引言

元坝陆相气藏的勘探开发最近取得了一定的突破。截至2013年2月，元陆7井和元坝224井须三段的测试产能分别达到日产120.86$\times$10⁴m³和23.14$\times$10⁴m³的高产气流，同时，在该区域须三段的其他多口井也获得部分高产效果和气测异常特征。这些发现为元坝地区须三段勘探开发提供了有利的条件，同时，对川东北地区碎屑岩储层的油气勘探开发提供了重要依据。

前人对元坝区域的勘探研究表明，该区域须家河组具有横向上岩性连续且厚度大的特征，但是纵向上各小层的岩性复杂，变化较大，沉积特征、物性、储集空间类型、成岩作用以及主控因素都各不相同，同时须家河组属于典型的致密砂岩气藏，其非均质性较强^[1-6]。本次研究通过对须三段的薄片特征进行观察和对物性测试数据进行整理统计，对储层的岩性、物性、储集空间类型以及成岩作用进行分析，确定储层发育的主控因素，为须三段储层发育区预测提供了地质基础。

1 区域地质概况

元坝气藏地跨南阳县、苍溪县、通江县等，位于四川盆地东北部。研究区勘探面积为3 251.48 km²。元坝区域地质构造由几部分组成，分别为西北部的龙门山断褶带，北部的米仓山背斜，东北面的大巴山断褶带以及南面的苍溪—巴中低缓构造带(图 1)。整个工区西北部为背斜构造，从西到东构造由高变低，而从北向南呈现出逐渐变缓的趋势，南北之间的构造落差在400~750 m。前人研究表明，该区域在燕山期至喜马拉雅期间，由于受到秦岭南部由北向南的持续强烈挤压，形成了向南逆冲推覆的构造特征^[7-10]。在安县运动前期，工区还未完全受到九龙山和米仓山的构造抬升影响，显现出以辫状河三角洲平原和前缘为沉积体系的“大前缘，小平原”特征，物源区剥蚀的主要为晚三叠世前沉积的碳酸盐岩地层，因此沉积了一套钙屑砂岩地层^{[11, 12]}。

2 储层特征 2.1 储层岩石学特征

通过对元坝地区须三段16口单井的537块常规和铸体薄片进行观察统计得出，元坝地区须三段的储层岩性以岩屑砂岩为主(图 2)，其次含有部分岩屑石英砂岩，同时，岩屑砂岩受龙门山北段物源因素的供给影响，以钙屑砂岩为主(图 3)。主要岩性特征如下。

钙屑砂岩：颗粒以粗—中粒为主。石英含量5%~25%，长石含量0~2%，岩屑含量73%~94%。其中，岩屑以灰岩为主，除此以外见少量粉砂岩、白云岩岩屑和黏土矿物，胶结物以方解石为主。颗粒分选较好，磨圆度以次棱角为主；接触方式以点接触为主，部分点—线式接触；胶结类型以孔隙型胶结为主。

岩屑石英砂岩：颗粒以中—细粒为主。石英含量25%~45%，长石占0~5%，岩屑占50%~70%。其中，岩屑以石英、硅质岩屑为主，含少量长石岩屑。颗粒分选同样较好，磨圆度以次棱角状为主；接触方式以点—线式接触为主；胶结类型以接触式胶结为主。 通过薄片的对比观察，分析得出研究区须家河组须三段与其他层段的岩性特征有所不同，主要表现为碎屑颗粒中岩屑以灰岩岩屑为主，其他层段以石英或硅质碎屑为主。

2.2 储层物性特征

物性参数是反映地层中储层好坏的基本条件，物性的好坏直接决定储层储集和运移天然气的能力。本次通过对元陆11井、元坝101-1H井和元坝271井的取芯物性资料进行统计分析得出，须三段钙屑砂岩储层的孔隙度分布在0.76%~4.18%，平均值为1.67%。渗透率分布在0.0001~0.0244 mD，平均值为0.0062 mD。岩屑石英砂岩孔隙度分布在0.37%~2.37%，平均孔隙度为1.21%，渗透率分布在0.0027~0.2490 mD，平均渗透率为0.0420 mD。从图 4a可以看出，须三段钙屑砂岩具有一定的有效孔隙度，其孔隙度主要集中在1%~2%，但渗透率相对较低，其峰值主要集中在0.002~0~0.006~0 mD，如图 4b。

通过图 5的孔渗关系特征可进一步分析得出，须三段的孔渗特征主要受基质和裂缝两类因素影响。在渗透率相同的情况下，钙屑砂岩的样品比微裂缝样品的孔隙度要高，而在孔隙度相同的情况下，微裂缝的渗透率比钙屑砂岩要高。该结果说明，元坝须三段储层的钙屑砂岩主要起储集天然气的作用，而微裂缝则起到运移天然气的作用。

