賴 錦，王貴文，2，陳陽陽，黃龍興，張莉莉，王 迪，孫艷慧，李 梅

1.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249

2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249

3.中石油測井有限公司塔里木事業(yè)部，新疆 庫爾勒 841000

4.中石油測井有限公司國際事業(yè)部，北京 102206

0 引言

川中蓬萊地區(qū)位于四川盆地中部偏西，面積約8 500km2，斷層不發(fā)育，總體為一地勢西南高、東北低的單斜構(gòu)造。研究區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組為一套陸相含煤碎屑巖沉積，根據(jù)巖性、沉積旋回可將其自下而上劃分為須一至須六段［1］。其中：須一、須三、須五段主要形成于濱淺湖沉積環(huán)境，巖性以泥頁巖為主，是須家河組主要的烴源巖；須二、須四、須六段沉積環(huán)境主要為大規(guī)模發(fā)育的辮狀河三角洲，巖性主要為砂巖，是須家河組主要的儲集層，研究區(qū)內(nèi)尤以目的層須二段勘探前景和潛力最好。須二段沉積以近物源辮狀河三角洲前緣為主，發(fā)育水下分流河道和河口壩等微相（圖1）。儲層雖整體處于有利的沉積相帶，但由于地質(zhì)歷史時期經(jīng)歷的成巖作用改造復(fù)雜，現(xiàn)今總體表現(xiàn)為低孔低滲、非均質(zhì)性強的特征，孔隙結(jié)構(gòu)和測井響應(yīng)特征均較為復(fù)雜，直接影響了天然氣勘探的效果。尋找具有相對較高孔隙度和滲透率的優(yōu)質(zhì)儲層，即“甜點”的分布是研究區(qū)現(xiàn)階段天然氣勘探的主要目標(biāo)。

研究表明，成巖相高度概括了沉積物自形成之后直至變質(zhì)作用發(fā)生之前的成巖作用，并綜合考慮了成巖礦物、成巖階段、成巖環(huán)境和成巖演化序列等對儲層孔隙結(jié)構(gòu)和儲集物性的影響，通過成巖相的研究有助于儲層的區(qū)域評價和預(yù)測、尋找優(yōu)質(zhì)儲集體及含油氣有利區(qū)的分布［2－13］。前人對于川中須家河組須二段儲層成巖相的研究較少。張響響等［14］研究川中地區(qū)上須家河組儲層成巖相時將整個蓬萊地區(qū)劃分為有利的成巖相帶，一定程度上達(dá)到了優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測的目標(biāo)。然而這一劃分結(jié)果也存在不足，主要體現(xiàn)在研究區(qū)塊部署的井除一部分獲工業(yè)氣流井外，尚有大多數(shù)未能達(dá)到工業(yè)氣流的標(biāo)準(zhǔn)。因此，籠統(tǒng)地將面積較大的整個蓬萊地區(qū)劃分為有利成巖相帶是不科學(xué)的。這是由于川中蓬萊地區(qū)須二段儲層相對埋藏更深，經(jīng)歷成巖作用更為復(fù)雜，井間追蹤對比難以控制，進(jìn)行成巖相劃分以及優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測時不能以點代面，更不能使用鄰區(qū)的劃分方案代替本區(qū)。

針對以上研究現(xiàn)狀和存在的問題，綜合前人研究成果，在巖心觀察基礎(chǔ)上充分利用普通薄片、鑄體薄片、掃描電鏡分析和壓汞曲線等資料，對蓬萊地區(qū)須二段儲層的巖石學(xué)特征、物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征、成巖作用、成巖礦物、成巖環(huán)境、成巖階段和成巖演化序列等進(jìn)行研究。并利用成巖作用類型和強度、成巖礦物及其對儲集物性的影響劃分出3種成巖相：強壓實自生礦物膠結(jié)相，強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相，破碎裂縫相。在此基礎(chǔ)上，通過關(guān)鍵取心井巖心、薄片資料刻度測井方法歸納和總結(jié)了各成巖相類型的測井響應(yīng)特征，建立相應(yīng)不同成巖相的測井識別標(biāo)準(zhǔn)，對未取心井或取心井未取心井段的成巖相進(jìn)行識別與劃分，將須二段儲層成巖相進(jìn)行剖面展開與平面成圖。利用有利成巖相帶的展布規(guī)律尋找優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育帶，為研究區(qū)須二氣藏下一步油氣勘探開發(fā)提供一定地質(zhì)依據(jù)，旨在提高勘探效率，降低勘探成本。

