緬甸睡寶盆地A井區(qū)古近系碎屑巖儲層成巖作用與孔隙演化

朱光輝,謝 楠,李毓豐,金英愛

（1.中海油研究總院,北京100027;2.塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆庫爾勒 841000）

緬甸睡寶盆地A井區(qū)古近系碎屑巖儲層成巖作用與孔隙演化

朱光輝1,謝 楠1,李毓豐2,金英愛2

（1.中海油研究總院,北京100027;2.塔里木油田分公司勘探開發(fā)研究院,新疆庫爾勒 841000）

首次分析睡寶盆地A井區(qū)古近系成巖演化序列并提出其儲層處于中成巖A1-A2期,此成巖階段有利于次生孔隙的保護(hù)。研究區(qū)古近系儲層成巖演化序列具有特殊性:第一期膠結(jié)作用為硅質(zhì)膠結(jié),早于機(jī)械壓實(shí)作用或者同時進(jìn)行,強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用使得孔隙度減小15%,此后第二期碳酸鹽膠結(jié)作用占主導(dǎo),鏡下統(tǒng)計(jì)兩期膠結(jié)作用的減孔量為4%～6%;漸新世受到擠壓構(gòu)造運(yùn)動和表生成巖作用的雙重影響,緊臨漸新統(tǒng)不整合面以下的儲層由于碳酸鹽膠結(jié)物溶解而形成次生孔隙。2009年中海油新鉆井地處沖起構(gòu)造,后期的這種構(gòu)造變形對始新統(tǒng)及其以下的核部地層產(chǎn)生側(cè)向擠壓形成構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng),原始孔隙遭到更多的破壞,而對漸新統(tǒng)起到構(gòu)造托舉的作用,可以減緩上覆沉積物的靜巖壓實(shí)效應(yīng)。成巖演化序列的特殊性和多期構(gòu)造運(yùn)動使得古近系儲層物性出現(xiàn)差異,總結(jié)儲集性好的儲層并分析其成因機(jī)制,對睡寶盆地下一步勘探具有重要指導(dǎo)意義。

睡寶盆地;成巖作用;孔隙演化;構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng);次生孔隙

Abstract:The Paleogene reservoir diagenesis of well A in Shwebo Basin is studied.It is during the middle diagenetic A1 and A2 stages,which is good for secondary porosity.Paleogene reservoir diagenesis evolution is special in research block:the first cementation was silicon cement happened before or simultaneously with the compaction.The second cementation was calcite cement and happened after the main compaction and porosity decreased by 15%.Thin section microscopy research shows that the two cementation reduced porosity by 4%～6%.Hypergenesis and the related tectonic squeezing movement are the controlling factors to the forming of Oligocene reservoir secondary porosity.New well of CNOOC in 2009 is located in pop-up and the lateral structure compression would influence deep layer sandstone diagenesis and porosity,but structural uplift to the upper reservoir would reduce the compaction.Special diagenetic evolution sequences and multiphase tectonic activities control the Paleogene reservoir quality.Deep research on the reservoir diversity and the mechanism of secondary porosity are important to the exploration in Myanmar.

Key words:Shwebo Basin;diagenesis;porosity evolution;structure compression;secondary porosity

1 區(qū)域地質(zhì)概況

緬甸睡寶盆地勘探程度非常低,工區(qū)內(nèi)僅有三口鉆井,其中兩口井位于區(qū)塊邊界。緬甸從西到東可分為四個構(gòu)造單元:印緬山脈平原、中央盆地（伊洛瓦底盆地）、中緬山脈和撣邦高原[1]（圖1）。其中卡巴斷裂和中央火山島弧隆起之間為西部深坳區(qū),中央火山弧與Shan邊界斷裂之間為東部淺坳區(qū),二者統(tǒng)稱為中央盆地[2-3]。睡寶盆地屬于中央盆地的一個次盆,盆地類型是弧后走滑盆地,白堊系及其以下地層為盆地基底[4],自下而上劃分為白堊系—古新統(tǒng)、始新統(tǒng)、漸新統(tǒng)、中新統(tǒng)和上新統(tǒng)（Irrawaddy群）5套地層（表1）。古新世—早始新世洋陸俯沖和始新世以來的印—緬板塊的陸陸俯沖造成了緬甸板塊與亞歐板塊的分離,并沿著邊界走滑斷裂向北漂移,緬甸睡寶盆地內(nèi)呈拉張環(huán)境,沉積巨厚的碎屑巖。后期由于緬甸板塊向北運(yùn)動碰撞到亞洲板塊喜馬拉雅斷裂而受到阻擋,于漸新世構(gòu)造得到抬升,之后繼續(xù)沉降接受沉積。第二期抬升在晚中新世,睡寶盆地中新統(tǒng)上部地層遭受剝蝕[5-8]。

