天然气地球科学 >

2026 , Vol. 37 >Issue 3: 505 - 517

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2025.12.008

四川盆地川西地区沙溪庙组致密砂岩储层含气性差异主控因素

  • 李兰 , 1 ,
  • 杨再权 2 ,
  • 李秀清 1 ,
  • 陈双玲 1 ,
  • 王自剑 1 ,
  • 吴长江 1 ,
  • 张晓丽 1 ,
  • 刘敏 1
展开
  • 1. 中国石油西南油气田分公司勘探开发研究院，四川 成都 610000
  • 2. 油气资源与工程全国重点实验室，中国石油大学（北京），北京 100006

李兰（1996-），女，四川成都人，硕士，工程师，主要从事致密油气勘探研究.E-mail：.

收稿日期: 2025-08-19

  修回日期: 2025-12-22

  网络出版日期: 2026-01-30

基金资助

中国石油西南油气田分公司项目“四川盆地致密砂岩气差异成藏规律及地震预测关键技术研究”(25XNYTSJ135)

收起

The main controlling factors of gas-bearing differences in tight sandstone reservoirs of Shaximiao Formation in the western Sichuan Basin

  • Lan LI , 1 ,
  • Zaiquan YANG 2 ,
  • Xiuqing LI 1 ,
  • Shuangling CHEN 1 ,
  • Zijian WANG 1 ,
  • Changjiang WU 1 ,
  • Xiaoli ZHANG 1 ,
  • Min LIU 1
Expand
  • 1. Exploration and Development Research Institute of PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company，Chengdu 610000，China
  • 2. National Key Laboratory of Oil and Gas Resources and Engineering，China University of Petroleum，Beijing 100006，China

Received date: 2025-08-19

  Revised date: 2025-12-22

  Online published: 2026-01-30

Supported by

The project of PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company(25XNYTSJ135)

Fold

摘要

四川盆地川西地区致密气资源量丰富，但由于川西南部与川西北部储层含气性存在明显差异，制约了天然气的高效勘探开发。为了查明四川盆地川西地区致密储层含气性差异的影响因素，利用多重分形维数理论，结合离心—核磁实验、高压压汞、铸体薄片、扫描电镜、X射线衍射等实验手段，先后明确了川西南地区与川西北地区储层的孔隙结构特征、含气性特征，明确了川西地区储层含气差异性的控制因素。研究结果表明：①川西地区孔隙以残余粒间孔为主，川西南地区含气性较差的层位残余粒间孔大部分被碳酸盐胶结，川西北地区孔隙内绿泥石薄膜较发育，含气性较差的储层，被绿泥石堵塞。②川西地区储层含气饱和度分布范围为38.79%~56.88%，川西南地区相比川西北地区含气饱和度较低，其值为38.79%。③川西北地区储层压实作用强烈，储层减孔率较高，储集空间相对较小，同时，由于储层内部孔径较小部分被绿泥石膜堵塞，也造成储层含气性降低；川西南地区纳米孔隙非均质性较强，天然气运移受阻，其部分储层碳酸盐胶结物发育较多，严重影响储层的二次发育，导致储层内部含气性较差。

关键词： 川西地区; 致密砂岩气; 孔隙结构; 多重分形维数; 非均质性; 成岩作用

本文引用格式

李兰 , 杨再权 , 李秀清 , 陈双玲 , 王自剑 , 吴长江 , 张晓丽 , 刘敏 . 四川盆地川西地区沙溪庙组致密砂岩储层含气性差异主控因素[J]. 天然气地球科学, 2026 , 37(3) : 505 -517 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2025.12.008

Abstract

To investigate the factors influencing gas content variations in tight reservoirs of the western Sichuan Basin， this study employed multiple fractal dimension theory alongside centrifugal-NMR experiments， high-pressure mercury intrusion porosimetry， cast thin sections， scanning electron microscopy， and X-ray diffraction. These techniques successively characterized the pore structure and gas content properties of reservoirs in southwestern and northwestern Sichuan， thereby identifying the controlling factors for gas content variability. The results demonstrate that： （1） The pore systems in western Sichuan are predominantly composed of residual intergranular pores. In the southern region， gas-poor intervals exhibit extensive carbonate cementation filling most residual intergranular pores， while in the northern region， chlorite coatings are well-developed within the pores， with gas-poor reservoirs showing significant pore blockage by chlorite. （2） The gas saturation of reservoirs in western Sichuan ranges from 38.79% to 56.88%， with the southern region showing notably lower values （38.79%） compared to the northern area. （3） In the northern reservoirs， strong compaction has led to higher porosity reduction rates and relatively smaller pore spaces， while partial blockage of smaller pores by chlorite coatings further reduces gas-bearing capacity. In contrast， the southern reservoirs exhibit strong heterogeneity in nanopores that impedes gas migration， coupled with extensive carbonate cementation in certain intervals that severely restricts secondary pore development， collectively resulting in inferior gas-bearing properties.

