近年来随着常规油气藏储量的减少以及勘探难度的增加，致密砂岩储层作为一种非常规油气藏在石油勘探开发领域已成为国内外众多学者研究的热点和前沿问题，针对致密砂岩气国内外都已经实现了工业化开采^[1,2,3,4,5]，尤其在国内目前已成为油气勘探开发方面的重要突破点^{[6,7,8,9,10,11]}。研究区库车坳陷东部下侏罗统气藏储集砂体具有岩性致密、物性较差、成岩作用复杂等地质特征，勘探开发难度较大。笔者在铸体薄片、阴极发光、扫描电镜、激光共聚焦等大量测试资料分析研究区致密砂岩储层岩石学特征、孔隙结构特征以及物性特征的基础上，试图寻找研究区下侏罗统致密砂岩储层与常规储层之间的差别，探讨该区致密砂岩储层的特征及其主控因素，以便在储层整体致密的背景下更加准确地进行储层描述并掌握优质储层的空间展布规律，寻找有利的甜点区，为预测致密砂岩储层油藏的勘探提供借鉴意义。 1 区域地质背景

库车坳陷位于塔里木盆地北部，北界紧邻南天山，南界至塔北戈壁和塔里木河中游流域，西起阿克苏市东部，东至库尔勒市西部，为一东西向延伸、西宽东窄的前陆坳陷，东西长约450 km，南北宽30~125 km，面积约为42 700 km^{2[12,13,14,15]}。根据中—新生界构造变形特点及形成时代，库车坳陷东部可划分为北部单斜带、克拉苏—依奇克里克—吐格尔明构造带、拜城凹陷、阳霞凹陷和东秋里塔格构造带等5个二级构造单元(图 1)。本次研究区位于库车坳陷东部，主要包括依奇克里克构造带—吐格尔明构造带，根据其所处构造位置和储层特征的差异，至西向东又可分为依西地区、依南地区和明南地区。研究区目的层位下侏罗统可分为阿合组和阳霞组两个组，主要发育一套湖泊—辫状河三角洲陆源碎屑岩沉积^[16]。

图 1 研究区构造区划图Fig. 1 Tectonic units of the study area

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根据岩芯描述、露头资料和薄片资料的统计分析，对库车坳陷东部下侏罗统阳霞组和阿合组储层的岩石学特征进行了研究。

研究区阳霞组主要为一套中—细粒的岩屑砂岩(图 2a)。石英含量一般占碎屑组分的31.82%~54.89%，长石含量为1.93%~23.01%，岩屑含量为34.62%~54.75%，岩屑以变质岩岩屑为主，岩浆岩岩屑次之(图 3a)。岩石成分成熟度具有西低东高的特点，结构成熟度中等，颗粒间以点—线接触为主，孔隙式胶结。填隙物含量一般在7.4%~12.9%之间，胶结物以碳酸盐矿物为主，可见方解石、铁方解石、白云石、铁白云石、菱铁矿(表 1)。

图 2 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层矿物成分三角图 Ⅰ.石英砂岩；Ⅱ.长石质石英砂岩；Ⅲ.岩屑质石英砂岩；Ⅳ.长石岩屑质石英砂岩； Ⅴ.长石砂岩；Ⅵ.岩屑质长石砂岩；Ⅶ.长石质岩屑砂岩； Ⅷ.岩屑砂岩Fig. 2 Trianglar plot of mineral composition of Lower Jurassic in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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图 3 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层岩屑成分三角图Fig. 3 Trianglar plot of detritus composition of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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阿合组储层岩石粒度整体较粗，以砾岩、含砾粗砂岩、不等粒砂岩为主。岩石类型以岩屑砂岩为主，次为长石岩屑质石英砂岩及长石质岩屑砂岩(图 2b)。石英含量一般占碎屑组分的26.5%~52.4%，优质储层一般具有较高的石英含量，长石含量为6%~35.34%，岩屑含量为32.09%~53.25%，其中岩屑以变质岩岩屑为主，岩浆岩岩屑次之(图 3b)，具有溶蚀现象。岩石成分成熟度低，结构成熟度中等—高，颗粒间以线、凹凸—线接触为主，胶结类型为接触—孔隙和压嵌—孔隙式胶结。填隙物含量6.85%~10.9%，其中胶结物含量为0.94%~4.7%，主要的自生矿物为铁方解石、方解石、铁白云石、硅质、黄铁矿等(表 1)。