圖1 四川盆地上三疊統(tǒng)須家河組須二段沉積相圖Fig.1 Sedimentary facies of Upper Triassic Member 2of Xujiahe Formation in Sichuan basin

1 須二段儲層基本特征

1.1 巖石學(xué)特征

薄片鑒定表明，須二段儲集巖碎屑成分中的石英體積分?jǐn)?shù)主要為50%～70%，長石體積分?jǐn)?shù)為10%～20%，以鉀長石為主，巖屑體積分?jǐn)?shù)為20%～30%，以變質(zhì)巖巖屑為主。巖性主要為長石巖屑質(zhì)石英砂巖，次為長石質(zhì)巖屑砂巖、巖屑砂巖（圖2），部分層段含煤質(zhì)和鈣質(zhì)。填隙物體積分?jǐn)?shù)較低且各薄片之間差異不大，基本為7.0%～8.0%，平均為7.6%。顆粒粒度較細(xì)，為細(xì)砂—中砂級別，分選性中等—好，磨圓為次棱角狀—次圓狀，多呈孔隙式膠結(jié)，以點－線、線接觸關(guān)系為主，總體表現(xiàn)為成分成熟度較低而結(jié)構(gòu)成熟度中等的巖石學(xué)特征。

1.2 物性及孔隙結(jié)構(gòu)特征

須二段儲層總體物性較差。根據(jù)巖心實測，孔隙度為6.00%～8.42%，平均為6.66%，滲透率為（0.02～1.04）×10－3μm2，平均0.09×10－3μm2，為典型的低孔低滲儲層。儲集空間以粒內(nèi)、粒間溶孔為主，原生孔隙經(jīng)后期復(fù)雜成巖作用后較少保留，局部層段發(fā)育裂縫、微裂縫。根據(jù)取心井20塊巖心柱塞樣的壓汞實驗結(jié)果：儲集巖排驅(qū)壓力為0.29～1.24MPa，平均為0.54MPa；最大孔隙吼道半徑為0.59～2.58μm，平均為1.69μm；飽和度中值壓力為4.56～15.72MPa，平均為8.04MPa；飽和度中值半徑為0.05～0.16μm，平均為0.10μm。分選系數(shù)為1.38～2.27，偏態(tài)為－1.31～－0.35?？傮w具細(xì)小孔、微喉道、細(xì)歪度、孔喉分選差和連通性差的毛管壓力曲線特征。

2 須二段儲層成巖作用類型及特征

圖2 須二段砂巖成分三角圖Fig.2 Triangular figure of Member 2of Xujiahe Formation reservoir sandstone

通過對須二段儲層的388塊常規(guī)、鑄體薄片以及掃描電鏡分析的觀察和研究表明，須二段儲層主要經(jīng)歷的成巖作用類型有壓實壓溶和膠結(jié)等破壞性成巖作用及溶蝕、破裂等建設(shè)性成巖作用。

2.1 壓實壓溶作用

研究區(qū)須二段現(xiàn)今埋深2 500～3 000m，前人研究認(rèn)為須二段沉積物在地質(zhì)歷史時期的最大埋深可以達(dá)到5 500m，平均4 500m，在深埋成巖演化過程中沉積物經(jīng)歷的壓實壓溶作用的改造強度較大，發(fā)生了明顯的壓實致密化作用［15］。鏡下可觀察到的成巖特征為：原生粒間孔隙較少，塑性顆粒如云母等發(fā)生變形，另外一些柔性巖屑也呈現(xiàn)定向排列，顆粒接觸緊密，以點－線、線接觸為主，個別為縫合線接觸，說明有壓溶現(xiàn)象發(fā)生（圖版A）。由于須二段屬近源辮狀河三角洲沉積，沉積物未經(jīng)過較長距離的搬運與淘洗，導(dǎo)致其塑性巖屑含量相對較高，而抗壓實能力較強的石英含量相對較少，埋藏過程中持續(xù)的壓實作用導(dǎo)致其損失了大部分原生孔隙，而壓溶作用產(chǎn)生的SiO2隨著孔隙流體流動又可以在粒間孔隙中以硅質(zhì)膠結(jié)物的形式或者石英次生加大的形式而沉淀下來，進(jìn)一步導(dǎo)致儲層孔隙變小，吼道變窄（圖版B）。壓實作用導(dǎo)致孔隙度、滲透率的減小具有不可逆性，是須二段儲層致密化的最重要原因。

