唐大海,譚秀成,涂羅樂,曾青高,劉四兵,劉海亮,劉 文

(1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(西南石油大學)，成都 610500；2.中國石油西南油氣田公司 致密油氣勘探開發(fā)項目部，成都 610051；3.中國石油碳酸鹽巖儲層重點實驗室 沉積-成藏研究室，成都 610051；4.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學)，成都 610059)

致密砂巖氣是非常規(guī)氣重要的組成部分，中國致密砂巖氣田總儲量和年總產(chǎn)量已分別約占中國天然氣總儲量和年總產(chǎn)量的1/3和1/4[1]，已成為今后一二十年接替常規(guī)油氣資源最重要和現(xiàn)實的來源[2]。川中-川西過渡帶中侏羅統(tǒng)沙溪廟組具備形成大氣田的地質(zhì)條件和的勘探潛力。自2018年以來，在研究區(qū)部署沙溪廟專層井22口，目前試油8口，工業(yè)氣井7口，成功率87.5%，累計測試日產(chǎn)量達百萬立方米。從目前研究區(qū)沙溪廟組已有的勘探成果來看，有利的儲集砂體是天然氣成藏的基礎，相對優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育對天然氣富集具有明顯控制作用。因此，尋找相對優(yōu)質(zhì)儲層是目前沙溪廟組天然氣勘探開發(fā)的關(guān)鍵。其中，恢復儲層的致密化過程是掌握其優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育機理和分布規(guī)律的前提，也是揭示同類型盆地砂巖儲層演化過程和特征的有效途徑[3]。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

川中-川西過渡帶區(qū)域構(gòu)造位置隸屬于四川盆地川北古中拗陷低緩構(gòu)造區(qū)[17](圖1)，晚三疊世以來，經(jīng)歷了印支期至喜馬拉雅期多期次和不同方向構(gòu)造應力作用，由四川盆地邊緣向盆內(nèi)的遞進擠壓及川中隆起的控制形成了不同方向的構(gòu)造[13,18]。受中三疊世末的印支期龍門山上沖推覆作用影響，自晚三疊世后，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e，其上依次充填上三疊統(tǒng)須家河組陸相碎屑巖及煤系地層，以及侏羅系陸相紅層[19-20]。其中，研究區(qū)沙溪廟組厚度一般大于1 km，沙二段厚度基本在800 m以上，沙一段厚度主要在200～500 m，均以紫紅色泥巖為主，夾灰色砂巖、粉砂巖，二者以沙二段底部的葉肢介為區(qū)域分層標志(圖2)。目前，研究區(qū)沙一段和沙二段均發(fā)現(xiàn)了天然氣藏，其中，沙二段是主要產(chǎn)層，產(chǎn)層深度一般在2～2.35 km。

2 儲層特征及有利儲層發(fā)育類型

2.1 巖石學特征

從研究區(qū)沙二段300余件顯微薄片的鑒定結(jié)果來看，川中-川西過渡帶沙二段砂巖以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主(圖3)。巖石骨架顆粒構(gòu)成總體表現(xiàn)為貧石英、富長石的特征。石英的質(zhì)量分數(shù)(wQ)主要為22%～72%，平均為45.95%；長石的質(zhì)量分數(shù)(wF)主要為4%～48%，平均為33.65%；巖屑的質(zhì)量分數(shù)(wR)主要為11%～41%，平均為20.4%。

2.2 成巖作用特征及其對儲層物性影響

a. 壓實作用

一般來說，隨著儲層埋藏深度的增加，壓實作用的影響越來越強烈。從研究區(qū)沙二段儲層負膠結(jié)物孔隙度圖來看，研究區(qū)大多數(shù)樣品分布在圖的左下角，顯示壓實作用是儲層物性下降的最重要因素(圖4)。對比來看，在類似埋深條件下，壓實作用對自生綠泥石質(zhì)量分數(shù)>4%和<4%儲層的影響具明顯差異。自生綠泥石質(zhì)量分數(shù)<4%的樣品明顯更偏左下角，反映了壓實作用對其影響較大?？傮w來說，壓實作用造成了自生綠泥石質(zhì)量分數(shù)<4%的儲層28.18%左右的孔隙度損失，損失率70%左右；當綠泥石質(zhì)量分數(shù)>4%時，壓實作用造成的孔隙度損失在22.18%左右，損失率55%左右(圖4)。由于壓實作用對于不同類型儲層具有不同影響，進而導致不同類型儲層的孔隙壓實過程也會存在差異，因此，在進行孔隙演化過程恢復時，需針對不同類型儲層分別進行討論。

