東非魯伍馬盆地深水海底扇儲集層質(zhì)量差異及主控因素

王敏，張佳佳，王瑞峰，徐慶巖，文思穎，曹全斌，余季陶，王黎

（1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023）

0 引言

近年來，在北美墨西哥灣盆地、西非尼日爾三角洲盆地、南美坎波斯盆地等大型陸架邊緣盆地陸續(xù)發(fā)現(xiàn)大型深水海底扇油氣田[1]，特別是意大利埃尼石油公司在東非陸架邊緣發(fā)現(xiàn)的大型海底扇氣田，使得東非地區(qū)成為當(dāng)今世界深水沉積研究的熱點。深水沉積的海底扇儲集層非均質(zhì)性極強，儲集層質(zhì)量在縱橫向上差異大，開發(fā)過程中存在流體運動不規(guī)律、開發(fā)效率低等諸多問題[2]。如何高效開發(fā)此類儲集層成為當(dāng)前研究的難點及重點攻關(guān)目標(biāo)。

儲集層質(zhì)量差異是指儲集層儲集能力和滲流能力的空間變化，是儲集層非均質(zhì)性的直接體現(xiàn)，并控制著地下油氣水分布及開發(fā)過程中的流體運動[3]。儲集層質(zhì)量差異主要受控于沉積因素和成巖作用。目前，學(xué)術(shù)界對于牽引流成因（如河流相、三角洲）的儲集層質(zhì)量差異機理研究較為深入[4-6]，而海底扇儲集層為重力流成因，現(xiàn)有研究重點關(guān)注的是重力流沉積機制及海底扇沉積特征[7-9]，而關(guān)于海底扇儲集層質(zhì)量差異特征及其主控因素的研究仍然相對薄弱。部分學(xué)者對西非主要受沉積作用控制的海底扇儲集層質(zhì)量差異開展了研究[10-11]，但是對于沉積-成巖共同影響下的海底扇儲集層質(zhì)量差異特征研究相對較少。另外，深水沉積環(huán)境下還存在多種類型的底流，如內(nèi)波、內(nèi)潮汐、等深流等[12-13]，目前關(guān)于底流對海底扇儲集層質(zhì)量的影響仍然認(rèn)識不清。

本文研究對象為東非魯伍馬盆地X氣田下始新統(tǒng)海底扇沉積儲集層。研究區(qū)底流作用較強[14]，儲集層質(zhì)量受沉積-成巖作用的共同影響。前人對研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)特征及海底扇沉積特征開展了宏觀研究[15-16]，本文將在此基礎(chǔ)上，綜合巖心分析和測井解釋結(jié)果分析海底扇儲集層質(zhì)量差異特征，明確沉積-成巖作用對海底扇儲集層質(zhì)量差異的具體控制方式，建立海底扇儲集層質(zhì)量差異模式。

1 研究區(qū)概況

1.1 地質(zhì)背景

魯伍馬盆地位于莫桑比克東北部與坦桑尼亞的交界處，屬于被動大陸邊緣盆地，發(fā)育侏羅系、白堊系、古近系和新近系。陸坡區(qū)發(fā)育一系列重力逆沖構(gòu)造，向深海盆地方向依次發(fā)育凱瑞巴斯地塹帶及戴維隆起。自古新世起，盆地進入持續(xù)海退階段，魯伍馬河流-三角洲沉積體系不斷向海推進，在陸坡深水區(qū)形成由西向東搬運的沉積物重力流，發(fā)育大規(guī)模的深水海底扇沉積[15-16]。另據(jù)研究表明，東非陸緣在該時期存在相對穩(wěn)定、由南向北持續(xù)運動的南極底流，平均運動速度為0.1～0.2 m/s[17]，對海底扇沉積具有一定的改造作用[17-19]。

