了儲集物性的好壞。蜀南地區(qū)須家河組主要為巖屑、長石的溶蝕；孔隙類型以溶蝕孔為主，長石和部分火山巖屑是主要被溶蝕的物質(zhì)，形成粒內(nèi)孔、鑄?？准叭芪g擴大粒間孔。本區(qū)的溶蝕作用可分為酸性地層水溶蝕和淡水淋濾溶蝕兩類。酸性地層水溶蝕是指煤系地層中的有機質(zhì)在成熟早期(0.5＜Ro＜1.2)裂解產(chǎn)生有機酸，使地層水介質(zhì)呈酸性，從而使巖石中的不穩(wěn)定組分如長石、巖屑及碳酸鹽組分等溶蝕，產(chǎn)生次生溶孔。本區(qū)北部鄰近生烴中心，有機酸作用強，易于發(fā)生溶蝕(圖7、圖8)。此外本區(qū)經(jīng)歷了印支期末的安縣運動、白堊紀末的燕山運動和喜山運動等構(gòu)造，使局部地層抬升出露接受剝蝕，接受地表大氣淡水淋濾作用形成部分溶蝕孔，大氣淡水淋濾作用在丹鳳場構(gòu)造局部發(fā)育。

圖6 綠泥石薄膜膠結(jié)成巖相，丹淺001-1，1 569.9m，(-200)

圖7 不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相，丹淺001-6-x1，1 596.85m，巖屑溶孔，(-100)

（6）構(gòu)造裂縫成巖相。構(gòu)造裂縫成巖相是改善本區(qū)儲層性質(zhì)的重要因素。本區(qū)儲層普遍致密化，為低孔極低滲儲層，構(gòu)造裂縫雖然對孔隙度貢獻不大，但可極大提高滲透性，改善儲集性能，也可促進孔隙水沿裂縫流動，形成溶蝕孔隙。裂縫的展布及強度主要受構(gòu)造應(yīng)力帶和巖石柔韌性影響。本區(qū)須家河組地層經(jīng)歷了印支末期、白堊紀末的燕山期和喜山期的三期構(gòu)造運動，構(gòu)造所形成的裂縫較多，構(gòu)造縫為水平縫、密集平行分布，縫寬＜0.01mm（圖9）。

取心井的巖心薄片分析畢竟有限，建立成巖相的測井曲線特征可將成巖相在縱向上及平面上展開。利用自然伽馬、電阻率、聲波、密度結(jié)合測井孔隙度建立不同類型成巖相的測井曲線特征(見表1)，這對于單井成巖相分析及編制成巖相平面分布圖都具有重要的意義。根據(jù)鑄體薄片、掃描電鏡等分析測試資料確定巖心取樣點的成巖相類型，結(jié)合不同成巖相類型的測井曲線特征，即可進行單井成巖相分析(圖 10、圖 11)。

3.2 成巖相平面分布

成巖相評價的目的是確定不同類型成巖相的空間分布，進而確定有利儲層分布，預(yù)測有利成巖相的分布區(qū)域。在此編制了須四（上、下亞段）成巖相平面分布圖（見圖12、圖13)。

圖8 不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相，丹淺001-6-x1，1 597.16m長石溶孔，(-100)

圖9 構(gòu)造破裂成巖相，丹淺001-1，須四，1 480.63m，(-100)

（1）須四下亞段成巖相。研究區(qū)主要有綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相、硅質(zhì)膠結(jié)成巖相、不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相及壓實致密成巖相；丹鳳場、黃瓜山、立石場、南井及牟家坪構(gòu)造為綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相；南井-陽高寺發(fā)育不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相；合江、二里場地區(qū)發(fā)育綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相；綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相區(qū)以殘余粒間孔為主，不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相區(qū)以次生溶孔為主。納溪、付家廟地區(qū)為壓實致密成巖相；此區(qū)巖石儲層孔隙度極低，局部層段發(fā)育方解石連晶膠結(jié)。臨風場，梁董廟構(gòu)造區(qū)為壓實致密膠結(jié)成巖相，偶有構(gòu)造破裂成巖相。

表1 蜀南東南部地區(qū)須家河組不同類型成巖相測井曲線特征

（2）須四上亞段成巖相。丹鳳場、黃瓜山、立石場、南井-陽高寺構(gòu)造為綠泥石環(huán)邊膠結(jié)+不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相，丹鳳場構(gòu)造局部發(fā)育構(gòu)造破裂成巖相，此區(qū)殘余粒間孔及次生溶孔較發(fā)育。牟家坪、合江、納溪、二里場地區(qū)發(fā)育綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相，此區(qū)殘余粒間孔較發(fā)育。朱沱鎮(zhèn)、臨風場，梁董廟構(gòu)造區(qū)為壓實致密膠結(jié)成巖相，偶有構(gòu)造破裂成巖相。