圖1 緬甸及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造綱要平面圖Fig.1 Structure outline of Myanmar and adjacent regions

表1 睡寶盆地地層簡要表Tab.1 Stratigraphic division of Shwebo Basin

2 問題的提出

根據(jù)新鉆井揭示睡寶盆地始新統(tǒng)儲層非常致密,孔隙度低于8%,基本不具備儲集能力,而漸新統(tǒng)儲層孔隙度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正?？紫?達(dá)30%以上。并且睡寶盆地始新世和漸新世均為弧后陸緣海沉積物在辮狀河三角洲及其入海的過渡環(huán)境,那么同樣的沉積環(huán)境,是怎樣的成巖事件、成巖演化序列和構(gòu)造運(yùn)動使得各儲層物性相差如此之大?本文以構(gòu)造運(yùn)動、鏡下薄片分析、地化資料和測井解釋孔隙度參數(shù)為依據(jù),對睡寶盆地古近系碎屑巖儲層的成巖演化和孔隙發(fā)育規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)研究,以尋找儲層物性更好的目標(biāo)。

3 成巖作用類型

3.1 壓實(shí)作用

壓實(shí)作用[9-11]是導(dǎo)致古新統(tǒng)和始新統(tǒng)儲層低孔低滲的主要成巖因素之一（本區(qū)后期構(gòu)造擠壓亦加強(qiáng)壓實(shí)作用程度）。表現(xiàn)為顆粒間以線接觸和縫合線接觸關(guān)系為主,剛性顆粒的破碎（圖2a）以及塑性顆粒的彎曲（圖2b）。

圖2 壓實(shí)與壓溶作用Fig.2 Compaction and pressure solution（a,2 148 m,單偏光,40×10;b,2 763 m,正交偏光,40×10）

根據(jù)鉆后砂巖樣分選系數(shù)分析,通過Beard Weyl公式（原始孔隙度=20.91+22.90/砂巖的分選系數(shù),本區(qū)始新統(tǒng)儲層分選系數(shù)均值為1.625）得到睡寶盆地始新統(tǒng)儲層的原始孔隙度為35%。根據(jù)鑄體片點(diǎn)計(jì)法面孔率,鏡下統(tǒng)計(jì)得到膠結(jié)減孔量為4%～6%,溶蝕增孔量為1%～1.5%。新鉆井地區(qū)始新統(tǒng)揭示2 870 m深的地層,上覆地層重力所引起的垂直壓實(shí)減孔量根據(jù)Lundgard[12]公式計(jì)算結(jié)果為15%（壓實(shí)率約為0.5%/100 m）。但是鉆后測井解釋始新統(tǒng)儲層現(xiàn)今孔隙度僅為6%～8%,亦與鏡下薄片觀察顆粒之間緊密接觸相吻合。除去膠結(jié)減孔量、垂直壓實(shí)減孔量和溶孔量等因素的影響,其孔隙度與鉆后測井解釋孔隙度仍相差近9%。研究認(rèn)為,這個孔隙度的差值來源于核部地層的構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng):新鉆井處于沖起構(gòu)造,構(gòu)造形成時間較晚為中新世,后期的這種構(gòu)造變形（亦包括反沖變形）對核部地層產(chǎn)生側(cè)向擠壓形成構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng)[13-14]使得始新統(tǒng)及其以下地層原始孔隙遭到更多的破壞,而對其上漸新統(tǒng)地層起到構(gòu)造托舉的作用,可以減緩上覆沉積物的靜巖壓實(shí)效應(yīng),這也是漸新統(tǒng)原始孔隙保存更好的原因之一。

