尤麗，李偉，李才，招湛杰

(中海石油(中國(guó))有限公司，廣東湛江 524057）

瓊東南盆地寶島區(qū)深埋藏儲(chǔ)層物性主控因素

尤麗，李偉，李才，招湛杰

(中海石油(中國(guó))有限公司，廣東湛江 524057）

瓊東南盆地寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層埋深為3 000～5 300 m，儲(chǔ)集砂巖以巖屑石英砂巖為主，其次為長(zhǎng)石巖屑砂巖和長(zhǎng)石巖屑石英砂巖。儲(chǔ)層物性為中孔、低孔、特低孔縱向演化，在3 700～4 000、4 200～4 500、5 000～5 200 m出現(xiàn)3個(gè)相對(duì)高孔隙帶，孔隙類型為原生孔與次生孔組合型。原生孔隙保存和次生孔隙形成是相對(duì)高孔隙帶發(fā)育的原因，強(qiáng)壓實(shí)作用及差異膠結(jié)作用是導(dǎo)致該區(qū)物性變差的主要原因。濱海沉積的臨濱砂壩與扇三角洲(三角洲)沉積的水下分流河道利于孔隙保存與次生孔隙形成，是深埋藏砂巖有利儲(chǔ)層發(fā)育的先決條件，局部粒度較粗砂巖段發(fā)育相對(duì)高孔隙帶，溶解作用的后期改善是寶島區(qū)深部?jī)?chǔ)層相對(duì)高孔隙帶形成的重要影響因素。

深埋藏儲(chǔ)層；物性主控因素；寶島區(qū)陵水組；瓊東南盆地

引言

一般認(rèn)為埋深大于3 000 m的儲(chǔ)層為深埋藏儲(chǔ)層，由于縱向壓實(shí)的影響，深部?jī)?chǔ)層孔隙度隨埋深增加而減小，但深部相對(duì)高孔隙帶的存在是大家公認(rèn)的事實(shí)，備受國(guó)、內(nèi)外石油地質(zhì)工作者關(guān)注。針對(duì)孔隙的成因、保存機(jī)理及相對(duì)高孔隙帶的預(yù)測(cè)一直是困擾勘探的難題［1］。國(guó)、內(nèi)外研究成果表明，深部相對(duì)高孔隙帶的形成與保存，除受沉積環(huán)境與沉積相帶［2－3］先決條件的影響外，多與顆粒包殼［48］、異常高壓［23，5，9］、次生孔隙發(fā)育［212］、早期的或局部均勻分布的膠結(jié)物［5］、早期烴類充注［5，13－14］等有關(guān)。研究區(qū)是南海西部瓊東南盆地氣勘探的重要區(qū)帶，古近系陵水組是主要目的層之一。截至目前，鉆遇陵水組井5口，見有不同程度的油氣顯示。由于區(qū)帶與構(gòu)造位置差異，陵水組埋深范圍變化較大，達(dá)3 000～5 300 m，當(dāng)前埋深條件儲(chǔ)集物性是陵水組儲(chǔ)層勘探面臨的重要問題。為此，相對(duì)高孔隙帶發(fā)育情況及其形成的主控因素亟待明確。本文從沉積作用、成巖作用與其他因素綜合分析該區(qū)陵水組深埋藏儲(chǔ)層物性主控因素，指出相對(duì)高孔隙帶發(fā)育的有利控制因素，為下一步陵水組油氣勘探提供儲(chǔ)層的理論支撐。

