因子分析法在致密砂岩储层成岩相划分中的应用_周林

研究区 12 口井 561 个样品岩芯物性分析资料 显示，须家河组储层孔隙度分布范围 为 0. 48% ～ 9. 60% ，平均值为 3. 65% ，84. 8% 的样品孔隙度小 于 6% ； 渗透率分布范围为（ 0. 012 ～ 3. 114） × 10 － 3 mD，平均值为 0. 08 × 10 － 3 mD，81. 4% 的样品渗透 率小于 0. 1 × 10 － 3 mD。有 效 储 层 下 限 为 孔 隙 度 5% ，渗透率 0. 1 × 10 － 3 mD（ 据中石化勘探分公司） 。 按照储层孔隙结构参数分级［14］，属特低孔特低渗型 致密砂岩储层。 1. 2 储层成岩相类型
关键词 因子分析 成岩相 低渗透 致密砂岩 须家河组
中图法分类号 TE121. 34；
文献标志码 B
成岩作用是储层发育和形成的必经过程，最终 决定储层储 集 性 质 的 好 坏［1］，相 对 于 常 规 储 层，致 密砂岩储层经历的成岩作用往往更为复杂，尤其是 对储层物 性 形 成 破 坏 作 用 的 成 岩 作 用［2］。 成 岩 相 是在一定沉积和成岩环境下经历了一定成岩演化阶 段的产物，反映着现今储层特征［3—7］，是决定储集层 性能和油 气 富 集 的 核 心 要 素［3］。 前 人 在 成 岩 相 划 分方面做了许多探索性研究，但大部分工作都侧重 于定性地分析不同类型成岩相的特征进而划分成岩 相［3，4］，虽然也 有 部 分 研 究 者 从 不 同 类 型 成 岩 相 在 测井曲线上、显微镜下的差异出发，进而半定量或定 量划分成岩相［5—7］，但 总 体 上 定 量 评 价 依 然 是 成 岩 相研究的重点和难点。为此在综合分析镜下薄片、 阴极发光、扫描电镜、岩芯照片等资料的基础上，详 细研究了川北地区须家河组致密砂岩储层成岩相特 征，并尝试以七条常规测井曲线数据为样本，运用因 子分析方法提取关键因子，同时结合成岩相特征分 析，建立不同类型成岩相和关键因子的对应关系，探 索定量评价储层成岩相的方法，以期为致密砂岩储 层成岩相研究提供新的思路。
压实相） 和钙质胶结相； ② 基于七条常规测井曲线数据，依托 SPSS 数据处理平台，根据因子分析法的原理提取压实因子 F1 、 孔隙因子 F2 和泥质因子 F3 ，三因子与研究区不同类型的成岩相之间存在着良好的对应关系； ③ 统计研究区不同成岩相类型 的三因子值范围，建立本区致密砂岩储层成岩相三因子定量评价标准，为致密砂岩储层成岩相的划分提供新的思路和方法。
x50（ + ） ，T3X3，钙质胶结相
图 2 研究区各类型成岩相特征 Fig. 2 Various types of diagenetic features in the study area
1. 3. 2 易溶组分溶蚀相 易溶组分溶蚀成岩相表现为孔隙相对发育，但泥
质包裹现象不明显。镜下薄片观察显示被溶蚀的对 象主要为长石、变质岩岩屑、粒间填隙物［图 2（ b） ～ 图 2（ d） ］。该类成岩相电性特征为： 40 API ＜ GＲ ＜ 70 API，AC ＞ 60 μs / m，20 Ω / m ＜ ＲD ＜ 110 Ω / m。 1. 3. 3 强压实相
研究区须家河组主要为一套特低孔、渗致密砂 岩储层，在成岩过程中普遍经历了较强的压实作用， 压实作用使塑性碎屑挤压变形甚至形成假杂基，刚 性碎屑嵌入塑性碎屑中，而使储集砂岩的粒间孔隙 遭受破坏。在强压实的砂岩中，流体无通道进入储 集层，进而形成无溶蚀、无蚀变的致密层。镜下观察 及压实率计算表明，机械压实作用使目的层砂岩的 原生粒间孔隙度损失为 22% ～ 31% ，保留下来的原 生孔隙仅为 2% ～ 6% 。强压实作用是导致本区储 层原生孔隙度大幅降低、储层致密化的最直接原因。