2.2 膠結(jié)作用

須二段儲層膠結(jié)物類型主要有硅質(zhì)、鈣質(zhì)和黏土礦物，另有少量黃鐵礦。膠結(jié)物對孔隙的充填進(jìn)一步破壞儲層的孔隙性和滲流性能。前人研究認(rèn)為當(dāng)沉積物埋藏深度過大時（一般認(rèn)為超過2 500 m），孔隙損失不再取決于壓實作用，而是取決于石英加大以及其他一些膠結(jié)物含量的多少。因此，膠結(jié)作用是使須二段砂巖儲層致密化的另一重要原因［16］。

硅質(zhì)膠結(jié)物類型主要有石英次生加大邊、剩余原生孔、粒內(nèi)溶孔內(nèi)充填的自生石英和自形晶方式沉淀的石英（圖版B，C）。

由于研究區(qū)為須家河組煤系地層背景：早期成巖過程中細(xì)菌的分解作用使早期地層水呈酸性，缺乏碳酸鹽膠結(jié)物；后期埋藏過程中烴源巖中的有機質(zhì)熱演化生烴脫羧產(chǎn)生有機酸和CO2，使地層水保持酸性，也導(dǎo)致CaCO3無法析出；成巖中后期由于有機酸和CO2的消耗，孔隙水pH值逐漸升高至有利于鈣質(zhì)膠結(jié)物沉淀的堿性環(huán)境，流體中存在的Ca2＋和 Mg2＋與結(jié)合形成較自形的方解石或白云石，充填長石粒內(nèi)溶孔等孔隙（圖版D）。

須二段儲層黏土礦物尤以伊蒙混層和伊利石為主，蒙脫石已基本消失，未觀察到高嶺石。伊蒙混層形態(tài)介于伊利石和蒙脫石之間，呈片狀、絮狀和絲縷狀覆蓋于碎屑顆粒表面或充填粒內(nèi)溶孔、粒間溶孔（圖版E），使得儲層物性下降，孔隙結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。

草莓狀黃鐵礦也可作為膠結(jié)物充填于粒間、粒內(nèi)溶孔之中，但其含量極少，僅在2個薄片中觀察到（圖版F），是硫酸鹽（如硬石膏）等與烴類發(fā)生熱化學(xué)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生H2S并與Fe2＋結(jié)合形成的黃鐵礦沉淀，見式（1）［17］。

2.3 溶蝕作用

須二段儲層早期以壓實壓溶和膠結(jié)等破壞性的成巖作用為主，損失了大部分原生孔隙。儲層雖然普遍具有低孔低滲的特點，但仍發(fā)育孔隙度和滲透率相對較高的優(yōu)質(zhì)儲層，其主要是成巖后期溶蝕、破裂作用形成的次生溶孔和裂縫的貢獻(xiàn)。前已述及，須二段沉積物成分成熟度較低，其中的不穩(wěn)定碎屑組分含量相對較高，成巖演化過程中伴隨著有機質(zhì)脫羧生烴也產(chǎn)生一定量的有機酸和CO2而使地層孔隙水酸性增強；不穩(wěn)定組分如鉀長石和巖屑等即在酸性水條件下被溶蝕而形成粒間、粒內(nèi)溶孔，長石還可以沿解理、破碎面等薄弱處溶蝕而呈窗格狀、蜂窩狀（圖版G，H）。須二段儲層長石以鉀長石為主，在成巖早期階段可蝕變而成高嶺石，其反應(yīng)過程如式（2）所示［18］，后期在有機酸的參與下也可以溶蝕而形成高嶺石［19］（式（3）），鉀長石也可以溶蝕形成伊利石，如式（4）［20］。前已述及，黏土礦物中尤以伊利石最為發(fā)育，在眾多薄片中并未觀察到高嶺石，這是由于須二段地質(zhì)歷史時期埋深曾超過4 500m，在較高的地溫（120～150℃）和富鉀條件下，高嶺石不穩(wěn)定向伊利石和石英轉(zhuǎn)化，如式（5）［21］。