研究區(qū)位于魯伍馬盆地逆沖構(gòu)造區(qū)與凱瑞巴斯地塹帶之間的過渡區(qū)（見圖1），構(gòu)造相對穩(wěn)定，面積近300 km2，水深為1 900～2 300 m。目的層為下始新統(tǒng)受底流改造的海底扇沉積，海底面以下埋深為2 200～2 500 m，砂體凈厚度近400 m。

圖1 研究區(qū)地理位置圖

1.2 海底扇沉積特征

地震剖面顯示研究區(qū)下始新統(tǒng)目的層序內(nèi)的海退-低位體系域發(fā)育深切的峽谷水道，下切深度約500 m，寬度10～20 km，海侵-高位體系域發(fā)育半遠洋泥巖（見圖2a）。水道體系內(nèi)部發(fā)育6期垂向疊置的復(fù)合砂體，自上而下依次為A—F小層，其中B—F小層限制在水道體系內(nèi)部，在峽谷邊緣呈明顯的上超特征，頂部 A小層的發(fā)育范圍不受峽谷邊緣限制。A、B小層砂體最為發(fā)育，單層厚度最大可達100 m，是主力含氣層位。

圖2 研究區(qū)地層及沉積特征

均方根振幅屬性顯示，A小層發(fā)育側(cè)向連續(xù)的朵葉體，其北側(cè)可見明顯的沉積物波（見圖2b），為底流改造細(xì)粒濁流沉積物時形成的波痕構(gòu)造[14]。B小層發(fā)育水道復(fù)合體，內(nèi)部包含 5個單一水道，自南向北依次為B1—B5，單一水道寬度可達2 000～3 000 m（見圖2c）。前人研究認(rèn)為，研究區(qū)自南向北的南極底流將沉積物重力流中的細(xì)粒物質(zhì)搬運至水道北側(cè)，導(dǎo)致北側(cè)天然堤較高，側(cè)向限制程度增加，使得B5—B1水道逐漸向南側(cè)向遷移[15]。

1.3 資料概況

目前研究區(qū)目的層已鉆5口探井/評價井，井距大于5 km，測井資料齊全。其中有2口取心井（X-1井和X-2井），累計取心長度145 m，具有大量巖心照片、微觀薄片及實驗室分析化驗數(shù)據(jù)。本文主要應(yīng)用巖心分析化驗的粒度、分選、泥質(zhì)含量、鈣質(zhì)含量、孔隙度、滲透率等數(shù)據(jù)及測井解釋的孔滲數(shù)據(jù)，開展儲集層質(zhì)量研究。

2 儲集層基本特征

2.1 儲集層巖石學(xué)特征

2.1.1 巖石礦物組成

通過對73張微觀薄片和298個巖心樣品的X射線衍射分析發(fā)現(xiàn)，儲集層砂體的碎屑組分以石英和長石為主，巖屑含量低，巖石類型為長石砂巖，成分成熟度較低。巖石填隙物包括膠結(jié)物和雜基，其中膠結(jié)物以方解石為主（平均含量8.5%），少量白云石；雜基含量小于10%，平均值為3.2%，成分主要為高嶺石和綠泥石，少量伊利石（見表1）。

表1 X射線衍射分析砂巖組分含量統(tǒng)計表

2.1.2 巖相類型

研究區(qū)海底扇巖相類型多樣，主要分為富砂型和富泥型兩大類。富砂型泥質(zhì)含量小于10%，為顆粒支撐結(jié)構(gòu)，是良好的儲集層。富泥型泥質(zhì)含量大于10%，常與泥巖層伴生，屬于差儲集層（泥巖為非儲集層）。根據(jù)巖石粒度及沉積構(gòu)造進一步細(xì)分為13種亞類（見圖3）。

