朱沛苑 范彩偉 元慶濤 尤 麗 譚建財(cái)

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

瓊東南盆地為南海北部大陸邊緣的新生代斷陷盆地，由北向南劃分為北部坳陷帶、中部隆起帶、中央坳陷帶和南部隆起帶四個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元。盆地主要發(fā)育古近系漸新統(tǒng)、新近系中新統(tǒng)、新近系上新統(tǒng)和第四系地層。其中，漸新統(tǒng)自下而上依次包括崖城組、陵水組，中新統(tǒng)自下而上可分為三亞組、梅山組、黃流組。中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)為本次重點(diǎn)研究層位，中新統(tǒng)以三角洲和淺海相沉積為主，漸新統(tǒng)則以三角洲和濱淺海沉積為主［1-2］。目前瓊東南盆地的油氣發(fā)現(xiàn)主要位于淺層，而深層由于埋深較大、儲(chǔ)層物性存在風(fēng)險(xiǎn)，因此仍未獲得規(guī)模性商業(yè)發(fā)現(xiàn)。隨著盆地勘探難度的逐漸加大與油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的目標(biāo)需求，開(kāi)展儲(chǔ)層特征精細(xì)刻畫(huà)和物性主控因素研究，進(jìn)而明確優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布規(guī)律，對(duì)于實(shí)現(xiàn)盆地深層油氣勘探突破具有十分重要的意義。筆者根據(jù)瓊東南盆地崖城區(qū)與寶島區(qū)已鉆井的鑄體薄片、掃描電鏡等分析化驗(yàn)資料，從儲(chǔ)層微觀特征研究入手，通過(guò)對(duì)比分析兩個(gè)研究區(qū)新近系中新統(tǒng)、古近系漸新統(tǒng)砂巖儲(chǔ)層特征，明確了儲(chǔ)層物性控制因素與分布規(guī)律，以期推動(dòng)該盆地的天然氣勘探進(jìn)程。

1 儲(chǔ)層基本特征

瓊東南盆地自古近紀(jì)至新近紀(jì)時(shí)期處于海侵階段，海相沉積范圍不斷擴(kuò)大，由于沉積物搬運(yùn)距離的不同導(dǎo)致地層巖性在縱向上呈現(xiàn)明顯的差異。其中崖城組、陵水組儲(chǔ)層以極粗砂巖、中砂巖為主，黃流組儲(chǔ)層以細(xì)砂巖、極細(xì)砂巖和粗粉砂巖為主，而梅山組和三亞組儲(chǔ)層粒度介于二者之間。顆粒分選性自下而上呈現(xiàn)逐漸變好的趨勢(shì)，崖城組、陵水組、三亞組和梅山組砂巖分選以差、差—中和中等為主；黃流組砂巖的分選程度明顯變好，以好—中等為主。

1.1 巖石學(xué)特征

從平面上看，兩個(gè)研究區(qū)物源均來(lái)自于海南隆起，崖城區(qū)較寶島區(qū)沉積物搬運(yùn)距離相對(duì)較近（圖1）。由于母巖和碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離的差異性，導(dǎo)致兩個(gè)研究區(qū)在顆粒分選性、礦物組分以及成熟度等方面均存在明顯差異：①在顆粒分選性方面，崖城區(qū)較寶島區(qū)粒度偏粗、分選性較差。②在礦物組分方面，崖城區(qū)的長(zhǎng)石含量高于寶島區(qū)，平均為16.7%，以長(zhǎng)石砂巖為主；寶島區(qū)的長(zhǎng)石含量平均為9.9%，主要為長(zhǎng)石石英砂巖。陸源碎屑組分中巖屑含量較低，崖城區(qū)、寶島區(qū)平均值分別為5.7%、10.3%。膠結(jié)物含量偏低，以碳酸鹽膠結(jié)物為主，崖城區(qū)平均為4.6%，寶島區(qū)平均為8.0%，常見(jiàn)方解石、鐵方解石、白云石、鐵白云石，菱鐵礦膠結(jié)物較為少見(jiàn)。在局部膠結(jié)比較嚴(yán)重的層段，碳酸鹽膠結(jié)物成為鑲嵌狀膠結(jié)。除崖城組外，其他層組填隙物主要以泥質(zhì)雜基為主。寶島區(qū)泥質(zhì)雜基含量普遍低于崖城區(qū)，兩個(gè)區(qū)域的泥質(zhì)雜基含量平均值分別為8.3%、11.7%。③在母巖組分方面，巖屑以變質(zhì)巖為主，其次為噴出巖和沉積巖。變質(zhì)巖巖屑主要為石英云母片巖、變質(zhì)砂巖、千枚巖等，噴出巖巖屑主要為中性和酸性噴出巖，沉積巖巖屑以泥巖和砂巖巖屑為主，見(jiàn)少量碳酸鹽巖巖屑。陸源碎屑成分的不同、碎屑組分搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近和強(qiáng)度差異，導(dǎo)致兩個(gè)研究區(qū)在儲(chǔ)層成分成熟度方面存在差異，崖城區(qū)儲(chǔ)層為中、低結(jié)構(gòu)成熟度，甚至出現(xiàn)極低結(jié)構(gòu)成熟度的情況；寶島區(qū)儲(chǔ)層為中、高結(jié)構(gòu)成熟度（表1）。

