川西前陆盆地须家河组辫状河三角洲前缘砂体的特征及意义

川西前陆盆地须家河组辫状河三角洲前缘砂体的特征及意义

川西为上三叠纪-侏罗系，含气层主要为上三叠纪-湘家河群和侏罗系。川西前陆盆地须家河组为海相、海陆过渡相到陆相沉积,沉积厚度1000~2000m的含煤层系,自下而上分为须一(马鞍塘组、小塘子组)-须五共5段,其中须一段主要为灰岩及泥岩,须二段、须四段主要为砂岩,须三段、须五段主要为泥页岩。须家河组主要的沉积类型为局限海湾、缓坡、冲积扇、河流、三角洲、湖泊等,其中以三角洲相和湖泊相沉积最为发育,三角洲砂体是研究区主要的储集砂体。1储集天然气的岩石类型须家河组二段(T3x2)和四段(T3x4)中,砂岩岩石类型主要有岩屑石英砂岩、岩屑砂岩、长石岩屑石英砂岩、岩屑长石石英砂岩、钙屑砂岩、富岩屑砂岩等,储集天然气的岩石类型主要为岩屑石英砂岩、长石岩屑石英砂岩和岩屑长石石英砂岩等。砂岩粒级以中-细粒为主,大多数砂岩分选较好。碎屑颗粒磨圆中等-较差,以次棱角状为主。孔隙式、接触式胶结。绝大多数砂岩的结构成熟度中等到较低,少数结构成熟度较高。1.1矿物及胶结物主要岩石类型为长石岩屑石英砂岩、岩屑石英砂岩,次为石英砂岩、岩屑砂岩和长石岩屑砂岩等。岩屑成分总体较高。岩石颗粒分选好、次棱角状、点线接触,粒度以中粒为主。碎屑组分中,石英含量60%~75%,多为单晶石英,少量复石英;长石8%~18%,正长石为主,微量斜长石和微斜长石;岩屑10%~32%,以粉砂岩屑为主,部分碳酸盐岩屑。胶结物以方解石和硅质为主,方解石2%~8%,含量达25%左右的早期方解石胶结物呈薄层状分布于该段中上部,在区域上具有一定的对比性。硅质胶结物以加大边的形式出现,含量0.5%~5%。填隙物水云母含量1%~3%,最高达10%左右,并且早期淀绿泥石环边较发育,绿泥石环边的发育对于岩层中早期原生孔隙有积极的保护作用。1.2石英、岩屑、硅质主要岩石类型为石英砂岩、岩屑砂岩和砾岩。由于物源的不同,各地区沉积岩石类型及碎屑成分差异较大。碎屑组分中,石英含量55%~80%,多为单晶石英,少量复石英;长石5%~8%,正长石为主,含量普遍较低;岩屑以碳酸盐岩岩屑和粉砂岩岩屑为主,碳酸盐岩岩屑含量高,平均58%左右。胶结物主要为碳酸盐物质,以方解石为主,分布不均匀,一般含量3%~15%,局部达20%;硅质胶结物含量0.5%~1.5%,均以碎屑加大边的形式产出。粘土质填隙物含量随碳酸盐胶结物的增减互为消长之势,其中水云母杂基0.5%~4%,沿颗粒边界生长或充填粒间,高岭石含量0.5%~3%。2储层结构及渗透率据川西地区白马庙、大兴西、平落坝和邛西等19个构造,须二段13000多块储层样品的统计,须二段储层平均孔隙度为3.99%,频率主峰为2%~6%,以3%作为有效储层界线,大于3%的样品占样品总数的66%(图1);平均渗透率为0.279×10-3μm2,频率主峰为(0.01~0.03)×10-3μm2,且峰度较大,渗透率在(0.01~0.03)×10-3μm2的样品占样品总数的48%(图2)。据须四段900多块储层样品的统计,须四段储层平均孔隙度为2.73%,频率主峰为2%~5%;平均渗透率0.098×10-3μm2,频率主峰为(0.001~0.01)×10-3μm2。按照裘怿楠等的标准,须二段、须四段储层均属特低孔特低渗的致密储层。总体上须二段储层物性好于须四段。3层的空隙类型和结构特征3.1孔隙或胶质薄片及铸体薄片观察表明,研究区砂岩孔隙类型主要以次生孔隙为主,原生孔极少,按孔隙分布的位置及颗粒和填隙物之间的关系可分为粒间孔、粒内溶孔、铸模孔、贴粒溶缝、杂基溶孔和晶间孔、矿物晶间微孔以及构造裂隙裂缝等数种。(1)剩余生粒间孔经成岩改造而未被充填的剩余孔隙,分布甚少,仅在中坝、柘坝场、九龙山地区可见。(2)杂基的溶蚀由粒间杂基及胶结物被溶形成,胶结物被溶不发育,杂基被溶易见,但一般溶蚀不彻底,面孔率<1%。分布层位较广泛,它是沿颗粒边缘或杂基溶蚀或杂基收缩形成的贴粒缝或贴粒孔,或是石英加大后的残余溶孔。(3)硅质胶结面为党员的岩溶全区广泛存在,由不稳定的长石及酸性喷出岩岩屑的粒内不完全溶蚀所成,主要见于硅质胶结、石英次生加大边发育的成岩段。虽经硅质和含铁方解石胶结,仍可见面孔率1%~2%,它是硅酸盐溶蚀的标志,多沿解理和构造裂隙溶蚀而成。长石粒内孔常被自生石英、钠长石及含铁连晶、嵌晶碳酸盐充填。