基于沉積成巖－儲(chǔ)集相分析確定文昌9區(qū)低滲儲(chǔ)層“甜點(diǎn)”分布

尤 麗，張迎朝，李 才，張哨楠，招湛杰

1.中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057

2.西南石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，成都 610500

文昌9區(qū)是南海西部珠江口盆地文昌A凹陷天然氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域［1－2］，其處于珠三南斷裂帶—六號(hào)斷裂帶之間（圖1）。珠海組為本區(qū)主要儲(chǔ)集層系，為扇三角洲前緣－潮坪相沉積儲(chǔ)層，埋深基本大于3km［3－5］，鉆井揭示該儲(chǔ)層以低滲為主，局部具有中滲特征［3］，為典型的深埋藏、低滲儲(chǔ)層。為擴(kuò)大勘探油氣儲(chǔ)量和后期合理有效開(kāi)發(fā)，“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層尋找至關(guān)重要［6－7］?！疤瘘c(diǎn)”儲(chǔ)層，是指普遍低滲條件下局部存在的相對(duì)高孔滲儲(chǔ)層［8－9］。尋找“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的關(guān)鍵是查明低滲成因。前人研究［10－15］認(rèn)為，低滲透儲(chǔ)層的形成與沉積、成巖和構(gòu)造作用密切相關(guān)，可將其劃分為原生低滲儲(chǔ)層、次生低滲儲(chǔ)層（成巖型）和裂縫性低滲儲(chǔ)層［16－17］。筆者在認(rèn)識(shí)文昌9區(qū)珠海組沉積相、成巖相（成巖相即將成巖作用定量或定性評(píng)價(jià)）和儲(chǔ)集相（儲(chǔ)集相即儲(chǔ)層物性與儲(chǔ)層厚度、類(lèi)型展布）分布的前提下，明確低滲成因；重點(diǎn)剖析“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層控制因素，進(jìn)而指出“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層分布，為有利區(qū)帶預(yù)測(cè)提供地質(zhì)依據(jù)。

1 儲(chǔ)集相分布及其物性特征

珠海組二段上部（）和三段上部）形成于扇三角洲前緣－潮坪沉積環(huán)境［18］。在空間上，由珠三南斷裂向六號(hào)斷裂方向儲(chǔ)集砂巖厚度增加，但有效儲(chǔ)層卻變薄，物性變差?？傮w上，珠海組三段上部孔隙度主要為5%～15%，有效儲(chǔ)層滲透率為0.5～73.6mD（1mD＝10－3μm2，以下同），以低孔、低滲為主，局部為中孔、中滲。珠海組二段上部以中—低孔、中—低滲為特征。六號(hào)斷裂帶附近井區(qū)由于含砂率較高，物源供給較充足，砂層厚度較厚，埋深4km以上以低孔、低滲為主，4km以下基本為特低孔特征；近六號(hào)斷裂帶的W3井較遠(yuǎn)離六號(hào)斷裂帶的W2s有效儲(chǔ)層發(fā)育，物性偏好的W3井滲透率主要為0.5～4.0mD，個(gè)別大于10.0mD，中—低滲特征的W3井滲透率為1.0～7.0mD，W2s井滲透率為0.5～4.0mD。

圖1 文昌9區(qū)井位示意圖Fig.1 Abridged geneal view of wells in，Wenchang 9area

2 低滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層控制因素

2.1 潮坪－扇三角洲前緣沉積是“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育的首要條件

不同微相的孔、滲隨埋深變化（圖2）表明，埋深淺于3.85km，處于沉積作用與成巖作用共同控制區(qū)帶，不同微相物性差異明顯，其中水下分流河道微相儲(chǔ)層滲透率最高，形成相對(duì)高孔滲帶，其次為砂坪微相，混合坪相對(duì)較差；埋深3.85km以下儲(chǔ)層物性主要受成巖作用控制，各沉積微相的物性差異較小，但是埋深4.00km左右潮道微相較混合坪微相儲(chǔ)層物性略偏好?？傮w上，扇三角洲前緣的水下分流河道、潮坪以潮道和砂坪微相為最有利儲(chǔ)集相帶，其次為混合坪。以上相帶均可能形成“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。

表1 文昌9區(qū)珠海組儲(chǔ)層參數(shù)對(duì)比Table 1 Comparison of reservoir quality of the Zhuhai Formation in，Wenchang 9area