圖1 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)區(qū)域構(gòu)造分布（示意）圖

表1 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)陸源碎屑含量統(tǒng)計(jì)表

1.2 儲(chǔ)集空間類(lèi)型

通過(guò)對(duì)鑄體薄片、掃描電鏡觀察及物性資料分析表明，研究區(qū)原生孔隙與次生孔隙并存，并隨著埋深的加大，原生孔隙呈逐漸減少的趨勢(shì)。崖城區(qū)特征最為明顯，新近系黃流組—三亞組儲(chǔ)層以原生孔隙為主，古近系陵水組—崖城組儲(chǔ)層次生孔隙含量較高。原生孔隙主要為原生粒間孔、生物體腔孔，孔隙邊緣較為平整，連通性較好；常見(jiàn)的次生孔隙以巖屑或長(zhǎng)石的粒內(nèi)溶孔、鑄?？?、粒間溶孔、少量的碳酸鹽膠結(jié)物溶孔、雜基微孔為主（表2），孔隙形狀多呈不規(guī)則狀，喉道較小，連通性相對(duì)較差（圖2）。

1.3 儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征

已鉆井的常規(guī)物性、壓汞、孔喉結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)比分析表明，三亞組時(shí)期崖城區(qū)平均孔隙度為16.3%，平均滲透率為372.2 mD，平均排驅(qū)壓力為0.37 MPa，平均最大孔喉半徑為9.4 μm，平均分選系數(shù)為2.4、變異系數(shù)為2.2、均值系數(shù)為0.21；寶島區(qū)平均孔隙度為21.2%，平均滲透率為8.8 mD，平均排驅(qū)壓力為0.4 MPa，平均最大孔喉半徑為4.8 μm，平均分選系數(shù)為4.3、變異系數(shù)為0.4、均值系數(shù)為0.38。對(duì)比分析三亞組和崖城組時(shí)期各參數(shù)可知，崖城區(qū)儲(chǔ)層排驅(qū)壓力、分選系數(shù)和均值系數(shù)均較寶島區(qū)小，而最大孔喉半徑、平均孔喉半徑相對(duì)較大。整體上，崖城區(qū)具備中孔隙度、高滲透率、較細(xì)喉、均勻型特征，寶島區(qū)具備中—高孔隙度、中—低滲透率、微細(xì)喉、不均勻型特征（表3）。

表2 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)砂巖孔隙類(lèi)型特征統(tǒng)計(jì)表

