摘要：在四川盆地邛西地区上三叠统须家河组二段储层中，以胶结物形式存在的方解石相当普遍，其含量、分布及溶解程度直接影响储集层的储集性能。为此，根据实测岩心分析资料、薄片鉴定资料、测井资料等对该区须二段储层钙质夹层的特征和成因进行了分折，研究表明：钙质夹层在测井曲线上具有低伽马、低声波时差和刺刀状高电阻率值特征，钙质夹层主要集中在泥质层附近，在局部地区对天然气具有一定的渗流屏障作用；根据实测方解石胶结物碳、氧同位素分析表明，泥质岩或煤系地层排烃时生成的有机酸是酸性水的主要来源。

关键词：四川盆地；邛西地区；晚三叠世；方解石；夹层；同位素法；有机酸

    砂岩的储集性能不仅受沉积条件控制，而且受其埋藏过程中成岩作用的影响，但对埋藏较深的地层而言后者则显得尤为重要^[1～3]。邛西上三叠统须二段砂岩储层中，以胶结物形式存在的方解石相当普遍，其含量、分布及溶解程度直接影响储集层的储集性能。因此，研究钙质夹层的特征、分布规律及其成因具有一定价值和实际意义。

    邛西须二段气藏位于四川省邛崃市境内，由西翼鼻突、北断垒、邛西12井区和南断高4个次一级单元构成，其主要产气层位为须家河组二段。储层属三角洲前缘亚相沉积的水下叠置河道块状砂岩沉积，砂体发育，砂地比在80%以上，且埋藏较深、沉积厚度较大，埋深为3241.0～3 912.5m，平均3 615m，须二段平均地层厚度约300m。成岩过程中的钙质胶结作用对储层的储渗性能具有较大的影响，对实测岩心资料分析表明储层非均质性强，基质物性差，具有低孔、低渗、高含水饱和度的特征。前人研究表明裂缝的发育程度有效改善了储层的渗流能力，提高了气井的产能，经生产证实须二段储层为裂缝-孔隙型储层。

    随着开发的进行，须二段储层出现了压力下降快，气井产量明显降低，出水迅速等特点。成岩作用中的胶结作用及其分布规律是影响储层物性、非均质性和天然气分布的重要因素。

    根据岩心观察、薄片鉴定、实测岩心分析数据以及测井曲线和成像特征研究表明，方解石含量一般为5%～28%，钙质夹层岩性主要为长石砂岩、岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，不稳定矿物(长石和岩屑)的含量与钙质含量具有一定的正相关关系。钙质夹层的电性特征表现为：低自然伽马、低声波时差和刺刀状的高电阻率值特征；在成像测井表现的影像特征为呈亮带状分布(图1)。

 

    根据上述钙质砂岩测井曲线特征，对区内13口井进行了钙质夹层解释和分布特征研究。研究结果表明：平面上，除邛西3井外，各井均发育一定数量的钙质砂岩层，其中以邛西5井、邛西16井钙质砂岩层发育密度最大，其次为邛西6和邛西8井(图2)。

 

    各断块钙质夹层发育密度由高到低依次是：南断高、邛西12井区、西翼鼻突、北断垒。根据小层划分结果，统计钙质发育情况表明，纵向上，钙质夹层主要发育在储层的中上部，且主要分布在泥质层上下10～20m。各断块钙层在平面上和纵向上具有零星分布特征，横向连续性差，厚度变化大，结合钙质层上下储层氯仿沥青“A”地球化学特征具有一定差异性，认为钙质夹层具有夹层特征，在部分地区部分层位具有一定封隔流体渗流的能力。

    岩心观察和薄片鉴定结果表明，须二段岩性主要为长石岩屑质石英砂岩、长石质岩屑砂岩，其次为岩屑砂岩，还有少量长石砂岩。石英含量为30%～85%，以单晶石英为主，石英颗粒次生加大较普遍，一般小于4%。长石含量为2.2%～27.3%，风化较普遍，偶见次生加大；长石溶蚀现象较普遍，正长石和斜长石均见溶蚀，并可见长石被方解石交代现象。岩屑含量为3.2%～62.1%，岩屑以沉积岩岩屑为主，包括泥岩岩屑、砂岩岩屑、白云岩岩屑、石灰岩岩屑。亦有少量变质岩屑。砂岩中杂基含量普遍很低，一般小于3%，仅个别井段超过10%，杂基主要为伊利石及绿泥石。

    在酸性水的作用下，大量不稳定矿物被溶解以及黏土杂基也向自生高岭石转化，为碳酸盐胶结作用和钙质夹层的形成提供了Ca²⁺、Mg²⁺和HCO₃^-等物质基础。黏土杂基高岭石化和不稳定组分溶解、交代作用在前，钙质胶结和钙质夹层的形成在后。

    无论是不稳定组分的溶解和交代作用还是碳酸盐胶结作用，都与酸性水有关，同时还需要孔隙水的不断渗流和交替，否则溶解和胶结作用将很快达到相对平衡状态而停止。储层砂岩中钙质胶结物δ¹⁸O值为-9.8‰～-15.97‰，平均为-13.09‰；δ¹³C值为-5.11‰～0.41‰，平均为-2.29‰。碳酸盐胶结物的碳、氧同位素总体上表现为正相关性(图3)，折算温度为105～135℃^[4]。根据碳同位素特征表明，该区碳同位素值偏负，与有机质排烃时生成的有机酸有关^[5～6]，其反应方程为：

    2CH₂O+H₂O=CH4+HCO₃^-+H⁺

    须二段储层上下的须一、须三段地层岩性主要为泥质或煤系地层，是该区的主要烃源岩层系，在有机质演化过程中具有排烃量大，排出有机酸多的特征，与同位素研究结果吻合。

 

    此外，地层水pH值与钙层密度具有较好的负相关关系。即地层水pH值越小，钙层密度越大。地层水性质的演化与岩石之间的相互作用及其顺断层的活动均有可能产生酸性水，不断流动的酸性孔隙水对不稳定成分进行溶解和蚀变。当孔隙水中碳酸钙浓度达到饱和时，在适当的pH值和Eh值条件下，碳酸盐矿物发生沉淀，形成钙质夹层。因此，酸性水是钙质层发育的主要控制因素。

    1) 钙质夹层主要岩性为长石砂岩、岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，测井响应特征为：低自然伽马、低声波时差和刺刀状的高电阻率值特征，成像测井的影像特征为呈亮带状分布。

2) 钙质夹层在平面上和纵向上具有零星分布特征，横向连续性差，厚度变化大，结合钙质夹层上下储层氯仿沥青“A”地球化学特征具有一定差异性，认为钙质层具有夹层特征，在部分地区部分层位具有一定封隔流体渗流的能力。

    3) 根据方解石胶结物中碳、氧同位素分析结合区内烃源层发育情况认为：碳主要来自烃源岩排烃时生成的有机酸，且地层水pH值与钙质夹层发育具有负相关关系。

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(本文作者：黄东¹ 戴鸿鸣¹ 杨跃明² 杜诚² 王应容² 李玖勇³ 1.西南石油大学；2.中国石油西南油气田公司川西北气矿；3.中国石油西南油气田公司能源勘探开发公司)