富砂型巖相是本文的研究重點。按照粒度從大到小分為砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖、中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖共 5種巖性（見圖 3a—圖 3e）。細(xì)砂巖屬于低密度濁流成因，容易受到底流改造的影響，一般發(fā)育平行層理，類似牽引流的特點。其余粒度較粗的巖性屬于高密度濁流或砂質(zhì)碎屑流成因，不易被底流改造，主要呈塊狀構(gòu)造。其中，中粗砂巖與中細(xì)砂巖是深水沉積環(huán)境中常見的巖石類型。少數(shù)中粗砂巖或中細(xì)砂巖可被強底流改造形成交錯層理或平行層理（見圖3f—圖 3i）。

富泥型巖相中的變形泥質(zhì)砂礫巖具有明顯的變形構(gòu)造，為滑動-滑塌成因；塊狀泥質(zhì)不等粒砂巖表現(xiàn)為不等粒的砂質(zhì)或礫質(zhì)顆粒漂浮在泥質(zhì)雜基中，為泥質(zhì)碎屑流成因；透鏡狀泥質(zhì)粉砂巖表現(xiàn)為泥質(zhì)粉砂巖與泥巖層呈薄互層組合關(guān)系，為低密度濁流或泥質(zhì)濁流成因；水平層理泥巖屬于半遠洋泥巖成因（見圖 3j—圖3m）。

圖3 研究區(qū)下始新統(tǒng)各類巖相巖心照片

2.2 儲集層物性特征

根據(jù) 342塊樣品的孔滲分析，研究區(qū)儲集層孔隙度為2%～24%，主要為15%～20%；滲透率為（0.001～1 000）×10-3μm2，主要為（10～100）×10-3μm2，屬于中孔中滲儲集層。儲集層孔隙度與滲透率呈正相關(guān)性，但相關(guān)系數(shù)僅為 0.72。交會圖顯示研究區(qū)儲集層孔滲分布范圍較大，儲集層質(zhì)量差異較大（見圖4）。

圖4 巖心孔隙度-滲透率關(guān)系圖（N為樣品數(shù)）

2.3 儲集層孔隙結(jié)構(gòu)特征

巖石薄片觀察表明，砂巖孔隙類型以原生粒間孔為主，其次為溶蝕孔（占比小于10%），還有少量的微孔隙（見圖5a—圖5e）?？紫吨睆綖?0～200 μm，屬于中孔型；喉道類型包括縮頸型和片狀，直徑多大于10 μm，屬于中喉型。不同類型砂巖的薄片微觀顯示，隨著粒度的減小，孔喉分選逐漸變好。毛細(xì)管力曲線呈 3種形態(tài)，對應(yīng) 3類孔隙結(jié)構(gòu)（見圖 5f）。中粗砂巖的平均孔喉半徑最大，分布較集中，孔隙結(jié)構(gòu)最好。粒度變粗時，含礫粗砂巖或砂礫巖基質(zhì)的微孔喉比例明顯增加；粒度變細(xì)時，中細(xì)砂巖和細(xì)砂巖的平均孔喉半徑減小，且微孔喉比例增加（見圖 5g—圖 5i）。

3 儲集層成巖作用類型

成巖作用是影響儲集層質(zhì)量差異的關(guān)鍵因素。研究區(qū)儲集層經(jīng)歷了多種成巖作用的改造，主要包括壓實作用、鈣質(zhì)膠結(jié)作用和溶解作用等。其中鈣質(zhì)膠結(jié)作用較為發(fā)育，對原始粒間孔隙影響較大。

3.1 壓實作用

儲集層埋深為海底面以下2 200～2 500 m，處于中成巖演化階段，機械壓實作用較強，巖石顆粒主要呈點-線接觸（見圖5a—圖5e），壓實率總體超過50%，屬于中—強壓實類型。機械壓實作用導(dǎo)致儲集層原生粒間孔隙體積損失超過 50%，部分樣品因早期鈣質(zhì)膠結(jié)作用抑制了機械壓實作用，使得原生粒間孔隙體積的損失小于50%（見圖6a）。

