２０１０年１１月　第２５卷第６期　西安石油大学学报（自然科学版）　ＪｏｕｍＭ　ｏｆ　Ｘｉ　ａｌｌ　Ｓｈｉｙｏｕ　Ｕｎｉｖｅｍｉ￣（Ｎａｔｕｒ￣Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＮＯＶ．２０１０　ＶｏＩ．２５　Ｎｏ．６　

文章编号：１６７３－０６４Ｘ（２０１０）０６－００１７－０６　

公山庙地区沙一段低渗砂岩储层成岩作用　

及其对储层的影响　

赵永刚　，王萌　，蒋裕强　，董兆雄。，王素荣４　

（１．西安石油大学油气资源学院，陕西西安７１００６５；２．中国石油长庆油田分公司第八采油厂，陕西西安７１００２１；　３．西南石油大学资源与环境学院，四川成都６１０５００；４．中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西西安７１００２１）　

摘要：公山庙地区沙一段储层属于特低渗透砂岩储层，但储层低渗的成因仍不明确．通过对该区沙　

一段储层成岩作用的系统研究，认为主要的成岩作用类型有压实作用、胶结作用、交代作用和溶蚀　

作用等．总体上经历了早成岩阶段Ａ期一中成岩阶段Ｂ期的主要成岩阶段，现今主要处于中成岩　

阶段Ｂ期，呈现“颗粒表面的绿泥石膜出现一钙十字沸石或方沸石胶结、充填一石英次生加大明显　

和自生石英出现一铁方解石胶结、交代常见及溶蚀作用较明显”的典型成岩序列．主要识别出（铁）　

方解石胶结相、沸石胶结相、绿泥石一方解石胶结相和岩屑一长石溶蚀相等优势成岩相．从成岩角　

度分析该区沙一段储层低渗的成因，定量研究认为持续的压实作用和强烈的胶结作用是造成研究　

区沙一段储层低渗的关键成岩因素，第三期溶蚀作用是改善储层储集性的主要成岩因素，通常中砂　

岩比细砂岩表现更明显．　

关键词：低渗砂岩储层；成岩作用类型；成岩阶段；成岩序列；成岩相　

中图分类号：ＴＥｌ２２　文献标识码：Ａ　

公山庙地区位于四川盆地中北部的南部县境　

内，面积约５６０　ｋｍ　，区域构造上隶属于川中古隆中　

斜平缓构造带营山构造群公山庙构造（图１）．该地　

带　平　螽　

图１研究区地理位置及区域构造略图　区的油气勘探始于２０世纪５０年代，５０多年来，由　

于地表条件、地质条件、技术条件和地质认识水平的　

限制，石油勘探工作潮起潮落，经历了几番沉浮的艰　

辛历程．中侏罗统沙溪庙组沙一段油藏是川中油气　

矿“九五”期间石油勘探的重大发现，沙一段是公山　

庙地区目前的主要储层和产层．　

本区及邻区沙溪庙组自下而上分为２个岩性　

段，即沙一段（Ｊ２ｓ　）和沙二段（Ｊ２ｓ　）．沙一段厚３３０—　

４１０　ｍ，呈现东北厚，西南薄的趋势，岩性以紫红色、　

灰色泥岩为主，夹灰色、浅黄色粉粒、细粒、细一中粒　

砂岩．沙一段属三角洲一湖泊沉积体系，环境演化以　

三角洲前缘为主，其次为滨湖和浅湖．分流河道、水　

下分流河道、河口坝、远砂坝、席状砂、湖滩及砂坝等　

收稿日期：２００９—１１－２８　

基金项目：陕西省教育厅专项科研计划项目（编号：０８ＪＫ４０９）；西安石油大学博士科研启动项目（编号：２０７００３）　作者简介：赵永刚（１９７６一），男，副教授，博士，主要从事沉积学和储层地质学方面的研究．Ｅ－ｍｍｌ：ｙｇｚｈａｏ＠１２６．ｃｏｒｎ

