白云凹陷珠江組儲層巖石學特征及其對儲層物性的影響

王代富

(西北大學 地質(zhì)系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

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白云凹陷珠江組儲層巖石學特征及其對儲層物性的影響

王代富

(西北大學 地質(zhì)系/大陸動力學國家重點實驗室，陜西 西安 710069)

[摘要]利用鑄體薄片顯微鏡下觀察與統(tǒng)計，結(jié)合掃描電鏡研究，對白云凹陷珠江組砂巖的巖石學特征進行研究，結(jié)合成巖演化分析其對珠江組儲層砂巖物性的影響。珠江組砂巖主要為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，填隙物以雜基和碳酸鹽為主，孔隙類型主要以粒間溶孔為主，其次為粒內(nèi)溶孔和原生粒間孔。成巖演化分析可知，早期中等壓實作用為原始孔隙的保存提供了保證；碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組砂巖儲集變差的主要因素；而溶蝕作用是使得砂巖儲集物性變好的重要因素，酸性流體的注入為長石、巖屑及石英等碎屑顆粒的溶蝕提供了物質(zhì)基礎。

[關(guān)鍵詞]白云凹陷；珠江組；巖石學特征；儲集物性

白云凹陷位于南海北部陸緣，位于珠江口盆地珠二坳陷內(nèi)，整體走向近東西，水深為1 000～3 000 m，是南海北部沉積最厚、面積最大且最有經(jīng)濟潛力的凹陷，也是我國深水油氣勘探和研究的熱點區(qū)域[1]。前人對該地區(qū)做了大量研究工作，其中包括對其沉積環(huán)境與沉積特征、層序地層學、構(gòu)造特征及其演化、沉積物源、油氣藏類型、成藏動力學等做了大量的研究工作[2-4]。筆者主要針對白云凹陷珠江組砂巖儲層的巖石學特征展開研究，結(jié)合成巖演化分析其對珠江組砂巖儲層物性的影響，從而為下一步的勘探開發(fā)提供科學依據(jù)。

1砂巖巖石學特征

1.1砂巖類型及骨架礦物特征

通過對研究區(qū)54個典型砂巖鑄體薄片觀察的顯微鏡下觀察與定量統(tǒng)計，研究區(qū)珠江組砂巖主要以巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，部分為巖屑石英砂巖、和長石砂巖(圖1)。其中石英含量在29.0%～64.0%(平均50.7%)，長石含量在6.0%～17.0%(平均12.4%)，巖屑含量在4.0%～16.5%(平均9.8%)。骨架礦物含量總體上變化較大，在縱向上、平面上表現(xiàn)出較強的非均質(zhì)性。

白云凹陷珠江組砂巖粒徑在0.12～2 mm之間，以中砂為主(約87.5%)，其次為細砂和粗砂(約8.7%)，粉砂及含礫粗砂較少(約3.8%)。砂巖碎屑顆粒磨圓主要為次棱狀，其次為次圓，分選較好，呈顆粒支撐，顆粒間以點-線接觸為主，反映砂巖總體壓實作用中等，這為研究區(qū)砂巖原始孔隙的保存提供了保證。

1.2砂巖的填隙物特征

研究區(qū)填隙物含量在3%～40%之間，類型多樣，主要包括高嶺石、伊/蒙混層等粘土礦物，方解石、鐵方解石、鐵白云石等碳酸鹽礦物，石英次生加大、自生石英等硅質(zhì)膠結(jié)以及雜基(如圖2)。

(1)雜基 研究區(qū)總體雜基含量變化較大， 含量0%～20.5%，平均4.0%，主要為泥質(zhì)雜基，少量為灰泥質(zhì)。雜基總體上含量不高，在局部層段大量充填碎屑顆粒粒間，使得其物性較差，因此研究區(qū)儲層砂巖中雜基的含量是影響砂巖非均質(zhì)性的重要因素。

圖1　研究區(qū)珠江組儲層砂巖分類圖

圖2　研究區(qū)珠江組砂巖填隙物類型及含量直方圖

(2)膠結(jié)物 研究區(qū)膠結(jié)物主要為碳酸鹽、高嶺石、伊蒙/混層、黃鐵礦及硅質(zhì)：①碳酸鹽，研究區(qū)碳酸鹽膠結(jié)較為普遍，含量0%-30.5%，平均8.0%。碳酸鹽膠結(jié)物主要為方解石以及鐵白云石，其中方解石主要分布于粒間，含量0%～20.2%，呈基底式膠結(jié)，堵塞原生孔隙，使得砂巖物性變差(如圖3(a))。鐵白云石主要呈粒狀分布于碎屑顆粒之間，含量0%～28.4%，局部層段含量較高，大量充填粒間孔隙(如圖3(b))?？傮w上，碳酸鹽膠結(jié)是研究區(qū)砂巖物性變差的主要原因。②高嶺石，研究區(qū)高嶺石膠結(jié)物較為普遍，但總體含量較低，含量0%～5.9%，平均1.3%，晶型較好，呈蠕蟲狀及書頁狀分布于碎屑顆粒之間(如圖3(c))。③伊/蒙混層，總體上研究區(qū)伊/蒙混層含量較低，平均0.7%，僅在局部層段含量較高(可達9.0%)，主要呈蜂窩狀、毛發(fā)狀分布于粒間(如圖3(d))。④黃鐵礦，主要呈草莓狀集合體分布于粒間(如圖3(b))，含量0%～3%，平均0.5%。⑤硅質(zhì)，主要為石英的次生加大以及粒間部分自生石英顆粒(如圖3(a))，含量0%～2.1%，平均0.4%。

(a)方解石膠結(jié)、石英此生加大(LH26井)(b)鐵白云石/黃鐵礦(LH27井)