Key words： Western Sichuan region; Tight sandstone gas; Pore structure; Multifractal dimension; Hetero-geneity; Diagenesis

0 引言

致密气资源作为非常规油气研究的热点，在油气勘探与开发中起到重要作用［1-2］。四川盆地作为我国陆上第三大含油气盆地，勘探潜力广阔，已经发现多个大规模致密砂岩气田［3］。其中侏罗系沙溪庙组作为陆相致密砂岩气的主要产层，已发现的天府气田新增天然气地质储量达到3×1012 m3，具有良好的潜力［4］。为了进一步推动四川盆地沙溪庙组天然气藏的勘探开发，近年来加强了对川西南部以及川西北部梓潼地区沙溪庙组的勘探与研究［5-6］。前人对于川西南部以及川西北部沙溪庙组的基础地质特征进行了初步研究，包括基础构造特征、储层沉积环境特征［7-8］、储层沉积体系［9-10］以及储层储集空间的基本特征［11-12］。川西南部构造复杂多样，断裂多期多类，发育淡水、浅水三角洲沉积体系；川西北部梓潼地区构造平缓、断裂单一，发育淡水、曲流河三角洲—湖泊沉积。在储层成因机制方面，川西北部梓潼地区储层主要受沉积环境差异和成岩作用差异影响，压实作用主要导致储层的致密、溶蚀，胶结作用导致储层非均质性［10］。川西南部储层的差异性主要源于储层内部黏土矿物的差异胶结，导致储层非均质性的存在［12］。
尽管前人对于储层特征及其成因机制进行了研究，但对储层影响含气性的差异研究相对较少。对于川西南部以及北部储层含气性的研究，主要集中在对2个地区含气性的预测［13-14］，部分学者也从成藏的角度分析了川西坳陷中段含气性的富集差异，如根据烃源岩的生烃增压、源储对接关系、源—储—盖配置等成藏要素对油气的富集进行了分析［11-15］。但对于油气藏内部储层含气性的差异分布、含气性高低以及储层本身对含气性的影响，仍缺乏深入探讨。
由于川西地区产能之间存在较大差异，因此分析2个地区的储层特征，明确2个地区含气性的差异，找到储层的差异因素，并厘清不同地区储层对含气性的主要影响，具有重要意义。因此，本文利用铸体薄片、扫描电镜、高压压汞等实验手段，以川西北部梓潼地区和川西南部不同含气性的储层为研究对象，结合多重分形理论表征川西地区沙溪庙组储层的储集空间，利用多重分形维数的参数定量分析储层非均质性对含气性的影响，同时结合扫描电镜、XRD等分析成岩作用对储层含气性的影响，揭示储层含气性差异成因机制。

1 研究区地质概况

川西地区沙溪庙组储层主要发育于川西坳陷低陡带、川北坳陷低缓带、龙门山前断褶带、峨眉瓦山断裂带等多个构造单元。本文研究区域位于川西地区川西坳陷低陡带南部和川北坳陷低缓带西南部（图1）。目的层位为沙溪庙组。研究区A为川西南部冲积扇—浅水三角洲沉积体系，河道砂体发育，整体呈北东方向，垂向上多期河道叠置［15］。埋藏深度在1 000~2 000 m之间，岩性主要为灰绿色粉砂、细砂岩，储层的孔隙空间以粒间孔为主［12］。研究区B为川西北部梓潼地区浅水三角洲沉积体系，主要发育水下分流河道、河口坝以及分流间湾等微相［16］。垂向上砂体呈透镜状叠置连片分布。埋藏深度在2 000~3 000 m之间，岩性以中、细粒岩屑长石砂岩和岩屑砂岩为主，储层主要为残余粒间孔，其次为长石溶孔［17］。沙溪庙组与下伏的凉高山组、须家河组构成“下生上储”的构造—岩性气藏。
图1 川西地区沙溪庙组区域地质概况