2.2 儲(chǔ)集砂巖的粒度和雜基含量是“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

受控于沉積作用的儲(chǔ)集砂巖粒度和雜基含量對(duì)儲(chǔ)層物性的影響極為顯著。孔隙度、滲透率與砂巖粒度呈明顯的正相關(guān)性（圖3），尤以滲透率關(guān)系突出，且埋深越大成巖強(qiáng)度越強(qiáng)。粒級(jí)對(duì)物性影響更加明顯，顯示孔隙度、滲透率與粒度中值相關(guān)性偏高：中等—強(qiáng)壓實(shí)區(qū)中成巖階段A期，當(dāng)粒度中值大于1mm時(shí)，中滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層在極粗砂巖以上發(fā)育，低滲儲(chǔ)層在細(xì)、中砂巖均有發(fā)育，特低滲儲(chǔ)層發(fā)育在極細(xì)—細(xì)砂巖儲(chǔ)層；較強(qiáng)壓實(shí)區(qū)中成巖階段B期，中滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層少見(jiàn)，低滲“甜點(diǎn)”發(fā)育在粗砂以上砂巖，粗砂以下砂巖為特低滲特征。珠海組不同巖性的二維核磁共振圖像和顯微照片如圖4所示。二維核磁共振圖像（圖4A、B）顯示，埋深3.75km附近粗砂巖較中砂巖孔隙發(fā)育，連通性較好，對(duì)應(yīng)滲透性明顯較高，細(xì)砂巖則連通性較差，滲透性偏低。

薄片鑒定表明，珠海組砂巖中的雜基含量（體積分?jǐn)?shù)）均低于10%。泥質(zhì)雜基含量對(duì)儲(chǔ)層物性的影響主要受埋藏深度的影響。埋深淺于3.85km時(shí)，雜基含量對(duì)儲(chǔ)層物性的控制更明顯，表現(xiàn)為儲(chǔ)集物性與泥質(zhì)雜基含量呈弱負(fù)相關(guān)性，反映儲(chǔ)層物性受沉積作用控制明顯，沉積水動(dòng)力越強(qiáng)，雜基含量越低，儲(chǔ)集性越好。在埋藏深度大于3.85km時(shí)，雜基含量與儲(chǔ)層物性相關(guān)性差，暗示埋藏成巖作用已成為儲(chǔ)層物性的主要控制因素。

2.3 壓實(shí)作用是儲(chǔ)層物性的主要控制因素

珠海組砂巖以線接觸為主，其次為凹凸－線接觸，壓實(shí)作用較強(qiáng)。對(duì)壓實(shí)強(qiáng)度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，確定文昌9區(qū)珠海組發(fā)育中等、近強(qiáng)、強(qiáng)、較強(qiáng)與極強(qiáng)壓實(shí)成巖相，結(jié)合儲(chǔ)層厚度、類(lèi)型分布的儲(chǔ)集相特征，橫向?qū)Ρ龋▓D5）發(fā)現(xiàn)，壓實(shí)程度越強(qiáng)，有效儲(chǔ)層（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類(lèi)儲(chǔ)層）越不發(fā)育，儲(chǔ)層物性越差。例如：珠三南斷裂帶珠海組三段上部扇三角洲沉積埋深相對(duì)較淺、中等壓實(shí)區(qū)有效儲(chǔ)層最厚、物性最好，而位于六號(hào)斷裂帶—珠三南斷裂帶間的潮坪相強(qiáng)壓實(shí)區(qū)其次，六號(hào)斷裂帶壓實(shí)作用最強(qiáng)物性最差；在珠海組二段上部扇三角洲沉積范圍內(nèi)，中等壓實(shí)區(qū)物性最好，近強(qiáng)壓實(shí)區(qū)其次，強(qiáng)壓實(shí)區(qū)相對(duì)較差。壓實(shí)作用強(qiáng)度差異是該區(qū)儲(chǔ)層物性的重要影響因素。

2.4 溶解作用促進(jìn)了“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層的發(fā)育

雖然珠海組儲(chǔ)層孔隙度隨埋深增加而降低，但在埋深3.55～3.85km出現(xiàn)了相對(duì)高孔隙帶。值得注意的是，該深度段對(duì)應(yīng)該段地層水礦化度較高，有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高（圖6），說(shuō)明相對(duì)高孔隙帶的發(fā)育與有機(jī)酸具有潛在的成因聯(lián)系。形成于干酪根裂解的有機(jī)酸，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)石等不穩(wěn)定組分溶解，形成次生孔隙，從而極大地改善了儲(chǔ)層物性［19－20］。例如，W1井珠海組三段下部強(qiáng)壓實(shí)區(qū)粗砂巖強(qiáng)溶蝕作用（圖4C），使其儲(chǔ)層物性明顯改善，滲透率為3.7mD，與珠海組二段上部近強(qiáng)—強(qiáng)壓實(shí)區(qū)的中—細(xì)砂巖（圖4D）滲透率接近。顯然，強(qiáng)壓實(shí)區(qū)“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育很大程度上依賴(lài)于強(qiáng)溶蝕作用。

圖2 文昌9區(qū)珠海組不同沉積微相孔滲演化圖Fig.2 Porosity and permeability evolution of different sedimentary microfacies from Zhuhai Formation in Wenchang 9area

圖3 文昌9區(qū)珠海組孔隙度、滲透率與粒度中值關(guān)系圖Fig.3 Correlations for reservoir quality with median grain size from Zhuhai Formation in Wenchang 9area