圖2 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間類(lèi)型鏡下照片

1.4 儲(chǔ)層物性特征

崖城區(qū)的儲(chǔ)層孔隙度和滲透率具有較好的相關(guān)性，整體上隨埋深增加，孔隙度和滲透率均有降低的趨勢(shì)。梅山組、陵水組儲(chǔ)層主要具備中孔隙度特征，其余各沉積時(shí)期儲(chǔ)層物性均以低孔隙度為特征。但在4 640 m 附近出現(xiàn)孔隙度、滲透率的突變面，其上儲(chǔ)層以低—中孔隙度、中—高滲透率為主，其下儲(chǔ)層為特低—低孔隙度、特低—低滲透率組合。寶島區(qū)砂巖儲(chǔ)層較少，同時(shí)缺乏巖心資料。但從現(xiàn)有埋深3 500 m以上儲(chǔ)層的物性資料來(lái)看，黃流組儲(chǔ)層為低—中孔隙度、特低滲透率；三亞組儲(chǔ)層為中孔隙度、超低孔隙度、特低—中滲透率；陵水組儲(chǔ)層為中孔隙度、特高滲透率，儲(chǔ)層質(zhì)量相對(duì)較高；崖城組無(wú)滲透率資料，為中、高孔隙度儲(chǔ)層。通過(guò)對(duì)比兩研究區(qū)中新統(tǒng)、漸新統(tǒng)各層組巖心、井壁取心實(shí)測(cè)物性可知：各時(shí)期寶島區(qū)、崖城區(qū)孔隙度相近，但由于崖城區(qū)距離物源相對(duì)較近，粒度粗，滲透率略好于寶島區(qū)。各沉積時(shí)期，巖性粒度越粗物性相對(duì)較好，寶島區(qū)中砂巖物性好于細(xì)砂巖和粉砂巖，崖城區(qū)也有相似的規(guī)律，表現(xiàn)為含礫砂巖、粗砂巖的物性較中砂巖、細(xì)砂巖好（表4）。

表3 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)儲(chǔ)層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表4 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)不同巖性的物性對(duì)比表

2 儲(chǔ)層發(fā)育的控制因素

儲(chǔ)層孔隙受沉積作用和成巖作用兩大要素共同影響［3］。母巖所處的沉積相帶決定了儲(chǔ)層的原始孔隙，后期由于壓實(shí)、膠結(jié)和溶解等成巖作用的綜合改造作用，儲(chǔ)層物性也會(huì)相應(yīng)的變化。一般地，壓實(shí)作用、膠結(jié)作用會(huì)使儲(chǔ)層的孔隙度、滲透率降低，溶解作用產(chǎn)生的次生孔隙則會(huì)在一定程度上改善儲(chǔ)層物性；超壓環(huán)境可削弱上覆地層及圍巖壓力對(duì)巖石壓實(shí)的影響程度，對(duì)孔隙具有一定的保護(hù)作用。

2.1 沉積相帶是儲(chǔ)層發(fā)育的先決控制因素

沉積環(huán)境決定了砂體的形態(tài)與規(guī)模。處于相同沉積體系不同成因類(lèi)型儲(chǔ)層的原始孔隙度和滲透率存在差異。即使后期經(jīng)過(guò)相同程度的成巖改造，其物性仍存在較為明顯的差異。研究區(qū)沉積相的平面展布規(guī)律對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布具有明顯的宏觀控制作用。該區(qū)發(fā)育三角洲、淺海、濱淺海相沉積為主，有利儲(chǔ)層發(fā)育于三角洲前緣水下分流河道和河口壩，以及濱海相的臨濱砂壩和淺灘微相區(qū)域。統(tǒng)計(jì)表明，水下分流河道微相孔隙度小于10%的樣品數(shù)為41%，孔隙度介于10%～15%的樣品數(shù)為25%，孔隙度大于15%的樣品數(shù)占34%；河口壩孔隙度小于10%的樣品數(shù)為55%，孔隙度介于10%～15%的樣品數(shù)為22%，孔隙度大于15%的樣品數(shù)占23%；臨濱砂壩微相孔隙度小于10%的樣品數(shù)為57%，孔隙度介于10%～15%的樣品數(shù)為25%，孔隙度大于15%的樣品數(shù)占18%；淺灘微相孔隙度小于10%的樣品數(shù)為85%，孔隙度介于10%～15%的樣品數(shù)為15%。類(lèi)比可知，三角洲相儲(chǔ)層整體上優(yōu)于濱海相、淺海相儲(chǔ)層，其中，三角洲前緣水下分流河道物源充足，含砂量高，粒度較粗，以中砂巖、細(xì)砂巖為主，泥質(zhì)雜基含量較少，物性優(yōu)于以極細(xì)砂巖為主的河口壩；濱海相臨濱砂壩微相以極細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層物性優(yōu)于以粉砂巖為主的淺灘。