1 儲(chǔ)層巖石學(xué)與物性特征

研究區(qū)3口、166個(gè)井壁取心、巖屑鑄體薄片資料統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為，砂巖骨架顆粒組分為石英、長(zhǎng)石、巖屑。石英平均含量為54%；長(zhǎng)石平均含量為10.5%，包括鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，以鉀長(zhǎng)石為主，平均占8.8%；巖屑平均含量為5.4%，主要由變質(zhì)巖巖屑、花崗巖巖屑和噴出巖巖屑組成，平均含量分別為2.8%、1.1%、1.1%，以巖屑石英砂巖為主，其次為長(zhǎng)石巖屑砂巖以及長(zhǎng)石巖屑石英砂巖。填隙物以泥質(zhì)雜基和碳酸鹽膠結(jié)為主，分別為5.1%和6.0%。鑄體薄片觀察結(jié)合粒度分析表明，寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層砂巖結(jié)構(gòu)上顆粒磨圓度為次棱—次圓，點(diǎn)—線接觸為主，分選中等，砂巖粒級(jí)分布范圍廣，以粉砂巖、極細(xì)砂巖和細(xì)砂巖為主，其次為中、粗砂巖，總體上研究區(qū)陵水組砂巖結(jié)構(gòu)成熟度中等偏低。

通過陵水組儲(chǔ)層井壁取心實(shí)測(cè)孔隙度、測(cè)井孔隙度與深度關(guān)系圖可以看出(圖1)，在縱向上隨著埋深增加壓實(shí)強(qiáng)度增強(qiáng)，孔隙度總體呈變低趨勢(shì)，在3 700～4 000 m、4 200～4 500 m和5 000～5 200 m間出現(xiàn)3個(gè)相對(duì)高孔隙發(fā)育帶，局部孔隙度回升至10%以上甚至更高，埋深3 000 m以上為中孔特征，3 000～3 200 m為中—低孔特征，3 200～4 000 m為特低—低孔特征，偶見中孔；4 000 m以下特低孔為主，發(fā)育低孔儲(chǔ)層。相近埋深3 600～4 000 m間，B9－3井較B2－1孔隙度偏高。孔隙類型表現(xiàn)為長(zhǎng)石粒內(nèi)溶孔與粒間孔并存的孔隙組合(圖2a、b)。

圖1 寶島區(qū)陵水組孔隙演化與成巖參數(shù)對(duì)比圖

圖2 寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層典型孔隙類型與成巖作用顯微照片

2 沉積環(huán)境與沉積相帶對(duì)儲(chǔ)層物性的先決作用

沉積作用是儲(chǔ)層物性發(fā)育的先決條件，體現(xiàn)在相帶與沉積環(huán)境差異造成粒度、泥質(zhì)雜基、分選性差異，進(jìn)而影響儲(chǔ)層物性。不同沉積相類型由于其沉積水動(dòng)力差異，造成儲(chǔ)集巖相差異，進(jìn)而影響儲(chǔ)層物性，寶島區(qū)陵水組為濱淺海環(huán)境下三角洲—扇三角洲沉積體系，儲(chǔ)層發(fā)育在以水下分流河道和河口壩微相為主，部分見于臨濱砂壩、淺灘，臨濱砂壩物性好于淺灘，淺灘局部也發(fā)育較好物性儲(chǔ)層，水下分流河道物性好于河口壩(表1)，3 700～4 000 m相對(duì)高孔隙帶發(fā)育與臨濱砂壩儲(chǔ)層有關(guān)，5 000～5 200 m間相對(duì)高孔隙帶的出現(xiàn)受水下分流河道微相的影響。為此，濱海沉積以臨濱砂壩為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，扇三角洲(三角洲)相水下分流河道利于深埋藏砂巖有利儲(chǔ)層發(fā)育。

表1 寶島區(qū)B9－3井陵水組不同沉積微相物性對(duì)比

泥質(zhì)雜基對(duì)陵水組物性差異影響明顯，表現(xiàn)為面孔率與泥質(zhì)雜基呈明顯負(fù)相關(guān)性(圖3)。砂巖粒級(jí)對(duì)陵水組儲(chǔ)層物性影響表現(xiàn)在當(dāng)粒度中值小于1 000 μm，隨粒度中值增大，面孔率增大；當(dāng)粒度中值大于1 000 μm，則正好相反，砂巖粒級(jí)對(duì)濱海相的陵水組二段影響尤為明顯；其次為陵水組三段，對(duì)陵水組一段近物源區(qū)(B9－2/3井區(qū))有一定影響，對(duì)遠(yuǎn)物源區(qū)影響不大。通過粒度與埋深變化與孔隙度變化對(duì)比顯示，5 000 m以下相對(duì)高孔隙帶的出現(xiàn)，很大程度與該區(qū)域發(fā)育粒度粗砂巖有關(guān)。