周 林1 陈 波1* 凡 睿2 周晓峰1 杨淑雯3
（ 长江大学非常规油气湖北省协同创新中心1 ，武汉 430100； 中国石化勘探南方分公司2 ，成都 610041； 中国石油塔里木油田分公司勘探开发研究院3 ，库尔勒 841000）
摘 要 定量化评价是储层成岩相研究的重点和难点，为此通过铸体薄片、普通薄片镜下观察和对阴极发光、扫描电镜、岩芯
钙质胶结相表现为碳酸盐胶结物含量相对较 高，储层极致密，物性极差［图 2 （ f） ］。碳酸盐胶结 物在研究区目的层砂岩中广泛存在，以方解石胶结 物为主。镜下观察发现其存在形式主要有两种，一 是早期方解石以半基底式—基底式胶结； 二是晚期 方解石以嵌晶式充填次生孔隙。早期形成的方解石 胶结物在后期酸性流体的作用下能被溶蚀形成次生 溶孔，但镜下却未见方解石胶结物被大量溶蚀的现 象，推测其原因有二： 一是局部地区早期方解石胶结 物未与酸性流体充分接触； 二是早期方解石溶蚀形 成的次生孔隙又被成岩晚期形成的方解石充填。钙 质胶结相 电 性 特 征 表 现 为： GＲ ＞ 40 API，AC ＜ 57 μs / m，ＲD ＞ 100 Ω / m。
根据 1 600 余块普通薄片和 400 余块铸体薄片 镜下鉴定结果，结合阴极发光、扫描电镜、岩芯照片 将研究区储层的成岩相划分为： 泥质包裹溶蚀相、强 压实相、易溶组分溶蚀相和钙质胶结相 4 种类型。同 时，依据各类型成岩相对储层演化的影响，将其归为 建设性成岩相和破坏性成岩相两大类，其中，建设性 成岩相包括泥质包裹溶蚀相、易溶组分溶蚀相，该类 成岩相的储层孔隙度较高，孔隙连通性好； 破坏性成 岩相包括强压实相和钙质胶结相，该类成岩相由于成 岩演化过程中各种破坏性成岩作用（ 压实作用、胶结 作用） 使储层孔喉系统遭受破坏，导致储层孔隙度降 低，喉道变窄，油气难以进入而成为非储集层［15，16］。 1. 3 各类型成岩相地质特征 1. 3. 1 泥质包裹溶蚀相
照片等资料进行系统分析，详细研究了川北地区须家河组致密砂岩储层成岩相特征，并尝试根据因子分析法建立研究区致密
砂岩储层不同类型成岩相的定量评价标准。结果表明： ① 川北地区须家河组成岩相可划分为建设性成岩相和破坏性成岩相
两大类，其中建设性成岩相包括泥质包裹溶蚀相和易溶组分溶蚀相； 破坏性成岩相包括强压实相（ 致密砂岩强压实相、泥岩强
1 不同成岩相类型及地质特征
1. 1 储层基本特征 川北地区须家河组 1 029 块岩心、岩屑、野外露
头薄片观察统计表明，目的层段以一套灰白色、灰色
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科学技术与工程
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中-细砂岩夹薄层泥质粉砂岩为主，岩性主要为长石 岩屑砂岩和岩屑砂岩，含岩屑石英砂岩、长石岩屑砂 岩。碎 屑 成 组 分 中 石 英 含 量 46% ～ 73% ，平 均 57. 56% ； 岩屑含量 9% ～ 39% ，平均 23. 91% ，以沉 积岩岩屑和变质岩岩屑为主，主要见黏土岩岩屑、泥 页岩岩屑、变质石英岩岩屑、板岩屑，火山岩岩屑 含量较低； 长石含量 1% ～ 6% ，平均 2. 88% ，以钾长 石为主。填隙物组分以黏土杂基为主，含量 4% ～ 8% ，平均 5. 49% ，见少量碳酸盐岩胶结物。颗粒分 选中等，多呈次棱角状-次圆状。
第 16 卷 第 10 期 2016 年 4 月 1671—1815（ 2016） 10-0023-06
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol. 16 No. 10 Apr. 2016 2016 Sci. Tech. Engrg.
