致密砂岩储层物性及非均质性特征以四川盆 地中部广安地区上三叠统须家河组六段为例非常规天然气的开发极大地改变了世界能源供给格局，但目 前仍处于开展的初步阶段四川盆地中部地区（川中 地区）须家河组非常规天然气是发育于煤系地层的连续气藏［6］该储层表现出低孔、低渗的岩石学特征，具有“大面 积、低丰度、局部富集”的分布特点［7-8］以岩性圈闭为 主，低孔、低渗的非均质性连续砂体成藏机理复杂，成岩圈 闭形态和界限通常较模糊，且成岩圈闭动态平衡，导致预测 难度很大［7］o通过对须家河组沉积相特征及变化［9］、矿 物成分及次生变化［10-11］,孔隙类型及分布［12-14］和 成岩阶段划分［15-16］等方面的研究，学者们深入探讨了 沉积环境与成岩作用［17］、成岩演化过程口8］、气-水分 布与物性特征［19-20］,以及不同压力梯度下气体渗流效应［21］等方面对致密气储集与开采的影响在压实作用的主 导机制下［22］,埋藏深度的增加会导致孔隙度降低［23-25］, 同时也会产生显著的矿物化学反响:26-27］,继而增加储层 物性条件研究的复杂程度致密砂岩的气藏圈闭实质上是物 性遮挡，所以物性条件是评价储集有效性和成藏可能性的一 个关键指标。
而物性条件直接或间接表征着储层的微观空间, 也就是说非常规储层的性质受控于孔隙结构应用于孔隙结构定量研究的方法主要有扫描电镜、透射电镜、92. 52II类791. 27〜97. 7595. 9791. 27〜97. 7595. 9740. 98〜52. 5845. 9240 ・ 98〜52, 5845. 921. 23〜19. 6310. 411. 23〜19. 6310. 4144. 56〜5 2. 1448. 5644. 56〜52.1448. 5634. 38〜47. 4541. 0334. 38〜47. 4 541. 038. 07〜9. 939. 268. 07〜9. 939. 260. 1479〜L 83351. 1523 0. 1479〜L 83351.15232. 47〜2. 562. 512. 47〜2. 562. 51HI 类 2755. 66〜97. 8682. 2755. 66〜97. 8682. 277. 39〜52. 6836. 197. 39〜52. 6836. 190^18, 753. 780〜18. 753. 7816. 15〜53. 0938. 88 16. 15〜53. 0938. 8838. 1T83. 8557. 3538. 11〜83. 8557. 350. 6 6〜7. 835. 200. 66~7. 835. 200. 0394〜L 09190. 35170. 0394〜1. 09190. 35172. 45〜2. 812. 642. 45〜2. 812. 64 注：表中数据为最 小值〜最大值平均值最小值〜最大值平均值。
3.3 储层类型依据压汞曲线和孔喉半径的分布特征，广安地区的致密砂岩 储层可分为3种类型（图6；表1）I类优质储层砂岩的孔隙度大于10.00%且渗透系数大于 0. 5000X10-3 um2o大孔隙或中孔隙多由原生粒间孔和粒内 溶孔组成（图4）,平均最大进汞饱和度为97.51%,平均退 汞效率为46. 16% （图6al；表1）具有好的物性条件，其平 均孔隙度为12.27%,平均渗透系数为6. 0376X10-3 nm2o 主要岩石类型为中-粗粒长石岩屑砂岩和含砾砂岩，常见绿 泥石环边、石英加大和长石强溶蚀现象较高含量的强机械 强度矿物（石英和长石）可降低压实过程中岩石孔隙度的损 失［48］,从而有利于优质储层的形成相反，较高含量的 塑性矿物以及次生矿物会充填孔隙而降低储层质量［47］II类储层的孔隙度大于8. 00%且渗透系数大于 0. 1000X10-3Um2,其平均最大进汞饱和度为95. 97%,平均 退汞效率为45.92% （图6a2；表1）通常具有较好的物性条 件，其平均孔隙度为9. 26% ,平均渗透系数为 1. 1523X 10_3 口 m2主要岩石成分为中-细粒长石岩屑砂岩 和岩屑砂岩，可见绿泥石环边，石英加大和长石弱溶蚀等现 象，中孔隙多由原生粒间孔和粒内溶孔组成。