2.4 破裂作用

構(gòu)造破裂作用不屬一般意義上的沉積成巖作用，但破裂作用導(dǎo)致巖石產(chǎn)生大量的裂縫、微裂縫，是沉積物沉積后的一個重要成巖作用，故在此作為廣義上的成巖作用加以討論［22］。破裂作用形成的裂縫和微裂縫雖不能顯著提高儲層的儲集性能，但裂縫的存在可以非常有效地改善致密砂巖的儲集性能，在強壓實膠結(jié)原生孔隙基本消失背景下，次生溶孔和構(gòu)造破裂縫的發(fā)育最終決定了儲層的物性好壞。蓬萊地區(qū)整體位于平緩構(gòu)造背景，不存在大規(guī)模發(fā)育的裂縫，但是小型構(gòu)造起伏如小褶皺等可使一定區(qū)域內(nèi)的巖石發(fā)生破裂形成裂縫。須二段儲層取心井巖心以及成像測井圖上可見宏觀裂縫，為構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生，成像測井圖上表現(xiàn)為暗色正弦曲線（圖版I），薄片中可見沿石英顆粒邊緣分布的粒緣縫等微裂縫，為深埋持續(xù)壓實或差異壓實作用而形成（圖版J）。

3 成巖階段及成巖演化序列

川中蓬萊地區(qū)須二段沉積之后無明顯的間斷，隨著上覆沉積物的不斷沉積埋深逐漸增大，至晚白堊世達(dá)到最大埋深。晚白堊世末至今受喜山運動的影響，川中須家河組抬升并剝蝕1 500～2 500m的地層，進(jìn)入以構(gòu)造抬升剝蝕為主的演化階段，對須二段儲層后期的成巖作用演化和成巖階段產(chǎn)生一定影響［23］。

根據(jù)鏡下觀測到的自生礦物分布和形成順序，參照石油天然氣行業(yè)碎屑巖（酸性水介質(zhì)條件）成巖階段的劃分標(biāo)準(zhǔn)（SY/T5477－2003）［24］，認(rèn)為須二段儲層經(jīng)歷表生成巖階段以及早成巖A期和B期，現(xiàn)今已處于中成巖階段A期，部分埋藏較深層段已進(jìn)入中成巖階段B期。主要的礦物組合特征為：蒙脫石已基本消失，向伊蒙混層和伊利石轉(zhuǎn)化，鏡下可見粒間分布的片狀－絮狀伊蒙混層，片狀－絲狀伊蒙混層，局部為毛發(fā)狀伊利石；較自形的白云石充填粒內(nèi)長石溶蝕孔；石英普遍具有次生加大現(xiàn)象，自形晶面發(fā)育，掃描電子顯微鏡下顆粒表面被較完整的自形晶包裹或有自生石英晶體出現(xiàn)，顆粒間石英自形晶體相互連接，巖石致密，有微裂縫發(fā)育。包裹體均一溫度檢測結(jié)果表明，其形成溫度為90～140℃，而須二段泥質(zhì)巖中干酪根鏡質(zhì)體反射率為0.82%～1.34%，平均為1.19%［14］，二者均落在中成巖階段A期的古地溫、Ro范圍之內(nèi)。

早成巖A期—B期，沉積物壓實作用強烈，原生孔隙迅速減少；早成巖B期，須一段中的有機質(zhì)熱演化過程中生烴的同時產(chǎn)生有機酸和CO2，使長石及巖屑顆粒發(fā)生強烈溶蝕，形成粒間、粒內(nèi)溶孔；中成巖A期，長石和巖屑溶蝕形成次生孔隙的同時，由于硅質(zhì)膠結(jié)作用等使孔隙繼續(xù)降低；中成巖B期，須二段沉積物經(jīng)歷構(gòu)造抬升，巖石發(fā)生破碎形成一定裂縫和微裂縫，且隨著有機酸的消耗，地層水逐漸轉(zhuǎn)化為堿性，含鐵方解石、白云石交代充填剩余原生孔隙和次生溶蝕孔隙空間，儲層進(jìn)一步致密［25］。

成巖序列為成巖作用的先后順序，須二段儲層成巖礦物的形成演化順序大致為：石英次生加大→高嶺石、蒙脫石膠結(jié)→烴類充注→長石、巖屑溶蝕→黃鐵礦充填→伊/蒙混層、自生石英膠結(jié)→伊利石充填→自形白云石充填。根據(jù)各成巖礦物共生組合、形成先后順序、相互交代關(guān)系以及成因分析，結(jié)合各種成巖作用的特征分析［16］，以及構(gòu)造演化背景，本區(qū)須二段典型的成巖序列特征為：機械壓實→早期蒙脫石膠結(jié)→化學(xué)壓溶→石英次生加大→烴類侵位→長石、巖屑溶蝕→黃鐵礦充填→伊蒙混層膠結(jié)、自生石英膠結(jié)→自形白云石膠結(jié)→構(gòu)造破裂，如圖3。