据铸体薄片资料，研究区下侏罗统储层孔隙类型主要为微孔隙(图 4a)和溶蚀孔隙(图 4b,c)，含少量原生孔隙，局部发育裂缝(图 4d)，裂缝提高了致密储层的渗透率。通过对研究区下侏罗统大量压汞资料的整理分析，总结出了下侏罗统四种压汞曲线形态，据此可将研究区储层的孔隙结构划分为四类(图 5)，Ⅰ类孔隙结构：中孔中喉型，孔喉分选较好，粗歪度，是研究区储层物性最好的一类孔隙结构，主要分布在东部明南地区；Ⅱ类孔隙结构：中孔细喉型，孔喉分选较好，较粗歪度，是研究区储层物性较好的一类孔隙结构，主要分布在中部依南地区断层附近的区域；Ⅲ类孔隙结构：小孔微喉型，孔喉分选差，细歪度，是研究区储层普遍发育的一类孔隙结构，主要分布在中部依南地区远离断层的区域；Ⅳ类孔隙结构：微孔微喉型，孔喉分选差，细歪度，是研究区储层物性最差的一类孔隙结构，主要分布在西部依西地区。

图 4 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层孔隙类型图Fig. 4 Pore types of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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图 5 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层典型压汞曲线Fig. 5 Typical mercury injection curves of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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针对于非常规致密储层孔隙结构的特殊性质，采用激光共聚焦扫描显微镜技术^[17,18]对研究区的20块样品进行了观察，激光共聚焦图像显示，致密砂岩孔隙结构较复杂，孔隙、喉道具有一定的连通性。研究区阿合组与阳霞组孔隙结构的微观孔喉结构存在明显差异，具体表现在阿合组储层粒度较大，主要以粒内、粒间溶孔为主，且孔隙连通性较好，孔隙结构主要为中孔细喉，减孔原因主要是快速埋藏阶段颗粒的紧密压实。而阳霞组储层粒度较细，主要以微孔隙为主，次为粒间溶孔和微裂缝，孔隙连通性较差，主要的减孔原因是粒间杂基含量高，堵塞孔喉，并可见孔喉及裂缝中充填有沥青(图 6)。

图 6 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层激光共聚焦特征Fig. 6 Typical characteristics of Lower Jurassic tight sandstone in eastern Kuqa depression, Tarim Basin through laser confocal microscopy

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2.3 物性特征

根据库车坳陷东部9口钻井的岩芯实测孔隙度、渗透率分析结果，库车坳陷东部下侏罗统阿合组储层孔隙度主要为4%~12%，平均为8.12%，有效空气渗透率主要为(0.1~3)×10^-3 μm²，其中小于1×10^-3 μm²的样品占54%(图 7a)；阳霞组储层孔隙度主要为2%~8%，平均为6.12%，有效空气渗透率主要为(0.1~2)×10^-3 μm²，其中小于1×10^-3 μm²的样品占80%(图 7b)。按照赵靖舟(2011)对致密砂岩气的定义^{[10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20]}，将孔隙度一般小于10%，空气渗透率一般小于1×10^-3 μm²定义为致密型储层，因此结合研究区的孔隙结构和物性特征可以判断下侏罗统阿合组、阳霞组砂岩为典型的致密型储层。

图 7a 塔里木盆地库车坳陷东部阿合组孔隙度、渗透率分布频率图Fig. 7a Histogram of porosity and permeability of Ahe Formation in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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图 7b 塔里木盆地库车坳陷东部阳霞组孔隙度、渗透率分布频率图Fig. 7b Histogram of porosity and permeability of Yangxia Formation in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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沉积相是形成低渗透储层的基础，对储层质量具有较强的先天控制作用，并决定了后期成岩作用的类型和强度，成岩作用则通过控制储层的致密化程度从而影响现今气藏的分布，构造作用则一般是将致密砂岩储层改造成特低孔低渗或者低孔高渗储层^[21,22,23]。根据现有的资料以及前人的研究成果分析认为，库车坳陷东部地区下侏罗统储层主要受沉积作用(粒度)、成岩作用(压实作用)和构造作用的影响。 3.1 沉积作用

沉积环境所控制的岩石粒度、碎屑组分以及泥质含量等因素对储层的性质有重要的影响，主要体现在不同沉积相带中储层的物性不同，只有具备有利沉积相带的砂体才能发育优质储层。

研究区下侏罗统为一套湖泊—辫状河三角洲沉积。其中阿合组主要为辫状河三角洲平原分流河道砂体，岩石粒径较粗，物性较好；而阳霞组主要为辫状河三角洲前缘水下分流河道砂体，岩石粒径较细，物性相对较差。

通常，储层物性的变化与砂岩颗粒的粒度、分选程度、磨圆、排列方式、胶结类型以及碎屑组分和泥质含量有关。为了突出显示研究区以上因素对储层物性的影响程度，对研究区不同粒度储层的物性作了统计分析。研究表明，储层的粒度大小与物性之间的具有很好的相关性，总体表现为粒度越粗，孔隙度、渗透率越大(图 8)。储层孔隙度与碎屑组分含量的相关性统计表明，无论是阿合组还是阳霞组，刚性颗粒石英的含量与储层孔隙度呈现出一定的正相关关系，而塑性岩屑含量与储层孔隙度之间呈现出一定的负相关关系。但相关性均不明显，说明碎屑组分对储层物性的贡献不是最主要的。储层的物性与泥质含量也呈一定的负相关关系，但由于研究区泥质含量总体不高，因此其对储层物性的影响程度不大。

