摘要：川西坳陷孝泉-新場-合興場地區上三疊統須家河組儲層具有埋藏深、致密、低孔隙度、低滲透率的特點，裂縫的發育程度對儲層具有重要的意義。為此，通過巖心觀察和顯微鏡下薄片鑒定，研究了裂縫的發育類型、發育密度、發育頻率以及充填特征。結果表明：儲層中以低角度裂縫發育為主，高角度裂縫欠發育；微裂縫對須二段儲集空間的影響顯著大于須四段，在須二段地層中，對儲層滲透率有實質性影響的主要是一些相對宏觀的裂縫。綜合區域地質背景及前人的研究成果，認為差異壓實導致的非構造作用是該區裂縫尤其是須二段裂縫形成的主要機制，但后期燕山、喜山構造運對產生的構造應力都可能疊加在原有的非構造成因的裂縫上，使之具有構造成因色彩。
關鍵詞：川西坳陷；晚三疊世；致密砂巖儲層；薄片鑒定；裂縫；非構造成因；構造成因；差異壓實
孝泉-新場-合興場地區位于龍門山前緣的川西坳陷中段，晚三疊世以來須家河組沉積期間，深受龍門山造山帶崛起的影響，沉積環境完成了白海相向陸相的變遷，并歷經印支、燕山和喜山等多期次大的構造運動的改造[1～3]。該區上三疊統須家河組為致密砂巖儲層，自下而上分為須二-須五段，位于上覆的侏羅系白田壩組和下伏上三疊統的小塘子組、馬鞍塘組之上，并與下伏小塘子組、馬鞍塘組形成兩個成藏組合，即下部馬鞍塘、小塘子組(生)-須二段(儲)-須三段(蓋)，上部須三段(生)-須四段(儲)-須五段(蓋)[4～7]。
前人研究表明，孝泉-新場-合興場地區須家河組砂巖儲層主要為須二段和須四段，屬裂縫型或孔隙-裂縫型儲層，除喜山運動對裂縫活化溝通的部分儲層能獲自然產能外，仍有大量的天然氣封存在微裂隙及孔隙中[8～12]。據巖心密度統計，裂縫密度普遍都超過5.59條/m，局部巖心段上包括微裂縫在內高達65.71條/m，而川孝565井的薄片見縫率達到了78.9%，裂縫的廣泛發育在改善致密儲層砂巖物性上具有十分重要的作用[13～20]。研究裂縫的發育特征及分布規律，對該區致密砂巖氣藏勘探和開發都具有重要的意義。
1 裂縫識別及發育特征
為便于統計將該區巖心裂縫按角度大小分為Ⅰ型、Ⅱ型兩種，工型指低角度裂縫(＜45°，含水平裂縫)，Ⅱ型指高角度裂縫(≥45°，含垂直裂縫)。對該區8口重點井的巖心進行了觀察，并選擇其中典型段的52.28m作了細致識別與統計，結果如表1所示。
1.1 裂縫的形態特征
巖心上出現頻率最多的是低角度裂縫，通常小于等于15°，基本上沿板狀交錯層理或水平層理分布，縫寬小于等于0.30mm，大多無充填，處于開啟狀態，部分所觀察到的低角度裂縫殘留有油跡。低角度裂縫在所觀察的8口井中均有分布，并在某一層段密集出現，呈“酥餅狀”構造。
高角度裂縫出現頻率相對較低，延伸較長，縫面平直，縫寬較低角度裂縫大，巖心上可見視寬度為30mm的高角度裂縫，一般呈充填或半充填狀態，充填多為碳酸鹽，也可見硅質膠結物，未充填或半充填的縫壁常常被有機質浸染。低角度裂縫、高角度裂縫及不同傾向的各種裂縫可同時出現，它們可能是同期的或非同期的，并構成網狀裂縫系統。
1.2 各層段裂縫發育特點
該區須家河組以發育低角度裂縫為主，發育密度大致是高角度裂縫的10倍，出現頻率超過90%。無論是低角度還是高角度裂縫，須二段都較須四段更自發育，其裂縫平均密度顯著大于須四段(表1、圖1)。
2 裂縫分析及成因機制探討
2.1 裂縫的薄片觀察與分析統計
2.1.1顯微鏡下裂縫特征
顯微鏡下所觀察到的裂縫根據形態大致可以分自如下幾種(圖2)：
1) 碳酸鹽膠結物溶解使縫寬擴大及互相連通，微裂縫的長度通常超過5mm(圖2-a)。
2) 長石溶蝕并改造的裂縫，視寬度較大，達到幾十微米，縫壁有溶蝕痕跡，可有暗色不溶礦物沉淀，有時連通兩個或以上次生孔隙(圖2-b)。
3) 切穿顆粒與基質的微裂縫，延伸長度較大，一般超過一個顆粒直徑，鏡下可達5mm甚至更長，一般縫寬介于2～5μm，但也有較大的可達20μm，常常在局部范圍內有較好定向性(圖2-c)。
4) 延伸長度僅限于顆粒內部的裂縫，裂縫較平直，縫寬較小，通常為1～2μm，有時聯結成方格網狀，在剛性顆粒如石英表面常見(圖2-d)。
5) 粒緣微裂縫，裂縫一般較彎曲，延伸方向視顆粒邊緣輪廓走向而定，但也有少數延伸到基質與其他顆粒內部的現象，與后期的改造作用有關(圖2-e)。
6) 縫合線，薄片下主要觀察到粒間縫合線，可伴有不溶殘余礦物沉淀和有機質富集，如瀝青充填(圖2-f)。
此外，鏡下亦常見有機質充填縫及其中的收縮縫，有機質充填縫寬介于0.1～0.3mm，由于有機質的收縮作用，其內部可出現一些細小的微裂縫，寬度約數微米，延伸方向不超過有機質條帶邊界，呈開啟狀態，但其連通性較差。
