白云凹陷漸新世晚期-中新世早期儲層特征研究

胡海燕

(西北大學 地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

?

白云凹陷漸新世晚期-中新世早期儲層特征研究

胡海燕

(西北大學 地質(zhì)學系，陜西 西安 710069)

[摘要]為了揭示珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷漸新世晚期珠海組和中新世早期珠江組儲層的的成巖作用及其物性特征，利用鑄體薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡、圖像孔吼分析等測試手段并結(jié)合測井資料，研究儲層的巖石學特征、物性特征。結(jié)果表明：該區(qū)儲層巖石類型以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主；珠江組儲層的孔隙度(主要在12.0%～22.0%之間)、滲透率(主要在10～1 000 mD之間)明顯高于珠海組砂巖的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之間)與滲透率(主要在0.01～10 mD之間)。珠江組儲層和珠海組儲層物性的差異是受沉積作用、成巖作用等的共同影響，其中主控因素是受沉積作用控制的粒度、成巖作用中的壓實、溶蝕以及膠結(jié)作用影響。

[關(guān)鍵詞]成巖作用；物性特征；珠江組儲層；珠海組儲層；珠江口盆地

白云凹陷北坡-番禺低隆起位于南海東北部大陸邊緣珠江口盆地東部。白云凹陷處在南海東北部大陸邊緣陸坡深水區(qū)(水深200～3 000 m),白云凹陷古近紀陸相斷陷裂谷期沉積充填了巨厚始新統(tǒng)文昌組半深湖相地層和下漸新統(tǒng)恩平組河沼相及濱淺湖相地層, 奠定了該區(qū)油氣形成的地質(zhì)基礎(chǔ)。漸新世早期的南海運動(T70)結(jié)束了盆地張裂期,珠江口盆地開始接受海相沉積。漸新世末(約23.8 Ma),南海乃至整個東亞地區(qū)發(fā)生大規(guī)?！鞍自七\動”, 該構(gòu)造大事件使得曾經(jīng)是弧前盆地和斷坳盆地軟弱帶的白云地區(qū)深部地幔上隆并再度產(chǎn)生沉降，陸架坡折帶由位于白云凹陷南側(cè)跳躍式地遷移到北側(cè)，致使白云凹陷由漸新世晚期的淺水陸架環(huán)境轉(zhuǎn)為中新世以后的深水陸坡環(huán)境。晚漸新世珠海組沉積期為盆地從張裂斷陷期向拗陷期轉(zhuǎn)化的過渡階段,發(fā)育了一套海陸過渡相到淺海陸架相-陸坡深水沉積體系。白云凹陷存在始新統(tǒng)文昌組、始新統(tǒng)漸新統(tǒng)恩平組、上漸新統(tǒng)珠海組和下中新統(tǒng)珠江組 4 套烴源巖，有機質(zhì)類型以Ⅰ和Ⅱ型為主，同時，存在珠江組、珠海組和恩平組三套主要油氣儲集層系[1-3]。

1石英砂巖；2長石石英砂巖；3巖屑石英砂巖；4長石砂巖；5巖屑長石砂巖；6長石巖屑砂巖；7巖屑砂巖

圖1珠江組與珠海組砂巖成分分類圖

1儲層巖石學類型

通過對研究區(qū)典型井砂巖鑄體薄片的顯微鏡下觀察及定量統(tǒng)計，總體上，研究區(qū)珠江組、珠海組儲層的砂巖類型基本一致，以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，部分為長石石英砂巖、巖屑石英砂巖和長石砂巖(圖1)。珠江組砂巖中石英含量在23.2%～64.0%(平均48.2%)，長石含量3.2%～23.0%(平均12.7%)，巖屑含量4.0%～26.0%(平均11.3%)；珠海組砂巖中石英含量在28.8%～61.5%(平均47.3%)，長石含量在1.6%～35.0%(平均13.8%)，巖屑含量在0.5%～38.8%(平均12.0%)。研究發(fā)現(xiàn)：珠江組砂巖和珠海組砂巖骨架礦物類型差別不大，石英以單晶石英為主，長石類型以鉀長石為主，斜長石次之，巖屑以花崗巖巖屑和低級變質(zhì)巖巖屑為主。同一層位砂巖，其骨架礦物含量在縱向上變化很大，表現(xiàn)出強的非均質(zhì)性。