图 8 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统不同粒度储层的物性Fig. 8 Physical property of different grain size of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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储集体形成之后，储集物性将会受到成岩作用的控制和改造，其中不同的成岩作用对储层物性的改造起不同的作用。 3.2.1 压实作用强

研究区储层经历了长期浅埋、短期深埋的埋藏过程，后期又受到了强烈的构造挤压，压实作用很强^[24,25]。研究区储层压实作用的镜下特征主要有三种表现形式：①塑性颗粒的挤压变形，如云母被压断(图 9a)，泥岩岩屑被挤压成假杂基(图 9c)；②颗粒接触关系的变化，如点—线—凹凸接触(图 9d)；③刚性颗粒的破碎(图 9b)。另外，由于本地区下侏罗统为煤系地层，成岩阶段早期呈酸性的地层水不利于储层中早期碳酸盐胶结物的形成。缺乏早期碳酸盐胶结物，因此会使岩石易于压实而损失孔隙，从而不利于孔隙的保存。所以成岩压实作用对储层物性有极重要的影响，是孔隙减少的主要原因。在镜下铸体薄片详尽定量统计的基础上，参考塔里木盆地相似岩性砂岩在正常成岩压实条件下的压实减孔率^[26]，可知研究区东部由压实作用引起的减孔量为18.55%~20.1%，研究区西部为22.5%~24.0%，两者正常压实量相差约5.0%~6.0%。

图 9 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层压实作用Fig. 9 Compaction of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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胶结作用也是储层孔隙减少的一个重要因素，研究区胶结物类型多样，其中黏土矿物和碳酸盐胶结较常见(图 10)。由于早期煤系地层酸性水介质环境的影响，研究区早期碳酸岩胶结不发育，晚期碳酸盐胶结以连晶方解石和铁白云石为主，但是研究区储层中碳酸盐胶结物含量较小，与物性的相关关系不明显。黏土矿物以高岭石和伊利石为主，其中高岭石主要来源于长石的溶蚀，伊利石主要来源于早期成岩高岭石和钾长石的反应。随着成岩作用的进行，在晚期成岩阶段，高岭石胶结物不发育，而主要以伊利石胶结为主，伊利石充填于孔隙之中，破坏了孔喉连通性，对储层有一定的破坏作用。但是研究区下侏罗统储层整体胶结物含量低，大部分含量小于8%，与储层物性相关性不明显，说明由胶结作用造成的减孔量较少。从图 11也可以明显的看出阳霞组和阿合组压实作用减少的孔隙度要远大于胶结作用。

图 10 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层胶结作用Fig. 10 Cementation of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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图 11 塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统储层压实减孔和胶结减孔对比图Fig. 11 Comparison of pore reduction by compaction and cementation of Lower Jurassic reservoir in eastern Kuqa depression,Tarim Basin

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溶蚀作用对储层性质起到一定的改善作用，研究区储层以长石和岩屑为主的碎屑颗粒的溶蚀作用所增加的孔隙量有限。由表 2可知，除了依南2井粒内溶孔较发育以外，研究区大部分次生孔隙都不发育，多以微孔隙为主。所以本区溶蚀作用对储层物性的改善作用不大。

构造挤压作用对储层的影响通常包括两个方面。一方面，构造挤压会在正常压实作用的基础上进一步加大孔隙度的减小，对储层物性起到破坏作用；另一方面，构造作用产生的裂缝能够连通孔隙，从而改善储层的物性^[27]。

根据前人研究成果^[28]，库车东部地区构造挤压应力主要为60~130 MPa，造成的构造挤压减孔量约为5%~10%。

构造应力的侧向挤压导致硬的岩层产生裂缝，连通孔隙，为岩层中流体的流动提供了良好的通道。研究区下侏罗统构造应力产生的储层裂缝有效改善了储层物性，使储集性提高，特别是提高了渗透性。根据铸体薄片分析资料，研究区下侏罗统储层以粗砂岩、砂砾岩裂缝最发育。同时，同一岩性中裂缝发育情况下的孔隙度平均值要明显高于裂缝不发育情况下的孔隙度平均值。 4 结论

(1) 库车坳陷东部下侏罗统储层岩石类型主要为岩屑砂岩，部分为长石岩屑质石英砂岩及长石质岩屑砂岩，表现为石英、长石含量低，而岩屑含量较高。

(2) 储层成分成熟度低，结构成熟度中等—高，孔隙结构主要为中孔细喉和小孔微喉，孔隙连通性较差。

(3) 砂岩储层的孔隙度大部分为4%~12%，平均为8.12%，有效空气渗透率主要为(0.1~3)×10^-3 μm²，塔里木盆地库车坳陷东部下侏罗统属于致密储层。

(4) 储层发育受沉积作用、成岩作用和构造作用的综合影响，其中岩石粒度、成岩压实作用和构造挤压是影响储层物性的主控因素。压实作用对原始孔隙的破坏量最大，压实减孔量一般可达20%~24%。