4 成巖作用在儲層改造中的地位

成巖作用對初始儲層物性進行改造，此過程中成巖作用受到沉積相和構(gòu)造活動的控制。在有利的沉積相帶范圍內(nèi)，儲層的改善性成巖作用得以充分發(fā)生，形成大量的溶蝕孔隙，或者形成“成巖圈閉”。避開構(gòu)造對儲層物性的破壞作用，在沉積相帶、成巖作用兩者之間，沉積相帶對儲層物性的控制具有普遍性、基礎(chǔ)性，成巖作用對儲層物性的改造具有雙向性、局限性。

須四段主要為三角洲平原沉積，分流河道沉積厚層的中-細砂巖，具有中等孔隙度，主要為原生粒間孔，后期成巖改造過程中保留砂體中間部位的 “甜點”。構(gòu)造活動發(fā)生后對厚層砂體的影響一般都比較小，使得這部分儲層仍保持沉積相主控的特征，而成巖作用對儲層的改造處于次要地位。

綜上分析認為，研究區(qū)的砂巖儲層宏觀上受控于三角洲平原分流河道主砂帶和裂縫帶 （特別是構(gòu)造高陡部位），微觀上受控于成巖作用。

5 結(jié) 語

（1）強烈的機械壓實、壓溶作用、自生礦物的膠結(jié)作用是須家河組儲層孔隙結(jié)構(gòu)變差的重要因素。而溶蝕作用形成了大量的次生孔隙，對儲層質(zhì)量的改善起到了重要的作用。

圖10 丹淺001-1井第3-4次取心段成巖相

（2）蜀南東南部地區(qū)須家河組四段主要成巖作用類型有壓實-壓溶作用、膠結(jié)交代作用、溶蝕作用及裂縫破碎作用等。根據(jù)本區(qū)儲層特征可分為6種單因素成巖相：壓實致密相；鈣質(zhì)膠結(jié)相；硅質(zhì)膠結(jié)相；綠泥石環(huán)邊膠結(jié)成巖相；不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相；構(gòu)造裂縫成巖相。

（3）有利成巖相的分布區(qū)域：須四下亞段南井-陽高寺發(fā)育不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相；須四上亞段丹鳳場、黃瓜山、立石場、南井-陽高寺構(gòu)造為綠泥石環(huán)邊膠結(jié)+不穩(wěn)定礦物溶蝕成巖相，此區(qū)殘余粒間孔及次生溶孔較發(fā)育。其中丹鳳場構(gòu)造還局部發(fā)育構(gòu)造破裂成巖相。

（4）研究區(qū)的砂巖儲層宏觀上受控于三角洲平原分流河道主砂帶，裂縫帶 （特別是構(gòu)造高陡部位），微觀上受控于成巖作用。

圖11 丹淺001-1井第1-2次取心段成巖相

圖12 須家河組須四一段成巖相圖

圖13 須家河組須四二段成巖相圖

[1]馮增昭.沉積巖石學[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

[2]劉寶珺,曾允孚.巖相古地理基礎(chǔ)和工作方法[M].北京:地質(zhì)出版社,1985.

[3]王允誠.油氣儲層地質(zhì)學[M].北京：地質(zhì)出版社，2008.

[4]姜在興.沉積學[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[5]邸世祥.中國碎屑巖儲集層的孔隙結(jié)構(gòu)[M].西安：西北大學出版社,1991.

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[7]四川盆地陸相中生代地層古生物編寫組.四川盆地陸相中生代地層古生物[M].成都：四川人民出版社，1984.

[8]呂源梅.丹鳳場構(gòu)造須家河組儲層特征研究[D].成都：西南石油大學，2009.

Abstract：According to the casting thin sections,scanning electron microscopy analysis of test data to determine the core sampling points diagenetic facies,combined with logging curves,the single well diagenetic facies can be analyzed.Based on a large number of single well diagnetic facies analysis,the Spread law can be determined,Shunan southeast Xujiahe Sec diagenetic phase-plane distribution can be got.

Key words：diagenesis；diagenetic facies；Xujiahe Formation；reservoir

The Study of the Diagenesis of Forth Members of the Xujiahe Formation in the Southeast of Shunan

JIAN Chenhui1XIA Qingsong1CHEN Qiang2JIANG Bo3ZENG Jie4
(1.Southwest Petroleum University,Chengdu 610500；2.141 Team of Coalfield Geological Bureau of Sichuan Province，Deyang 618000;3.Geophysical Research Center of Chuanqing Geophysical Company，Chengdu 610213;4.Karamay Logging Engineering Company of Western Drilling，Karamay 834000)

TE122

A

1673-1980（2012）02-0018-06

2011-11-03

四川省重點學科建設(shè)項目(SZD0414)

簡陳輝 (1985-)，男，四川成都人，西南石油大學在讀碩士研究生，研究方向為礦產(chǎn)普查與勘探。