3.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是影響該區(qū)古近系儲層物性主要的成巖作用之一,主要類型為硅質(zhì)膠結(jié)和碳酸鹽膠結(jié)。石英、長石次生加大現(xiàn)象在該區(qū)古近系砂巖儲層中都極為常見,常見石英的II級次生加大現(xiàn)象（圖3）,石英顆粒的自生加大在其四周均有發(fā)育,即碎屑石英與其它顆粒和膠結(jié)物之間都有加大,這表明石英自生加大早于機(jī)械壓實(shí)作用或者同時進(jìn)行。

圖3 單偏光和正交偏光下A井石英加大膠結(jié),2 622 m,20×10Fig.3 Quartz cementation by single polar and cross polar（well A）,2 622 m,20×10

碳酸鹽膠結(jié)作用是古近系儲層中分布較廣泛的膠結(jié)作用,特別是漸新世時期,主要見方解石、鐵方解石等膠結(jié)物（圖4）。薄片觀察表明,研究區(qū)大多數(shù)的方解石膠結(jié)物是在長石溶解以后沉淀的。在膠結(jié)順序上,方解石膠結(jié)物出現(xiàn)在石英加大邊之后,并占據(jù)長石溶解的孔隙空間,以充填原生孔隙和交代長石顆粒的形式出現(xiàn),之后鐵方解石圍繞方解石晶體成鐵方解石膠結(jié)（圖4）。早期的膠結(jié)作用破壞原始孔隙度,雖然在一定程度上抑制了后期的壓實(shí)作用,但由于碳酸鹽膠結(jié)程度不高,對后期的次生孔隙貢獻(xiàn)小。而漸新統(tǒng)（1 280～2 252 m）碳酸鹽膠結(jié)作用強(qiáng)烈,這些碳酸鹽膠結(jié)物形成時間早于壓實(shí)作用或與其同時進(jìn)行,雖然該時期的膠結(jié)作用充填了部分孔隙,但卻在很大程度上阻礙了后期的壓實(shí)作用,而且為酸性水介質(zhì)溶蝕作用而形成次生孔隙提供前提條件,對儲層儲集性能有雙重影響[15],這也是漸新統(tǒng)儲層物性好于始新統(tǒng)的原因之一。

圖4 單偏光和正交偏光下A井方解石膠結(jié),2 655 m,10×10Fig.4 Calcite cementation by single polar and cross polar（well A）,2 655 m,10×10

睡寶盆地古近系黏土礦物膠結(jié)物的組分主要為高嶺石、綠泥石和伊利石礦物,這些自生礦物降低孔喉間的連通性,對儲層的滲透性能有較大的負(fù)面影響。

3.3 交代作用

睡寶盆地古近系儲層發(fā)育多種類型多期次的交代作用。碳酸鹽礦物交代碎屑巖顆粒主要為成巖后期的方解石、鐵方解石等礦物沿著顆粒的邊緣、裂縫等開始發(fā)生交代作用（圖5）。因此,交代先后順序?yàn)殚L石、方解石、鐵方解石。黏土礦物交代現(xiàn)象在本區(qū)十分顯著,表現(xiàn)在長石表面的高嶺石化。

圖5 單偏光和正交偏光下A井碳酸鹽礦物鐵方解石交代方解石,2 870 m,40×10Fig.5 Ferroan calcite metasomasis calcite by single polar and cross polar（well A）,2 870 m,40×10

3.4 溶蝕作用

溶蝕作用是睡寶盆地儲層建設(shè)性的成巖事件,主要為粒間溶孔,由粒間膠結(jié)物被溶解而形成港灣狀等不規(guī)則形狀,鏡下可觀察方解石膠結(jié)物溶蝕殘余（圖6）。顯微鏡下對這些樣品的觀察發(fā)現(xiàn)古新統(tǒng)和始新統(tǒng)膠結(jié)物保存較完好,溶蝕作用不發(fā)育。而漸新統(tǒng)次生孔隙的主要貢獻(xiàn)來自于碳酸鹽膠結(jié)物強(qiáng)烈的溶蝕作用,從碳酸鹽含量和孔隙度的交匯圖[16]上證明當(dāng)碳酸鹽含量大于8%時與孔隙度呈現(xiàn)出良好的負(fù)相關(guān)關(guān)系（圖7）。次生孔隙的發(fā)育也是漸新統(tǒng)儲層物性更好的主要原因之一。