2儲層成巖作用特征

2.1壓實作用和壓溶作用

研究區(qū)壓實作用貫穿整個成巖過程,主要引起儲集巖的孔喉縮小和孔隙度降低,且在早成巖期對儲層造成的影響較其他時期大。研究區(qū)珠江組儲層壓實作用較弱-中等，顆粒之間呈點-線接觸(圖2 a)，僅局部層段壓實作用較強，呈線接觸，伴隨的塑性巖屑(云母、泥巖巖屑、千枚巖巖屑等)發(fā)生塑性變形堵塞孔隙，在很大程度上降低了儲層的孔隙度。珠海組儲層總體壓實作用強，顆粒排列緊密，顆粒間大部分呈線-凹凸接觸，塑性巖屑的假雜基化明顯。壓溶作用在研究區(qū)主要表現(xiàn)為石英顆粒間線接觸、凹凸接觸和縫合線接觸以及次生石英加大的形成。相比較而言，珠海組儲層壓溶作用更為明顯，加大邊級數(shù)可達到2-3級，在某些層段，壓溶作用是造成孔隙降低的主要原因之一(圖2 e)。

2.2膠結(jié)作用

研究區(qū)珠江組儲層中的膠結(jié)物以碳酸鹽類(包括方解石、鐵方解石、鐵白云石及少量菱鐵礦)為主，高嶺石，伊/蒙混層、石英次生加大，黃鐵礦次之。硬石膏、伊利石、綠泥石僅見于個別井的個別深度段。碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組儲層中最常見的自生礦物,具有分布普遍性、形成多期性、成因多樣性等重要特點。早期方解石在個別深度段上呈連生式膠結(jié),碎屑顆粒呈漂浮狀分布于方解石膠結(jié)物中，早期方解石的存在使壓實作用對巖石的影響大為減弱,并保存部分粒間孔隙體積。晚期的鐵方解石、鐵白云石膠結(jié)物一般呈糖粒狀從孔隙中析出，或交代長石、巖屑顆粒產(chǎn)出。研究發(fā)現(xiàn)：珠江組儲層碳酸鹽膠結(jié)物是孔隙降低的主要因素。在某些層段，綠泥石呈薄膜狀(單偏光鏡下可觀察到其吸附了有機質(zhì))產(chǎn)出在石英顆粒表面，阻止了石英加大邊的形成，保存了較多的原生粒間孔隙,使得儲層孔隙得以保存。珠海組砂巖中的膠結(jié)物以粘土礦物(伊/蒙混層)和石英加大邊為主，其次為少量碳酸鹽、黃鐵礦(圖2 c、d)。珠海組儲層上段，主要以發(fā)育石英加大邊和高嶺石膠結(jié)物為主，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，石英加大邊發(fā)育1-3級，高嶺石呈書頁狀或假六方形。隨著埋深增加，高嶺石膠結(jié)物逐漸消失，伊利石含量逐漸升高，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：伊利石呈纖維狀和發(fā)絲狀產(chǎn)出在假六方高嶺石和石英顆粒表面，或與石英加大邊一起充填在粒間溶蝕孔中，纖維狀和發(fā)絲狀的伊利石圍繞顆粒表面生長，使孔隙喉道的空間減小，把大量的孔隙切割成微細的束縛孔隙，物性變差(圖2 g、h)。

2.3溶蝕作用

溶蝕作用在研究區(qū)儲層中普遍存在,主要表現(xiàn)為石英顆粒邊緣，石英次生加大邊、長石，巖屑以及高嶺石、碳酸鹽發(fā)生選擇性溶蝕，是提高孔隙的建設(shè)性成巖作用。長石的溶蝕在儲層砂巖次生孔隙形成過程中占有重要地位，被認為是次生孔隙產(chǎn)生的主要原因。珠江組儲層的溶蝕作用較強，形成大量粒間溶蝕孔，長石、巖屑粒內(nèi)溶蝕孔，甚至少量長石被完全溶蝕形成鑄?？?膠結(jié)物中鐵方解石、鐵白云石也發(fā)生部分溶蝕現(xiàn)象(圖2b)。與珠江組儲層相比，珠海組儲層的溶蝕作用相對較弱(圖2f)，在儲層中形成的次生溶孔的量上有限。就算在某些溶蝕作用強的層段上，溶蝕作用并未很大程度改善了孔隙，原因是因為溶解產(chǎn)物高嶺石和硅質(zhì)不能被有效帶出儲層，在幾乎等體積的溶蝕副產(chǎn)物發(fā)生準原地沉淀，長石溶蝕作用只是將等體積的孔隙結(jié)構(gòu)較好的原生孔轉(zhuǎn)化為長石次生孔隙和自生粘土礦物微孔隙的過程。溶蝕之后，不但儲層孔隙度變化不大，反而會導致滲透率降低[4-5](尤其發(fā)生伊利石沉淀或自生高嶺石晚期伊利石化時)。

a.整體壓實作用弱，碎屑顆粒點-線接觸，以點接觸為主，L16井 ，珠江組， 2 249.53 m，單偏光；b.溶蝕作用強，孔隙以粒間溶蝕孔和長石粒內(nèi)溶蝕孔為主，P30井，珠江組 ， 2 757.9 m ；c. 粒間孔隙內(nèi)充填蠕蟲狀高嶺石K、次生加大石英Q和絲片狀伊利石I；L 3井 ,珠江組 3 338.0 m ；d. 孔隙內(nèi)充填石英加大邊與方解石膠結(jié)， P30井 ，珠江組2 721.21 m；e.整體壓實作用強，碎屑顆粒以線接觸為主，塑性顆粒發(fā)生假雜基化，L3井，珠海組 ，3 714.5 ，正交偏光；f.碎屑顆粒溶蝕作用弱，面孔率低，LH26-1-1 ，珠海組， 3 710.2 m ；g.碎屑顆粒間 充填鐵白云石與粘土礦物膠結(jié) ，L2井，珠海組，3 998.0 m ，單偏光；h.粒間充填絲片狀伊利石I、伊/蒙混層I/S和次生石英Q充填粒間孔隙，L3井，珠海組， 3 714.5

