王代富

(西北大學(xué) 地質(zhì)系/大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

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白云凹陷珠江組儲層巖石學(xué)特征及其對儲層物性的影響

王代富

(西北大學(xué) 地質(zhì)系/大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

[摘要]利用鑄體薄片顯微鏡下觀察與統(tǒng)計(jì)，結(jié)合掃描電鏡研究，對白云凹陷珠江組砂巖的巖石學(xué)特征進(jìn)行研究，結(jié)合成巖演化分析其對珠江組儲層砂巖物性的影響。珠江組砂巖主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，填隙物以雜基和碳酸鹽為主，孔隙類型主要以粒間溶孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔和原生粒間孔。成巖演化分析可知，早期中等壓實(shí)作用為原始孔隙的保存提供了保證；碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組砂巖儲集變差的主要因素；而溶蝕作用是使得砂巖儲集物性變好的重要因素，酸性流體的注入為長石、巖屑及石英等碎屑顆粒的溶蝕提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]白云凹陷；珠江組；巖石學(xué)特征；儲集物性

白云凹陷位于南海北部陸緣，位于珠江口盆地珠二坳陷內(nèi)，整體走向近東西，水深為1 000～3 000 m，是南海北部沉積最厚、面積最大且最有經(jīng)濟(jì)潛力的凹陷，也是我國深水油氣勘探和研究的熱點(diǎn)區(qū)域[1]。前人對該地區(qū)做了大量研究工作，其中包括對其沉積環(huán)境與沉積特征、層序地層學(xué)、構(gòu)造特征及其演化、沉積物源、油氣藏類型、成藏動力學(xué)等做了大量的研究工作[2-4]。筆者主要針對白云凹陷珠江組砂巖儲層的巖石學(xué)特征展開研究，結(jié)合成巖演化分析其對珠江組砂巖儲層物性的影響，從而為下一步的勘探開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1砂巖巖石學(xué)特征

1.1砂巖類型及骨架礦物特征

通過對研究區(qū)54個(gè)典型砂巖鑄體薄片觀察的顯微鏡下觀察與定量統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)珠江組砂巖主要以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，部分為巖屑石英砂巖、和長石砂巖(圖1)。其中石英含量在29.0%～64.0%(平均50.7%)，長石含量在6.0%～17.0%(平均12.4%)，巖屑含量在4.0%～16.5%(平均9.8%)。骨架礦物含量總體上變化較大，在縱向上、平面上表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

白云凹陷珠江組砂巖粒徑在0.12～2 mm之間，以中砂為主(約87.5%)，其次為細(xì)砂和粗砂(約8.7%)，粉砂及含礫粗砂較少(約3.8%)。砂巖碎屑顆粒磨圓主要為次棱狀，其次為次圓，分選較好，呈顆粒支撐，顆粒間以點(diǎn)-線接觸為主，反映砂巖總體壓實(shí)作用中等，這為研究區(qū)砂巖原始孔隙的保存提供了保證。

1.2砂巖的填隙物特征

研究區(qū)填隙物含量在3%～40%之間，類型多樣，主要包括高嶺石、伊/蒙混層等粘土礦物，方解石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物，石英次生加大、自生石英等硅質(zhì)膠結(jié)以及雜基(如圖2)。

(1)雜基 研究區(qū)總體雜基含量變化較大， 含量0%～20.5%，平均4.0%，主要為泥質(zhì)雜基，少量為灰泥質(zhì)。雜基總體上含量不高，在局部層段大量充填碎屑顆粒粒間，使得其物性較差，因此研究區(qū)儲層砂巖中雜基的含量是影響砂巖非均質(zhì)性的重要因素。

圖1　研究區(qū)珠江組儲層砂巖分類圖

圖2　研究區(qū)珠江組砂巖填隙物類型及含量直方圖

(2)膠結(jié)物 研究區(qū)膠結(jié)物主要為碳酸鹽、高嶺石、伊蒙/混層、黃鐵礦及硅質(zhì)：①碳酸鹽，研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)較為普遍，含量0%-30.5%，平均8.0%。碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石以及鐵白云石，其中方解石主要分布于粒間，含量0%～20.2%，呈基底式膠結(jié)，堵塞原生孔隙，使得砂巖物性變差(如圖3(a))。鐵白云石主要呈粒狀分布于碎屑顆粒之間，含量0%～28.4%，局部層段含量較高，大量充填粒間孔隙(如圖3(b))?？傮w上，碳酸鹽膠結(jié)是研究區(qū)砂巖物性變差的主要原因。②高嶺石，研究區(qū)高嶺石膠結(jié)物較為普遍，但總體含量較低，含量0%～5.9%，平均1.3%，晶型較好，呈蠕蟲狀及書頁狀分布于碎屑顆粒之間(如圖3(c))。③伊/蒙混層，總體上研究區(qū)伊/蒙混層含量較低，平均0.7%，僅在局部層段含量較高(可達(dá)9.0%)，主要呈蜂窩狀、毛發(fā)狀分布于粒間(如圖3(d))。④黃鐵礦，主要呈草莓狀集合體分布于粒間(如圖3(b))，含量0%～3%，平均0.5%。⑤硅質(zhì)，主要為石英的次生加大以及粒間部分自生石英顆粒(如圖3(a))，含量0%～2.1%，平均0.4%。

(a)方解石膠結(jié)、石英此生加大(LH26井)(b)鐵白云石/黃鐵礦(LH27井)

(c)高嶺膠結(jié)、石英此生加大(LH26井)(d)蜂窩狀伊/蒙混層(PY35)