圖6 A井,2 148 m,漸新統(tǒng)儲層早期碳酸鹽膠結(jié)物部分溶蝕形成次生孔隙,40×10Fig.6 Second porosity from early calcite dissolution in Oligocene reservoir（well A）,2 148 m,40×10

圖7 睡寶盆地A井漸新統(tǒng)儲層碳酸鹽含量與孔隙度的關(guān)系Fig.7 Relationship between carbonate content and porosity in Oligocene reservoir（well A）

睡寶盆地古近系儲層成巖演化具有特殊性,表現(xiàn)在:壓實(shí)作用使得古近系砂巖儲層原生孔隙度遭到強(qiáng)烈的破壞,后期由于構(gòu)造擠壓造成的構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng)更加速了原生孔隙的減少。除了壓實(shí)作用,兩期不同類型膠結(jié)作用對孔隙的演化具有重要影響,古新世和始新世儲層硅質(zhì)膠結(jié)占主導(dǎo),早于或與壓實(shí)作用同時進(jìn)行,漸新世儲層碳酸鹽膠結(jié)為主,之后表生淋濾作用使得溶解作用占主導(dǎo)地位。交代作用在各個時代均有發(fā)育。

4 成巖階段劃分

依據(jù)碎屑巖成巖作用劃分標(biāo)準(zhǔn)[9],緬甸睡寶盆地古近系儲層處于中成巖A1-A2期。有機(jī)質(zhì)熱演化參數(shù)鏡質(zhì)體反射率為0.7%～1.3%,Tmax為440～450℃,TAI為3.0,孢粉顏色為褐黃色。儲層現(xiàn)埋深一般在2 200～3 000 m,壓實(shí)作用較強(qiáng),顆粒多呈線接觸,可見凹凸接觸,原生粒間孔趨于消失,見少量殘余粒間孔。石英次生加大一般達(dá)到Ⅱ級,見較多的自形石英晶體生長,長石高嶺石化程度深,見鐵方解石圍繞方解石二次膠結(jié),伊/蒙混層中蒙脫石層占15%～35%,睡寶盆地古近系儲層所處的成巖階段有利于次生孔隙的保護(hù)。

5 孔隙演化特征

睡寶盆地古近系儲層成巖環(huán)境發(fā)生多次變化,成巖早期首先發(fā)生膠結(jié)作用或者膠結(jié)作用與壓實(shí)作用同時進(jìn)行,硅質(zhì)膠結(jié)和碳酸鹽膠結(jié)程度比較低,原生孔隙遭到初步破壞,儲層進(jìn)入早成巖A階段。緊接著機(jī)械壓實(shí)作用占主導(dǎo)地位,見石英、長石顆粒的定向排列,巖石顆粒排列變得緊密,接觸關(guān)系變?yōu)榫€接觸,原生孔隙變小,孔隙度降低。石英壓溶作用常見,巖石顆粒間的接觸關(guān)系主要為線接觸和凹凸接觸,由于上覆沉積物重力引起的壓實(shí)效應(yīng)使得原始孔隙度從35%降到20%。

早成巖B期—中成巖A期,長石等鋁硅酸鹽的溶解使得孔隙水中的碳酸鹽含量增加,在顆粒之間大規(guī)模的沉淀,形成第二期碳酸鹽膠結(jié)物,減孔量鏡下統(tǒng)計(jì)為4%～6%。