(4)残余及粒内新生矿物多为条纹长石、微斜长石、正长石、蚀变火山岩屑被溶蚀形成(溶蚀残余及粒内新生矿物含量<5%)。因多为长石颗粒全溶留下的空间,所以其几何形状与长石颗粒相似,其发肓的成岩段与长石粒内孔发育段一致。见到自生石英,含铁连晶、嵌晶碳酸盐矿物以及油气充填。(5)适用于填充孔环边淀绿石胶结物被不同程度溶蚀而成,一般出现在粒内溶孔、铸模孔发育的砂岩中,溶缝宽0.01mm左右。(6)纤维细胞度主要分布在遭受蚀变的水云母(伊利石)杂基内,孔隙<0.01mm。此外,经重结晶后伊利石杂基或发生强伊利石化的长石内也可形成十分发育的微孔,一般占孔隙组成40%~60%,连通性也较好。(7)剩余晶体间隙和晶体腔的剩余晶体孔和洞这类孔、洞仅见于老关庙须二段砂岩中。系裂缝被石英、含铁方解石不完全充填形成。(8)缝宽0.0.32mm,弱溶蚀及过油前者常见于长石碎屑内,后者见于石英、长石和岩屑等易碎的刚性碎屑内,缝宽<(0.01~0.02)mm,少数解理缝及破裂缝有弱溶蚀及过油现象(例如魏1井须二段4524m砂岩)。(9)裂缝在延伸方向上的分布呈细密分布,缝宽以<(0.01~0.02)mm为主,少数可达0.1mm。裂缝在延伸方向有分叉现象。两壁未见有明显的溶蚀现象、与砂粒无明显定向分布有关系。其分布一般在背斜轴部或逆断层上下或其它构造波及的部位,常见2组,以水平或低角度出现,高角度少见。多数半充填,成为油气运聚通道,也可成为储层。3.2孔喉原位及孔喉连通系数(1)该区须家河组储集空间以粒内溶孔和微裂缝为主,次为杂基微孔及少量残余粒间孔、粒间溶孔,其中又以长石粒内溶孔为主,占总面孔率的35.5%,干均孔隙半径为150μm,平均喉道半径为0.0926μm,平均孔喉比为13∶16,为大孔细喉。(2)孔隙度大者面孔率高,其平均孔隙直径和平均喉道半径也增大。(3)平均孔喉配位数和管子连通系数与孔隙度的大小呈正变关系。孔隙度>4%者,其平均孔喉配位数为1∶9,管子连通系数为3∶9。多数孔隙度>5%的样品,微裂缝(占总面孔率的25%以上)呈网络状发育,连通性好。(4)200MPa的压汞实验表明:粒度粗、孔隙度大的岩样一般孔隙结构好,孔隙分布区间偏于大喉道,对渗透率贡献值大,大喉道(平均孔隙半径大于0.1μm、平均喉道半径大于0.075μm)连通的孔隙体积多,小喉道(平均喉道半径小于0.04μm)所连通的孔隙体积少;粒度细、孔隙度小的岩样则相反。(5)由于溶蚀作用的选择性造成了不规则的孔隙网络和上三叠统储集岩的微观非均质性。表现在低孔隙度的岩石可以有少量较大孔隙和喉道,构成其有效孔隙度的组成部分;相反,较高孔隙度的岩石,若溶蚀作用不强,则同样具有低渗透率或窄喉道特征。3.3孔隙组合的分类据铸体薄片观察和压汞实验,结合物性资料研究表明,研究层段的孔隙组合主要有2类:一类是粒内溶孔和杂基内微孔为主的组合,在研究区的南部最为发育;第二类是粒内溶孔、次生粒间孔、剩余原生粒间孔和杂基内微孔为主的组合,多分布于研究区北部。4综合储层评估4.1储层孔隙度—储层类型根据储层中储集空间包括孔隙、洞穴和裂缝等所起的作用不同,可以将储层分为裂缝性储层、孔隙性储层和洞穴性储层。但对于川西致密砂岩储层来说,一般不会有单一储集空间起作用,所以大多为复合性储层类型。为了弄清楚储层的类型,利用大量样品的孔隙度和渗透率进行了拟合,发现孔隙、洞穴和裂缝在储层中都有一定的地位,说明其储层十分复杂,孔隙、洞穴和裂缝都起重要作用(图3)。在须二段储层孔隙度—渗透率关系图中(图3),A区代表溶洞占优势的储层样品分布区,其孔隙度较大,而渗透率较低,说明储集空间以溶洞为主,互相间连通性较差;B区孔渗相关性较好,渗透率随孔隙度的增大而增大,说明储集空间主要为孔隙;C区孔隙度较低,但渗透率较高,说明裂缝是主要的储集空间。4.2储层结构及储层发育情况根据中国石油西南油气田分公司的研究,川西地区须家河组砂岩有效储层的孔隙度下限为3%。根据研究的需要和前人研究成果以及川西须家河组储层的实际情况,提出须家河组致密砂岩储集体的分类方案(表1),将储层分为4类:Ⅰ类储层为孔隙度和渗透率较高,孔隙度平均大于6%,渗透率大于0.1×10-3μm2,溶蚀作用和破裂作用发育,是目前研究区须家河组最好的储层;Ⅱ类储层孔隙度和渗透率一般,孔隙度4%~6%,渗透率(0.1~0.05)×10-3μm2,溶蚀作用或破裂作用较发育,是目前研究区须家河组最主要的储层;Ⅲ类储层孔隙