砂砾岩储层三要素分析方法探讨

吴昊

摘要：砂砾岩主要的特点为近源快速堆积，由多期扇体叠置而成，因此砂体的纵向厚度变化大，岩相复杂多样，储层的结构成熟度低，非均质性强，储层成为制约相关勘探开发的重要因素。砂砾岩储层存在粒度大、成熟度低、泥质含量高等特点，传统的砂岩储层分析技术手段难以满足砂砾岩储层分析要求。本论文以砂砾岩为研究对象，针对砂砾岩特征探讨针对性技术方法，为砂砾岩储层评价提供研究方法和思路。

关键词：砂砾岩；砾石类型；裂缝；泥质含量

一、前言

砂砾岩冲积扇为山上河流携带大量碎屑物质流出山口，由于山口坡度变缓，流速骤减，导致碎屑物质大量沉积所产生的锥状和扇状堆积体。

而目前存在的主要问题包括砂砾岩储层的生成条件复杂、为近源快速堆积，垂向层厚较大，横向上连续性差，岩性变化快，结构成熟度低，缺乏常规砂岩储层内可以作为指示的泥岩层、生物化石等标志物，很难开展大范围的地层对比。同时因为非均质性强，岩性组成复杂、结构成熟度低等特点，导致影响储层孔隙、裂缝的因素较多，难以用一套统一的技术方法对储层的物性进行预测。

二、砂砾岩储层发育三要素分析评价法

在砂砾岩储层分析研究过程中，砾石类型、裂缝发育、泥质含量成为储层发育的重要因素。砾石类型一方面是物源的直观体现，另一方面不同砾石内部具备不同的储集空间与演化特征。泥质含量是优质储层发育的重要因素，高泥质含量易堵塞孔隙裂缝，相关流体易造成钙质胶结。宏观构造裂缝以及微裂缝的发育可以有效提升储层的渗透率，增加储层渗透性与产能。因此，砾石类型，泥质含量与裂缝三个要素对于砂砾岩储层发育具有重要作用，三要素的配置能够有效控制砂砾岩储层孔隙与成岩演化。

2.1.1 砾石类型

（1）变质花岗岩砾石

变质岩是由各类岩石在地壳深处高温、高压作用下，原来的成分、结构发生变化而形成的新的岩石。

（2）碳酸盐岩砾石

砾石的矿物成分主要来自碳酸盐矿物、自生的非碳酸盐矿物以及陆源矿物。这些矿物的出现象征着特定的沉积环境或成岩后生变化作用。

（3）火山岩砾石

火山岩是来自岩浆从火山口喷发后，在地表冷凝形成的岩石。根据岩浆的成分，可以将岩浆冷凝后形成的火山岩分为基性、中性、和酸性。

（4）砾石类型研究方法：

①砾石类型的表征中岩心与薄片观察是最主要的手段。变质岩砾石内部结晶程度高，矿物晶体大；火山岩砾石则以斑晶与玻璃质为主，两者容易区分。

②主量元素表征砾石类型法。基于单纯的镜下观察难以识别砾石类型，使用主量元素结合相关投图，落实火山岩主要类型。基于手标本内砾石颜色，肉眼观察特征，将主要砾石类型进行投点。

2.1.2 裂缝类型

（1）裂缝类型与成因分析

研究致密储层裂缝的特征、成因及控制因素对储层有效评价和优质储层预测具有重要意义。根据裂缝成因可将裂缝分为构造缝、原生缝、成岩缝；根据裂缝延伸方向与砾石的关系可将裂缝分为砾内缝、砾缘缝、穿砾缝和基质缝。

（2）裂缝参数定量化分析

裂缝参数的定量化分析由宏观和微观两个尺度组成。

①微观尺度：天然裂缝的发育具有自相似性，微观裂缝是宏观裂缝的缩影，由于观察条件的限制通常难以观察描述宏观裂缝的全貌，而通过对微观裂缝的研究可以间接反映宏观裂缝的特征及分布。研究内容包括：对照片上的裂缝进行分类、描绘，统计出各类裂缝总数；应用image J软件角度测量功能，对裂缝发育的主要参数进行测量。裂缝面密度：测量面积上所有裂缝长度之和与测量截面面积的比值，为裂缝密度分析的主要指标；裂缝线密度指与某测量线段正相交的裂缝的数目与此线段长度的比值；裂缝开度：裂缝壁之间的距离。

②宏观尺度（断地比预测裂缝）：裂缝分为构造作用裂缝和成岩作用裂缝。整体上构造缝尺度大、连通性好，是非常好的储层物性特征。断裂缝方向上大致与断层平行，越靠近断裂的部位，裂缝越发育，断裂的断距越大，裂缝越发育。在褶皱的背斜枢纽上，褶皱缝最为发育，同时背斜的曲率越大，裂缝越发育。由此可见裂缝的发育和构造运动密切相关，因此可以利用探测构造运动的断地比来预测裂缝。

2.1.3 泥质含量

砂砾岩由于近物源，多水系和快速多变的沉积环境导致储层非均质性严重，岩性复杂多变，泥质含量的多少可以影响储层的孔隙结构，进而影响渗透性，是储层研究的关键。

砂岩的颗粒的粒度越大，泥质含量越少。同时根据物性资料，粒度越大的砂岩的物性越好，展现了高度的一致性，表明了泥质含量对孔渗能力有较大的控制作用。

（1）沉积作用对泥质含量的影响

泥质含量是控制砂砾岩储层质量的关键因素，较之于含泥砂砾岩、富泥砂砾岩储层，贫泥砂砾岩储层成岩压实效应减弱，剩余粒间孔发育，且粗粒级颗粒内部多发育压碎缝沟通粒间孔隙，储层质量最佳。

（2）泥质含量表征方法

①多尺度图像灰度识别法。传统的薄片镜下识别泥质含量受限于薄片规模，难以覆盖单一砾石。采用岩心-薄片多尺度高清图片识别法可以有效识别大尺度砾间泥质含量。在

Image J软件内调整阈值，选中泥质成分灰度（选中后显示红色），点击Measure计算得出泥质成分，将统计出的泥质含量进行分类：0-10%为低泥质含量、15%-25%为中泥质含量、大于25%为高泥质含量。

②砾间细粒填隙物X衍射分析法：一般砂岩X衍射采用全岩法，无法将砾石内泥质含量剔除，基于砂砾岩特征，通过将样品破碎，取出砾石，针对基质开展XDR矿物与黏土组分分析，可以获得更为精确的砾间泥质含量。

三、结论

将影响砂砾岩储层物性的因素分为三类，分别为砾石类型、裂缝发育、泥质含量。砾石类型和泥质含量的研究是为裂缝研究提供基础，而砾石类型研究也是为泥质含量研究提供线索。因此砾石类型研究是基础，裂缝研究是核心，而泥质含量是砂砾岩储层的主控因素。

参考文献：

[1] 曾联波．低渗透砂岩储层裂缝的形成与分布[M]．北京科学出版社，2008.

[2] 曾允孚，田景春，赵志超，等．东营凹陷北带沙河街组沙砾岩体的成因类型及其储集性研究[J]．岩相古地理，1994(1)：1-10．

[3] 陈景山，陈昌明．三角洲沉积与油气勘探[M]．北京:石油工业出版社，1981:1-278.