4 須二段儲層成巖相劃分及其組合特征

圖3 蓬萊地區(qū)須二段儲層成巖演化序列（據(jù)文獻(xiàn)［26］修改）Fig.3 Diagenetic evolution sequence of Member 2of Xujiahe Formation in Penglai area（modified after reference［26］）

成巖相為成巖環(huán)境的物質(zhì)表現(xiàn)，是沉積物在特定的物理化學(xué)環(huán)境中，在成巖作用下經(jīng)歷一定成巖階段和演化序列的產(chǎn)物，包括巖石顆粒、膠結(jié)物、組構(gòu)、孔洞縫等綜合特征［27－28］；通常包含兩方面內(nèi)容，即成巖環(huán)境及在該環(huán)境下的成巖產(chǎn)物，反映沉積巖目前的面貌［29］。成巖相的劃分一般要考慮的是沉積物所經(jīng)歷的成巖作用，所處的成巖階段、成巖環(huán)境，成巖過程中具有指示意義的礦物標(biāo)志，主要成巖事件和成巖演化序列等。

須二段儲層整體進(jìn)入中成巖A期，經(jīng)歷較強壓實作用：若壓實后以溶蝕作用占優(yōu)勢時，對儲層物性有利；若壓實背景下以膠結(jié)作用占優(yōu)勢時，則對儲層物性起破壞作用。劃分須二段儲層成巖相時，考慮到成巖階段的均一性，不把成巖階段參與劃分命名。而成巖礦物對于成巖環(huán)境具有一定的指示作用。如：伊蒙混層的出現(xiàn)一般指示埋藏較深的堿性環(huán)境；鈣質(zhì)膠結(jié)一般存在于堿性環(huán)境，在酸性時將發(fā)生部分溶解，而長石、巖屑的溶解也存在于酸性環(huán)境。因此本文劃分成巖相時，根據(jù)命名的簡約性原則，成巖環(huán)境也不參與劃分命名，而是利用具有指示意義的成巖礦物定性表示成巖環(huán)境。

在上述認(rèn)識的基礎(chǔ)上，主要根據(jù)成巖作用類型和強度、成巖礦物及其對儲集物性的影響，將儲層劃分為強壓實自生礦物膠結(jié)相、強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相、破碎裂縫相3種成巖相類型。

4.1 強壓實自生礦物膠結(jié)相

該成巖相為強壓實之后以膠結(jié)作用為主，溶蝕作用較弱或者溶蝕之后膠結(jié)物充填粒內(nèi)、粒間溶孔，對儲層物性來說最具破壞性的成巖相。根據(jù)膠結(jié)物類型可將須二段強壓實膠結(jié)相細(xì)分為硅質(zhì)膠結(jié)、鈣質(zhì)膠結(jié)、伊蒙混層膠結(jié)3種。強壓實膠結(jié)成巖相成巖演化序列為：機械壓實→早期蒙脫石膠結(jié)→石英次生加大→弱溶蝕→自生石英、方解石和伊蒙混層等膠結(jié)。硅質(zhì)膠結(jié)物導(dǎo)致儲層孔隙變小，喉道變窄，物性變差。測井曲線上表現(xiàn)為中—高密度，中—低聲波時差，低自然伽馬。鈣質(zhì)膠結(jié)物主要是方解石和白云石，為成巖階段相對晚期的產(chǎn)物，水下分流河道砂體下部以及河口壩砂體上部較易發(fā)育鈣質(zhì)膠結(jié)，常以夾層或者團塊的形式出現(xiàn)，在與泥巖鄰近的砂體中常見。在常規(guī)測井曲線上表現(xiàn)為密度高（一般大于2.60g/cm3）、聲波時差低、自然伽馬值低、電阻率曲線為“鈣尖峰”型。伊蒙混層黏土礦物膠結(jié)物對孔隙空間的充填導(dǎo)致孔喉變得迂回曲折，將顯著降低儲層滲流性能，在測井曲線上表現(xiàn)為高自然伽馬值，且中子測井孔隙度也較高，密度較低，一般小于2.55g/cm3。

