超致密條件下須家河組砂巖儲層成巖作用

超致密條件下須家河組砂巖儲層成巖作用

隨著深度（以及相應(yīng)的熱作用和有效壓力）的增加，砂巖的間隙和滲透率整體減少，巖石變得越來越致密。然而，在世界上的許多沉積物中發(fā)現(xiàn)了異常高的砂巖儲量（>20%）和滲透（10010-3m2）。ku樂健等，1990；ketal，1992；ehrenburgsn，1990；ehrenburgsn等al.，1993；pittmaned等人，1992；龔在生等，1997；李軍等，1999；楊占華等，1998；李會軍等，2004）。越來越多的地質(zhì)實踐亦證實:在沉積物埋藏過程中,其深部砂巖儲層的孔隙在某些特定條件下可以得到較好的保存,出現(xiàn)異常的孔隙度和滲透率。到目前為止,共發(fā)現(xiàn)了4種成因機(jī)制,包括:①早期烴類的充注(或稱侵位)(李會軍等,2004;NedkvitneTetal.,1993;蔡進(jìn)功等,2003;翟永紅等,1996);②顆粒包層(或顆粒包膜)和顆粒環(huán)邊的存在(李會軍等,2004;EhrenbergSN,1993;RyanPCetal.,1996;McBrideSM,1987;WilsonMD,1992);③異常流體高壓的存在(李會軍等,2004;杜栩等,1995;OsbormeMJetal.,1999;BethkeCMetal.,1986);④次生孔隙的發(fā)育(李會軍等,2004;苗建宇等,2000;WilkinsonMetal.,1997;黃思靜等,2003)。事實上,砂巖的沉積速率、深埋時間和地溫(梯度)也對深部儲層的孔隙演化產(chǎn)生重要的影響,一般情況下較高的沉積速率、較短的深埋時間和較低的地溫(梯度)有利于儲層保存較好的孔隙度和滲透率(李會軍等,2004;史基安等,1995);同時還有一種極為特殊的情況,即某些早期的、局部均勻分布的碳酸鹽或石英膠結(jié)作用的出現(xiàn)也可以使砂巖儲層的孔隙得以保存(deRosLFetal.,1994;SouzaRSetal.,1995)。過去常常認(rèn)為粘土礦物是與自生硅質(zhì)、自生碳酸鹽一樣對儲層起破壞性作用的一種成分,然而,近年來為數(shù)不少的研究成果業(yè)已揭示了它對儲層質(zhì)量積極的一面,尤其是自生綠泥石包膜,由于它能阻止石英顆粒的成核,抵抗機(jī)械壓實作用而使儲層質(zhì)量得到有效的保護(hù)(BillaultVetal.,2003;LansonBetal.,2002;WordenRHetal.,2006;RichardHetal.,2003;黃思靜等,2004;SalmanBlochetal.,2002;HillierSetal.,1996;EhrenbergSN1993;Grigsbyetal.,2001;Hilliersetal.,2006;EhrenbergSNetal.,1998;孫治雷等,2008),同時,自生綠泥石規(guī)則的晶間孔也對儲層的微孔隙的改善起到了一定作用(黃思靜等,2004)。大量研究證明,含高異?？紫抖鹊膬油寂c自生綠泥石的顆粒包膜有關(guān)(BillaultVetal.,2003;WordenRHetal.,2006;RichardHetal.,2003;SalmanBlochetal.,2002;HillierSetal.,1996;EhrenbergSN,1993;孫治雷等,2008)。