　一ｌ８一　西安石油大学学报（自然科学版）　

储层微相发育．研究区沙一段砂岩储层孔隙度分布　

于１．２％～８．５％，平均孑Ｌ隙度４．５％．渗透率分布于　

（０．００５～１２．４）×１０～　ｍ　，平均渗透率３．１３×　

ｌ０～　ｍ　．孔隙度与渗透率的线性相关系数为　

０．７９　．沙一段储层总体上属于特低渗透砂岩　

储层　．　

低渗透油气资源在我国油气资源中占有十分重　

要的地位，而且随着未来石油勘探程度的逐渐加深，　

其所占的比例还将继续增大．因此，低渗透储层在当　

前和今后一段时间内无疑是我国石油勘探的主战　

场，加强对低渗透储层特征的认识，分析低渗透储层　

的形成机理具有重要意义　Ｊ．我国低渗透储层形成　

机理的研究历来都受到石油地质工作者的重　视　Ｊ．前人针对公山庙地区沙一段已经做了大量　

的地质研究工作　Ｍ　，本文在此基础上，重点研究　

公山庙地区沙一段低渗砂岩储层成岩作用及其对储　

层的影响，旨在为公山庙地区及邻区沙一段勘探开　

发工作的更加深入提供重要的石油地质依据，为我　

国低渗砂岩储层成因研究增加例证，也期望对公山　

庙地区沙一段低渗砂岩储层形成机理深入系统地研　

究起到抛砖引玉作用．　

１储层的岩石学特征　

通过岩心观察和薄片鉴定，认为研究区沙一段　

储层以细粒砂岩、中一细粒砂岩为主，部分粉一细粒　

砂岩，少量粉粒砂岩和粗粒砂岩．砂岩碎屑成分中，　

石英体积分数３３％～８２％，平均５８％；长石体积分　

数５％～４０％，平均２４％；岩屑体积分数７％～　

５８％，平均３４．５％，以沉积岩岩屑为主，其次是变质　

岩岩屑和岩浆岩岩屑．沉积岩岩屑中常见粉砂岩岩　

屑、细砂岩岩屑、泥岩岩屑和泥质粉砂岩岩屑及粉砂　

质泥岩岩屑；变质岩岩屑以片岩岩屑、板岩岩屑和千　

枚岩岩屑为主；岩浆岩岩屑主要是基性岩岩屑和酸　

性岩岩屑．云母体积分数１％～１０％，主要见白云母　

和黑云母．重矿物体积分数一般小于１％，见电气　

石、橄榄石、绿帘石、榍石、磷灰石、磁铁矿、黄铁矿　

等．按照中华人民共和国石油天然气行业标准——　

岩石薄片鉴定（ＳＹ／Ｔ５３６８—２０００），本区沙一段砂岩　

类型主要为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，其次为　

岩屑砂岩（图２）．　

砂岩碎屑颗粒主要呈棱角状、次棱角一次圆状，　

分选以中等为主，颗粒支撑，颗粒问多为点一线接　

触，少量凹凸接触．杂基的成分主要是绿泥石、高岭　石、蒙脱石和伊利石等，粒级以泥为主，见绢云母、绿　

泥石、石英和长石等构成的细粉砂级杂基，总体积分　

数为５％～８％；胶结物主要为方解石和沸石，见自　

生黏土矿物和自生石英，体积分数低于１５％，胶结　

类型以孔隙一接触式为主，部分为镶嵌式胶结．本区　

沙一段砂岩总体上成分成熟度低，结构成熟度相对　

较高．　

Ｉ．石英砂岩；ＩＩ－长石石英砂岩；ＩＩＩ．岩屑石英砂岩；１Ｖ一长石砂岩；　Ｖ一岩屑长石砂岩：ＶＩ．长石岩屑砂岩；ＶＩＩ．岩屑砂岩　图２研究区沙一段砂岩分类三角图　

２成岩作用类型及特征　

经普通薄片和铸体薄片的镜下观察、阴极发光　

和扫描电镜研究、电子探针和ｘ射线衍射分析，发　

现研究区沙一段储层的成岩作用类型多样，现象较　

复杂．主要的成岩作用有压实作用、胶结作用、交代　

作用和溶蚀作用等．　

２．１压实作用　

压实作用包括机械压实作用和化学压实作用　

（压溶作用）．机械压实作用在本区沙一段储层中主　

要表现为塑性颗粒变形、刚性颗粒碎裂和颗粒定向　

排列．塑性颗粒（如泥岩、千枚岩、喷出岩等岩屑，云　

母、绿泥石等矿物）在垂向压力或挤压下常发生弯　