（a）四川盆地构造图；（b）川西地区平面图；（c）侏罗系单井柱状图

Fig.1 Regional geological survey of Shaximiao Formation in western Sichuan

2 沙溪庙组储层宏观特征

2.1　储层岩石学特征

对川西地区沙溪庙组储层67个岩石薄片分析表明［图2（a）］，川西南部石英含量为25.40%~55.81%，平均值为46.22%；长石含量为25.55%~61.11%，平均值为39.62%；岩屑含量为5.56%~30.27%，平均值为14.16%。川西北部石英含量为44.41%~67.43%，平均值为55.72%；长石含量为8.70%~33.90%，平均值为21.68%；岩屑含量为11.25%~35.06%，平均值为22.58%。基于三端元分类原则，川西南部以长石砂岩和岩屑长石砂岩为主，川西北部以岩屑砂岩和岩屑长石砂岩为主。川西南部储层相对于川西北部，其石英含量相对较低，长石含量相对较高［图2（b）］，川西南部填隙物以碳酸盐胶和泥质胶结为主，川西北部填隙物以泥质为主［图2（c）］。
图2 川西地区沙溪庙组储层类型及填隙物含量

（a）川西地区储层岩石类型；（b）川西地区储层矿物含量分布；（c）川西地区储层填隙物含量分布

Fig.2 Reservoir types and filling contents of Shaximiao Formation in western Sichuan

2.2　储层矿物组分特征

对于储层内部储集空间的表征，本文研究选取具有代表性的川西南部与川西北部6块样品进行对应的配套实验，样品的规格均为2.5 cm×5 cm的标准柱塞样品，同时选取对应的碎样对其进行矿物组分定量实验。
根据表1可知，川西地区含气性较好的储层，其石英和长石的含量相对较高，石英含量在31.1%~46.9%之间，长石含量在33.7%~38.1%之间；而含气性较差的储层其黏土矿物含量相对较高，含量在20%左右，部分样品碳酸盐含量较高。
表1 川西地区不同含气性储层的全岩矿物含量

Table 1 Mineral contents of different gas-bearing reservoirs in western Sichuan

地区 样品编号 深度/m 含气性 石英/% 钾长石/% 钠长石/% 方解石/% 黄铁矿/% 黏土矿物/%
川西北 WQ1-1 2 946.00 差气层 37.1 8.1 28.5 5.6 0 20.7
WQ1-2 2 955.51 气层 46.9 2.3 31.4 1.3 0 18.1
WQ3-1 3 015.86 气层 31.1 8.5 26.6 8.5 0 25.3
川西南 D25-3 1 230.85 气层 35.9 6.4 34.7 10.7 0 12.3
D26-3 1 250.00 气层 47.7 7.6 28 3.9 0.3 12.5
D27-3 1 742.10 差气层 30.7 4 17.4 22.8 0 25.1

2.3　储层物性特征

统计川西沙溪庙组储层220个样品的孔—渗测试数据发现，川西南部储层的孔隙度分布范围较宽，主要分布在12%~16%之间，渗透率范围介于（0.1~0.7）×10-3 µm2之间，川西北部梓潼地区储层孔隙度分布范围相对较窄，主要分布在2%~10%之间，渗透率介于（0.1~0.9）×10-3 µm2之间。对储层频率分布进一步分析可知，川西南部相对川西北部其储层的孔隙度区间分布较广，且在10%以上的孔隙度占比为59.40%，但其渗透率相对于川西北部储层较差，在0.2×10-3 µm2以下的渗透率占比约为77.44%（图3），表明川西北部梓潼地区储层连通性相对较好，储层初级空间较为均匀。
图3 川西地区沙溪庙组储层物性频率分布

Fig.3 Frequency distribution of reservoir physical properties in Shaximiao Formation in western Sichuan

2.4　储层储集空间特征

基于扫描电镜以及铸体薄片的结果可知，川西北部梓潼地区储层以残余粒间孔为主，局部长石类矿物内部发育粒内溶蚀孔，其中残余粒间孔占比可达54%，次生孔隙占比在32%左右（图4），喉道类型多为片状喉道及片弯状喉道，储层局部发育碳酸盐胶结物堵塞孔隙，部分可见黏土矿物堵塞孔隙，部分矿物含有微裂缝［图5（a）—图5（c）］。同时在矿物表面附着片状绿泥石膜［图5（h）］。川西南部储层残余粒间孔相对较大，但局部发育连晶碳酸盐胶结物堵塞较多孔隙，储层内部黏土矿物发散分布，堵塞原生孔隙，导致储层内部次生孔隙发育相对较多，占比在60%左右（图4），喉道类型多为片状和片弯状喉道。
图4 川西北部与川西南部储层不同孔隙类型占比