四川盆地西部上三疊統(tǒng)須家河組蘊藏有豐富的天然氣資源,埋深一般在3000～6000m,自下而上一般分為四個地層段(須二段-須五段),其中砂巖一般集中在兩個地層段,一是埋深3000～4000m的須四段,二是埋深4500～6000m的須二段,目前發(fā)現(xiàn)的天然氣也主要分布在這兩個地層段中。由于這些砂巖埋深大,普遍經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用,造成現(xiàn)今砂巖超致密(王允誠等,1999),平均孔隙度普遍小于4%,這樣的砂巖物性條件對天然氣規(guī)模聚集極為不利。因此川西深層須家河組是否發(fā)育儲集條件相對較好的相對優(yōu)質(zhì)儲層(一般指須2段儲層孔隙度大于4%,須4段儲層孔隙度大于6%的砂巖,川西須家河組含氣性較好砂巖多屬于此種孔隙度條件)是回答該地區(qū)深層須家河組是否具備勘探潛力的首要問題?！笆濉眹铱萍脊リP(guān)通過對川西須家河組成巖作用研究,在川西坳陷中段的孝泉-新場-合興場(簡稱孝-新-合)地區(qū)須家河組中發(fā)現(xiàn)了相對優(yōu)質(zhì)儲層,其中絕大部分表現(xiàn)為有發(fā)育的次生孔隙,部分也呈現(xiàn)出具有一定的原生孔隙。筆者通過川西須家河組大量砂巖樣品的綜合分析,初步討論了研究區(qū)須家河組超致密砂巖成巖作用及其相對優(yōu)質(zhì)儲層的形成機(jī)制,以期對研究區(qū)天然氣的進(jìn)一步勘探開發(fā)起到一定的指導(dǎo)作用。1巖屑、溶蝕和裂縫化川西坳陷須家河組砂巖由于埋藏較深,經(jīng)歷的成巖作用十分復(fù)雜。本次研究以巖石顯微鏡下微觀特征觀察為主,結(jié)合巖石掃描電鏡、陰極發(fā)光、X-射線衍射分析等研究獲得須家河組砂巖主要成巖作用類型有壓實、壓溶作用,自生石英、自生方解石、自生白云石、自生綠泥石等自生礦物析出作用、溶蝕作用和裂縫化作用等。壓實、壓溶作用主要表現(xiàn)為云母及具長軸的其它碎屑顆粒大致定向排列,千枚巖、泥巖、片巖等塑性巖屑拉長、變形,剛性碎屑產(chǎn)生裂紋、破碎等,碎屑顆粒間多為線接觸到凹凸接觸,部分形成鋸齒狀接觸等,壓實作用較強。壓溶作用形成的次生石英也堵塞了較多孔隙(Bakeretal.,2000)。砂巖中自生礦物析出十分復(fù)雜,析出的自生礦物最主要的是石英,其次是方解石和白云石。自生石英產(chǎn)出形態(tài)多樣,一般有石英顆粒的次生加大、充填粒間溶孔、充填粒內(nèi)溶孔、充填粒間剩余孔和愈合縫等五種形式。早期方解石膠結(jié)物含量較高,多呈粗-巨晶、巨連晶,晚期方解石常呈細(xì)-中晶為主充填粒間孔隙與鑄?？?。白云石多呈半-自形粉晶集合體,含鐵白云石常以無鐵白云石為中心,圍繞無鐵白云石呈次生邊或在其外圍呈半自形晶生長。綠泥石多呈殘余薄膜分布于碎屑顆粒邊外,或為孔隙襯邊。砂巖中溶蝕作用發(fā)育的期次多,多數(shù)已被后來的自生礦物充填,只能依據(jù)自生礦物的分布形式和礦物顆粒邊緣形狀加以判別。常見溶蝕礦物有長石、火山巖巖屑和少量火山灰蝕變雜基和石英等。