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分析四川盆地A地区侏罗系气藏的成岩及后生作用

2020-10-22 281 上传者：管理员

摘要：详细分析四川盆地A地区侏罗系气藏的成岩及后生作用可知：破裂及溶蚀作用对孔喉有一定的改善，而以胶结作用为主的后生作用是对孔隙结构影响最为严重的破坏性成岩后生作用。

关键词：
侏罗系气藏
四川盆地
地层学
成岩作用
破坏性
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研究区属于龙门山前大邑-安县北东向断褶构造带内，处于龙门山冲断带与川西前陆盆地的交接部分，构造变形复杂。区内受多期构造运动的影响，次级断裂发育，主要呈北东向、南北向展布；岩石类型以浅灰绿色、灰色、灰白色的细-中粒岩屑砂岩为主、岩屑石英砂岩次之，少量长石岩屑砂岩、长石石英砂岩和石英砂岩、砂砾岩，极少量长石砂岩、砾岩。

沉积物沉积后进入成岩后生作用阶段，该阶段持续发生，直到岩石的变质作用发生，在这一过程内所发生的化学和物理作用统称成岩作用。在成岩过程中，沉积物脱离原生沉积环境，随环境温度、环境压力不断升高变化，沉积物孔隙的流体性质也逐渐发生变化，与沉积物或沉积岩发生各种化学及物理变化，是自生矿物生成、发生溶解、后期转化及孔隙后期改造的最根本化学反应。

A区侏罗系气藏储层是低渗透储集层，成岩作用对储层的储集物性起着重要的后期改造作用[1]。通过对研究区岩石铸体薄片的分析表明，本区侏罗系储层主要经历了以下成岩作用：

1、胶结作用

胶结作用中，通常会发生较多的粒间孔的孔隙空间被胶结物占据，储层的原始孔隙度、渗透率被降低的现象[2]，但早期的绿泥石胶结和硅质胶结在一定程度又起到抗压实作用，原生孔隙得以保存。胶结作用是影响储集层物性好坏的重要因素之一。据扫描电镜及镜下薄片分析，本区胶结物组成：碳酸盐胶结物，硅质胶结物，自生黏土矿物及铁质胶结物。

1.1碳酸盐胶结

研究区普遍发育碳酸盐胶结物，含量变化相对比较大。存在形态主要以交代物或次生孔隙内填充物及粒间胶结物形式出现，常见微晶状或连晶状，成分以方解石为主，铁方解石少量。镜下观察多呈晶粒结构，块状或镶嵌聚集体形式出现[3]，在原生孔隙及次生孔隙之间，以薄膜式和嵌晶式充填。碳酸盐胶结物的早期以方解石为主，铁方解石次之，在粒间孔隙中充填；后期充填在岩屑、长石溶蚀后形成的次生孔隙内，减小面孔率。由此可知，碳酸盐胶结作用发生多期次，晚期的胶结作用一直持续到溶蚀作用发生之后。本研究区的溶蚀作用较弱，最终多形成低孔隙度、低渗透率的致密砂岩储层。甚至在胶结作用强烈发生的地区，会形成超级致密储层。

本区碳酸盐胶结物多形成于成岩早期，形成两大类流体，第一类的原始孔隙水是主要的流体，第二类的是有下部热液参与的流体，形成于成岩中晚期，据推测可能与彭县-关口断裂的深部热液流体有关，表明研究区内至少存在两期碳酸盐胶结，一期早期胶结物，以连晶状为主；另一种碳酸盐胶结物较晚期充填孔隙的。

1.2硅质胶结

研究区普遍发育自生石英和石英加大边的硅质胶结物。镜下观察自生石英大多呈双锥状六方晶体充填于粒间孔隙中，结晶程度优于沿石英颗粒边缘生长的加大边。石英的次生加大使储集层的喉道变成弯片状或片状喉道，改变了储层孔隙结构，流体的渗流能力被严重减弱，储层的渗透性变差。孔隙空间被自生石英胶结物占据后，不仅降低了孔隙度，也减小了面孔率，另外一方面，早期形成的自生石英及石英加大可对储集层起到抗压实作用，使得原生孔隙得以保存。

