瓊東南盆地寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層特征與有利儲(chǔ)層分布

朱沛苑 元慶濤 尤 麗 鐘 佳 代 龍

（中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057）

0 引言

瓊東南盆地是中國(guó)南海北部大型近海富油氣盆地之一，構(gòu)造上主要包括北部坳陷帶、中部隆起構(gòu)造帶、中央坳陷帶和南部隆起構(gòu)造帶，具有“下斷上坳雙層結(jié)構(gòu)和多凸多凹”的構(gòu)造特點(diǎn)[1-3]。盆地構(gòu)造演化主要經(jīng)歷了裂陷階段、裂后早期熱沉降階段和裂后晚期加速沉降階段，自下而上發(fā)育古近系嶺頭組、崖城組、陵水組，新近系三亞組、梅山組、黃流組及鶯歌海組。寶島區(qū)位于瓊東南盆地松濤凹陷東斜坡和松濤凸起東端，鄰近松東凹陷和寶島凹陷兩大油氣富集凹陷，是非常有利的油氣勘探區(qū)域。該區(qū)陵水組已鉆探了多口井，均有不同程度的油氣顯示，但由于陵水組主要發(fā)育中—低孔、低滲儲(chǔ)層，導(dǎo)致整體上天然氣儲(chǔ)量規(guī)模較小，儲(chǔ)層物性差，缺乏商業(yè)價(jià)值。因此，明確寶島區(qū)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的分布規(guī)律是該區(qū)實(shí)現(xiàn)勘探突破、增儲(chǔ)上產(chǎn)的關(guān)鍵所在。為此，弄清陵水組儲(chǔ)層物性特征、低滲透儲(chǔ)層成因及有利儲(chǔ)層分布對(duì)于該區(qū)增儲(chǔ)上產(chǎn)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者基于沉積體系研究，通過(guò)測(cè)井解釋、巖心觀察、鑄體薄片等分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)研究了寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層巖石學(xué)、物性及儲(chǔ)集空間特征，以及該區(qū)儲(chǔ)層物性的主控因素，明確了有利儲(chǔ)層的分布規(guī)律，以期為研究區(qū)的成藏綜合評(píng)價(jià)和油氣勘探開發(fā)潛力目標(biāo)優(yōu)選提供地質(zhì)依據(jù)。

1 儲(chǔ)層物性

寶島區(qū)古近系陵水組物源供給充足，主要發(fā)育三角洲及濱淺海沉積體系。其中，陵水組三段以三角洲沉積為主，砂體較為發(fā)育；陵水組二段以臨濱砂壩、淺灘沉積為主，發(fā)育中砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖，受北部物源影響，該段遠(yuǎn)源沉積區(qū)域泥質(zhì)含量高，以細(xì)砂巖為主，近源沉積區(qū)域物源供給充足，含砂率較高，儲(chǔ)集巖性較粗；陵水組一段主要發(fā)育臨濱亞相和三角洲前緣水下分流河道微相，發(fā)育中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖。

1.1 巖石學(xué)特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)6口井280個(gè)巖心和鑄體薄片的統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為，該區(qū)陵水組儲(chǔ)層砂巖顆粒組分主要由石英、長(zhǎng)石和陸源碎屑組成，它們的平均含量分別為49.2%、10.5%、25.1%。研究區(qū)陵水組儲(chǔ)層巖石類型以巖屑石英砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，巖屑砂巖和長(zhǎng)石巖屑石英砂巖次之。填隙物分布不均勻，主要以黏土和碳酸鹽膠結(jié)物為主。砂巖顆粒呈圓狀、次圓狀，常見(jiàn)點(diǎn)—線接觸，偶有凹凸接觸。此外，該區(qū)巖石粒度分布范圍廣，常見(jiàn)細(xì)砂巖和粉砂巖，其次為中—粗砂巖，通常表現(xiàn)為中—低結(jié)構(gòu)成熟度特征。

1.2 儲(chǔ)層物性和儲(chǔ)集空間特征

該區(qū)陵水組儲(chǔ)層物性為中—低孔、低滲，孔隙度介于1.2%～16.0%，平均值為8.1%；滲透率介于0.51～9.50 mD，平均值為3.20 mD。儲(chǔ)集空間主要為粒間溶孔和粒內(nèi)溶孔，其次為晶間溶孔、鑄?？缀碗s基微孔（圖1）。其中，粒間溶孔主要為長(zhǎng)石、碳酸鹽膠結(jié)和雜基的溶蝕，形態(tài)以不規(guī)則和多邊形為主，部分呈港灣狀。粒內(nèi)溶孔通常存在于顆粒內(nèi)，多為斑點(diǎn)狀或蜂窩狀，常伴有粒間孔隙，分布不均勻，溶蝕顆粒以長(zhǎng)石和巖屑為主。長(zhǎng)石鑄孔和巖屑溶孔常出現(xiàn)鑄?？?，而前者與后者的區(qū)別在于其獨(dú)特的板形。