b. 膠結(jié)作用

鑄體薄片觀察結(jié)果表明，研究區(qū)沙二段主要的膠結(jié)物類型包括碳酸鹽膠結(jié)物、自生綠泥石和硅質(zhì)膠結(jié)物。早期碳酸鹽膠結(jié)物多充填儲層原生孔隙(圖5-A)，晚期碳酸鹽膠結(jié)物則主要充填長石溶蝕孔隙，顯著破壞儲層物性(圖5-B)，是儲層孔隙度下降的重要原因。硅質(zhì)膠結(jié)物對砂巖儲層品質(zhì)的破壞作用同樣強烈，鏡下觀察可見石英次生加大占據(jù)原生孔隙，使原本點接觸或點-線接觸的碎屑顆粒變?yōu)榫€接觸或凹凸鑲嵌接觸(圖5-C);同時，常見自生石英與長石溶蝕作用伴生(圖5-D)，顯示二者之間成因上的聯(lián)系。自生綠泥石則往往形成孔隙襯墊(圖5-E、F)，在有效抵抗上覆地層壓實的同時，也抑制了次生石英生長，進而保護原生孔隙和喉道，有利于原生孔隙的保存。

c. 溶蝕作用

川中-川西過渡帶沙二段儲層溶蝕作用發(fā)育，以長石溶蝕為主，鑄體薄片和掃描電鏡下常見長石沿解理溶蝕，呈蜂窩狀或形成鑄?？?圖6)。巖屑溶蝕作用相對較少發(fā)育。溶蝕作用是研究區(qū)沙二段儲層物性改善的最重要的建設性成巖作用。

本研究結(jié)果符合國內(nèi)外血栓預防指南中關(guān)于使用IPC治療可降低出血風險及DVT發(fā)生率的建議[25-26]，但考慮到臨床科室IPC裝置配備不足的現(xiàn)狀及病人耐受性，長時間持續(xù)使用IPC治療不適應我國實際情況，建議臨床選擇使用該方法時關(guān)注裝置的可獲得性及病人舒適度和意愿。

2.3 儲層孔隙特征及有利儲層發(fā)育類型

根據(jù)鑄體薄片鑒定、掃描電鏡觀察等手段綜合分析，研究區(qū)致密砂巖儲層中發(fā)育的儲集空間按成因主要分為殘余原生孔、長石溶蝕孔、晶間孔和裂隙孔，以殘余原生孔和長石溶蝕孔為主(圖7)。根據(jù)儲層孔隙類型和成巖作用的差異，可將研究區(qū)沙二段相對有利儲層劃分為2種類型：一種為綠泥石相儲層(圖7-A、B)，在研究區(qū)不同類型砂巖中均有發(fā)育；孔隙襯墊綠泥石的質(zhì)量分數(shù)一般>4%，儲層物性好，平均孔隙度為10.25%；孔隙以原生孔隙為主，占總孔隙的84.69%。另一種為溶蝕相儲層(圖7-C、D)，主要發(fā)育在巖屑長石砂巖中；孔隙襯墊綠泥石的質(zhì)量分數(shù)一般<4%；孔隙以長石溶蝕孔為主，占總孔隙的60.47%，平均孔隙度為9.21%左右。2種不同類型的儲層孔隙構(gòu)成明顯不同，儲層孔隙演化過程也必然存在差異，因此，本文將沙二段儲層分為綠泥石相和溶蝕相2種類型進行孔隙演化過程恢復。

3 孔隙演化過程

在前文基礎上，根據(jù)研究區(qū)沙二段主要有利儲層類型以及影響儲層孔隙演化的主要成巖作用，將儲層孔隙演化分為2種儲層類型、4個演化過程，進行儲層的孔隙演化史恢復。

3.1 初始孔隙度恢復

未固結(jié)砂巖原始孔隙度(q1)，按照濕砂在地表條件下的分選系數(shù)與孔隙度的關(guān)系估算[21-22]

q1= 20.91+22.90 /S0

式中：S0為特拉斯克分選系數(shù)，S0=(D1/D3)1/2；D1為第一個四分位數(shù)，即相當于25%處的粒徑大??；D3為第三個四分位數(shù)，即相當于75%處的粒徑大小。