另外，還有一種沿礦物顆粒解理面裂開的裂縫，如沿云母、長石、碳酸鹽等解理較發育的礦物顆粒發育的微裂縫，由于縫寬小且延伸不大，彼此獨立，溝通性很差，意義不大。
2.1.2顯微鏡下裂縫的分析統計
為了說明薄片裂縫的分布特征，尤其是須二段和須四段裂縫發育和分布的差異性，選取裂縫較為發育的川孝565井，對薄片中裂縫進行了系統鑒定和統計，據Cmexoba等于1962年提出的薄片微裂縫各項指標的計算公式[18]，計算微裂縫的各項特征參數并求取平均值(表2)。
須二段與須四段相比，前者比后者具有較大的微裂縫面積密度，但差別不大，且沒有考慮微裂縫的寬度；須二段微裂縫的平均長度和平均寬度顯著大于須四段，分別是須四段的12倍和6倍；須二段的微裂縫孔隙度平均值顯著大于須四段，分別為0.51%和0.16%，須二段的孔隙度是須四段的3.2倍；須二段微裂縫的內蘊滲透率顯著大于須四段，須二段是須四段的444倍。
川孝565井71個具有代表性的薄片中，鏡下可識別裂縫的薄片有56個，包括30個須二段的薄片和41個須四段的薄片。其中須二段見縫薄片22個，見縫頻率為73.3%，須四段見縫薄片34個，見縫頻率為82.9%。須四段比須二段具有較高的薄片見縫頻率，但與該井的巖心觀察結果不一致，在須四段的巖心上可供統計的裂縫很少，因而就對儲層更有價值的裂縫來說，須二段應該比須四段更發育。
據川孝565井須二、須四段巖心孔隙度和滲透率的分析結果，可估算裂縫孔隙度和內蘊滲透率對總孔隙度和總滲透率的貢獻值(表3)。
須二段裂縫孔隙度和內蘊滲透率對總孔隙度和總滲透率的貢獻值都顯著大于須四段，但如果只考慮薄片中的微裂縫，其對總孔隙度和總滲透率的貢獻值都很小，孔隙度貢獻值為19.88%，滲透率的貢獻值僅為0.548%，但無論是孔隙度還是滲透率，都應對巖心尺度的孔隙度和滲透率產生一定的影響，特別是對一些滲透率很低的樣品來說，微裂縫對滲透率的增加會有一些作用。
2.2 裂縫成因機制探討
前人認為構造裂縫對該區的油氣聚集起著主要作用[17,21～26]，而對該區的古構造應力場模擬，構造應力差值小[24]，構造裂縫不發育[8,27]，且構造裂縫難以解釋縫洞系統的分布[8,11～12]。而該區致密儲層中無論是巖心觀測還是薄片下觀察裂縫，總體上都可見裂縫缺乏良好的定向性、具有無組系、無規律性、分布具有局限性與偶然性[8,11～12,27]。
孝泉-新場-合興場地區裂縫中充填的自生石英具有較低的沉淀溫度(58～68℃)，沉淀時間大致在須四時中期[13]，表明這些裂縫是在須四時中期以前就已形成。主要儲層須二段和須四段都經歷了燕山運動和喜山運動，此外須二段還經歷了安縣運動[28～32]。裂縫主要發育在須二段，說明須二段經歷了比須四段不同的與裂縫形成機制有關的地質條件，同時這種地質條件也主要是非構造成因的。
非構造成因機制主要是差異壓實作用[8,11～12,33]，其次是雷口坡組地層中厚度巨大的蒸發巖可能發生溶解[34]及雷口坡組地層中蒸發巖的二次脫水，此外砂巖中碳酸鹽膠結物溶解及長石溶蝕使縫寬擴大及互相連通，在一定程度上能夠改善儲層。
非構造作用是該區尤其是須二段裂縫形成的主要機制，但其后經歷的構造運動所產生的構造應力都可能疊加在原有的非構造成因裂縫上，使其具有構造成因的色彩。研究中曾觀察到后期構造成因裂縫對早期非構造成因裂縫的疊加，在相對早期階段發育的裂縫被自生碳酸鹽礦物充填后愈合，又在相對晚期階段沿原裂縫部分重新發育新的裂縫，并切穿原有裂縫中的碳酸鹽膠結物。
3 結論
1) 無論是巖心尺度的裂縫還是薄片尺度的裂縫，須二段均比須四段更為發育。據巖心觀察和統計，低角度裂縫比高角度裂縫更為發育，前者的密度大致是后者的10倍。
2) 據薄片鑒定和參數計算，微裂縫對須二段儲集空間的影響顯著大于須四段，分布于須四段中的微裂縫主要是一些寬度很小，延伸長度很短的裂縫。在須二段地層中，對儲層滲透率有實質性影響的也主要是一些相對宏觀的裂縫，大多數薄片尺度的微裂縫對儲層滲透率的影響是相對有限的。
3) 非構造作用是該區裂縫尤其是須二段裂縫形成的主要機制，但后期燕山、喜山構造運動產生的構造應力都可能疊加在原有的非構造成因的裂縫上，使之具有構造成因色彩。在構造運動欠發育地區的致密低滲砂巖儲層中，只有兩種成因的裂縫互為補充，相互構通，才會使孔隙度和滲透率得到應有的改善，從而變為有效儲層。
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(本文作者：王春梅1 黃思靜1 孫治雷2 胡作維1 黃可可1 佟宏鵬3 1.成都理工大學沉積地質研究院；2.青島海洋地質研究所；3.中國科學院廣州地球化學研究所)
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