2 儲(chǔ)層物性主控因素

沉積作用和成巖作用是該區(qū)陵水組儲(chǔ)層物性的兩大主控因素[4-5]。沉積作用不僅控制著巖石的物質(zhì)組成、儲(chǔ)集層的展布樣式及其原始孔隙度，而且影響成巖作用的類型和強(qiáng)度[6]。成巖作用對(duì)儲(chǔ)層物性既有破壞性作用，如壓實(shí)作用和膠結(jié)作用會(huì)減少粒間孔隙，又有建設(shè)性作用，如溶蝕作用會(huì)形成次生溶孔，在一定程度上可改善儲(chǔ)層物性[7]。

2.1 沉積作用

該地區(qū)陵水組有利儲(chǔ)層發(fā)育于三角洲前緣水下分流河道和河口壩微相，以及濱海相的臨濱砂壩和淺灘微相區(qū)域。通過(guò)對(duì)陵水組不同沉積微相的儲(chǔ)層物性對(duì)比研究可知，三角洲相儲(chǔ)層整體上優(yōu)于濱海相儲(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，儲(chǔ)層物性優(yōu)于以極細(xì)砂巖為主的河口壩；濱海相臨濱砂壩以極細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層物性優(yōu)于以粉砂巖為主的淺灘（圖2a、圖2b）。各沉積微相的孔隙度與泥質(zhì)雜基均呈較好的負(fù)相關(guān)性（圖2c）。

圖2 不同沉積微相儲(chǔ)層孔隙度、粒度分布、泥質(zhì)雜基對(duì)比圖

2.2 后期成巖作用

1）壓實(shí)作用。研究區(qū)儲(chǔ)層物性隨埋藏深度的增加而逐漸變差，與成巖階段的演化相對(duì)應(yīng)。依據(jù)鏡質(zhì)體反射率、伊/蒙混層中蒙的含量、古地溫和最高熱解溫度等資料分析結(jié)果[8-9]，陵水組儲(chǔ)層處于中成巖A2期—中成巖B期，成巖作用相對(duì)較強(qiáng)，為近強(qiáng)—強(qiáng)壓實(shí)。碎屑顆粒表現(xiàn)為線接觸、凹凸接觸，粒間孔隙大大減少。壓實(shí)作用是造成儲(chǔ)層物性變差的主要因素。根據(jù)研究區(qū)成巖演化階段分析表明，陵水組一段、二段處于中成巖A2期，壓實(shí)作用中等，陵水組三段處于中成巖B期，壓實(shí)作用較強(qiáng)。

2）膠結(jié)作用。研究區(qū)膠結(jié)作用主要表現(xiàn)為碳酸鹽膠結(jié)和硅質(zhì)膠結(jié)，常見(jiàn)的有鐵方解石、鐵白云石和白云石，其含量與儲(chǔ)層物性呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)膠結(jié)物含量低于5%時(shí)，對(duì)儲(chǔ)層物性影響不明顯；當(dāng)膠結(jié)物含量大于5%時(shí)，由于堵塞喉道，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)層物性隨膠結(jié)物含量的增加而變差。

3）溶蝕作用。研究區(qū)陵水組長(zhǎng)石、巖屑等不穩(wěn)定組分的溶蝕現(xiàn)象較為常見(jiàn)，進(jìn)而形成次生孔隙，使得儲(chǔ)層物性在一定程度上得到改善。隨著埋深加大，成巖作用增強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)熱演化產(chǎn)生大量的有機(jī)酸，為溶蝕作用提供了物質(zhì)基礎(chǔ)[10]，同時(shí)，深大斷裂有利于有機(jī)酸運(yùn)聚至陵水組地層，產(chǎn)生次生溶孔[11]。