4.2 強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相

該成巖相即強壓實背景下以不穩(wěn)定組分的溶蝕作用占優(yōu)勢，強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕對須二段儲層物性來說是最主要的建設(shè)性成巖相。成巖演化序列為：持續(xù)壓實→早期高嶺石和蒙脫石膠結(jié)、石英次生加大→烴類充注→長石、巖屑溶蝕→無自生石英、方解石和白云石等膠結(jié)或弱膠結(jié)。強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相在測井曲線上表現(xiàn)為低自然伽馬、低密度、中等中子測井值。

4.3 破碎裂縫相

把構(gòu)造作用形成的裂縫劃為一種成巖相主要是考慮到裂縫能顯著改善須二段低孔低滲的滲流性能，還可以作為天然氣的儲集空間和滲流通道，也可為酸性流體流動提供運移通道，促進(jìn)溶蝕作用的進(jìn)行。須二段儲層強壓實低孔低滲背景下優(yōu)質(zhì)儲集體的發(fā)育，一方面得益于后期的溶蝕作用，另一方面也得益于裂縫、微裂縫的發(fā)育。該成巖相成巖演化序列為持續(xù)壓實壓溶→膠結(jié)或溶蝕→深埋壓實破裂及構(gòu)造破裂。測井曲線上限于分辨率目前難以識別儲層中的微裂縫，但對于宏觀裂縫則可在電成像測井圖上拾取。

5 成巖相的測井響應(yīng)特征及縱橫向展布

5.1 成巖相測井響應(yīng)特征及識別

成巖相在結(jié)構(gòu)、礦物成分、物性上的差異，導(dǎo)致它們在測井曲線上具有不同的響應(yīng)特征［13，30］。地層的密度、電阻率、聲速和放射性等物理特性是巖石成巖強度的表現(xiàn)，即巖石膠結(jié)程度、壓實程度和次生孔縫發(fā)育程度的表現(xiàn)。因此，根據(jù)同類巖石的測井特性的差異，可以定性和定量地判別巖石的成巖強度，找到成巖相的測井響應(yīng)［31］。

根據(jù)前人對成巖相測井響應(yīng)特征歸納的成果［13，30－31］，利用實際的巖心以及薄片資料，通過巖心和薄片資料刻度測井方法精細(xì)歸納和總結(jié)各成巖相在測井曲線上的響應(yīng)特征，并選取聲波時差（AC）、電阻率（Rt）、自然伽馬（GR）、密度（DEN）和中子測井（CNL）5條對成巖相敏感度較高的曲線組合建立不同的成巖相標(biāo)準(zhǔn)識別模式，將3種成巖相的測井響應(yīng)特征總結(jié)如表1所示。

表1 蓬萊地區(qū)須二段儲層成巖相測井響應(yīng)特征Table 1 Well logging response characteristics of Member 2of Xujiahe Formation in Penglai area

為了使成巖相直觀地表達(dá)出來，可用蜘蛛網(wǎng)圖（或梯形圖）來表示成巖相，即以能夠反映相特征的各種參數(shù)值作為輻射軸，以不同成巖相之間的差別為依據(jù)，以圖形區(qū)分不同成巖相，這是借鑒了測井沉積學(xué)中利用蜘蛛網(wǎng)圖識別不同沉積微相的方法，具有直觀、簡潔明了的特點。圖4是研究區(qū)須二段儲層成巖相測井識別蜘蛛網(wǎng)圖，是根據(jù)表1總結(jié)的5種不同成巖相在GR、Rt、DEN、CNL和AC測井曲線上的響應(yīng)特征投點形成的。

5.2 成巖相的縱向與平面展布

根據(jù)不同成巖相的測井響應(yīng)特征的差異，實現(xiàn)研究區(qū)各井須二段儲層成巖相縱向上的連續(xù)劃分。圖5為蓬萊4井須二段（2 590～2 625m深度段）成巖相的劃分。圖5中須二段總體上以強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相為主，兼發(fā)育強壓實自生礦物膠結(jié)相。試氣資料表明，氣層對應(yīng)的成巖相為強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相，縱向上優(yōu)質(zhì)儲集體的發(fā)育與有利成巖相的分布具有良好的匹配關(guān)系。

圖4 蓬萊地區(qū)須二段儲層成巖相測井響應(yīng)蜘蛛圖Fig.4 Spider web diagram of logging response characteristics of diagenetic facies of Member 2 of Xujiahe Formation reservoirs in Penglai region