该类储层可归 为一般储层m类储层的孔隙结构以小孔隙或中孔隙为主，其平均最大进 汞饱和度为82. 27%,平均退汞效率为36. 19%（图6a3；表1 ）通常具有较差的物性条件，其平均孔隙度为5. 20%,平均渗 透系数为0. 3517X10-3 um2o主要岩石成分为细粒长石岩屑 砂岩、钙质长石岩屑砂岩和岩屑砂岩储层砂岩中含有较多 的粘土杂基和较少的石英矿物，使原生孔隙在压实成岩过程 中遭到严重破坏；后期次生的碳酸盐胶结物，充填粒间孔隙 而致使砂岩孔隙度降低该类储层一般为差-非储层图6图6四川盆地中部广安地区广安101井须六段不同储层类型 的压汞测试曲线及喉道半径分布al, a2.典型样品234, I类储层；bl, b2,典型样品144, II类储层；cl, c2.典型样品249, III类储层Fig. 6Correlationofmercuryintrusionporosimetry （ MIP ） curvesandthroatradiusdistributionofdifferenttypesof reservoirsintheXu6MemberinWellGuang, anlOl,Guang' anarea, centralSichuanBasin分形特征基于毛细管曲线的分形维数计算方法，lg （1-SHg）和Igpc 的交会图可以表征致密储层的分形特征［33］。
应用压汞数 据计算须家河组须六段储层样品的分形维数，数值范围为 2.42-2.81,平均值为2. 58其中，I, II和HI类储层呈现 出不同的分形特点，表征着不同孔隙大小对砂岩物性条件的 影响（图7；表1）I类储层以大孔为主，中和小孔隙分布 均匀，分形维数为2. 45〜2.59 （图7a）； II类储层以中孔为 主,分形维数范围为2. 42〜2. 69 （图7b）； III类储层以小孔 为主，大孔发育差或不发育，分形维数为2.46~2.81（图 7c）o 图7图7四川盆地中部广安地区广安101井不同储层类型分形特 征a.典型样品234, I类储层；b.典型样品144, II类储层； c.典型样品249, III类储层Fig. 7Fractalcharacteristicsofdifferenttypesofreserv oirsinWellGuang, anlOl , Guang' anarea , centralsichuanBasin4讨论4.1储层孔隙的垂深分布及分形特征压实作用是砂岩孔隙减少的主要因素［23］但砂岩孔隙体 积并不是线性关联于埋深压力，而是还受控于深度临界值、 地温梯度和次生作用等其它机械和化学机制［27］。
四川盆 地广安地区三叠系须家河组形成于构造沉降的地质过程中， 白垩纪末期的最大埋深大于4000m且地温大于15CTC,之后 逐渐隆升到目前2100m左右的埋藏深度［37, 43］须六段 砂岩的孔隙类型主要为原生粒间孔和粒内溶孔(图4a-c)o 大孔隙的优势分布在2076〜2085m的垂向深度内，中孔隙主 要分布在2042〜2085nl的垂向深度内(图8a)经历强烈压 实作用或胶结作用的致密砂岩一般表现出较高的小孔隙占 比［9］,研究井位主要分布在垂向深度2085〜2090m图8图8四川盆地中部广安地区广安101井气藏段砂岩孔隙类型 (a)和分形维数(b)的垂深变化规律Fig.8Poretypes ( a ) andfractaldimension ( b ) variationofgasreservoirsandstonevs. verticaldepthinW ellGuang' anlOl, Guang' anarea, centralSichuanBasin 孔隙总体积及孔隙结构类型是致密砂岩储层的重要评价指 标孔隙总体积大于lcm3的砂岩样品是I类优质储层（图2）, 同时也是主力产气层。