Fig. 4 Proportion of different pore types in reservoirs of northwestern and southwestern Sichuan

图5 川西地区沙溪庙组储层孔隙结构特征

（a） WQ-7井， 单偏光， X5， 残余粒间孔，片状喉道；（b） WQ-1井， 单偏光， X5， 残余粒间孔，局部粒内溶蚀孔，片弯状喉道；（c） WQ-1井， 单偏光， X5， 发育残余粒间孔，局部碳酸盐胶结；（d） D25井， 单偏光， X5， 碳酸盐胶结物，局部残余粒间孔；（e） MQ-2井， 单偏光， X5， 强压实，局部发残余育粒间孔，粒内溶蚀孔；（f） D25井， 单偏光， X5， 发育残余粒间孔，局部碳酸盐胶结物；（g） WQ1井方解石晶体充填于粒间孔隙中；（h） WQ3片状绿泥石集合体附着于残余粒间孔表面；（i） WQ3发育粒内溶蚀孔隙

Fig.5 Pore structure characteristics of Shaximiao Formation reservoir in western Sichuan

本文研究将沙溪庙组储层的孔径分为微孔（<0.1 μm）、中孔（0.1~10 μm）、大孔（>10 μm）。根据高压压汞以及核磁共振实验数据可知，川西南部与川西北部储层分布类似，孔径分布范围在1 nm~5 μm之间，储层的孔径分布特征分为两部分：一部分为单峰的差气层样品，如川西北部WQ-1样品以及川西南部D27-3样品；另一部分为双峰的气层样品（图6）。储层整体以纳米孔隙为主，中孔相对较少，大孔隙发育较差。川西地区储层孔喉半径主要分布在1 nm~1 μm之间，其中川西北部储层孔喉半径主要分布在500 nm~1 μm之间，其进汞量要多于川西南部，川西南部储层孔喉半径主要分布在5~100 nm之间。
图6 川西地区沙溪庙组储层孔径分布

（a）高压压汞孔径分布图；（b）核磁共振孔径分布图

Fig. 6 Pore size distribution of Shaximiao Formation reservoir in western Sichuan

3 储层含气性特征

本研究采用核磁共振离心实验方法表征含气饱和度。具体实验流程如下：首先将岩心样品置于100 ℃恒温干燥箱中烘干24 h去除残余流体；随后采用35 MPa高压饱和装置对样品进行为期3 d的水饱和处理。在水饱和状态下进行核磁共振测试，获取储层基础物性参数。继而分别采用3 000 r/min、6 000 r/min和10 000 r/min 3种离心转速对饱和水样品进行离心处理，每次离心后均进行核磁共振测试。通过对比分析不同离心条件下获得的核磁共振数据，实现对储层理想含气性特征的定量表征。
川西地区含气性样品弛豫时间范围在10 000~500 000 ms（对应中孔区域）内的可动流体较多。在小于10 000 ms（对应纳米孔区域）内离心出的流体较少，其可动流体较少。川西地区储层含气饱和度分布范围为12.79%~55.84%，平均值为40.57%（图7）。川西南部储层的可动流体主要赋存在中孔区域，纳米孔中的含气较少。基于表2可知，川西北部储层含气饱和度范围在32.03%~55.84%之间，平均值为44.61%，川南部储层含气饱和度范围在12.79%~51.51%之间，平均值为37.20%，与川西北部对比，川西南部储层含气性相对较差（表2）。
图7 川西地区沙溪庙组储层可动流体分布特征

Fig.7 Distribution characteristics of mobile fluid in Shaximiao Formation reservoir in western Sichuan

表2 川西地区不同含气性样品可动流体测试结果

Table 2 Movable fluid test results of different gas-bearing samples in western Sichuan

地区 样品编号 含气性 含气饱和度/% 束缚流体饱和度/%

川西

南部

 D25-1 气层 46.08 53.92
D26-1 差气层 23.08 76.92
D27-1 气层 50.06 49.94
DP-4 差气层 39.7 60.3
DP-9 气层 51.51 48.49
DP-8 差气层 12.79 87.21