2.5 局部綠泥石包殼存在利于“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育

砂巖中小于2μm部分的X－射線分析表明，六號(hào)帶附近井區(qū)（W2、W2c、W3井）黏土礦物為以綠泥石含量高（表2）為特征，根據(jù)巖相學(xué)研究，綠泥石的產(chǎn)狀以碎屑顆粒的包殼形式為主（圖4E、F）。研究表明，綠泥石包殼的存在在一定程度上使得原生粒間孔隙得以保存［21－22］，對(duì)儲(chǔ)層物性有正面貢獻(xiàn)，表現(xiàn)在粒間孔與綠泥石包殼含量呈一定的正相關(guān)性，滲透率也與綠泥石包殼含量呈正相關(guān)性（圖7）。六號(hào)斷裂帶附近綠泥石包殼大量存在，是本區(qū)相近埋深物性較好的一個(gè)重要原因。自生黏土包殼發(fā)育阻礙骨架顆粒之間、骨架顆粒與填隙物之間或者碎屑顆粒與地層水的相互作用，從而阻止次生加大石英的沉淀，保存孔隙；自生黏土礦物包殼自身性質(zhì)較穩(wěn)定，可以支撐顆粒，抵抗一定的壓實(shí)作用，從而使粒間孔隙得以有效保存。

圖4 文昌9區(qū)珠海組不同巖性二維核磁共振圖像和特征顯微照片F(xiàn)ig.4 Thin section micrographs of the Zhuhai Formation in Wenchang 9area

圖5 文昌9區(qū)沉積－成巖相展布圖Fig.5 Spreading of sediment－diagenetic facies in Wenchang 9area

圖6 文昌9區(qū)珠海組孔隙度、地層水礦化度、有機(jī)酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)和Ro縱向?qū)Ρ葓DFig.6 Comparison of porosity，formation water salinity，organic acid concentration and Roof Zhuhai Formation in Wenchang 9area

表2 文昌9區(qū)珠海組小于2μm砂巖中部分黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Relative content of clay of less than 2μm in sandstone of Wenchang 9area

3 “甜點(diǎn)”儲(chǔ)層分布

上述分析表明，壓實(shí)程度偏弱、粒度較粗、溶蝕較強(qiáng)區(qū)或綠泥石包殼發(fā)育區(qū)為潛在的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)。因此，壓實(shí)程度相對(duì)較弱的六號(hào)斷裂—珠三南斷裂帶之間應(yīng)該發(fā)育“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。其中：埋深3.40km以淺的近強(qiáng)壓實(shí)區(qū)的水下分流河道微相的厚層粗砂巖為高—中滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層；強(qiáng)壓實(shí)區(qū)的強(qiáng)烈溶蝕的潮道/混合坪粗砂巖發(fā)育中滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層，中等—強(qiáng)溶蝕的潮道/砂坪微相中—細(xì)砂巖為低滲儲(chǔ)層。

相對(duì)而言，六號(hào)斷裂帶附近區(qū)域較遠(yuǎn)離區(qū)域更有利于“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育。六號(hào)斷裂帶附近由于發(fā)育碎屑顆粒的綠泥石包殼，發(fā)育“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層，不同粒度與溶蝕強(qiáng)度區(qū)發(fā)育不同類(lèi)型的“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層。強(qiáng)壓實(shí)區(qū)中滲“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層分布在強(qiáng)溶蝕、連通性好的水下分流河道微相箱狀粗砂巖，中—細(xì)砂巖以低滲為主；極強(qiáng)壓實(shí)區(qū)潮道/砂坪微相砂巖為特低滲特征，局部粒級(jí)較粗、溶蝕較強(qiáng)的砂巖孔滲略偏好。

圖7 文昌9區(qū)儲(chǔ)層物性與綠泥石包殼質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)系圖Fig.7 Correlations for reservoir quality with the content of chlorite grain－coatings in Wenchang 9area

4 結(jié)論

1）珠海組三段上在六號(hào)斷裂—珠三南斷裂之間的潮坪相為低孔、低滲特征，六號(hào)斷裂帶附近埋深4 km以上以低孔、低滲為主，4km以下為特低孔特征；珠海組二段上在扇三角洲前緣六號(hào)斷裂—珠三南斷裂帶間上部發(fā)育中孔、中滲，下部為低孔、低滲特征，六號(hào)斷裂帶附近均為低孔、低滲特征。

2）水下分流河道、潮道和砂坪微相為最有利儲(chǔ)集相帶，其次為混合坪。壓實(shí)作用是珠三南斷裂帶—六號(hào)斷裂帶間文昌9區(qū)珠海組物性變差的主要原因。壓實(shí)強(qiáng)度、砂巖粒級(jí)、溶蝕強(qiáng)度或綠泥石包殼程度是“甜點(diǎn)”控制因素，“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層尋找應(yīng)以水下分流河道、潮道或砂坪微相壓實(shí)程度偏弱、粒度較粗、溶蝕較強(qiáng)區(qū)或綠泥石包殼發(fā)育區(qū)為最有利。

3）壓實(shí)程度偏弱的六號(hào)斷裂帶—珠三南斷裂帶間發(fā)育“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層；六號(hào)斷裂帶相近埋深，六號(hào)斷裂帶附近較遠(yuǎn)離六號(hào)斷裂帶區(qū)利于“甜點(diǎn)”儲(chǔ)層發(fā)育。

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