圖3 寶島區(qū)陵水組面孔率與粒度中值、泥質(zhì)雜基關(guān)系

3 成巖作用對(duì)物性的破壞與建設(shè)的影響

3.1 強(qiáng)壓實(shí)作用是物性變差的主要原因

研究區(qū)陵水組埋深2 300～5 300 m間，伊/蒙混層中蒙脫石的百分含量小于或等于35%，局部小于15%(4 200 m以下)，陵水組處于中成巖階段A2期—中成巖階段B期，顯微鏡下觀察(圖2c)，碎屑顆粒以線接觸為主，局部發(fā)育凹凸?fàn)罱佑|，壓實(shí)程度較強(qiáng)。另外，隨埋深增加，陵水組儲(chǔ)層孔隙度總體呈降低趨勢(shì)，從2 300 m到5 000 m附近孔隙度較少約10%，說明壓實(shí)作用是寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層原生孔隙減少的主要原因。

3.2 差異膠結(jié)作用是物性差異的重要原因

膠結(jié)作用對(duì)寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層物性影響顯著，表現(xiàn)為以碳酸鹽膠結(jié)物為主，發(fā)育部分石英加大，碳酸鹽膠結(jié)物為(鐵)方解石和(鐵)白云石，顯微鏡下觀察(圖2d)，鐵方解石呈連晶式膠結(jié)，茜素紅染色后呈紫紅色，鐵白云石呈菱形或方形，茜素紅染色呈藍(lán)色，白云石不染色。綜合碳酸鹽膠結(jié)物相互交代關(guān)系和據(jù)碳、氧同位素計(jì)算的碳酸鹽膠結(jié)物形成的古溫度資料(表2)，認(rèn)為方解石形成相對(duì)較早，其次為白云石，鐵白云石形成最晚，為早成巖階段—中成巖階段期產(chǎn)物，也存在有晚成巖階段期。顯微觀察，溶蝕孔隙中鐵方解石和(鐵)白云石膠結(jié)(圖2d)，說明二者均晚于溶解作用。面孔率與碳酸鹽膠結(jié)物呈明顯負(fù)相關(guān)性(圖4)，說明碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)度是儲(chǔ)層物性變差的重要原因。B2－1井陵水組三段水層與干層物性差異也主要是由于其碳酸鹽膠結(jié)物強(qiáng)度不同(圖5)，3 750 m附近水層碳酸鹽膠結(jié)物約為1.7%，干層碳酸鹽膠結(jié)物含量高達(dá)13.9%，由于碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)度差異，造成干層較水層電阻率明顯偏高，聲波時(shí)差明顯小，地震響應(yīng)為強(qiáng)振幅特征明顯。

表2 B2－1井陵水組碳酸鹽膠結(jié)物碳、氧同位素

圖4 寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層面孔率與碳酸鹽膠結(jié)物關(guān)系圖圖5與B2－1井干層、水層膠結(jié)物對(duì)比

研究表明，碳酸鹽膠結(jié)物含量與含氣飽和度呈明顯負(fù)相關(guān)性，這與油氣充注導(dǎo)致碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀作用受到抑制有關(guān)［13－15］，主要原因是油氣充注一方面抑制地層水流動(dòng)，阻礙了礦物與離子間的質(zhì)量傳遞；另一方面造成地層水pH值降低，不利于碳酸鹽膠結(jié)物的沉淀，尤其是(鐵)白云石。圖中明顯的2個(gè)分區(qū)(圖6)也說明了這一特征，右上部的為方解石和鐵方解石膠結(jié)為主儲(chǔ)層，左下方的為白云石與鐵白云石膠結(jié)儲(chǔ)層，也反映油氣充注對(duì)以(鐵)方解石膠結(jié)為主的儲(chǔ)層和(鐵)白云石膠結(jié)儲(chǔ)層影響程度不同，(鐵)白云石膠結(jié)儲(chǔ)層隨含氣飽和度增加，減小的速率大，且相同含氣飽和度鐵方解石膠結(jié)為主的儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物含量明顯偏高，認(rèn)為本區(qū)(鐵)方解石的形成一定程度上受其他因素影響。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征認(rèn)為，B2－1井緊鄰六號(hào)斷裂深大斷裂，該區(qū)方解石的形成與沿深大斷裂活動(dòng)的無機(jī)CO2參與的水－巖反應(yīng)有關(guān)。根據(jù)碳酸鹽膠結(jié)物碳、氧同位素資料(表2)，δ13C介于－8‰～－2‰，其形成有幔源－巖漿型CO2參與，方解石δ13C為－3.404‰，說明其形成一定程度上與幔源－巖漿型CO2參與有關(guān)。綜合上述研究認(rèn)為，往構(gòu)造高部位，含氣飽和度增加，碳酸鹽膠結(jié)物含量偏低，但也存在(鐵)方解石膠結(jié)風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 B2－1井陵水組碳酸鹽膠結(jié)物與含氣飽和度關(guān)系