川西

北部

 WQ-5 气层 41.32 58.68
WQ-1 气层 48.49 51.51
WQ-8 气层 55.84 44.16
WQ-11 差气层 32.03 67.97
WQ-12 气层 45.39 54.61

4 储层含气性控制因素

4.1　多重分形维数原理

多重分形维数是描述复杂系统局部非均匀特性的重要指标，它通过统计度量在不同尺度上如何分布来刻画系统中的局部特性，是对单一分形维数概念的扩展，旨在更好地捕捉复杂结构内部的差异性［18-20］。
相对于单一分形维数来说，多重分形维数表征的储集空间信息相对较多，其多种参数可以反映储层内部的孔径分布、储层不同孔径的连通信息等，利用多重分形维数分析川西南部和川西北部梓潼地区的储层储集空间特征，可以从更加精细的角度，对比分析2个地区储层的差异性（图8）。
图8 广义分形维数谱（a）与多重分形谱函数（b）模式

Fig.8 Generalized dimension spectra （a） and multifractal spectral function （b）

多重分形维数的计算利用计盒法来进行［20-22］。需要对核磁共振数据做预处理：对核磁共振测试的ε孔径分布区间进行对数变换，使其成为无量纲的区间Q。
y i = L g ρ i ρ b i = 1, 2, 3, …, n
式中：yi 为核磁共振实验所测得孔径转化后的数值； ρ i为核磁实验所测得的孔径，nm； ρ b为核磁实验所测得的最小孔径，nm；i为孔径的序列。将转化后的无量纲数据集进行插值计算，使得每个间隔的区间至少包含一个实质。插值的方法采用拉格朗日多项式插值法：
P n ρ = ∑ i = 0 n L i ρ × y i L i x = ρ - ρ 0 ρ - ρ 1 ⋯ ( ρ - ρ i - 1 ) ( ρ - ρ i + 1 ) ρ i - ρ 0 ρ i - ρ 1 ⋯ ρ i - ρ i - 1 ρ i - ρ i + 1 ⋯ ( ρ i - ρ n ) i = 1, 2, 3, ⋯, n
式中： L i x为第i个拉格朗日基多项式； L i ρ为第i个孔喉半径的拉格朗日基多项式； P n ρ为次数不超过n的多项式。
将每个区间进行等间隔划分后，可以划分为M（ε）个等长度的子区间，第i个子区间的测度为：
f i q , ε = P i ( ε ) q ∑ i = 1 M ( ε ) P i ( ε ) q
式中： f i ( q , ε )为第i个子区间的测度； ∑ i = 1 M ( ε ) p i ( ε ) q为所有子区间值的q阶概率和。
多重分形奇异指数α（q）为：
α q = L i m ε → 0   ∑ i = 1 M ( ε ) f i ( q , ε ) L g p i ( ε ) L g ε
利用多重分形奇异指数α（q）获得多重分形谱函数 F ( α ( q ) )：
F α q = L i m ε → 0   ∑ i = 1 M ( ε ) f i ( q , ε ) L g f i ( q , ε ) L g ε
综上公式可以得出广义维数谱Dq：
D q = L i m ε = 0   ∑ i = 1 M ( ε ) P i ( ε ) L n P i ( ε ) L n ε ,    q = 1 D q = 1 q - 1 L i m ε → 0   L g ∑ i = 1 M ( ε ) P i ( ε ) q L g ε ,    q ≠ 1
当q=0时，Dq表示为：容量维数；表示页岩孔径分布的范围，D 0 越大表示页岩孔径分布范围越宽，当q=1时，Dq表示为：信息熵维数；当q=2时，Dq表示为：关联维数。

4.2　储层孔隙结构对含气性的影响

通过对川西地区沙溪庙组储层的样品进行多重分形维数计算，可得广义分形维数谱q~Dq，以及多重分形维数谱α~f（α）。广义分形维数谱整体形态为反“S”形，在q=0的左侧为孔径分布概率相对较小的区域，右侧为孔径分布概率相对较大的区域，根据川西地区储层核磁共振的孔径分布特征，孔径分布概率相对较小的区域为100 nm~5 μm，孔径分布概率相对较大的区域为1 nm~100 nm，根据前文提到的孔隙类型划分原则可知，孔径分布概率相对较大的区域表示为纳米孔分布区域，孔径分布概率相对较小的区域表示为中大孔分布区域（图9）。
图9 不同含气性储层的广义分形维数谱（a）与多重分形谱函数（b）