2.2 成巖作用是儲(chǔ)層物性的關(guān)鍵控制因素

儲(chǔ)層原始孔隙結(jié)構(gòu)及分布規(guī)律受沉積作用的控制，而在后期的埋藏過(guò)程中，成巖作用會(huì)改造儲(chǔ)集空間。成巖作用既可以對(duì)儲(chǔ)層起到建設(shè)性作用，形成次生孔隙，提高儲(chǔ)層的儲(chǔ)集物性，又可以起到破壞性作用，降低儲(chǔ)層物性，使儲(chǔ)層成為無(wú)效儲(chǔ)層［4-8］。

1）壓實(shí)作用。壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能影響最大。隨著埋深的增加、上覆地層壓力的增大，在機(jī)械壓實(shí)作用下顆粒支撐方式會(huì)發(fā)生變化，顆粒間由點(diǎn)接觸逐步轉(zhuǎn)為線接觸、凹凸接觸甚至縫合接觸?？紫抖群蜐B透率總體上隨埋深增大而減小，儲(chǔ)層物性逐步降低。寶島區(qū)三亞組、陵水組砂巖壓實(shí)孔隙損失分別為10.9%、20.0%，相當(dāng)于損失原始孔隙度的31.1%、57.0%，孔隙損失程度大于膠結(jié)作用。崖城區(qū)梅山組—崖城組砂巖的孔隙損失介于19.5%～27.5%（表5），壓實(shí)作用對(duì)儲(chǔ)層物性的破壞程度遠(yuǎn)大于膠結(jié)作用［9-12］。

2）膠結(jié)作用。膠結(jié)作用是影響研究區(qū)儲(chǔ)層物性的另一重要因素。根據(jù)儲(chǔ)層物性與膠結(jié)物含量的相關(guān)性分析可知，隨著碳酸鹽膠結(jié)物含量的增加，儲(chǔ)層物性呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。寶島區(qū)膠結(jié)作用相對(duì)較強(qiáng)，崖城區(qū)相對(duì)較弱。寶島區(qū)的三亞組—陵水組儲(chǔ)層因膠結(jié)作用減少的孔隙度分別為7.8%、10.5%（表5），相對(duì)損失原始孔隙度的22.2%、30.1%，而崖城區(qū)因膠結(jié)作用相對(duì)較弱儲(chǔ)層減少的孔隙度介于0.6%～6.5%。造成上述差異的原因主要是由于寶島區(qū)沉積速率較慢，埋深持續(xù)增加，成巖作用較強(qiáng)，崖城區(qū)則為早期緩慢淺埋藏，晚期快速深埋藏，成巖作用較盆地東區(qū)弱［13-14］。

3）溶蝕作用。溶蝕作用可形成次生孔隙，對(duì)儲(chǔ)層物性有一定的改善作用。通過(guò)溶蝕作用，寶島區(qū)三亞組與陵水組儲(chǔ)層孔隙度平均增加1.2%和2.6%，崖城區(qū)除個(gè)別井（Y-1 井）外，孔隙度平均增加介于2.9%～5.6%，崖城區(qū)的溶蝕作用明顯強(qiáng)于寶島區(qū)。造成這種現(xiàn)象主要有兩個(gè)因素，崖城區(qū)地層在漸新世和中新世期間曾多次抬升，遭受大氣淡水淋濾，原有粒間孔隙得以改善；由于深大斷裂較為發(fā)育，更有利于酸性流體進(jìn)入儲(chǔ)層和溶蝕作用［15-16］。