川中-川西過渡帶沙二段砂巖具有較好的分選性，分選系數(shù)在1.2左右，計算初始孔隙度為40%。

3.2 壓實-壓溶作用之后的孔隙度

壓實作用是川中-川西過渡帶沙二段儲層物性下降的第一重要因素，因此，壓實-壓溶作用之后孔隙度(q2)的恢復是儲層孔隙演化的關(guān)鍵。

正常壓實條件下，儲層原生孔隙度與深度存在指數(shù)關(guān)系[23]，即：q2=q1eCd。對于研究區(qū)沙二段綠泥石相和溶蝕相儲層來說，綠泥石相儲層原生孔隙度明顯高于溶蝕相儲層，說明壓實作用對于不同類型的儲層壓實強度存在差異，壓實-壓溶之后孔隙度(q2)也存在較大差異。因此，對于不同類型儲層來說，壓實過程中孔隙度下降的斜率(C值)是不一樣的。對于壓實過程的恢復來說，C值的求取是關(guān)鍵，我們主要通過如下方法進行：

首先，根據(jù)系統(tǒng)的鑄體薄片數(shù)據(jù)，利用如下公式[24]計算目標儲層壓實-壓溶之后的孔隙度:

q2= [(粒間孔面孔率+膠結(jié)物溶孔面孔率)/總面孔率]×物性分析孔隙度+膠結(jié)物體積分數(shù)。

然后，在此基礎上利用實際樣品的深度(d)和初始孔隙度(q1)，根據(jù)q2=q1eCd可求出不同類型儲層原生孔隙度演化的斜率(C值)，C值即代表了不同類型儲層原生孔隙度的演化趨勢。

以綠泥石相儲層為例，根據(jù)現(xiàn)有典型薄片樣品的統(tǒng)計，可得出其平均q2=[(粒間孔面孔率+膠結(jié)物溶孔面孔率)/總面孔率]×物性分析孔隙度+膠結(jié)物體積分數(shù)=20.28%，樣品平均埋深2.108 km(圖8-A中圓點)，初始孔隙度(q1)為40%，反推得出C=-0.000 322，進而得出了其原生孔隙度的演化過程(圖8-A)。利用同樣的方法，可得出溶蝕相儲層的原生孔隙度演化過程(圖8-A)。從二者原生孔隙度演化曲線來看，綠泥石相儲層原生孔隙度下降速率遠小于溶蝕相儲層，這一差異必然對儲層整個孔隙度演化過程產(chǎn)生明顯影響。

3.3 膠結(jié)物損失孔隙度

川中-川西過渡帶沙二段儲層中，對儲層物性影響較大的膠結(jié)物主要有碳酸鹽、自生石英以及自生綠泥石。根據(jù)系統(tǒng)的薄片數(shù)據(jù)統(tǒng)計，沙二段綠泥石相儲層中3種膠結(jié)物總質(zhì)量分數(shù)為9.11%，由膠結(jié)物導致的孔隙度損失率為22.78%(圖9-A)；溶蝕相儲層中3種膠結(jié)物總質(zhì)量分數(shù)為8.25%，孔隙度損失率為20.63%(圖9-B)。

在明確不同類型膠結(jié)物含量的基礎上，通過自生石英包裹體均一化溫度和碳酸鹽膠結(jié)物氧同位素溫度計，結(jié)合研究區(qū)典型鉆井埋藏史，確定了不同類型膠結(jié)物的沉淀時間和深度。對于自生石英沉淀深度，主要通過包裹體均一溫度確定；碳酸鹽膠結(jié)物則利用碳氧同位素計算得出，計算公式見參考文獻[25]，侏羅系流體氧同位素取值見參考文獻[26]。從包裹體均一溫度來看，自生石英沉淀溫度主要分布在80～90℃和105～110℃兩個區(qū)間(圖10-A)，根據(jù)研究區(qū)典型鉆井埋藏史和地溫史(圖11)，對應的埋深大致在1.15～1.4 km和1.7～1.9 km；碳酸鹽膠結(jié)物沉淀溫度最主要的分布區(qū)間在85～90℃和100～120℃(圖10-B)，對應的埋深大致在1.25～1.4 km和1.6～2.1 km。根據(jù)這一溫度和埋深分布，可將不同類型儲層的膠結(jié)物含量按相應比例投入膠結(jié)物演化曲線上，得出膠結(jié)物含量隨埋深的變化曲線(圖8-B)。