Fig.9 Generalized dimension spectra （a） and multifractal spectral function （b） of different gas-bearing reservoirs

随着q阶数的递增，Dq的下降幅度逐渐增大，在q为10时，Dq达到最小值。多重分形维数谱，其在f（α）最大值（既α=0时f（α）对应的值）左右两侧随α的变化依次递减，f（α）最大值（既α=0时f（α）对应的值）的右侧为孔径分布较小概率的区域（纳米孔区域），左侧为孔径分布较大概率的区域（中大孔区域），根据上述分析沙溪庙组储层具有多重分形特征。
通过对多重分形维数谱和广义分形维数谱的计算，可以获得较多评价储层孔喉非均质性的参数。D -10－D 10为广义分形维数谱中孔径分布概率的整体宽度，可以用其差值来表示储层孔径整体的均匀特征，当其值越小时，孔径分布越单一。根据表2可知，参数D -10－D 10反映的川西南部储层其孔隙整体的均质性差异较小，而川西北部储层相对含气层，差气层的孔径整体非均质性较强。D 0－D 10的差值为广义维数谱纳米孔区域的宽度，根据表2可知，在中大孔区域中，储层的非均质性相对较弱，整体呈现均匀的状态，但在纳米孔区域中，川西南部差气层相对川西北部，其纳米孔区域的非均质相对较强。
D 0－D 1为容量维数与信息熵维数的差值，可反映孔径分布密集区域的均匀程度，其值越小对应的均匀程度越好。根据表3可知，气层孔径整体较为均匀。H为Hurst指数即（D 2+1）/2，其中D 2为关联维数，其可以反映不同孔喉的连通程度［23］，H指数越大，孔喉的连通程度越好。根据表2可知，川西地区含气层位连通性较好，在差气层中，川西南部相较川西北部连通性也较弱。α 10－α -10为多重分形谱中孔径分布概率的整体宽度，其值越大储层的非均质性越强。根据表2可知，川西北部与川西南部储层整体非均质性相似，其中川西北内部差气层储层非均质性相对较强，与广义分形维数谱认识一致（图10）。
表3 基于核磁共振计算的多重分形维数参数

Table 3 Parameters of multifractal dimensions calculated based on NMR

样品编号 含气性 D -10 D 10 α 10 α -10 D 0 D 1 D 2 D -10－D 10 D 0－D 1 α 10－α -10 H
D25-1 气层 7.62 3.93 3.79 8.39 4.31 4.21 4.16 3.70 0.09 4.60 2.58
D26-1 差气层 6.89 3.43 3.34 7.55 3.90 3.77 3.69 3.46 0.12 4.22 2.34
D27-1 气层 7.28 3.93 3.79 8.00 4.31 4.14 4.23 3.35 0.16 4.22 2.61
DP-4 差气层 7.02 3.29 3.19 8.39 3.88 3.74 3.63 3.73 0.14 5.20 2.31
DP-9 气层 7.20 3.08 3.90 7.92 4.31 4.05 3.68 4.11 0.26 4.02 2.34
DP-8 差气层 6.79 3.09 3.01 7.47 3.71 3.52 3.38 3.71 0.19 4.47 2.19
WQ-5 气层 7.25 3.59 3.48 7.98 4.04 3.93 3.86 3.67 0.11 4.50 2.43
WQ-1 气层 7.53 3.85 3.74 8.28 4.19 4.10 4.04 3.68 0.09 4.54 2.52
WQ-8 气层 7.62 3.84 4.29 8.39 4.31 4.05 3.97 3.79 0.26 4.10 2.48
WQ-11 差气层 6.36 3.07 2.99 7.00 3.45 3.35 3.28 3.29 0.11 4.01 2.14
WQ-12 气层 7.19 3.45 3.34 7.91 3.93 3.82 3.74 3.74 0.12 4.57 2.37
图10 多重分形维数与含气饱和度关系

（a）储层孔隙连通性与含气饱和度关系；（b）储层孔径分布范围与含气饱和度关系

Fig.10 Relationship between multiple fractal dimensions and gas saturation

通过对上述多种参数的分析可以明确，川西南部与川西北部储层整体非均质性类似，在中孔区域中，整体非均质性差异化较弱，在纳米孔区域，川西南部纳米孔隙非均质性差异明显，含气层非均质性较弱。根据多重分形维数参数中的H指数可知，川西南部与川西北部储层含气层位连通性均较好，储层含气性也相对较好，而差气层连通性明显较差。