表5 瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)成巖作用對(duì)孔隙影響參數(shù)表

2.3 地層超壓對(duì)儲(chǔ)層物性具有一定的改善作用

隨著深度增大，常壓帶孔隙度呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)；異常壓力帶則因超壓保護(hù)作用出現(xiàn)孔隙度反向增加或孔隙穩(wěn)定分布的特征。以盆地內(nèi)兩口已鉆井為例，Y-2井壓力系數(shù)為1.25，超壓對(duì)孔隙無(wú)保護(hù)作用，而壓力系數(shù)達(dá)到2.3的Y-3井，在超壓保護(hù)作用的影響下，雖然儲(chǔ)層埋深達(dá)4 630 m，但砂巖顆粒為點(diǎn)—線接觸，原生粒間孔隙保存較好。統(tǒng)計(jì)規(guī)律顯示，研究區(qū)內(nèi)壓力系數(shù)高（大于1.7）對(duì)孔隙有明顯的保護(hù)作用，壓力系數(shù)低（小于等于1.3）儲(chǔ)層孔隙無(wú)超壓保護(hù)作用。

超壓對(duì)儲(chǔ)層孔隙的保護(hù)作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①地層在異常壓力梯度下，孔隙流體壓力高于靜水壓力，超壓支撐了部分埋藏負(fù)載，并由此減少了壓實(shí)作用的影響，異常高孔隙得以保存。超壓對(duì)儲(chǔ)層孔隙度的保護(hù)決定于超壓發(fā)育的時(shí)間、壓力系數(shù)的大小和儲(chǔ)層的巖性。一般情況下，在2 500 m以下地層的機(jī)械壓實(shí)就已經(jīng)完成，所以在2 500 m以下的超壓是無(wú)效的。②超壓在一定程度上可抑制成巖作用。在埋深相同的情況下，寶島區(qū)的成巖作用強(qiáng)于崖城區(qū)。這主要是因?yàn)檠鲁菂^(qū)為常溫超壓成巖環(huán)境，寶島區(qū)為高溫常壓成巖環(huán)境，超壓可抑制成巖作用，而高溫則可加速成巖作用。這種成巖環(huán)境的差異造就了瓊東南盆地整體上具備“東強(qiáng)西弱”的成巖特征。

3 優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布規(guī)律

瓊東南盆地寶島區(qū)、崖城區(qū)儲(chǔ)層受控于沉積相帶、砂巖粒度、泥質(zhì)雜基含量、壓實(shí)作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用及超壓等多方面因素。在前述儲(chǔ)層物性特征及主控因素分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為兩個(gè)研究區(qū)三角洲前緣水下分流河道和濱海相臨濱砂壩儲(chǔ)層具備有利儲(chǔ)層發(fā)育的先決條件，處于該區(qū)域且具備中等壓實(shí)程度的區(qū)域?yàn)橛欣麅?chǔ)層發(fā)育區(qū)；其次為三角洲前緣河口壩微相區(qū)域，處于該區(qū)域且具備近強(qiáng)壓實(shí)程度的為次有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。

4 結(jié)論

1）瓊東南盆地崖城區(qū)儲(chǔ)層為中、低成分成熟度，甚至出現(xiàn)極低成分成熟度的情況，以長(zhǎng)石砂巖為主；寶島區(qū)成分成熟度為中等—高，主要發(fā)育長(zhǎng)石石英砂巖。崖城區(qū)砂巖結(jié)構(gòu)成熟度低于寶島區(qū)，粒度較細(xì)，分選較差，填隙物以泥質(zhì)雜基為主。

2）研究區(qū)儲(chǔ)層儲(chǔ)集空間主要為殘余原生粒間孔，其次為溶蝕孔隙及微孔隙。其中崖城區(qū)為中孔隙度、高滲透率、較細(xì)喉、均勻型；寶島區(qū)為中—高孔隙度、中—低滲透率、微細(xì)喉、不均勻型。

3）沉積相帶的平面展布規(guī)律對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布具有明顯的宏觀控制作用。成巖作用是儲(chǔ)層發(fā)育的關(guān)鍵控制因素，其中壓實(shí)作用是儲(chǔ)層孔隙度減少的主控因素，膠結(jié)作用、溶蝕作用對(duì)儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能影響有限，超壓在一定程度上改善儲(chǔ)層物性。

4）研究區(qū)三角洲前緣水下分流河道和濱海相臨濱砂壩儲(chǔ)層具備有利儲(chǔ)層發(fā)育的先決條件，處于該區(qū)域且具備中等壓實(shí)程度的為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)；次為三角洲前緣河口壩微相區(qū)域，處于該區(qū)域且具備近強(qiáng)壓實(shí)程度的為次有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。