针对须家河组须六段砂岩，大孔隙发 育程度是控制储层质量的主导因素须家河组砂岩经历了深 埋（4000m）后又抬升的过程，从而破坏了初期孔隙与深度 的线性关系大孔隙占比与垂深并不具有明显的相关性（图 8a）,储层砂岩在某一深度的高孔隙度可能是由于流体超压、 矿物溶蚀和早期有机质充注等原因造成的［23］埋深大于 2085m的砂岩孔隙总体积急剧减少，砂岩孔隙类型以小孔为 主（图2,图8a）,孔隙中充填有较高含量的岩屑、粘土杂 基和钙质碎屑等孔隙体积和类型是控制储层砂岩分形维数的主要因素（表1） I类储层的分形维数范围为2. 42-2. 59,平均值为2. 52； II类储层的分形维数范围为2. 47-2. 56,平均值为2.51o 这两类储层的孔隙类型主要是大孔和中孔，分形维数集中分 布于2. 45~2. 60o通过分形维数的数值难以区分这两种储层 类型，还需要借助于孔隙总体积和压汞分形曲线III类储层 以小孔为主，分形维数范围为2. 45-2.81,平均值为2. 64o 小孔占优势的储层砂岩具有强非均质性，明显区别于前两类 储层砂岩少局部样品的分形维数数值低于2. 60,是因中孔 发育较好且接近小孔所占比例，降低了分形维数的数值。
总 之，分形维数数值明显耦合于致密砂岩的孔隙结构（图8b）, 可以正确地反映其储集性能和渗流特征针对优质储集体的 预测、勘探和开发等工作，需要更深层次且更准确地评价储 层微观特征差异4. 2物性条件与分形维数分形维数可有效表征砂岩孔隙的简单-复杂程度和均质-非 均质性，关联于砂岩孔隙度及渗透系数须六段储层砂岩的 孔隙度变化较大，范围为0.66%〜15. 16%,平均值为7. 45%o 将研究样品的孔隙度关联于分形维数D,发现D指数存在一 个明显的分界值2. 60分形维数小于2. 60时，砂岩孔隙度 与分形维数为正相关关系；而分形维数大于2.60时，孔隙 度那么与分形维数为负相关关系（图9a）o结合孔隙类型与分 形维数的关联性，可知大、中孔隙控制着须六段储层砂岩的 孔隙度，孔隙度随着非均质性的增强而增大；而储层非均质 性到达临界后（F2.60）,储层砂岩的小、中孔数量增多从 而导致平均孔径减小，以及孔隙外表形态的复杂化和不规那么 化，继而砂岩非均质性增强表征为分形维数的增大由此可 知，广安地区须六段储层砂岩具有明显的分形临界值，分形 维数2. 45~2. 60的砂岩是判定其为优质储层的前提条件。
研究说明，大孔隙为主的储层砂岩一般有较好的连通性和较 大的渗透系数，有利于天然气的运移及储集［49-50］；以小 孔隙为主的砂岩，在压实及成岩作用的改造中变得愈加不规 那么和复杂，降低砂岩的孔隙度且破坏其渗流能力，不利于气/流体的运移［16］除了孔隙以外，岩屑成分、含量和形态 的复杂性也控制着致密砂岩分形维数的大小须六段砂岩的 渗透系数变化范围为（0.0394〜19. 3679） X 10-3 n m2,平 均值为0. 1582X 10-3 um2o将砂岩渗透系数关联于分形维数, 可见均质-弱非均质砂岩（DW2. 60）的渗透系数无明显特征， 但是分形维数D大于2.60时，强非均质砂岩的渗透系数基 本处于0〜0. 5000X10-3 U m2 （图9b）由于弱非均质砂岩 的孔隙大小、类型与分布的复杂性关联，导致砂岩渗透系数 的不确定性；随着砂岩非均质性增强，以小孔为主的孔隙结 构表征为更大的分形维数，并极大阻碍了砂岩中气/流体的 运移，导致渗透系数处于较低值（接近0）图9图9四川盆地中部广安地区广安101井储层物性条件分形特 征a.孔隙度和分形维数相关性；b.渗透系数和分形维数相关性。