裂縫化作用在川西地區(qū)須家河組砂巖中較為發(fā)育,特別是構(gòu)造變形較為強烈地區(qū)更為發(fā)育,在川西坳陷中段裂縫密度一般在6～7條/m以上,最高可達(dá)24.5條/m,而在裂縫不發(fā)育的層段,則多為致密層或差儲層。本區(qū)砂巖中發(fā)育的裂縫除構(gòu)造變形形成外,還有成巖縫和沉積層理縫等(王允誠等,1992),這些裂縫對改善本地區(qū)砂巖的滲透性十分重要。2巖作用與儲存關(guān)系2.1壓實作用對砂巖孔隙度的影響砂巖膠結(jié)物含量與負(fù)膠結(jié)物孔隙度關(guān)系圖是評價砂巖壓實作用與膠結(jié)作用相對重要性的傳統(tǒng)圖件之一(Kupeczetal.,1997),兩者關(guān)系在川西須2段、須4段砂巖段的表現(xiàn)特征如圖1所示,由圖可知:(1)在儲層砂巖的負(fù)膠結(jié)物孔隙度和巖石中膠結(jié)物含量投點圖中,須2段和須4段的絕大多數(shù)樣品都投在圖的左下區(qū)域,說明壓實作用是造成本區(qū)砂巖孔隙度降低的第一重要因素。(2)對大多數(shù)樣品而言,須4段砂巖的負(fù)膠結(jié)物孔隙度大于須2段,造成這種現(xiàn)象的原因主要是須4段樣品具相對較高的孔隙度,由于須2段和須4段砂巖膠結(jié)物總量類似,說明須2段砂巖所經(jīng)歷的壓實作用總體上大于須4段。(3)壓實作用對須2段部分樣品的影響顯著小于須4段,這些樣品也具有較高的孔隙度。薄片觀察說明,這些樣品的儲集空間以原生孔隙為主,發(fā)育孔隙襯里綠泥石,說明自生綠泥石對原生孔隙具有一定的保護(hù)作用(呂正祥等,2001)。(4)研究區(qū)須家河組砂巖雜基含量平均為1.97%,自生礦物含量平均值為7.19%,兩者之和為9.16%。假定巖石的初始孔隙度為40%,目前平均孔隙度為5%,去掉3%和溶解成因的次生孔隙度平均值,壓實作用損失的孔隙度可能高達(dá)28.8%,占損失儲集空間的76%。綜上可知壓實、壓溶作用是造成川西須家河組孔隙度降低的第一重要因素。2.2自生礦產(chǎn)對沉積的影響(1)巖石自生礦物組成特征從3244個薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計得出的川西須家河組以及各地層段砂巖中主要自生礦物構(gòu)成的總體特征見表1和圖2。就整個研究區(qū)須家河組砂巖來說,自生礦物的平均值為7.19%,與鄂爾多斯盆地三疊系延長組和隴東地區(qū)相應(yīng)地層、川中須家河組等比較,川西須家河組具有中等偏低的自生礦物含量。主要為碳酸鹽礦物和石英,其它還有綠泥石、高嶺石等。(2)兩個地層段自生礦物差別就須2和須4兩個主要的儲層段而論,在膠結(jié)物總量和碳酸鹽膠結(jié)物總量上二者沒有實質(zhì)性差別,兩個地層段自生礦物差別主要表現(xiàn)在以下3個方面:須2的硅質(zhì)膠結(jié)物含量顯著高于須4;自生高嶺石只分布在須4,且含量很低;須2和須4均有少量自生綠泥石分布,但須2綠泥石的平均含量高于須4。(3)影響儲層的主要成巖巖漿巖環(huán)邊綠泥石對巖石面質(zhì)的影響A.