4.3　储层成岩作用对含气性的影响

4.3.1　强压实作用极大降低储层的储气能力

通过对川西地区储层薄片以及扫描电镜的对比观测，可以明确川西地区储层整体以线接触为主，局部为点接触，储层内部孔隙空间相对较小，喉道以片状、片弯状为主。根据公式（7），对川西地区未固结砂岩原始孔隙度进行恢复［24］，S 0数据来源于文献，川西南S 0平均值为1.28，川西北S 0平均值为1.34［25］，由此可知川西南部未固结砂岩原始平均孔隙度为38.8%，川西北部未固结砂岩原始平均孔隙度为36.92%［24］。
φ 0 = 20.91 + 22.9 S 0
S 0 = ( P 25 / P 75 ) 0.5
式中： φ 0为未固结原始孔隙度； S 0为Trask 分选系数； P 25为粒度概率累计曲线25%处所对应的颗粒粒径； P 75为粒度概率累计曲线75%处所对应的颗粒粒径。
根据公式（9）可计算出压实作用减弱时对应的孔隙度：
φ 2 = C C a + w 1 + w m × φ n w t
式中： φ 2为压实作用减弱时对应的孔隙度； C C a为现今胶结物的百分含量； w 1为残余粒间孔的面孔率； w m为杂基中孔隙的面孔率； φ n为样品实测的孔隙度，这里用川西南与川西北的实测平均孔隙度； w t为样品总面孔率。
川西南部与川西北部储层的现今平均孔隙度分别为10.62%、7.13%，基于薄片观测方法的统计，川西南部储层的胶结物含量约为11%，残余粒间孔的面孔率为6%，杂基中孔隙的面孔率为3%，总面孔率平均为11%，川西北部胶结物含量约为7%，残余粒间孔的面孔率为5%，杂基中孔隙的面孔率为2%，总面孔率平均为9%，根据上述参数可以计算出压实作用减弱时川西南部的孔隙度为19.64%，川西北部的孔隙度为12.54%。压实作用导致川西南部约19.16%的原始孔隙消失，减孔率达到49.38%，导致川西北部约24.38%的原始孔隙消失，减孔率高达66.03%。
在含气层位储层的分选相对较好，长石以及碳酸盐胶结物含量相对较少，颗粒之间存在点接触，抗压实能力相对较强，残余粒间孔相对较发育。对于差气层其分选相对较差，颗粒之间以线接触为主，残余粒间孔被压缩，但由于其长石含量相对较高，储层内部流体沿长石解理缝渗流时对长石进行溶蚀，导致其粒内溶蚀孔隙相对较发育，从而为天然气的渗流与聚集提供通道与空间（图5）。

4.3.2　胶结作用极大降低储层的输气能力

关于碳酸盐胶结物对储层的影响，前人的研究主要有以下2种观点：一种认为碳酸盐矿物在储层孔隙内部充填导致储层储集空间缩减，影响油气的运移和聚集；另一种认为在成岩作用早期，先形成的碳酸盐矿物在孔隙内部对脆性矿物起到支撑作用，减小压实作用对其的影响，保存较多的孔隙空间，在成岩作用晚期，受到孔隙水的作用，发生水—岩化学反应形成溶蚀孔隙，增加储集空间［26］。基于上述观点对川西地区储层进行薄片观测可知，川西南部储层碳酸盐胶结更为强烈，且在镜下视域中，可见大面积的碳酸盐胶结，而胶结物内部并未见溶蚀孔隙，从而可知川西南部碳酸盐胶结物对于储层起破坏作用。根据表1实验所得，差气层碳酸盐胶结物含量明显较高，随着碳酸盐矿物含量的升高储层的渗透性明显变差。因此，对于碳酸盐矿物含量较高的储层，其储层的渗透能力较弱，对天然气的运移影响较大（图11）。
图11 碳酸盐胶结物与黏土矿物对储层含气性的影响