圖5 不同巖性的微觀薄片與孔隙結(jié)構(gòu)特征

X-2井泥巖壓實曲線顯示（見圖6b），盆地尺度下的機械壓實作用使孔隙度隨埋藏深度增加逐漸變小。在目的層深度范圍內(nèi)（約100 m），孔隙度隨深度變化規(guī)律不明顯（見圖6b）。因此，雖然壓實作用使儲集層孔隙度相較于原始孔隙度明顯減小，但在目的層范圍內(nèi)，壓實作用并非是導(dǎo)致不同樣品儲集層質(zhì)量差異的主要變量，故不作為本文的研究重點。

3.2 鈣質(zhì)膠結(jié)作用

研究區(qū)膠結(jié)作用以方解石鈣質(zhì)膠結(jié)為主，局部可見少量石英次生加大和綠泥石膠結(jié)。來自泥巖層的富鈣離子地層水進入相鄰砂巖孔隙中，在堿性成巖環(huán)境下發(fā)生化學(xué)沉淀形成方解石膠結(jié)物，分布在原生粒間孔隙內(nèi)，呈接觸式或孔隙式膠結(jié)，導(dǎo)致儲集層孔隙度減小。研究區(qū)鈣質(zhì)膠結(jié)物含量平均值為8%，總體屬于中等膠結(jié)類型（見圖 6e—圖 6f）。局部鈣質(zhì)含量超過40%，形成鈣質(zhì)結(jié)核或鈣質(zhì)條帶（見圖 6g）。根據(jù)巖心孔滲與鈣質(zhì)含量的關(guān)系圖（見圖6c—圖6d）可見，儲集層孔隙度及滲透率均與鈣質(zhì)含量呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，鈣質(zhì)含量越高，孔隙度及滲透率越低。因此，鈣質(zhì)膠結(jié)是導(dǎo)致研究區(qū)儲集層質(zhì)量差異的重要成巖作用。

圖6 成巖作用對儲集層質(zhì)量的影響（基于巖心測試數(shù)據(jù)）

3.3 溶解作用

研究區(qū)砂巖儲集層的長石含量較高，在成巖過程中容易發(fā)生溶解作用形成溶蝕孔隙，從而改善儲集層質(zhì)量。根據(jù)73張砂巖微觀薄片的統(tǒng)計，儲集層溶蝕孔隙比例為5%～15%，平均10%，屬于中等—弱溶解類型。但是，由于目的層巖石組分（以長石含量為主）變化較小，溶解作用與該套儲集層質(zhì)量差異的關(guān)系較小。

4 儲集層質(zhì)量差異的主控因素

沉積作用是成巖作用的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]，在外部成巖環(huán)境整體相似的情況下，研究區(qū)海底扇儲集層的沉積組構(gòu)、巖相差異以及成因單元特征是分析導(dǎo)致儲集層質(zhì)量差異的關(guān)鍵因素。

4.1 沉積組構(gòu)的控儲作用

沉積組構(gòu)主要包括碎屑顆粒的粒度、分選及泥質(zhì)含量等，并與沉積構(gòu)造有關(guān)。在成巖作用較弱時，沉積組構(gòu)與儲集層物性具有較好的相關(guān)性[10-11]。由于研究區(qū)儲集層物性受鈣質(zhì)膠結(jié)作用影響較大，本文選取鈣質(zhì)膠結(jié)作用較弱的樣品進行沉積組構(gòu)與儲集層物性的關(guān)系分析（鈣質(zhì)膠結(jié)物含量＜5%）。受樣品點數(shù)量限制，且儲集層物性在一定程度上受控于差異壓實等其他因素的影響，沉積組構(gòu)與儲集層物性交會圖的相關(guān)系數(shù)整體偏低（小于 0.6），但仍能看出海底扇儲集層的孔隙度和滲透率本質(zhì)上分別受控于不同的沉積組構(gòu)。