綠泥石的主要賦存狀態(tài)孝-新-合地區(qū)須家河組儲層砂巖中自生綠泥石產(chǎn)出狀態(tài)具有如下幾個特點:作為孔隙襯墊(圖版1),厚度很薄,多數(shù)情況下小于l0μm;顆粒環(huán)邊,如在溶解骨架顆粒的邊界上形成一種綠泥石環(huán)包圍孔隙(尤以須2段更為常見,如圖版2),說明在綠泥石沉淀之后的埋藏成巖作用的時間段中存在綠泥石的繼續(xù)生長,這種繼續(xù)生長可平衡上覆載荷及相應(yīng)垂向應(yīng)力的繼續(xù)增加,并使溶解后的長石不至于垮塌;孔隙充填,須2段砂巖中很難見到自生綠泥石在長石溶解形成的次生孔隙中生長,說明須2段大多數(shù)綠泥石是在長石大量溶解之前開始沉淀的(并在以后繼續(xù)生長)。在上述幾種狀態(tài)中,最主要的賦存狀態(tài)是孔隙襯墊綠泥石。B.自生綠泥石的分布特征川西地區(qū)自生綠泥石的含量很低,435個薄片的平均值只有0.21%。研究區(qū)自生綠泥石的分布具有如下特征:縱向上,無論是須2段還是須4段均有分布,但含量大于2%的樣品只出現(xiàn)在須2段,當(dāng)砂巖中自生綠泥石含量較高,對應(yīng)的粘粒中綠泥石總量也相應(yīng)較高,這提示我們自生綠泥石的物質(zhì)來源可能與埋藏前組成中鐵鎂暗色礦物的存在及數(shù)量有關(guān),這可能與龍門山北段須家河組砂巖中有更高的巖屑含量有關(guān)。C.自生綠泥石與儲集性關(guān)系典型鉆井須2段、須4段砂巖中自生綠泥石含量與面孔率或原生孔隙面孔率的關(guān)系說明:須2段自生綠泥石含量與巖石面孔率之間、尤其是和原生孔隙面孔率之間有著良好的正相關(guān)關(guān)系(圖3),說明須2段自生綠泥石對巖石孔隙、尤其是原生孔隙具有一定的保護(hù)作用;須4段自生綠泥石含量與巖石面孔率(包括原生孔隙面孔率)缺乏相關(guān)關(guān)系,這可能說明在較早成巖階段沉淀的綠泥石厚度很薄,并缺乏以后的再生長,綠泥石的存在沒有顯著提高巖石的抗壓實能力;須4段存在一些相對晚期的綠泥石,其在殘余空間中沉淀時,巖石已經(jīng)歷了較強的壓實作用,因而綠泥石的存在對孔隙、尤其是原生孔隙的保護(hù)缺乏實際意義。在自生綠泥石含量與面孔率或原生孔隙面孔率的投點圖中,只在自生綠泥石含量大于2%時,巖石孔隙度和自生綠泥石之間才存在正相關(guān)關(guān)系,這說明在砂巖成巖過程中,相對高含量的綠泥石反而可能是在較早成巖階段形成的,相對低含量的綠泥石的沉淀時間相對較晚,同時也說明,綠泥石襯里必須要達(dá)到一定的厚度、或綠泥石在巖石中必須要達(dá)到一定的數(shù)量,其對孔隙才有良好的保護(hù)作用。綠泥石環(huán)邊的形成對石英的膠結(jié)具有一定的抑制作用。不少人已注意到環(huán)邊綠泥石對石英膠結(jié)的抑制作用(BillaultVetal.,2003;LansonBetal.,2002;WordenRHetal.,2006;RichardHal.,2003;黃思靜等,2004;SalmanBlochetal.,2002;HillierSetal.,1996;EhrenbergSN,1993;Grigsbyetal.,2001;HillierSetal.,2006;EhrenbergSNetal.,1998)。一般說來,作為孔隙襯里的環(huán)邊綠泥石是通過分隔孔隙水與石英顆粒的表面來阻止自生石英膠結(jié)物在碎屑石英表面成核的,從而導(dǎo)致在綠泥石膠結(jié)作用發(fā)生的地方,很少有自生石英的生長現(xiàn)象。