(c)高嶺膠結(jié)、石英此生加大(LH26井)(d)蜂窩狀伊/蒙混層(PY35)

(e)原生粒間孔隙、粒間溶孔(LH26井)(f)粒間溶孔、長石粒內(nèi)溶孔(LH16井)

(g)長石粒內(nèi)溶孔(LH26井)(h)鑄模孔(LH26井)

圖3珠江組膠結(jié)物、孔隙類型顯微照片

2儲層孔隙特征

根據(jù)鑄體薄片顯微觀察與統(tǒng)計，認為白云凹陷珠江組砂巖儲層常見的孔隙為原生粒間孔、碎屑顆粒的粒間溶蝕孔、長石及巖屑的粒內(nèi)溶蝕孔、以及膠結(jié)物晶間孔等(圖4)。研究區(qū)珠江組砂巖中溶蝕作用普遍較強，溶蝕孔隙為主要的孔隙類型，總體上可歸為以下幾種類型：

1)原生粒間孔。原生粒間孔系指的是形成砂巖沉積物在沉積時就已形成并保存至今的孔隙[5]。研究區(qū)砂巖中原生粒間孔含量較低，0%～5.2%，平均1.1%(如圖3(e))。研究區(qū)原生孔隙一部分被各類膠結(jié)物和雜基所充填，一部分井后期溶蝕作用改造形成粒間擴大孔。

2)粒間溶孔。這是本區(qū)最主要的次生孔隙類型，含量0.1%～16.5%，也有學者稱之為粒間擴大孔[6]。主要為長石、石英及巖屑等碎屑顆粒邊緣溶蝕，孔隙形態(tài)即為不規(guī)則，常見港灣狀(如圖3(f))。該類孔隙對研究區(qū)砂巖儲集性能貢獻較大。

3)粒內(nèi)溶孔。研究區(qū)粒內(nèi)溶孔主要以長石顆粒的內(nèi)部溶蝕為主，含量0.1%～5.1%，其次為巖屑顆粒的內(nèi)部溶蝕，研究區(qū)中長石顆粒一般可見沿著解理被溶蝕而成的粒內(nèi)溶孔(如圖3(g))。碎屑顆粒的粒內(nèi)溶孔一般含有部分殘留以及一些自生礦物(如高嶺石)，使得孔隙吼道一般較窄，因此其對砂巖滲透率貢獻較小[6]。而當碎屑顆粒在強溶蝕作用下，使得碎屑顆粒完全被溶蝕而僅留下顆粒輪廓形成鑄?？?如圖3(h))。雖然這種孔隙在研究區(qū)含量較低(0%～2.1%)，但這種孔隙的形成對擴大儲層空間的影響很大。

4)其他孔隙。包括生物體腔孔、高嶺石晶間孔以及填隙物中的微孔等，總體含量較低。晶間孔主要指的是高嶺石等粘土礦物的內(nèi)部孔隙，一般為礦物形成后的溶蝕作用產(chǎn)生的次生孔隙或是膠結(jié)物形成時產(chǎn)生的原生孔隙殘余。填隙物中的微孔隙，一般直徑小于2 μm，常發(fā)育在雜基含量較高的層段。

圖4　研究區(qū)砂巖孔隙類型及含量直方圖

3影響砂巖儲集物性的主要因素

通過研究區(qū)砂巖各類成巖礦物在孔隙中的分布特征、相互關(guān)系和其碎屑顆粒之間的關(guān)系等綜合分析可以得出，影響砂巖儲集性能較大的為壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用。其中壓實作用和膠結(jié)作用為破壞性成巖作用，溶蝕作用為建設性成巖作用。

總體上珠江組壓實作用中等，碎屑顆粒呈點—線接觸，這為砂巖原始孔隙的保存提供了基礎。膠結(jié)作用中，碳酸鹽膠結(jié)物對儲層的破壞性較大，碳酸鹽膠結(jié)物呈連晶式膠結(jié)，使得碎屑顆粒呈“漂浮”，使得儲層原生孔隙急劇下降。大量鑄體薄片鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，該區(qū)溶蝕作用強，主要為長石、巖屑及部分石英的溶蝕為主，拒前人研究珠江口盆地存在4套烴源巖，其中珠江組烴源巖處于未成熟階段，珠海組烴源巖處于低成熟階段[7,8]，正值有機酸生成的鼎盛時期，從而可以提供大量的酸性流體，使得儲層發(fā)生溶蝕作用而形成次生孔隙。

4結(jié)語

(1)研究區(qū)珠江組砂巖主要以巖屑

長石砂巖和長石巖屑砂巖為主，部分為巖屑石英砂巖、和長石砂巖。填隙物中以雜基和碳酸鹽巖為主，其次為高嶺石和伊/蒙混層，少量硅質(zhì)和黃鐵礦。

(2)珠江組砂巖中孔隙主要有4種類型，即原生粒間孔、粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔及其他孔隙，其中粒間溶孔對研究區(qū)砂巖儲集性能貢獻最大。

(3)影響研究區(qū)砂巖儲集性能主要為壓實作用、膠結(jié)作用和溶蝕作用綜合作用結(jié)果。其中中等壓實作用為砂巖原始孔隙保存提供了保證，碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組砂巖儲集變差的主要因素，溶蝕作用是使得砂巖儲集物性變好的主要因素，而酸性流體的注入為長石、巖屑及石英等碎屑顆粒的溶蝕提供了物質(zhì)基礎。

參考文獻

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[收稿日期]2015-09-02

[基金項目]國家科技重大專項(2011ZX05025-003)

[作者簡介]王代富(1990-)，男，陜西安康人，在讀碩士研究生，主攻方向：儲層沉積學、石油地質(zhì)學。

[中圖分類號]P588.21+2.3

[文獻標識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0193-02