曲变形，呈线接触或凹凸接触，受挤压的泥岩岩屑甚　

至可以在颗粒问形成假杂基现象；刚性颗粒压碎或　

压裂，如某些石英、长石颗粒的破碎（图３）．随着埋　

（ａ）为单偏光　（ｂ）为正交偏光，ｇ３６井，２　１９７．７２　ｍ　

图３机械压实作用下折断成３段的长石颗粒　

（ｇ３６井，２　１９７．７２　ｍ）　赵永刚等：公山庙地区沙一段低渗砂岩储层成岩作用及其对储层的影响　一１９一　

深的增加，由机械压实作用阶段逐渐进入压溶作用　

阶段，其表现为颗粒之间的线、凹凸及缝合接触．　

２．２胶结作用　

本区沙一段储层的胶结作用包括狭义胶结作用　

和自生矿物胶结充填作用．狭义胶结作用主要见方　

解石胶结和硅质胶结；自生矿物胶结充填作用常见　

自生黏土矿物（绿泥石和伊利石等）和沸石等的粒　

问胶结充填．　

方解石（铁方解石）一般零星分布，呈嵌晶状，　

粒状胶结碎屑颗粒（图４）；硅质胶结主要表现为石　

英的次生加大（图５），研究区的石英次生加大共有　

Ｉ、Ⅱ、Ⅲ级，加大边最厚处达０．１５　ｍｍ，一般约为原　

颗粒直径的１／７～１／２，属于Ⅱ～Ⅲ级次生加大．自　

生绿泥石集合体呈栉壳状环边（图６，图７），环边厚　

度可达０．００５　ｍｍ，在颗粒表面形成绿泥石膜，主要　

显示早期成岩的特征；自生伊利石集合体通常呈纤　

维状或叶片状充填残余孑Ｌ隙或在孔隙壁形成薄环边　

（图７），主要显示晚期成岩的特征；在弱酸性成岩环　

境中，长石或其他硅酸盐矿物与弱酸性水反应生成　

高岭石，但随着埋深的增加，高岭石将逐渐减少甚至　

消失．研究区沙一段自生高岭石较少，仅在少数层段　

中零星见到，一般呈书页状充填粒问孔（图６），体积　

分数通常不超过１％；沸石胶结主要表现为钙十字　

沸石、浊沸石胶结，其中钙十字沸石以连晶基底胶结　

的形式产出（图８）．此外，通过薄片观察还发现，沸　

石与石英的次生加大以及自生伊利石成互为消长的　

关系，即在沸石发育的样品中石英的次生加大和自　

生伊利石都不发育或发育较差．另见少量自生混层　

黏土矿物、自生石英、自生长石和黄铁矿等充填于粒　

间孔中．　

２．３交代作用　

交代作用的实质是一种矿物代替另一种矿物，　

常伴随有溶蚀现象．本区沙一段储层中交代作用比　

较常见，但强度较弱，常见方解石交代石英、长石等　

碎屑颗粒（图４），长石碎屑发生蚀变．主要表现为方　

解石沿碎屑颗粒边缘或解理不完全交代，石英、长石　

颗粒被溶蚀成锯齿状或鸡冠状，长石常见高岭石化，　

偶见云母化等　另见某些石英、长石颗粒与碳酸盐胶　

结物时常被黏土矿物交代，其中仍以交代长石颗粒　

为主．　

２．４溶蚀作用　

溶蚀作用是指岩石组分被一致性或不一致性溶　

蚀的成岩作用．本区沙一段储层中常见两大类溶蚀　现象是粒间填隙物的溶蚀和碎屑颗粒的溶蚀．粒问　

填隙物溶蚀主要表现为碳酸盐胶结物和一些自生矿　

物的溶蚀，碎屑颗粒溶蚀主要是长石、岩屑的溶蚀．　

长石溶蚀多沿解理、破裂缝发生，形成蜂窝状粒　

内溶孔（图９）、粒模孔（图１０）；另见花岗岩、片麻岩　

和喷出岩等岩屑中长石颗粒被溶蚀形成粒间溶孔，　

岩屑中玻璃质被交代或溶蚀形成粒内溶孔．黑云母、　

图４充填孔隙的（铁）方解石基底式胶结、交代颗粒　（正交偏光，ｇ３６井，２　１８４．１８　ｍ）　

图５石英次生加大　（单偏光，ｇ３６井，２　１９９．３２　ｍ，加大边与　原石英颗粒间有油珠浸染现象）　

图６绿泥石环边（绿泥石膜）　（单偏光，　７井，２　４６２．６５　ｍ，残余粒间孔中　见自生高岭石，孔隙被原油浸染）　

图７绿泥石环边和粒间孔中分布的叶片状伊利石　（扫描电镜，ｇ３６井，２　２４３．８３　ｍ）