摘要：在四川盆地邛西地區(qū)上三疊統(tǒng)須家河組二段儲層中，以膠結(jié)物形式存在的方解石相當(dāng)普遍，其含量、分布及溶解程度直接影響儲集層的儲集性能。為此，根據(jù)實(shí)測巖心分析資料、薄片鑒定資料、測井資料等對該區(qū)須二段儲層鈣質(zhì)夾層的特征和成因進(jìn)行了分折，研究表明：鈣質(zhì)夾層在測井曲線上具有低伽馬、低聲波時差和刺刀狀高電阻率值特征，鈣質(zhì)夾層主要集中在泥質(zhì)層附近，在局部地區(qū)對天然氣具有一定的滲流屏障作用；根據(jù)實(shí)測方解石膠結(jié)物碳、氧同位素分析表明，泥質(zhì)巖或煤系地層排烴時生成的有機(jī)酸是酸性水的主要來源。

關(guān)鍵詞：四川盆地；邛西地區(qū)；晚三疊世；方解石；夾層；同位素法；有機(jī)酸

    砂巖的儲集性能不僅受沉積條件控制，而且受其埋藏過程中成巖作用的影響，但對埋藏較深的地層而言后者則顯得尤為重要^[1～3]。邛西上三疊統(tǒng)須二段砂巖儲層中，以膠結(jié)物形式存在的方解石相當(dāng)普遍，其含量、分布及溶解程度直接影響儲集層的儲集性能。因此，研究鈣質(zhì)夾層的特征、分布規(guī)律及其成因具有一定價值和實(shí)際意義。

    邛西須二段氣藏位于四川省邛崍市境內(nèi)，由西翼鼻突、北斷壘、邛西12井區(qū)和南斷高4個次一級單元構(gòu)成，其主要產(chǎn)氣層位為須家河組二段。儲層屬三角洲前緣亞相沉積的水下疊置河道塊狀砂巖沉積，砂體發(fā)育，砂地比在80%以上，且埋藏較深、沉積厚度較大，埋深為3241.0～3 912.5m，平均3 615m，須二段平均地層厚度約300m。成巖過程中的鈣質(zhì)膠結(jié)作用對儲層的儲滲性能具有較大的影響，對實(shí)測巖心資料分析表明儲層非均質(zhì)性強(qiáng)，基質(zhì)物性差，具有低孔、低滲、高含水飽和度的特征。前人研究表明裂縫的發(fā)育程度有效改善了儲層的滲流能力，提高了氣井的產(chǎn)能，經(jīng)生產(chǎn)證實(shí)須二段儲層為裂縫-孔隙型儲層。

    隨著開發(fā)的進(jìn)行，須二段儲層出現(xiàn)了壓力下降快，氣井產(chǎn)量明顯降低，出水迅速等特點(diǎn)。成巖作用中的膠結(jié)作用及其分布規(guī)律是影響儲層物性、非均質(zhì)性和天然氣分布的重要因素。

    根據(jù)巖心觀察、薄片鑒定、實(shí)測巖心分析數(shù)據(jù)以及測井曲線和成像特征研究表明，方解石含量一般為5%～28%，鈣質(zhì)夾層巖性主要為長石砂巖、巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，不穩(wěn)定礦物(長石和巖屑)的含量與鈣質(zhì)含量具有一定的正相關(guān)關(guān)系。鈣質(zhì)夾層的電性特征表現(xiàn)為：低自然伽馬、低聲波時差和刺刀狀的高電阻率值特征；在成像測井表現(xiàn)的影像特征為呈亮帶狀分布(圖1)。

 

    根據(jù)上述鈣質(zhì)砂巖測井曲線特征，對區(qū)內(nèi)13口井進(jìn)行了鈣質(zhì)夾層解釋和分布特征研究。研究結(jié)果表明：平面上，除邛西3井外，各井均發(fā)育一定數(shù)量的鈣質(zhì)砂巖層，其中以邛西5井、邛西16井鈣質(zhì)砂巖層發(fā)育密度最大，其次為邛西6和邛西8井(圖2)。

 

    各斷塊鈣質(zhì)夾層發(fā)育密度由高到低依次是：南斷高、邛西12井區(qū)、西翼鼻突、北斷壘。根據(jù)小層劃分結(jié)果，統(tǒng)計鈣質(zhì)發(fā)育情況表明，縱向上，鈣質(zhì)夾層主要發(fā)育在儲層的中上部，且主要分布在泥質(zhì)層上下10～20m。各斷塊鈣層在平面上和縱向上具有零星分布特征，橫向連續(xù)性差，厚度變化大，結(jié)合鈣質(zhì)層上下儲層氯仿瀝青“A”地球化學(xué)特征具有一定差異性，認(rèn)為鈣質(zhì)夾層具有夾層特征，在部分地區(qū)部分層位具有一定封隔流體滲流的能力。