1.3自生黏土矿物

研究区黏土矿物有绿泥石、高岭石以及少量伊蒙混层和伊利石。

研究区重要的自生黏土矿物之一的绿泥石。电镜下观察2种赋存状态的绿泥石：一是黏土膜，产出方式是孔隙衬边，另一种作为填隙物，充填于孔隙中。铸体薄片镜下观察呈薄膜状，扫描电镜观察多为绒球或针叶状。绿泥石膜一般具有两方面作用：一方面可使岩石抗压实能力增强，保存粒间孔隙，另一方面将孔隙水与碎屑隔开，阻止岩石颗粒的自生加大作用的发生；同时孔隙及喉道常被绿泥石占据，使喉道空间变小至消失，降低储层渗透率，增强非均质性（图1）。

云母、长石蚀变生成高岭石，镜下常为书页状集合体或六方板状，一般在成岩早期，由钾长石蚀变而来。高岭石的存在可以增加晶间孔，使储集空间增加。但由于经常充填孔喉中生长，将大孔隙分割成小孔隙，急剧缩小孔隙体积，堵塞喉道并成为无效孔隙（图2）。

伊利石在本区极级为少见，仅个别样品中有少量高岭石向伊利石转化，充填粒间孔隙中。

图1颗粒表面的绿泥石包膜

图2高岭石充填原生孔

2、压实作用

压实作用是在上覆沉积物负荷压力和水体或作用下，沉积物发生孔隙度降低和岩石总体积缩小的成岩方式[4]，包括早期机械压实物理作用、晚期压溶化学作用，是不可避免的破坏性成岩后生作用之一。岩石学特征总体表现：碎屑的粒间孔隙的减小，刚性碎屑的碎裂作用和塑性碎屑的变形作用。在砂岩中被强烈压实，若杂基含量高，塑性碎屑多，经常因为压实作用过强，流体没有缝隙或通道进入砂层，会形成无蚀变、无溶蚀的致密层。

由于本区砂岩具有成分和结构成熟度较低，泥质含量高，埋藏深度浅，压实作用强度为中等-强，主要表现在：

(1）颗粒间点-线接触的接触关系为主，凹凸接触少量；（2）刚性颗粒脆性破裂，表现为石英、长石和岩屑在压力作用下的碎裂（图3);(3）云母的塑性变形（图4）。

图3石英颗粒碎裂

图4云母塑性变形

3、溶蚀作用

研究区的填隙物或碎屑颗粒、在一定的成岩环境中，及一定的物化条件下发生溶蚀作用的程度不同，次生溶蚀孔隙形成，而新形成次生溶蚀孔隙通常成为石油天然气油气富集储层的重要储集空间。研究区常见溶蚀作用是岩屑的部分溶蚀、长石颗粒的溶蚀[5]、及早期的碳酸盐胶结物的溶蚀。

4、交代作用

本区储层的交代作用表现为胶结物和碎屑颗粒被交代以及相互交代。交代作用本质上是矿物被溶解，被新沉淀出来的矿物置换，新沉淀矿物与老矿物无相同的化学组分，如石英，高岭石交代长石，方解石交代长石等。研究区交代作用主要体现在以下几个方面：黏土矿物和硅质之间的相互转化、碳酸盐交代长石等颗粒、高岭石交代长石。

5、破裂作用

破裂作用在研究区主要以压溶粒缘缝、压裂缝为主。

从研究区储层的成岩及后生作用可知：破裂及溶蚀作用对孔喉有一定的改善，而以胶结作用为主的后生作用对孔隙结构影响最为严重[1]。

参考文献:

[1]罗锋.四川西部罗江构造须家河组四段储层特征与成岩作用[J].华南地质与矿产,2006,85(1):47;53.

[2]张晓莉,罗锋,马丽梅.川西洛带气田蓬莱镇组储层特征[J].长安大学学报,2003,25(3):33;37.

[3]程旭明.鄂尔多斯盆地西南部上三叠统延长组致密砂岩储层成岩作用研究[J].石化技术,2019,26(5):178.

[4]孙志昀,刘柏,郑超,等.川北坳陷低缓区沙溪庙致密砂岩气藏潜力评价[J].石化技术,2020,27(2):107;108.

罗锋,黎华继,周文雅,冯英,陈兰.四川盆地A地区侏罗系气藏成岩作用对储集性能的影响[J].石化技术,2020,27(10):131-132.

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