因子分析法在致密砂岩储层成岩 相划分中的应用
研究区在构造位置上北临米仓山—大巴山推覆 构造带，西临龙门山推覆构造带，南靠川中隆起北斜 坡（ 图 1） ，地理位置上属于四川盆地北部的中、高山 区［8，9］。上三叠统须家河组时期川北地区自下而上 沉积了一套由海陆交互相至陆相且以陆相为主的含 煤碎屑岩组合［10，11］。须家河组储层非均质性强，物 性 差，为 典 型 的 特 低 孔 特 低 渗 透 致 密 砂 岩 储层［12，13］。
研究区强压实成岩相分为泥岩强压实相和致密 砂岩强压实相，前者发育于支流间湾泥岩段，后者发 育于支流间湾、河口砂坝、远砂坝、席状砂等环境。致 密砂岩强压实相一般呈现出塑性岩屑被挤压变形，长
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周 林，等： 因子分析法在致密砂岩储层成岩相划分中的应用
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石沿晶形断裂，碎屑颗粒具有定向排列等特征［图 2 （ e） ］。致 密 强 压 实 相 电 性 特 征 为： GＲ ＞ 40 API， 57 μs / m ＜ AC ＜ 60 μs / m，30 Ω / m ＜ ＲD ＜ 100 Ω / m。 1. 3. 4 钙质胶结相
（ a） T20 井，4 734. 74 m，x100（ － ） ，T3X4，泥质包裹溶蚀成岩相； （ b） T4 井，4 776. 52 m，x100 （ － ） ，T3X4，易溶组分（ 长石） 溶蚀 成岩相； （ c） T6 井，4 626. 39 m，扫描电镜 x800，T3X2，易溶组分 （ 填隙物） 溶蚀成岩相； （ d） T8 井，4 426. 02 m，x100（ － ） ，T3X2， 易溶组分 （ 变质岩岩屑） 溶蚀成岩相； （ e） T1 井，4 848. 02 m， x100（ － ） ，T3X4，致密砂岩强压实相； （ f） T104 井，4 678. 55 m，
泥质包裹现象在研究区较为发育，主要有两种 赋存形式： 一是原生泥质包裹现象，包裹在碎屑颗粒 周围的泥质主要是沉积时形成，在成岩演化过程中 对碎屑颗 粒 边 缘 有 一 定 程 度 上 的 蚀 变、交 代 作 用 ［图 2（ a） ］； 二是成岩演化过程中生成的绿泥石在 碎屑颗粒周围形成连续或不连续的包裹现象，该种 形式的绿泥石膜一般多形成于较安静的弱还原性水 体中，研究区泥质包裹现象以第一种类型为主。目 前普遍认为，泥质包裹有利于原生孔隙的保存，同时 为后期 溶 蚀 作 用 奠 定 了 基 础［17，18］。 泥 质 包 裹 溶 蚀 相电性特征表现为： 40 API ＜ GＲ ＜ 80 API，AC ＞ 65 μs / m，ＲD ＜ 30 Ω / m。
此次以 12 口取心井测井数据为样本，对研究区 储层成岩相进行了因子分析，采用主成份分析法提 取因子，与测井解释相结合，建立因子分析识别储层 成岩 相 模 式。现 对 提 取 因 子 的 过 程 进 行 简 单 的 介绍。