    巖心觀察和薄片鑒定結(jié)果表明，須二段巖性主要為長石巖屑質(zhì)石英砂巖、長石質(zhì)巖屑砂巖，其次為巖屑砂巖，還有少量長石砂巖。石英含量為30%～85%，以單晶石英為主，石英顆粒次生加大較普遍，一般小于4%。長石含量為2.2%～27.3%，風(fēng)化較普遍，偶見次生加大；長石溶蝕現(xiàn)象較普遍，正長石和斜長石均見溶蝕，并可見長石被方解石交代現(xiàn)象。巖屑含量為3.2%～62.1%，巖屑以沉積巖巖屑為主，包括泥巖巖屑、砂巖巖屑、白云巖巖屑、石灰?guī)r巖屑。亦有少量變質(zhì)巖屑。砂巖中雜基含量普遍很低，一般小于3%，僅個別井段超過10%，雜基主要為伊利石及綠泥石。

    在酸性水的作用下，大量不穩(wěn)定礦物被溶解以及黏土雜基也向自生高嶺石轉(zhuǎn)化，為碳酸鹽膠結(jié)作用和鈣質(zhì)夾層的形成提供了Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-等物質(zhì)基礎(chǔ)。黏土雜基高嶺石化和不穩(wěn)定組分溶解、交代作用在前，鈣質(zhì)膠結(jié)和鈣質(zhì)夾層的形成在后。

    無論是不穩(wěn)定組分的溶解和交代作用還是碳酸鹽膠結(jié)作用，都與酸性水有關(guān)，同時還需要孔隙水的不斷滲流和交替，否則溶解和膠結(jié)作用將很快達(dá)到相對平衡狀態(tài)而停止。儲層砂巖中鈣質(zhì)膠結(jié)物δ¹⁸O值為-9.8‰～-15.97‰，平均為-13.09‰；δ¹³C值為-5.11‰～0.41‰，平均為-2.29‰。碳酸鹽膠結(jié)物的碳、氧同位素總體上表現(xiàn)為正相關(guān)性(圖3)，折算溫度為105～135℃^[4]。根據(jù)碳同位素特征表明，該區(qū)碳同位素值偏負(fù)，與有機(jī)質(zhì)排烴時生成的有機(jī)酸有關(guān)^[5～6]，其反應(yīng)方程為：

    2CH₂O+H₂O=CH4+HCO₃^-+H⁺

    須二段儲層上下的須一、須三段地層巖性主要為泥質(zhì)或煤系地層，是該區(qū)的主要烴源巖層系，在有機(jī)質(zhì)演化過程中具有排烴量大，排出有機(jī)酸多的特征，與同位素研究結(jié)果吻合。

 

    此外，地層水pH值與鈣層密度具有較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系。即地層水pH值越小，鈣層密度越大。地層水性質(zhì)的演化與巖石之間的相互作用及其順斷層的活動均有可能產(chǎn)生酸性水，不斷流動的酸性孔隙水對不穩(wěn)定成分進(jìn)行溶解和蝕變。當(dāng)孔隙水中碳酸鈣濃度達(dá)到飽和時，在適當(dāng)?shù)膒H值和Eh值條件下，碳酸鹽礦物發(fā)生沉淀，形成鈣質(zhì)夾層。因此，酸性水是鈣質(zhì)層發(fā)育的主要控制因素。

    1) 鈣質(zhì)夾層主要巖性為長石砂巖、巖屑砂巖和長石巖屑砂巖，測井響應(yīng)特征為：低自然伽馬、低聲波時差和刺刀狀的高電阻率值特征，成像測井的影像特征為呈亮帶狀分布。

2) 鈣質(zhì)夾層在平面上和縱向上具有零星分布特征，橫向連續(xù)性差，厚度變化大，結(jié)合鈣質(zhì)夾層上下儲層氯仿瀝青“A”地球化學(xué)特征具有一定差異性，認(rèn)為鈣質(zhì)層具有夾層特征，在部分地區(qū)部分層位具有一定封隔流體滲流的能力。

    3) 根據(jù)方解石膠結(jié)物中碳、氧同位素分析結(jié)合區(qū)內(nèi)烴源層發(fā)育情況認(rèn)為：碳主要來自烴源巖排烴時生成的有機(jī)酸，且地層水pH值與鈣質(zhì)夾層發(fā)育具有負(fù)相關(guān)關(guān)系。

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[6] 王大銳.碳、氧同位素分析在儲集層研究中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā)，1991，18(增刊)：87-95.

　

(本文作者：黃東¹ 戴鴻鳴¹ 楊躍明² 杜誠² 王應(yīng)容² 李玖勇³ 1.西南石油大學(xué)；2.中國石油西南油氣田公司川西北氣礦；3.中國石油西南油氣田公司能源勘探開發(fā)公司)