另外,石英晶體只要在一個沒有綠泥石膜(或綠泥石膜很薄)的點上成核,如果游離硅的過飽和作用持續(xù)存在,它也可以利用這一小的根基側(cè)向生長或一向延長,并逐漸發(fā)展成一個較大的晶體。因此,綠泥石主要是通過降低每個砂巖顆粒上單晶生長部位的數(shù)量來起到對石英膠結(jié)的抑制作用的,但埋藏成巖過程中一些與孔隙水硅離子濃度增加有關(guān)的成巖反應(yīng)將不斷發(fā)生將造成成巖流體中溶解硅的活動性不斷增加,從而抵消綠泥石對石英成核的抑制作用。因而隨著成巖作用的繼續(xù)進(jìn)行,仍會有一些自生石英的沉淀,但須2段自生綠泥石發(fā)育的巖石中石英的次生加大現(xiàn)象會顯著少于自生綠泥石不發(fā)育的巖石。雖然人們對砂巖中作為孔隙襯里的自生綠泥石對孔隙的影響仍持有不同意見,但越來越多的研究表明,在儲層發(fā)育過程中,作為孔隙襯里的綠泥石對孔隙發(fā)育的影響是正面的(呂正祥,2005;孫治雷等,2008;BillaultVetal.,2003;WordenRHetal.,2006;RichardHetal.,2003;SalmanBlochetal.,2002;HillierSetal.,1996;EhrenbergSN,1993),這種綠泥石主要從以下幾個方面使砂巖孔隙得以保護(hù)。首先是綠泥石環(huán)邊的形成會顯著提高巖石的機(jī)械強度和抗壓實能力:發(fā)育環(huán)邊襯里自生綠泥石的砂巖通常具有較低的顆粒接觸強度,多數(shù)情況下是點接觸與線接觸,而經(jīng)歷類似埋藏深度但沒有綠泥石膠結(jié)物的砂巖顆粒常為線接觸-凹凸接觸,甚至是縫合線接觸,孝-新-合地區(qū)部分鉆井須2段存在這樣的綠泥石及其對儲集空間的保護(hù)作用(圖版3,4)。二是以后埋藏成巖過程自生綠泥石的繼續(xù)生長:在以后埋藏成巖過程中,如果綠泥石繼續(xù)生長,作為孔隙襯里的綠泥石的厚度會逐漸增加,由此所增加的機(jī)械強度會平衡埋藏成巖過程中不斷增加的上覆載荷,這種機(jī)制不但使砂巖的原生粒間孔隙得以保存,同時也使由長石等骨架顆粒溶解形成的次生孔隙得以保存,如果沒有綠泥石的存在及其在埋藏成巖過程中的繼續(xù)生長,持續(xù)增加的上覆載荷會使鑄?？卓逅?孝-新-合地區(qū)須家河儲層砂巖存在一定數(shù)量的綠泥石包圍孔隙的結(jié)構(gòu),但與鄂爾多斯盆地三疊系相應(yīng)層位相比,孝-新-合地區(qū)這樣的綠泥石再生長相對不發(fā)育,因而其對孔隙的保護(hù)作用是有限和局部的,自生綠泥石對孔隙的保護(hù)作用也主要表現(xiàn)在原生孔隙上。三是砂巖中的自生綠泥石必須是早成巖的,并要達(dá)到一定的數(shù)量:如果埋藏成巖過程缺乏綠泥石沉淀所需要的Fe2+、Mg2+離子,或孔隙介質(zhì)物理化學(xué)條件的改變(如大量K+離子的介入),孔隙襯里的綠泥石不能繼續(xù)生長,其厚度及相應(yīng)的機(jī)械強度不足以平衡埋藏成巖過程中不斷增加的上覆載荷,此時,在顆粒接觸處會出現(xiàn)較薄的綠泥石環(huán)邊,顆粒的接觸強度也相對較大,因而綠泥石的孔隙襯里必須要有一定的厚度,巖石中自生綠泥石的含量必須要達(dá)到某一數(shù)量,綠泥石對孔隙的保存機(jī)制才能成立。