4.1.1 孔隙度受控于巖石分選性

沉積組構(gòu)與孔隙度交會圖顯示（見圖7a—圖7c），孔隙度與粒度中值和分選系數(shù)的相關(guān)系數(shù)相對較高，約 0.5，而與泥質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)較低（0.003 4）。儲集層粒度越細(xì)，分選越好，孔隙度越高；粒度越粗，分選越差，孔隙度越小（見圖 7a、圖 7b）。這與常規(guī)牽引流沉積（如河流相、三角洲等）的規(guī)律明顯不同。牽引流成因的儲集層多數(shù)表現(xiàn)為巖石粒度越粗，分選越好，孔隙度越高[20]。海底扇儲集層孔隙度本質(zhì)上受控于巖石分選，較粗粒的沉積物重力流（砂質(zhì)碎屑流）沉積速度較快，巖石分選較差，較小的碎屑顆粒充填到大顆粒的孔隙中，從而降低巖石的孔隙度；較細(xì)粒的沉積物重力流（濁流）沉積速度相對較慢，巖石分選較好，相應(yīng)的巖石孔隙度較大。

4.1.2 滲透率受控于泥質(zhì)含量

沉積組構(gòu)與儲集層滲透率交會圖顯示（見圖7d—圖7f），滲透率與泥質(zhì)含量的相關(guān)系數(shù)相對較高（約為0.4），與粒度中值及分選系數(shù)的相關(guān)系數(shù)較低，分別為0.08和0.17。海底扇儲集層的泥質(zhì)含量越大，滲透率越低，與常規(guī)儲集層的規(guī)律一致。泥質(zhì)雜基主要通過堵塞喉道的方式降低巖石滲透率，當(dāng)泥質(zhì)含量超過 10%時，巖石喉道幾乎被完全堵塞，無有效滲透率（見圖7f）。

圖7 不同巖石組構(gòu)與巖心孔滲交會圖（N為樣品數(shù)）

4.2 巖相差異的控儲作用

本文選取342個巖心樣品的孔滲測試數(shù)據(jù)，按照5類儲集層巖相類型（見圖3）進行統(tǒng)計分析（見圖8）?？紤]到只有少數(shù)樣品屬于具層理構(gòu)造的中粗砂巖或中細(xì)砂巖（底流改造成因），不具有統(tǒng)計意義，另作單獨分析。

4.2.1 巖相差異控制儲集層物性差異

不同巖相樣品的平均孔滲統(tǒng)計結(jié)果顯示（見圖8a、圖8b），塊狀中粗砂巖的儲集層孔隙度及滲透率最好，孔隙度平均值為15.2%，滲透率平均值為45×10-3μm2，較粗的砂礫巖和較細(xì)的細(xì)砂巖儲集層物性整體較差。不同巖相的孔隙度和滲透率變化規(guī)律整體一致，由砂礫巖到細(xì)砂巖均呈先增加后減小的趨勢。這種物性變化規(guī)律與前文所述的在弱膠結(jié)作用下沉積組構(gòu)對儲集層物性的控制關(guān)系存在一定差別，主要原因是不同巖相的差異鈣質(zhì)膠結(jié)作用影響。

圖8 不同巖相的儲集層物性分布特征

巖相組合類型和巖相界面是導(dǎo)致不同巖相差異膠結(jié)的主要因素。中細(xì)砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖多呈薄互層的巖相組合類型，在成巖過程中，泥巖中釋放的鈣離子容易進入相鄰的（中）細(xì)砂巖相中發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)，導(dǎo)致其鈣質(zhì)膠結(jié)物含量較高 14%～16%（見圖8c），故巖石孔滲較差。含礫粗砂巖與中粗砂巖相多呈厚層連續(xù)分布的組合類型，該類型與頂?shù)啄鄮r層相距較遠，其鈣質(zhì)膠結(jié)含量較低6%～9%（見圖8c），相應(yīng)的巖石孔滲較好，但在厚層砂巖與砂巖的界面附近可能存在較活躍的流體流動，可形成分散狀的鈣質(zhì)結(jié)核。砂礫巖組合類型一般分布在水道底部侵蝕面部位，其附近的流體流動一般十分活躍，因此砂礫巖普遍發(fā)生鈣質(zhì)膠結(jié)，其鈣質(zhì)膠結(jié)含量最高，可達 33%（見圖8c），相應(yīng)的巖石孔滲較差。