中成巖B期漸新世盆地構(gòu)造抬升,接受大氣水的淋濾作用,再加中新世末期古新統(tǒng)和始新統(tǒng)烴源巖成熟脫羧基排酸使儲層環(huán)境進(jìn)入了酸性環(huán)境,兩者都對漸新統(tǒng)地層的碳酸鹽膠結(jié)物溶解,形成次生孔隙發(fā)育帶,孔隙度增加到35%左右,但是由于古新統(tǒng)和始新統(tǒng)受到的構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng)原始孔隙度降低到6%～8%,喉道基本不發(fā)育,阻礙了酸性水的流動,因此未形成次生孔隙（圖8）。

圖8 睡寶盆地古近系儲層成巖作用與孔隙演化模式Fig.8 Diagenesis and pore evolution of Paleogene reservoir in Shwebo Basin

綜上所述,雖然緬甸睡寶盆地古近系所處的沉積環(huán)境相同,但是由于古新統(tǒng)和始新統(tǒng)地層早期受到強(qiáng)烈機(jī)械壓實(shí),后期又受到構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng),使得原生孔隙度遭到強(qiáng)烈破壞,孔隙度降到8%以下,喉道不發(fā)育,阻礙了晚期有機(jī)質(zhì)成熟排出的酸性水流動,因此未形成次生孔隙;而漸新統(tǒng)由于承受更少的上覆沉積物重力,又有后期的構(gòu)造托舉保護(hù)原生孔隙,并且構(gòu)造擠壓使?jié)u新統(tǒng)地層暴露,大氣淡水對早期碳酸鹽膠結(jié)物的表生淋濾作用而發(fā)育次生孔隙,同時所處的成巖階段亦能保護(hù)次生孔隙,這樣就使得漸新統(tǒng)儲層物性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于古新統(tǒng)和始新統(tǒng)儲層。

6 結(jié)論

（1）首次分析睡寶盆地A井區(qū)古近系成巖演化序列并提出其地層處于中成巖A1-A2期（SY/T5477—2003）

（2）睡寶盆地A井區(qū)古近系儲層成巖演化序列具有特殊性。古新世和始新世硅質(zhì)膠結(jié)之后是強(qiáng)烈的機(jī)械壓實(shí)作用,之后隨著壓實(shí)作用對儲層孔隙的影響逐漸減小,取而代之的是漸新世大范圍的以碳酸鹽膠結(jié)為主的膠結(jié)作用。漸新世受到擠壓構(gòu)造運(yùn)動和表生成巖作用的雙重影響,溶解作用占主導(dǎo)地位。

（3）雖然緬甸睡寶盆地A井區(qū)古近系所處的沉積環(huán)境相同,但是由于古新統(tǒng)和始新統(tǒng)早期受到強(qiáng)烈機(jī)械壓實(shí),后期又受到構(gòu)造壓實(shí)效應(yīng),使得原生孔隙度遭到強(qiáng)烈破壞,孔隙度降到8%以下,喉道不發(fā)育,阻礙了晚期有機(jī)質(zhì)成熟排出的酸性水流動,因此未形成次生孔隙;而漸新統(tǒng)由于承受更少的上覆沉積物重力,又有后期的構(gòu)造托舉保護(hù)原生孔隙,并且構(gòu)造擠壓使?jié)u新統(tǒng)暴露,大氣淡水對早期碳酸鹽膠結(jié)物的表生淋濾作用而發(fā)育次生孔隙,同時所處的成巖階段亦能保護(hù)次生孔隙,這樣就使得漸新統(tǒng)的儲層物性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于古新統(tǒng)和始新統(tǒng)。

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Diagenesis and porosity evolution of Paleogene reservoirs in well A district of Shwebo Basin,Myanmar

Zhu Guanghui1,Xie Nan1,Li Yufeng2,Jin Yingai2

（1.CNOOC Research Institute,Beijing100027;2.Exploration and Development Research Institute of Tarim Oilf ield Company,Korla841000）

TE122.2

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.04.026

1008-2336（2010）04-0026-06

中海石油（中國）有限公司科技攻關(guān)項(xiàng)目（編號:2009-HW-03-1）。

2010-06-03;改回日期:2010-06-29

朱光輝,男,1968年生,高級工程師,博士,主要研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)綜合研究。E-mail:zhugh@cnooc.com.cn。.