須2段、須4段0種不同節(jié)段0.2%白云石含量和/%以上川西地區(qū)須家河組砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物的平均含量高達(dá)6.02%,占膠結(jié)物總量的84%(表1)。主要類型包括方解石、白云石、鐵方解石和鐵白云石等,分布具有如下特征:縱向上,須2段、須4段碳酸鹽膠結(jié)物總量沒有實質(zhì)性差別;須2段白云石含量平均值顯著高于須4段;方解石的縱向變化趨勢則與白云石相反,即須4段方解石含量平均值顯著高于須2段;方解石是須4段主要的碳酸鹽膠結(jié)物類型,白云石是須2段較為重要的碳酸鹽膠結(jié)物。除在有效壓實發(fā)生之前的分散的碳酸鹽膠結(jié)作用以外,研究區(qū)須家河組儲層砂巖中發(fā)生的大多數(shù)碳酸鹽膠結(jié)作用對儲層的影響都是負(fù)面的(尤其是須2段),碳酸鹽膠結(jié)作用占據(jù)了約6%的空間,是僅次于壓實作用而居第2位的負(fù)面成巖作用,造成的損失占儲集空間全部損失量的約16%。硅質(zhì)膠結(jié)物儲集空間須家河組儲層砂巖中大多數(shù)硅質(zhì)膠結(jié)物以圍繞碎屑石英邊緣生長的方式存在(圖版5),加大部分常由多個具相同光性方位的石英組成,這些石英最終連接成一個大的晶體形成“加大邊”并堵塞一部分孔隙,但仍有相當(dāng)數(shù)量的硅質(zhì)膠結(jié)物以分散的微晶形式存在,它們存在于長石溶解形成的次生孔隙中(圖版6),顯示長石的溶解是硅質(zhì)膠結(jié)物的重要物質(zhì)來源之一。在縱向上,須2段明顯高于須4段。川西須家河組儲層砂巖的硅質(zhì)膠結(jié)物的含量總體上較低,平均值0.90%,但相當(dāng)數(shù)量的樣品中硅質(zhì)膠結(jié)物的含量都在2%以上,甚至有硅質(zhì)膠結(jié)物含量達(dá)到8%的樣品,因而硅質(zhì)膠結(jié)物的存在也會對砂巖儲集空間產(chǎn)生實質(zhì)性的影響。須2段硅質(zhì)膠結(jié)作用對儲層的影響主要是負(fù)面的,須4段砂巖中硅質(zhì)膠結(jié)作用是在相對早期的成巖階段發(fā)生的,它們對儲層不會有顯著的負(fù)面影響。2.3儲集空間類型鑄體薄片統(tǒng)計資料獲得研究區(qū)須家河組儲層砂巖孔隙構(gòu)成的總體狀況列于表2中。包括3種主要的儲集空間類型:原生孔隙主要為粒間孔隙;次生孔隙包括粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、高嶺石晶間孔等(圖版7);微裂隙(縫)(圖版8)。次生孔隙是孝-新-合地區(qū)須家河組儲層砂巖最主要的儲集空間類型,大致占儲集空間的74%(表2),原生孔隙僅占儲集空間的21%,微裂隙(縫)對面孔率的貢獻(xiàn)很小,僅占儲集空間的4%。在研究區(qū)須2段和須4段兩個主要的儲集層段中,埋藏深度較淺的須4段的面孔率顯著高于須2段。就孔隙類型而論,次生孔隙對須4段砂巖面孔率的貢獻(xiàn)值顯著高于須2(分別為78%和52%),而原生孔隙對須2段砂巖面孔率的貢獻(xiàn)值顯著高于須4段(分別為31%和19%);另外,須2段比須4段具有更高的微裂隙(縫),其對面孔率的貢獻(xiàn)值分別為15%和2%。