(e)原生粒間孔隙、粒間溶孔(LH26井)(f)粒間溶孔、長石粒內(nèi)溶孔(LH16井)

(g)長石粒內(nèi)溶孔(LH26井)(h)鑄?？?LH26井)

圖3珠江組膠結(jié)物、孔隙類型顯微照片

2儲層孔隙特征

根據(jù)鑄體薄片顯微觀察與統(tǒng)計(jì)，認(rèn)為白云凹陷珠江組砂巖儲層常見的孔隙為原生粒間孔、碎屑顆粒的粒間溶蝕孔、長石及巖屑的粒內(nèi)溶蝕孔、以及膠結(jié)物晶間孔等(圖4)。研究區(qū)珠江組砂巖中溶蝕作用普遍較強(qiáng)，溶蝕孔隙為主要的孔隙類型，總體上可歸為以下幾種類型：

1)原生粒間孔。原生粒間孔系指的是形成砂巖沉積物在沉積時(shí)就已形成并保存至今的孔隙[5]。研究區(qū)砂巖中原生粒間孔含量較低，0%～5.2%，平均1.1%(如圖3(e))。研究區(qū)原生孔隙一部分被各類膠結(jié)物和雜基所充填，一部分井后期溶蝕作用改造形成粒間擴(kuò)大孔。

2)粒間溶孔。這是本區(qū)最主要的次生孔隙類型，含量0.1%～16.5%，也有學(xué)者稱之為粒間擴(kuò)大孔[6]。主要為長石、石英及巖屑等碎屑顆粒邊緣溶蝕，孔隙形態(tài)即為不規(guī)則，常見港灣狀(如圖3(f))。該類孔隙對研究區(qū)砂巖儲集性能貢獻(xiàn)較大。

3)粒內(nèi)溶孔。研究區(qū)粒內(nèi)溶孔主要以長石顆粒的內(nèi)部溶蝕為主，含量0.1%～5.1%，其次為巖屑顆粒的內(nèi)部溶蝕，研究區(qū)中長石顆粒一般可見沿著解理被溶蝕而成的粒內(nèi)溶孔(如圖3(g))。碎屑顆粒的粒內(nèi)溶孔一般含有部分殘留以及一些自生礦物(如高嶺石)，使得孔隙吼道一般較窄，因此其對砂巖滲透率貢獻(xiàn)較小[6]。而當(dāng)碎屑顆粒在強(qiáng)溶蝕作用下，使得碎屑顆粒完全被溶蝕而僅留下顆粒輪廓形成鑄?？?如圖3(h))。雖然這種孔隙在研究區(qū)含量較低(0%～2.1%)，但這種孔隙的形成對擴(kuò)大儲層空間的影響很大。

4)其他孔隙。包括生物體腔孔、高嶺石晶間孔以及填隙物中的微孔等，總體含量較低。晶間孔主要指的是高嶺石等粘土礦物的內(nèi)部孔隙，一般為礦物形成后的溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙或是膠結(jié)物形成時(shí)產(chǎn)生的原生孔隙殘余。填隙物中的微孔隙，一般直徑小于2 μm，常發(fā)育在雜基含量較高的層段。

圖4　研究區(qū)砂巖孔隙類型及含量直方圖

3影響砂巖儲集物性的主要因素

通過研究區(qū)砂巖各類成巖礦物在孔隙中的分布特征、相互關(guān)系和其碎屑顆粒之間的關(guān)系等綜合分析可以得出，影響砂巖儲集性能較大的為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。其中壓實(shí)作用和膠結(jié)作用為破壞性成巖作用，溶蝕作用為建設(shè)性成巖作用。

總體上珠江組壓實(shí)作用中等，碎屑顆粒呈點(diǎn)—線接觸，這為砂巖原始孔隙的保存提供了基礎(chǔ)。膠結(jié)作用中，碳酸鹽膠結(jié)物對儲層的破壞性較大，碳酸鹽膠結(jié)物呈連晶式膠結(jié)，使得碎屑顆粒呈“漂浮”，使得儲層原生孔隙急劇下降。大量鑄體薄片鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)溶蝕作用強(qiáng)，主要為長石、巖屑及部分石英的溶蝕為主，拒前人研究珠江口盆地存在4套烴源巖，其中珠江組烴源巖處于未成熟階段，珠海組烴源巖處于低成熟階段[7,8]，正值有機(jī)酸生成的鼎盛時(shí)期，從而可以提供大量的酸性流體，使得儲層發(fā)生溶蝕作用而形成次生孔隙。

4結(jié)語

(1)研究區(qū)珠江組砂巖主要以巖屑

長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，部分為巖屑石英砂巖、和長石砂巖。填隙物中以雜基和碳酸鹽巖為主，其次為高嶺石和伊/蒙混層，少量硅質(zhì)和黃鐵礦。

(2)珠江組砂巖中孔隙主要有4種類型，即原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及其他孔隙，其中粒間溶孔對研究區(qū)砂巖儲集性能貢獻(xiàn)最大。

(3)影響研究區(qū)砂巖儲集性能主要為壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用綜合作用結(jié)果。其中中等壓實(shí)作用為砂巖原始孔隙保存提供了保證，碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組砂巖儲集變差的主要因素，溶蝕作用是使得砂巖儲集物性變好的主要因素，而酸性流體的注入為長石、巖屑及石英等碎屑顆粒的溶蝕提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

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[收稿日期]2015-09-02

[基金項(xiàng)目]國家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05025-003)

[作者簡介]王代富(1990-)，男，陜西安康人，在讀碩士研究生，主攻方向：儲層沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)。

[中圖分類號]P588.21+2.3

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0193-02