4.2.2 巖相差異控制儲集層孔滲關(guān)系

孔隙度與滲透率交會圖顯示 5類主要巖相類型表現(xiàn)為3種孔滲關(guān)系（見圖9a）：①塊狀砂礫巖、含礫粗砂巖及中粗砂巖呈現(xiàn)統(tǒng)一的孔滲關(guān)系，相關(guān)系數(shù)約0.86，孔滲較高；②中細(xì)砂巖孔滲相關(guān)系數(shù)約0.86，孔滲中等；③細(xì)砂巖孔滲相關(guān)系數(shù)約0.6，孔滲較低。與不分巖相的孔滲關(guān)系（見圖4）相比，區(qū)分巖相的孔滲相關(guān)性變好，數(shù)據(jù)分布更為集中。

研究區(qū)存在少量受底流強烈改造的中粗砂巖，發(fā)育平行層理或斜層理（見圖9b）。薄片微觀觀察分析（見圖9c），其具有較好的巖石分選和較低的泥質(zhì)含量，儲集層質(zhì)量極好，測試結(jié)果顯示滲透率可接近1 000×10-3μm2，遠大于塊狀中粗砂巖的滲透率（10～100）×10-3μm2。

圖9 不同巖相的孔滲關(guān)系

4.3 成因單元的控儲作用

4.3.1 沉積成因單元的類型

研究區(qū)海底扇沉積類型主要包括水道和朵葉體沉積兩大類，其中水道沉積又包括水道軸部、水道邊緣以及水道兩側(cè)的天然堤或溢岸沉積，朵葉沉積可分為朵葉主體和朵葉邊緣。不同成因單元形成的水動力條件不同，導(dǎo)致其內(nèi)部的巖相組合類型及相應(yīng)的儲集層質(zhì)量存在明顯差異。

根據(jù)測井解釋結(jié)果（見圖10），水道軸部與朵葉主體為富砂型巖相組合，主要發(fā)育厚層塊狀中粗砂巖相，物性最好，孔隙度為15%～20%，滲透率為（50～60）×10-3μm2；水道或朵葉邊緣及溢岸部位為砂泥混合型巖相組合，主要發(fā)育薄層平行層理細(xì)砂巖，物性相對較差，其中溢岸部位的砂泥比最低，平均滲透率小于1×10-3μm2。

從滲透率的韻律特征來看，水道軸部為均質(zhì)韻律（見圖10a），水道邊緣為復(fù)合正韻律（見圖10b），水道間溢岸為指狀特征（見圖 10c）；朵葉主體呈復(fù)合反韻律特征（見圖 10d），朵葉邊緣呈反韻律特征（見圖10e）。水道與朵葉沉積的滲透率韻律差異主要與兩者的沉積過程有關(guān)。重力流水道底部的侵蝕作用較強，使得水道內(nèi)部發(fā)育多套拼接的正韻律砂巖，因而表現(xiàn)為均質(zhì)韻律或復(fù)合正韻律特征。重力流朵葉體侵蝕作用較弱，且伴隨著朵葉體的不斷前積，形成多套疊置的反韻律砂巖，多表現(xiàn)為復(fù)合反韻律特征。