須2段和須4段孔隙構(gòu)成的這種狀況說明,我們不能簡單地用埋藏深度較淺來解釋須4段較高的面孔率(顯然也應(yīng)具有較高的孔隙度),因為須4段更多的儲集空間是由次生孔隙構(gòu)成的;同時也不能簡單認(rèn)為埋藏深度較大的須2段可能就會對次生孔隙具有更大的依賴性,因為原生孔隙仍在須2段的孔隙構(gòu)成中占有較大比例。3儲集優(yōu)質(zhì)層為天然氣的儲層提供了必要的儲集空間川西須家河組由于具有一些特殊的地質(zhì)條件,使得在整體超致密背景下發(fā)育儲集性較好的相對優(yōu)質(zhì)儲層,這些優(yōu)質(zhì)儲層為天然氣的規(guī)模聚集提供了必要的儲集空間。3.1巖石初始孔隙度不同的巖石結(jié)構(gòu)有巨大的孔隙度差異。據(jù)研究:在儲層砂巖中,粒度分布特征影響初始孔隙發(fā)育程度,一般以中砂巖、細(xì)砂巖最好,含礫粗砂巖、粉砂巖最差;砂巖分選性是直接影響儲層初始儲集性的又一重要結(jié)構(gòu)因素,在能量相對較強環(huán)境中沉積的砂巖,水動力對顆粒的不斷篩選使得儲層具有較好的分選性,因此分選系數(shù)高的儲層一般具有較高的原生孔隙度。本區(qū)須家河組沉積環(huán)境較為復(fù)雜多樣,包括辮狀河道、三角洲平原和前緣、扇三角洲平原河道、扇三角洲前緣砂壩、淺湖灘壩等(劉寶珺,1980),其中大量砂巖形成于高能量環(huán)境中,沉積的主要為中砂巖、細(xì)砂巖,少量含礫砂巖等,這些高能量環(huán)境中沉積的砂巖分選系數(shù)高、雜基含量低,因此巖石初始孔隙度高。根據(jù)本區(qū)砂巖粒度分析資料數(shù)據(jù)計算,須家河組砂巖沉積初始孔隙度普遍接近41%。3.2相對優(yōu)質(zhì)儲層的原生孔隙川西須家河組原生孔隙保存狀況具有一定的特殊性,即在相對優(yōu)質(zhì)儲層中,埋藏較深的須二段比埋藏淺約1500米的須四段儲層的原生孔隙更發(fā)育,須二段相對優(yōu)質(zhì)儲層中有大量的原生孔隙,其成因主要有以下幾點:(1)雜基含量與物性的關(guān)系研究區(qū)儲層統(tǒng)計表明:雜基含量超過10%時,巖石保留下的原生孔隙極少,雜基含量與儲層孔滲呈明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系,即雜基含量越高,物性越差,反之物性更好。此外,若儲層中含有一定數(shù)量的易變形顆粒,將使巖石抵御壓實的能力急劇減弱,孔隙度遭到嚴(yán)重破壞,須家河組儲層中的云母、泥巖、千枚巖巖屑等的抗壓實能力較低,當(dāng)其含量相對較高(>30%)時,儲層的孔滲性明顯變差(圖4)。(2)儲石石礦物可以有效抵制原生孔隙從成巖作用研究已知須家河組早期形成的自生礦物主要有孔隙襯墊綠泥石、孔隙充填綠泥石、石英和碳酸鈣等,其中碳酸鈣主要以連晶式強烈交代碎屑顆粒和占據(jù)原始孔隙空間,它雖然能有效抵制壓實對原生孔隙的進(jìn)一步破壞,但其本身卻對原生孔隙破壞極大,故為對孔隙度保護(hù)不利的成巖礦物;孔隙襯墊綠泥石由于其特有的生長方式-垂直顆粒表面相向生長,葉片在靠近顆粒一側(cè)生長十分緊密,它削弱了顆粒與孔隙流體的接觸程度,從而阻止了石英加大、長石加大,特別是石英加大對孔隙空間的破壞作用,從而保護(hù)了原生孔隙。