（a）碳酸盐胶结物与含气饱和度关系;(b)黏土矿物与含气饱和度关系

Fig.11 Effect of carbonate cements on reservoir physical properties

绿泥石在川西南部和川西北部均有发育，主要呈叶片状以薄膜的形式附着在矿物颗粒的表面，此薄膜的形成主要是在成岩作用早期由附着在表面的黏土膜转化而来。对于沙溪庙组储层的中孔区域（0.1~10 μm），绿泥石薄膜能够有效地隔绝石英与地层水之间的接触，使其具有一定物理上的分离，从而阻止石英的二次生长，对孔隙的保存起到促进的作用。而在沙溪庙组储层的纳米孔隙区域（<0.1 μm），绿泥石薄膜的生长虽然可以抑制石英的次生加大，但对于小孔径来说，也占据了原始的孔隙空间，对孔隙的保存起到抑制的作用。川西南部相对于川西北部储层含气性较差，原因是碳酸盐胶结物发育，堵塞孔隙，导致储层物性变差，连通性降低，导致天然气无法聚集［图12（a）—图12（b）］。川西北部绿泥石薄膜较为发育，碳酸盐胶结物含量相对较少，整体对储层孔隙的保护作用相对较强，但含气性较差的样品，其孔径非均质性较强，绿泥石薄膜在孔隙内部抑制作用作为主导，导致天然气运聚受阻［图12（c）—图12（d）］。
图12 绿泥石胶结物对储层孔隙的影响

（a） D26井，5X，1 256.18 m，碳酸盐胶结物堵塞孔隙；（b） D25井，10X，1 234.83 m，碳酸盐胶结物堵塞孔隙；

（c） WQ1井，2 946 m，绿泥石堵塞孔隙；（d） WQ1井，2 955.51 m，绿泥石薄膜占据孔隙

Fig.12 Effect of chlorite cements on reservoir pores

4.4　超压对储层含气性的影响

川西北部梓潼地区沙溪庙组发育的超压系统对储层含气性起到促进作用。超压的形成主要源于深部须家河组烃源岩生烃增压与构造挤压作用，这些机制在封闭体系中产生高压环境。超压通过抑制储层压实作用、延缓成岩胶结、增强溶蚀效应，显著改善了储集空间，同时为天然气充注提供强劲动力，推动天然气高效运移并富集于优质储层。梓潼地区超压带内储层含气饱和度达45%~60%，且超压与储层耦合形成幕式排烃通道，进一步提升了天然气富集效率。川西南部沙溪庙组储层以常压系统为主，常压环境下缺乏持续的超压动力，天然气充注效率低，且储层中伊利石等黏土矿物胶结作用强烈，导致孔隙堵塞与非均质性增强。此外，该区断裂系统复杂，保存条件较差，部分已聚集的天然气易通过断裂逸散。与梓潼地区相比，常压系统未能形成有效的压力封闭，致使储层连通性相对较差（表4）。
表4 川西地区地层实测压力

Table 4 Measured stratigraphic pressures in the western Sichuan

地区 井位 深度/m 地层压力/MPa 压力系数
川西南部 D20 1 444.6~1 447.0 16.808 1.14
D23 1 138.0~1 160.0 13.24 1.14
D31 1 445.6~1 498.6 18.179 1.23
川西北部 G6 2 903.00 38.99 1.34
W1 2 989.88 41.25 1.41
G4 2 826.00 34.35 1.22
W1 2 855.50 34.75 1.24

5 结论

（1）储层孔隙结构与胶结作用是导致川西地区含气性差异的主要因素。川西南部储层因发育大量碳酸盐胶结物严重堵塞孔隙，而川西北部储层则因绿泥石薄膜在纳米级孔隙中占据空间、堵塞喉道，二者共同导致了储层储集空间的减少和天然气运移通道的受阻。
（2）川西南部储层整体含气性逊于川西北部，且差气层差异更为显著。核磁共振实验表明，川西地区储层含气饱和度范围为38.79%~56.88%。其中，川西南部储层平均含气饱和度为45.53%，低于川西北部含气饱和度，尤其是在差气层中，川西南部的含气饱和度明显偏低，揭示了该区域天然气充注与保存条件更为不利。
（3）含气性差异受孔隙非均质性与成岩压实和胶结作用共同控制。多重分形分析表明，川西南部储层的纳米级孔隙非均质性强，连通性较差，阻碍了天然气运移。同时，强烈的压实作用使川西北部储层减孔率高达66.03%，极大降低了储气能力；而川西南部则主要受破坏性碳酸盐胶结影响，不仅堵塞孔隙，更抑制了后期溶蚀等建设性成岩作用的发生，最终导致川西南部天然气含气性较差。

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