圖10 不同成因單元的儲集層質(zhì)量差異圖（GR—自然伽馬；Rt—電阻率；φ—孔隙度；K—滲透率）

4.3.2 沉積成因單元的位置

研究區(qū)兩口取心井（X-1和X-2井）分別鉆遇B3和B4單一水道的軸部（見圖2c），兩者巖相組合相似，均為厚層塊狀中粗砂巖。X-1井位于B3水道軸部的下游部位，X-2井位于B4水道軸部的上游部位。兩口井在B小層的巖心孔滲分布特征顯示孔滲關(guān)系基本一致（見圖11a、圖11b）。水道下游X-1井的儲集層物性較好，平均孔隙度約 20%，滲透率為（50～80）×10-3μm2。水道上游X-2井儲集層物性較差，平均孔隙度約15%，滲透率為（10～20）×10-3μm2。

兩口井取心段的鈣質(zhì)膠結(jié)物含量差異不大，為5%～15%（見圖11c）。水道下游X-1井的巖石分選明顯好于水道上游X-2井的分選（見圖11d），其中X-2井的分選系數(shù)為 1.6～2.0，X-1井的分選系數(shù)為 1.6～1.7。巖石分選的差異是導(dǎo)致海底扇上游與下游水道軸部儲集層質(zhì)量差異的主要原因。在沉積物重力流沿水道縱向搬運的過程中，底部沉積物濃度較高的碎屑顆粒先沉積，上部濃度較低的碎屑顆粒后沉積，導(dǎo)致沉積物重力流逐漸稀釋，縱向上由碎屑流逐漸向濁流演化[21]。在此過程中，海底扇水道軸部的巖石分選程度向下游方向逐漸變好，相應(yīng)的儲集層孔隙度也逐漸增大，對于同一類的中粗砂巖來說，孔隙度越大，相應(yīng)的滲透率也越大（見圖11b）。

圖11 水道軸部不同部位儲集層質(zhì)量差異（基于巖心數(shù)據(jù)）

4.3.3 沉積成因單元的期次

目的層發(fā)育6期復(fù)合砂體（F—A小層），底部的F小層未鉆遇。測井解釋孔滲參數(shù)統(tǒng)計分析結(jié)果表明（見圖12），由E到A小層，不同期次復(fù)合砂體的平均孔隙度及滲透率均表現(xiàn)為向上逐漸增大的趨勢，頂部的A、B小層儲集層物性最好，平均孔隙度為15%～20%，平均滲透率為（30～50）×10-3μm2，為研究區(qū)的主力氣層。

圖12 不同小層的儲集層質(zhì)量差異

該沉積體主要形成于海退-低位體系域，該階段沉積物重力流的砂泥比呈逐漸增加的趨勢[22]。水道體系的早期充填階段（F—C小層）主要發(fā)育砂泥混合型的水道序列，砂泥巖薄互層，砂地比為 50%～70%。水道體系的晚期充填階段及朵葉體沉積階段（B—A小層）主要發(fā)育富砂型的水道或朵葉序列，以大于50 m的厚層、較均質(zhì)的中粗砂巖為特征，砂地比為 90%～95%。隨著沉積體系不同演化階段的砂泥比逐漸增加，不同期次復(fù)合砂體的平均孔滲逐漸增加。