此外,葉片間發(fā)育良好的孔隙喉道還能為儲層中流體流動提供通道,保持孔隙流體有效循環(huán),使孔隙中流體濃度相對難以達(dá)到飽和發(fā)生沉淀,也能起到有效保護(hù)原生孔的作用。3.3成巖物質(zhì)遷移眾所周知,溶蝕孔隙對改善深埋藏碎屑巖儲層質(zhì)量有重要作用,對其形成機(jī)制的正確理解是建立儲層質(zhì)量預(yù)測模式的基礎(chǔ),在進(jìn)行儲層質(zhì)量預(yù)測時,必須正確認(rèn)識成巖過程中物質(zhì)的遷移形式,包括溶解流體的來源(大氣淡水還是有機(jī)酸)、體系的開放與封閉性、骨架顆粒易溶組分特征及其變化成因、溶出物質(zhì)的遷移方式及有關(guān)的自生高嶺石的分布模式等(Gilesetal.,1990)。川西須家河組有利于溶蝕孔隙形成的條件主要體現(xiàn)在以下幾方面:(1)須片段巖相儲層儲層儲層“-”的巖相特征及巖川西須家河組中雖然砂巖發(fā)育好,但并非砂巖就是優(yōu)質(zhì)儲層,儲層只是這些砂巖中的一部分,研究表明:大量相對優(yōu)質(zhì)儲層不僅與巖石結(jié)構(gòu)特征和沉積環(huán)境能量有關(guān),而且與巖石成分特征關(guān)系密切,如通過大量須二段巖石薄片觀察統(tǒng)計,須二段中良好儲層的碎屑成分特征主要表現(xiàn)為:長石和基性噴出巖巖屑含量高,沉積巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑含量相對較低。(2)段頂部溶蝕儲層的礦物成分溶蝕須家河組砂巖的酸性流體多樣,既有煤成酸、有機(jī)酸、也有大氣淡水中的碳酸等。須家河組中發(fā)育較多的煤層、黑色碳質(zhì)頁巖等,均為生烴能力強的烴源巖,這些煤系地層在埋藏演化過程中,能很早生成煤成酸,所生酸性流體能較早地對儲層中的易溶組分進(jìn)行溶蝕,溶蝕后若有較好的保存條件,它們對形成好的儲層極為有利,川西須家河組四段頂部由于湖平面相對下降時出現(xiàn)的煤系地層酸性水作用和大氣水作用帶,使得砂巖中長石等鋁硅酸鹽礦物被溶解,自生高嶺石的存在是其主要識別標(biāo)志,由于是近開放體系的溶解作用,因而可望有孔隙度的凈增長。有機(jī)酸是溶蝕儲層礦物的主要酸類,產(chǎn)生有機(jī)酸的物質(zhì)基礎(chǔ)是有機(jī)質(zhì),有機(jī)質(zhì)含量越高,生成的有機(jī)酸越多,同時干酪根類型對有機(jī)酸生成量也有影響,一般是Ⅲ型最好,其次是Ⅱ型,再次是I型,須家河組中烴源巖的干酪根類型主要是Ⅲ型,無論是以烴源巖為主的須3段、須5段,還是須2段、須4段中烴源巖均含有特別豐富的Ⅲ型干酪根,這些烴源巖埋深一般都超過了3000米,因此已經(jīng)經(jīng)歷了有機(jī)酸的大量生成階段,曾經(jīng)生成了大量的有機(jī)酸,這些有機(jī)酸無疑對某些儲層進(jìn)行了充分的溶蝕,形成了較發(fā)育的溶蝕孔隙。須2段、須4段均以厚大、穩(wěn)定的砂巖層為主,泥頁巖一般表現(xiàn)為夾層或更多為透鏡體,砂巖較好的初始儲集條件為后來較長時間內(nèi)大氣淡水的作用創(chuàng)造了條件,加之無論是須2段還是須4段主要砂巖段沉積時,研究區(qū)基本表現(xiàn)為大的斜坡,也為碳酸淡水對儲層的改造創(chuàng)造了