2.3 储集空间类型

通过铸体薄片资料的观察和总结，须三段的储集空间类型以次生溶孔为主，而次生溶孔又以粒内溶孔为主，其次含部分粒间溶孔以及少量的残余粒间孔(图 6b，图 6c，图 6d)，粒内溶孔孔壁较为干净，黏土矿物较少充填，而粒间溶孔颗粒间有黏土矿物充填，常见碳酸盐岩胶结，以方解石胶结为主。薄片面孔率统计结果表明，粒内溶孔和粒间溶孔占储集空间面孔率的55.3%，孔径分布在0.100~0.250 mm，平均孔径为0.168 mm左右。

薄片下观察到钙屑砂岩中微裂缝发育(图 6a)，其有一定的储集意义。裂缝占储集空间面孔率的34.8%，其特征表现为分布不均，裂缝宽度分布在0.010~0.050 mm，平均值在0.018 mm左右。镜下微裂缝多为切割颗粒的构造裂缝。

综上所述，须三段储层为典型的裂缝—孔隙型储层。

3 控制储层发育的主控因素 3.1 沉积相对储层分布的影响

元坝地区须三段的物源主要来自九龙山北段和米仓山两个物源区，龙门山北段和米仓山物源区都提供碳酸盐岩岩屑。而受到安县运动的影响，九龙山北段在逆冲推覆作用下快速抬升，同时物源的岩屑快速堆积下来，其堆积速度大于湖平面上升速度，形成了前积特征，由此须三段形成了以辫状河三角洲前缘与滨湖亚相为主要沉积环境的沉积体系^[13-14]。

钙屑砂岩储层主要发育于三角洲前缘的水下分流河道和河口坝中，不同沉积微相物性特征的对比如表 1所示，结果表明，水下分流河道和河口坝的物性条件最好，远砂坝和滨湖砂次之，前缘席状砂相对较差；沿河道方向发育的钙屑砂岩厚度大，分选好，分布区域主要集中在元坝地区的西北部至中部一带。

3.2 胶结和溶蚀作用对储层发育的影响

沉积作用为后期成岩作用的发生提供了物质基础，而成岩作用是对沉积作用的继承和发展，沉积物沉积后只有经过成岩作用的改造才能发育成为储层。不同成岩环境中各种成岩作用的强弱程度直接控制着孔隙类型和裂缝发育情况，为储层的形成提供有效条件^[15-20]。

须三段钙屑砂岩主要分布在三角洲前缘亚相，钙屑砂岩易发生胶结作用形成方解石胶结，如图 7所示。该类胶结是破坏性成岩作用，会降低储层的物性条件，不利于储层的形成，该套钙屑砂岩储层易溶矿物含量高，随着埋藏深度加深，有机质热演化成熟度增加，有机酸对钙屑砂岩产生溶蚀作用，易形成次生的溶蚀孔隙，是储层形成的关键因素之一。

3.3 构造作用和破裂作用对储集层发育的控制

钙屑砂岩胶结致密，相对于其他碎屑岩类脆性大，在多期次构造作用的影响下，易发生破裂作用形成裂缝，是形成该套储层油气运移的建设性成岩作用。由于地层脆性大，在后期的强烈构造活动期，不仅形成广泛分布的裂缝，部分裂缝发育形成断层，断裂裂缝带成为天然气集聚的有利场所，目前测试的几口高产井主要位于断裂带及其附近。因此认为，断层及裂缝的发育带是本地区研究层段获得工业气流的关键地质条件。

破裂作用和溶蚀作用都是建设性成岩作用，也是形成该套裂缝—孔隙型储层的关键因素，元坝陆相气藏须三段受到上述两类建设性成岩作用影响的区域也是天然气聚集的有利地带(图 8)。

4 结论

坝陆相气藏须三段受九龙山北段物源供给的影响，储层段岩石成分以粗—中粒的钙屑砂岩为主，其次含有部分中—细粒的岩屑石英砂岩。

元坝地区须三段钙屑砂岩的储集空间以次生溶孔为主，见部分微裂缝，属于典型的裂缝—孔隙型储层。

须三段中的钙屑砂岩储层主要受溶蚀，破裂和构造作用的影响，其中溶蚀作用为储层形成次生溶孔，成为储层形成的必要的条件；而构造破裂作用是形成储层段微裂缝和断层裂缝带发育的重要因素，也是须三段储集层形成工业高产气流的关键因素。