從單井縱向上劃分結(jié)果的統(tǒng)計來看，破碎裂縫相分布無一定規(guī)律，強壓實自生礦物膠結(jié)相主要分布于須二段中部，頂?shù)撞縿t以強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相占優(yōu)勢。這是由于頂?shù)撞康纳绑w與須三段及須一段烴源巖毗鄰，更易于與酸性流體接觸而發(fā)生溶蝕?？偟目磥?，底部砂體溶蝕作用更強，向上延伸的深度范圍也更大，說明須二段氣藏的油氣主要來自須一段，須一段泥巖中的有機質(zhì)脫羧生成的有機酸隨油氣在浮力作用下或以壓實流的形式充注到須二段砂體中。須三段烴源巖生成的油氣向須二段運移規(guī)模較小，主要是靠有機質(zhì)生烴產(chǎn)生的高壓驅(qū)使油氣攜帶有機酸和CO2充注到須二段中，使須二段頂部較小規(guī)模的砂體發(fā)生溶蝕。

基于單井縱向上成巖相的劃分，總結(jié)各井縱向上成巖相的分布規(guī)律，以優(yōu)勢相或特殊相對研究區(qū)須二段儲層成巖相進(jìn)行平面劃分，繪制出其成巖相的平面展布圖（圖6）。

6 優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)帶的預(yù)測

構(gòu)造相、沉積相、成巖相是控制儲層非均質(zhì)性的三大主要因素［2］。其中，構(gòu)造和沉積相是基礎(chǔ)，成巖相是關(guān)鍵，構(gòu)造和沉積作用控制了砂體的宏觀分布特征，也一定程度上影響著后期的成巖作用類型和強度，而成巖相則在宏觀背景下控制著優(yōu)質(zhì)儲層的分布［32］。在特定的構(gòu)造、沉積背景下，成巖相是決定優(yōu)質(zhì)儲集層及含油有利區(qū)分布的核心因素［33］。儲層物性既受沉積相平面分區(qū)性的控制，且由于各種成巖作用的時空配置關(guān)系控制著孔隙的發(fā)育程度，因此其物性又受成巖作用的垂向分帶性的控制［34－35］。

蓬萊地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組二段總體為一形成于平緩構(gòu)造背景下的辮狀河三角洲前緣碎屑巖儲層，水下分流河道及河口壩砂體厚度大、分布面積廣、橫向延展性好，處于有利的構(gòu)造——沉積相帶（圖1）。成巖作用控制了有利儲層的分布，因此可利用成巖相的分布規(guī)律預(yù)測須二段優(yōu)質(zhì)儲集體的分布狀況，還可以結(jié)合構(gòu)造從不穩(wěn)定組分溶蝕相和破碎裂縫相的成因機理上去預(yù)測新的含氣區(qū)塊。前已述及，強壓實自生礦物膠結(jié)成巖相為致密相，而強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕和破碎裂縫成巖相為擴容性成巖相。如圖6中的強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相帶和破碎裂縫相帶即為優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育區(qū)，是天然氣進(jìn)一步勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。

圖6中強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相主要分布在斜坡中部，斜坡底部和頂部均以強壓實自生礦物膠結(jié)相為主，破碎裂縫相位于具有小型褶皺起伏的地區(qū)。

斜坡底部由于埋藏最深，有些已大于3 000m，經(jīng)歷壓實壓溶作用最強，損失的原生孔隙也最多。后期雖有烴類充注攜帶的有機酸溶蝕形成一定的次生孔隙，但由于有機質(zhì)排烴時儲層已經(jīng)很致密，錯過了溶解的最佳時期，已無法改變儲層低孔低滲的根本面貌，形成了難以改造的致密層，酸性流體不易進(jìn)入砂層，導(dǎo)致水－巖反應(yīng)不徹底，進(jìn)一步抑制了次生溶蝕孔隙的形成。

斜坡頂部即構(gòu)造高部位須二段砂體距離生烴洼陷較遠(yuǎn)，因為相對較難與酸性流體接觸，地層水酸性較弱，溶蝕作用較弱，以壓實和膠結(jié)作用為主，儲集物性較差。

圖5 PL4井須二部分層段成巖相縱向連續(xù)劃分圖Fig.5 Vertical division of diagenetic facies of Member 2of Xujiahe Formation in PL4