圖2珠江組儲層和珠海組儲層成巖作用特征

3儲層砂巖的物性特征與孔隙結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)珠江組儲層的各類孔隙較發(fā)育，其儲層的物性明顯好于珠海組儲層(圖3)。珠江組儲層的孔隙度(主要在8%～20%之間)、滲透率(主要在1～1 000 mD之間)明顯高于珠海組砂巖的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之間)與滲透率(主要在0.1～10 mD之間)；鑄體薄片觀察統(tǒng)計：珠江組砂巖的面孔率(0～22.0%，平均8.9%)也明顯高于珠海組砂巖(0～10%，平均3.6%)。珠江組與珠海組砂巖儲層中的儲集空間均以次生溶孔為主(占面孔率的80%以上)，原生孔隙次之(占14%～15%)。

圖3　珠江組儲層和珠海組儲層孔隙度、滲透率分布頻率圖

圖像孔隙結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示，珠江組儲層的孔隙(平均95.3 μm)大、喉道較寬(平均13.3 μm)，孔隙之間、喉道之間大小的差別較小，孔喉分布均勻，孔隙分選性好，孔喉間連通性好(孔/喉比較小，配位數(shù)較高)，總體孔隙結(jié)構(gòu)與滲透能力好于珠海組儲層(孔隙小大平均86.8 μm，喉道寬度平均8.5 μm，孔喉大小的差別較大，分選性差，孔隙形狀復雜、孔隙表面粗糙)。

4結(jié)語

總體上，白云凹陷各地區(qū)珠江組與珠海組砂巖的類型差別不大，以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，少量長石石英砂巖和巖屑石英砂巖。但骨架礦物的含量在縱向上與平面上有一定變化，表現(xiàn)出較強的非均質(zhì)性。

珠江組砂巖整體壓實作用較弱，由壓實作用造成的孔隙喪失較少。膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，其次為高嶺石，其它膠結(jié)物不發(fā)育，由膠結(jié)作用造成的孔隙喪失量相對較低。珠海組儲層的壓實作用整體較強，雜基含量較高，塑性巖屑的假雜基化普遍，珠海組砂巖由壓實作用造成的孔隙喪失較多；伊/蒙混層粘土礦物、碳酸鹽、高嶺石及石英加大膠結(jié)普遍發(fā)育，致使由膠結(jié)作用造成的孔隙喪失率較高；溶蝕作用相對不發(fā)育，各類溶蝕孔、面孔率、孔隙度與滲透率明顯低于珠江組砂巖。

珠海組儲層的喉道明顯小于珠江組砂巖，孔喉分選性較差，孔隙形狀較復雜、孔隙表面較粗糙，孔隙結(jié)構(gòu)總體劣于珠江組砂巖(孔隙較大、喉道較寬，孔喉大小較均勻，孔喉間連通性較好，孔隙分選性略好，總體孔隙結(jié)構(gòu)與滲透能力較好)。

參考文獻

[1]柳保軍，申俊，龐雄，等. 珠江口盆地白云凹陷珠海組淺海三角洲沉積特征[J]. 石油學報. 2007(02): 49-56.

[2]龐雄，陳長民，邵磊，等. 白云運動:南海北部漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)重大地質(zhì)事件及其意義[J]. 地質(zhì)論評. 2007(02): 145-151.

[3]龐雄，陳長民，陳紅漢，等. 白云深水區(qū)油氣成藏動力條件研究[J]. 中國海上油氣. 2008(01): 9-14.

[4]黃思靜，楊俊杰，張文正，等. 不同溫度條件下乙酸對長石溶蝕過程的實驗研究[J]. 沉積學報. 1995. (01): 7-17.

[5]遠光輝，操應長，楊田，等. 論碎屑巖儲層成巖過程中有機酸的溶蝕增孔能力[J]. 地學前緣. 2013. (05): 207-219.

[收稿日期]2015-09-18

[作者簡介]胡海燕(1989-)，女，江西撫州人，在讀碩士研究生，主攻方向:礦物學、巖石學、礦床學。

[中圖分類號]P618.130.2+1

[文獻標識碼]A

[文章編號]1004-1184(2016)01-0212-02