3.3 溶解作用對(duì)物性的后期改善

溶解作用是深埋藏儲(chǔ)層孔隙形成的主要建設(shè)性作用，常表現(xiàn)為不穩(wěn)定鋁硅酸鹽的溶解，形成次生孔隙，改善儲(chǔ)層物性，次生孔隙是深埋藏儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間。隨著埋藏深度增加，有機(jī)質(zhì)熱演化程度增強(qiáng)，熱演化過程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸酸性流體，是次生孔隙形成的重要機(jī)制［16］。成巖作用過程中黏土礦物轉(zhuǎn)化過程中形成的酸性流體對(duì)次生孔隙的形成也起到一定輔助作用。巖石薄片資料顯示，寶島區(qū)陵水組溶蝕孔隙發(fā)育，表現(xiàn)為以長(zhǎng)石等不穩(wěn)定組分的粒內(nèi)溶孔為主，見有鑄?？装l(fā)育，相對(duì)高孔隙帶區(qū)顯微觀察，長(zhǎng)石和巖屑顆粒溶蝕較強(qiáng)，部分長(zhǎng)石溶解成部分殘骸(圖2a)，說明溶解作用是寶島區(qū)深部?jī)?chǔ)層相對(duì)高孔隙帶形成的重要影響因素。

4 結(jié)論

(1)陵水組儲(chǔ)層以巖屑石英砂巖為主，其次為長(zhǎng)石巖屑砂巖和長(zhǎng)石巖屑石英砂巖，儲(chǔ)層物性縱向?yàn)橹锌?、低孔、特低孔特征演化，? 700～4 000、4 200～4 500、5 000～5 200 m出現(xiàn)3個(gè)相對(duì)高孔隙帶。

(2)濱海沉積的臨濱砂壩與扇三角洲(三角洲)沉積的水下分流河道是深埋藏砂巖有利儲(chǔ)層發(fā)育的先決條件。3 700～4 000、5 000～5 200 m間的相對(duì)高孔隙帶發(fā)育分別對(duì)應(yīng)為臨濱砂壩、分流河道沉積。

(3)壓實(shí)作用是寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層原生孔隙減少的主要原因，以碳酸鹽膠結(jié)物為主的膠結(jié)作用對(duì)儲(chǔ)層物性影響明顯，尤對(duì)相近埋深，縱向有效儲(chǔ)層和干層差異發(fā)育影響顯著。溶解作用是寶島區(qū)深埋藏孔隙形成的主要建設(shè)性作用，是相對(duì)高孔隙帶發(fā)育的重要影響因素，局部粗粒級(jí)砂巖發(fā)育一定程度上保存孔隙，對(duì)相對(duì)高孔隙帶形成起到積極作用。

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編輯林樹龍

TE122.2

A

1006－6535(2014)03－0037－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2014.03.008

20131123；改回日期：20140318

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“鶯瓊盆地高溫高壓天然氣有利目標(biāo)評(píng)價(jià)研究”(2011ZX05023－004－006)

尤麗(1983－)，女，工程師，2005年畢業(yè)于長(zhǎng)春工程學(xué)院資源勘查工程專業(yè)，2007年畢業(yè)于吉林大學(xué)礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事沉積儲(chǔ)層研究工作。