5 海底扇儲集層質(zhì)量差異發(fā)育模式

綜合考慮重力流沉積、底流改造及成巖作用，建立海底扇儲集層質(zhì)量差異發(fā)育模式（見圖13）。

圖13 海底扇儲集層質(zhì)量差異發(fā)育模式圖

從沉積組構(gòu)來看，海底扇儲集層的原始孔隙度和滲透率分別受控于巖石分選和泥質(zhì)含量。不同巖相的沉積組構(gòu)與膠結(jié)強度的差別，使 5種主要巖相類型呈現(xiàn)3種孔滲關(guān)系，導(dǎo)致儲集層質(zhì)量特征存在差異。①3種粗粒巖相（砂礫巖、含礫粗砂巖、中粗砂巖）具有分選差、泥質(zhì)含量低的特征，相應(yīng)的原始孔隙度低但滲透率高，三者具有一致的孔滲關(guān)系。其中砂礫巖相位于水道底部下切面部位，鈣質(zhì)膠結(jié)較強，儲集層物性較差；中粗砂巖位于水道中上部，鈣質(zhì)膠結(jié)作用較弱，儲集層物性較好。②細(xì)砂巖相具有分選較好、泥質(zhì)含量較高的特征，相應(yīng)的原始孔隙度較高但滲透率較低。由于細(xì)砂巖相多與泥巖呈薄互層組合關(guān)系，鈣質(zhì)膠結(jié)較強，導(dǎo)致儲集層物性較差。③中細(xì)砂巖的分選和泥質(zhì)含量適中，鈣質(zhì)膠結(jié)中等，儲集層物性適中。另外，局部強底流改造形成的具有層理構(gòu)造的中粗砂巖或中細(xì)砂巖，其沉積組構(gòu)與孔隙結(jié)構(gòu)得到極大改善，儲集層物性明顯好于塊狀構(gòu)造的同一巖性。

從成因單元來看，海底扇不同級次成因單元的巖相組合存在差異，控制了儲集層質(zhì)量的差異分布。以海底扇水道體系為例，①單一水道是最基本的成因單元，水道軸部發(fā)育厚層的富砂型巖相組合，鈣質(zhì)膠結(jié)總體較弱，儲集層平均物性較好，但在水道底部下切面及水道內(nèi)部砂巖界面附近存在相對低滲的鈣質(zhì)膠結(jié)條帶，層內(nèi)物性差異呈均質(zhì)韻律或正韻律模式（見圖13c、圖13d）；水道邊緣或天然堤發(fā)育較薄的砂泥混合型巖相組合，鈣質(zhì)膠結(jié)總體較強，儲集層物性較差，層內(nèi)物性差異呈復(fù)合正韻律或指狀模式（見圖13c、圖13e）。②多個單一水道彼此疊置形成水道復(fù)合體，底流作用有利于水道呈逆底流方向側(cè)向遷移，水道側(cè)向疊置邊界處容易形成相對富泥的巖相組合，物性變差，成為水道復(fù)合體內(nèi)部的側(cè)向滲流屏障；沿水道軸部向下游方向，隨著砂巖分選逐漸變好，相應(yīng)的儲集層物性逐漸變好（見圖13b）。③多期水道復(fù)合體在垂向上疊置形成水道體系，在海退-低位體系域內(nèi)，不同水道復(fù)合體的砂泥比向上逐漸增加，相應(yīng)儲集層物性呈現(xiàn)向上變好的趨勢（見圖13a）。

6 結(jié)論

海底扇儲集層孔隙度和滲透率本質(zhì)上受控于巖石分選和泥質(zhì)含量。在鈣質(zhì)含量較小的情況下，巖石分選越好，孔隙度越大；泥質(zhì)含量越小，滲透率越大。

不同巖相的儲集層質(zhì)量差異受控于沉積組構(gòu)及膠結(jié)強度。塊狀中粗砂巖的分選中等，泥質(zhì)含量與鈣質(zhì)含量較低，儲集層物性最好。粒度變粗或變細(xì)，儲集層物性均變差；粗粒巖相、中細(xì)砂巖與細(xì)砂巖表現(xiàn)出3種不同的孔滲關(guān)系；底流改造有利于形成具層理構(gòu)造的砂巖，其微觀孔隙結(jié)構(gòu)與儲集層物性可得到極大改善。

成因單元控制了海底扇儲集層質(zhì)量的差異發(fā)育樣式。水道軸部或朵葉主體的儲集層物性明顯好于水道或朵葉邊緣以及溢岸沉積，不同成因單元表現(xiàn)出 5種滲透率韻律特征；由水道近源至遠源方向，塊狀中粗砂巖的分選及物性逐漸變好；隨著海退-低位體系域沉積物重力流的砂泥比逐漸增加，不同期次復(fù)合砂體的儲集層物性向上逐漸變好。