2.3 儲(chǔ)層孔隙度演化恢復(fù)研究

基于成巖作用類型及特征分析，通過(guò)對(duì)自生礦物的交代切割、溶解充填關(guān)系、流體包裹體均一溫度等方面的特征研究，確定了研究區(qū)的成巖演化序列為：壓實(shí)作用—早期自生礦物/方解石—石英加大/長(zhǎng)石、巖屑溶蝕—油氣充注—鐵方解石、鐵白云石膠結(jié)。筆者以該成巖演化序列為約束，結(jié)合儲(chǔ)層物性數(shù)據(jù)和現(xiàn)今鑄體薄片分析，采用“孔隙度反演回剝”方法[12-15]，通過(guò)恢復(fù)各成巖時(shí)期孔隙度的增加和減少量，從而確定砂巖的古孔隙度。通過(guò)對(duì)比分析該區(qū)陵水組三段三角洲前緣水下分流河道、濱海相臨濱砂壩與陵水組二段淺灘3種沉積微相的孔隙演化規(guī)律可知，在原始孔隙度相同的前提下，儲(chǔ)層物性主要受壓實(shí)作用、碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)、溶蝕等作用控制。分析結(jié)果表明：①淺灘微相受中等壓實(shí)作用的影響，壓實(shí)損失的孔隙度最少，其次為受近強(qiáng)壓實(shí)作用影響的水下分流河道和臨濱砂壩，其壓實(shí)后剩余粒間孔隙度分別為25.2%、20.3%、19.5%。②通過(guò)薄片鑒定數(shù)據(jù)表明，臨濱砂壩的碳酸鹽膠結(jié)物含量略少于水下分流河道及淺灘。早期碳酸鹽膠結(jié)、硅質(zhì)膠結(jié)對(duì)水下分流河道、臨濱砂壩、淺灘導(dǎo)致的減孔量分別為1.72%、1.58%、1.60%[16-18]。③受不同程度溶蝕作用的影響，孔隙度也有不同程度的增加，鏡下觀察可知淺灘微相中次生溶孔發(fā)育，而水下分流河道和臨濱砂壩中可見(jiàn)少許次生溶孔。④晚期碳酸鹽開始在各類孔隙中沉淀，使儲(chǔ)層進(jìn)一步致密。⑤水下分流河道含砂率高，而淺灘微相泥質(zhì)雜基含量高，受碳酸鹽膠結(jié)程度大的影響，最終導(dǎo)致孔隙度大幅度減?。▓D3）。

2.4 有利儲(chǔ)層分布

綜上所述，寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層物性受儲(chǔ)集砂巖粒度、泥質(zhì)含量、壓實(shí)和膠結(jié)作用等因素的綜合影響。強(qiáng)壓實(shí)、局部高鈣質(zhì)膠結(jié)是儲(chǔ)層物性變差的主控因素，溶蝕作用可在一定程度上改善儲(chǔ)層物性。綜合有利沉積相與成巖相的分布研究，對(duì)寶島區(qū)陵水組有利儲(chǔ)層的平面分布進(jìn)行評(píng)價(jià)，認(rèn)為該區(qū)三角洲前緣水下分流河道和濱海相臨濱砂壩儲(chǔ)層粒度粗、厚度大、泥質(zhì)雜基含量少，具備有利儲(chǔ)層的發(fā)育條件，處于該區(qū)域且具備中等壓實(shí)程度的B3-8、B3-6區(qū)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，其儲(chǔ)層粒度中等偏細(xì)，厚度較小、泥質(zhì)雜基含量少，處于該區(qū)域且具備近強(qiáng)壓實(shí)程度的BX-1E區(qū)為次有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)[19-23]（圖4）。

圖3 寶島區(qū)不同成巖相的孔隙度演化模式圖

圖4 寶島區(qū)陵水組沉積—成巖相模式圖

3 結(jié)論

1）寶島區(qū)陵水組有利儲(chǔ)層主要發(fā)育三角洲前緣水下分流河道、河口壩、臨濱砂壩、淺灘微相，儲(chǔ)層巖石類型以巖屑石英砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。

2）寶島區(qū)陵水組儲(chǔ)層物性為中—低孔隙度、低滲透率，儲(chǔ)集空間以粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔為主。

3）強(qiáng)壓實(shí)、局部高鈣質(zhì)膠結(jié)是儲(chǔ)層物性變差的主控因素，而后期溶蝕作用可以在一定程度上改善儲(chǔ)層物性。

4）位于寶島區(qū)三角洲前緣水下分流河道和臨濱砂壩微相區(qū)域的B3-8、B3-6區(qū)為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，位于三角洲前緣河口壩微相區(qū)域的BX-1E區(qū)為次有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。