斜坡中部繼承性的相對構(gòu)造高部位為溶蝕作用和次生孔隙發(fā)育的有利區(qū)域。其中的砂體：第一由于接近生烴中心，易于與下伏的須一段烴源巖生烴過程中生成的有機酸接觸發(fā)生溶蝕，且暴露在酸性流體中的時間也最長；第二由于壓實程度不如低部位砂體強，孔隙度和滲透率相對較大，適合酸性流體流動，因此位于斜坡中部的須二段砂體中的長石、巖屑溶蝕最發(fā)育，形成的次生溶蝕孔隙規(guī)模也最大，是研究區(qū)最有利的成巖相帶。位于該相帶的各井，須二段大多數(shù)具有良好的試氣效果，而相對的斜坡頂?shù)撞康木毝卧嚉饨Y(jié)果總體不理想。

成像測井資料表明，整個蓬萊地區(qū)各井都有一定的裂縫發(fā)育，但其發(fā)育規(guī)模真正能顯著改善低孔滲儲層質(zhì)量或者油氣產(chǎn)能的主要位于斜坡頂部——構(gòu)造高部位小型構(gòu)造起伏區(qū)。該區(qū)域發(fā)育2個小型褶皺，在褶皺形成的構(gòu)造應(yīng)力下須二段儲集巖發(fā)生破裂形成一定裂縫。裂縫的存在將大大改善儲層的滲流性能，提高油氣井產(chǎn)能；同時也可以作為酸性流體流動的通道，酸性介質(zhì)流體沿裂縫溶蝕進(jìn)一步促進(jìn)長石、巖屑的溶蝕形成更多孔隙空間。

當(dāng)然，斜坡中部天然氣的富集也得益于高部位強壓實膠結(jié)作用形成的成巖遮擋，不同的成巖相在縱橫向上的不同組合可形成成巖圈閉，為天然氣聚集提供合適的場所。建設(shè)性成巖相分布區(qū)含氣性好，而破壞性成巖相區(qū)不含氣或者含氣少，說明在蓬萊地區(qū)缺乏構(gòu)造圈閉而以巖性油氣藏為主的背景下，成巖相的分布是控制油氣分布的核心因素。這也從側(cè)面角度驗證了研究區(qū)利用成巖相的劃分實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)儲集體預(yù)測這一方法的有效性。

圖6 川中蓬萊地區(qū)須二段儲層成巖相平面展布圖Fig.6 Plane distribution of diagenetic facies of Member 2of Xujiahe Formation in Penglai area，central Sichuan basin

7 結(jié)論

1）須二段儲層經(jīng)歷的成巖作用類型有壓實壓溶、膠結(jié)等破壞性成巖作用及溶蝕、破裂等建設(shè)性成巖作用，現(xiàn)今已處于中成巖階段A期。

2）根據(jù)成巖作用類型和強度、成巖礦物及其對儲集物性的影響，將研究區(qū)須二段儲層劃分為3種成巖相：強壓實自生礦物膠結(jié)相、強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕相和破碎裂縫相。

3）選取聲波時差、電阻率、自然伽馬、密度、中子測井5條曲線和成像測井資料，建立了不同成巖相的測井識別模式，對各井成巖相進(jìn)行縱向劃分，將成巖相進(jìn)行剖面展開和平面成圖。

4）蓬萊地區(qū)整體處于有利的構(gòu)造——沉積相帶，成巖相控制了天然氣的富集，強壓實不穩(wěn)定組分溶蝕成巖相和破碎裂縫相的分布區(qū)為優(yōu)質(zhì)儲集層發(fā)育帶，是研究區(qū)下一步油氣勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。

圖版說明

A.PX1井，孔隙度4.82%，強壓實顆粒以線接觸，縫合接觸為主，鑄體薄片單偏光；B.PL2井，自生石英充填剩余原生粒間孔，掃描電鏡；C.PL2井，長石粒間溶蝕孔為自生石英充填，掃描電鏡；D.LI18井，自形白云石充填長石粒內(nèi)溶孔，鑄體薄片；E.PX1井，片狀－絮狀伊蒙混層，局部毛發(fā)狀伊利石，掃描電鏡；F.PL2井，草莓狀黃鐵礦，掃描電鏡；G.PL2井，長石粒內(nèi)溶孔，鑄體薄片單偏光；H.PL2井，巖屑溶蝕，粒內(nèi)溶蝕孔，掃描電鏡；I.PL11井，發(fā)育裂縫，暗色正弦曲線，EMI成像測井；J.PX1井，微裂縫，鑄體薄片單偏光。

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