3.4 溶蝕作用增加孔隙度

從鑄體薄片的統(tǒng)計情況來看，溶蝕作用對研究區(qū)沙二段儲層物性有明顯改善，綠泥石相儲層次生孔隙度平均在1.54%左右，溶蝕相儲層次生孔隙度平均可達5.64%。理論上，研究區(qū)沙二段儲層溶蝕作用主要有2期。早期的溶蝕作用與鈣長石的溶解有關(guān)[25]，但由于壓實作用的影響，該期次生孔隙在其后的壓實過程中很難保存下來，對現(xiàn)今儲層質(zhì)量具有正面意義的次生孔隙主要為較晚一期的溶蝕作用。這一期的溶蝕作用發(fā)育時期可根據(jù)長石溶蝕產(chǎn)物——自生石英的包裹體均一溫度確定[25](圖10)，溶蝕作用發(fā)育時期應略早于自生石英沉淀時間。在此基礎上，可分別建立綠泥石相和溶蝕相儲層的溶蝕孔隙的演化曲線(圖8-C)。

3.5 儲層孔隙演化過程

在上述4個過程定量研究基礎上，將研究區(qū)沙二段相對有利儲層主要膠結(jié)物含量及沉淀時期、溶蝕作用發(fā)育程度和發(fā)育時期，疊合孔隙壓實規(guī)律曲線，恢復了其孔隙演化過程(圖11)：沙二段砂巖埋藏早期，在壓實作用的影響下，儲層孔隙度迅速變低，500 m埋深時孔隙度即下降至30%左右；即使在早期酸性流體的作用下，儲層產(chǎn)生了一定的溶蝕孔隙，但在其后的進一步壓實過程中，這部分孔隙亦損失殆盡。隨著埋藏深度的進一步加大，對于綠泥石相儲層來說，由于孔隙襯墊綠泥石的沉淀，提高了儲層的抗壓實能力，孔隙得到一定的保護，在1 km埋深時，孔隙度下降至19.8%；而溶蝕相儲層在1 km埋深時，孔隙度下降至16.5%左右。其后，烴源巖進入生排烴高峰期，有機酸溶蝕長石，大量溶蝕孔隙在1.1 km埋深時形成，綠泥石相儲層形成了1.54%左右的溶蝕孔隙，在1.7 km埋深時，孔隙度保持在18.5%左右；溶蝕相儲層形成了5.64%左右的溶蝕孔隙，在1.7 km埋深時孔隙度為18%左右。隨著進一步的深埋和晚期膠結(jié)物的發(fā)育，儲層孔隙度進一步下降，綠泥石相儲層孔隙度在2.48 km左右埋深下降至12%，直至目前的10.25%；溶蝕相儲層孔隙度在2.2 km左右埋深下降至12%，現(xiàn)今孔隙度為9.21%。根據(jù)研究區(qū)沙溪廟組成藏期次研究成果[10]可以看出，儲層致密化均在生排烴高峰期之后(圖11)。

4 結(jié) 論

a.川中-川西過渡帶沙二段發(fā)育2種有利的儲層類型：綠泥石相儲層和溶蝕相儲層。綠泥石相儲層孔隙襯墊綠泥石發(fā)育，孔隙以原生孔隙為主，占總孔隙的84.69%；溶蝕相儲層以長石溶蝕孔為主，占總孔隙的60.47%。不同的儲層類型孔隙具明顯差異，顯示了二者儲層發(fā)育控制因素的區(qū)別，進而決定了儲層演化過程的差異。

b.壓實作用是沙二段儲層物性變差的第一重要因素，分別造成了溶蝕相和綠泥石相儲層28.18%和22.18%的孔隙度損失。對儲層孔隙影響較大的膠結(jié)作用主要包括碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)和自生綠泥石，由膠結(jié)作用造成的孔隙度損失分別為8.25%和9.11%。溶蝕作用是儲層物性改善的重要因素，由溶蝕作用所增加的次生孔隙度分別為5.64%和1.54%。

c.綠泥石相和溶蝕相儲層孔隙演化具明顯差異。綠泥石相儲層抗壓實能力較強，壓實作用損失孔隙較少，在1 km埋深時，孔隙度下降至19.8%；而溶蝕相儲層在1 km埋深時，孔隙度下降至16.5%左右。溶蝕作用對二者的影響也存在明顯差異，綠泥石相儲層增加了1.54%左右的溶蝕孔隙，在1.7 km埋深時，孔隙度保持在18.5%左右；溶蝕相儲層增加了5.64%左右的溶蝕孔隙度，在1.7 km埋深時，孔隙度為18%。在晚期膠結(jié)物的作用下，儲層孔隙度進一步下降，綠泥石相儲層孔隙度在2.48 km左右埋深時下降至12%，直至目前的10.25%；溶蝕相儲層孔隙度在2.2 km左右埋深時下降至12%，現(xiàn)今孔隙度為9.21%，儲層致密化均在烴源巖生排烴高峰期之后。