西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲層主控因素分析

秦蘭芝，謝晶晶，張武

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200030)

西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲層主控因素分析

秦蘭芝，謝晶晶，張武

(中海石油(中國)有限公司上海分公司，上海 200030)

針對西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲層主控因素不明的現(xiàn)狀，采取物性測試、鑄體薄片、掃描電鏡觀察與地質(zhì)統(tǒng)計等手段開展了儲層特征研究。鏡下鑒定表明平北斜坡帶(圖1)平湖組(E2p)儲層巖石類型以長石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，顆粒分選和磨圓度較好；孔隙主要以粒間溶孔為主，并保存一定量的原生孔隙；儲層物性在中深層以中孔中滲儲層為主，在深層、超深層以低孔低滲儲層為主，但仍發(fā)育大量的優(yōu)質(zhì)儲層。儲層發(fā)育主控因素研究表明，沉積微相決定了儲層的原始儲集條件，厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪物性較差；溶蝕作用有助于形成次生孔隙，是最重要的建設(shè)性成巖作用；超壓與烴類充注降低壓實作用及膠結(jié)作用對原生孔隙的破壞，是研究區(qū)深層仍然保存有優(yōu)質(zhì)儲層的主要原因。

平北區(qū)；平湖組；儲層特征；超壓；溶蝕作用

圖1 西湖凹陷區(qū)域圖

圖2 西湖凹陷平北區(qū)巖石類型三角圖

西湖凹陷平北區(qū)是東海油氣勘探的主戰(zhàn)場，研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)儲層埋深跨度大、非均質(zhì)性強(qiáng)、物性變化較快。前人針對研究區(qū)始新統(tǒng)平湖組(E2p)儲層的巖石學(xué)特征、物性特征、成巖作用等方面開展了相關(guān)研究[1,2]，但前人大多單一地從儲層方面進(jìn)行研究，未綜合考慮沉積作用、超壓作用等影響，且受限于前期井資料較少，因此對平北斜坡帶E2p優(yōu)質(zhì)儲層的主控因素存在較大的爭議，亟需對E2p的儲層特征及主控制因素開展研究，以指導(dǎo)西湖凹陷勘探工作的進(jìn)行。

筆者在認(rèn)識研究區(qū)巖石學(xué)特征的基礎(chǔ)之上，利用鑄體薄片、掃描電鏡等多種分析化驗手段對平北斜坡帶E2p儲層特征進(jìn)行有效研究。繼而從沉積作用、成巖作用、異常高壓等方面進(jìn)行分析，查明平北斜坡帶E2p儲層的主控因素，為下一步油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

西湖凹陷位于東海陸架盆地東部坳陷帶，北起虎皮礁凸起，南至釣北凹陷，西鄰海礁隆起和漁山東低隆起，東以釣魚島隆褶帶為界，整體呈北東-南西走向分布。西湖凹陷由西向東依次劃分為西部斜坡帶、西次凹、中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶、東次凹和東部斷階帶5個構(gòu)造單元[3,4](圖1)。研究區(qū)平北區(qū)位于西部斜坡帶中部，由團(tuán)結(jié)亭、寶云亭、武云亭、孔雀亭及來鶴亭5個構(gòu)造組成，是西湖凹陷主要油氣聚集帶之一。該次研究的目的層段E2p為斷陷期所沉積，地層自下而上可分為平一到平四段4個明顯的巖性段，又進(jìn)一步細(xì)分為P1～P12共12個砂層組[5～8]。

2 儲層特征

2.1巖石學(xué)特征

根據(jù)西湖凹陷平北區(qū)E2p儲層鑒定表明，其以灰白色細(xì)-中砂巖為主，含少量粉砂巖及含礫砂巖，巖石類型以長石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，次為巖屑質(zhì)石英砂巖及長石質(zhì)石英砂巖，其他類型相對較少(圖2)。剛性石英顆粒含量較高，平均體積分?jǐn)?shù)均在65%以上，長石體積分?jǐn)?shù)為14.72%～16.19%，巖屑體積分?jǐn)?shù)為18.35%～19.16%。分選以好為主，其次為中-好及中等分選；磨圓度則以次圓-次棱、次棱-次圓為主。儲層中填隙物由膠結(jié)物和泥質(zhì)雜基構(gòu)成，膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，其次為高嶺石膠結(jié)，少量硅質(zhì)膠結(jié)，其體積分?jǐn)?shù)為3.27%～6.3%。E2p沉積時期水動力條件強(qiáng)，受潮汐作用砂巖反復(fù)淘洗，泥質(zhì)雜基少，平均體積分?jǐn)?shù)為1.53%～3.23%(表1)。

表1 西湖凹陷平北區(qū)E2p儲層巖礦組分特征表

2.2孔隙類型

西湖凹陷平北區(qū)E2p儲層孔隙類型以次生孔隙為主，保存有一定量的原生孔，局部發(fā)育鑄?？?。次生孔隙主要為長石及部分易溶巖屑溶蝕形成的粒間溶孔及粒內(nèi)孔，粒間擴(kuò)大溶孔占孔隙比重大，次生孔隙占比70%以上，部分層位高達(dá)90%，微裂縫不常見(圖3)。

2.3儲層物性特征

根據(jù)平北區(qū)10口探井取心資料分析表明，平北區(qū)E2p儲層孔隙度在6%～25%之間均有分布，滲透率主要分布在10～100mD，其次為0.1～10mD及100～500mD，常規(guī)儲層和低孔、低滲儲層共同發(fā)育(圖4)。

平北區(qū)儲層在埋深2000～3500m的中深層以常規(guī)儲層為主，埋深3500～4500m的深層以低孔、低滲儲層為主，但同樣保存大量常規(guī)儲層；埋深超過4500m的超深層，平北區(qū)E2p仍保存大量低滲-特低滲儲層。優(yōu)質(zhì)儲層在平北區(qū)E2p廣泛分布，隨著埋深增加物性有所變差，但在4000m以下深度仍然發(fā)育大量的優(yōu)質(zhì)儲層。

圖4 平北區(qū)E2p儲層物性分布直方圖

3 儲層物性控制因素分析

西湖凹陷平北區(qū)E2p儲層埋深跨度大、物性變化較快，物性隨著埋深的加大逐漸變差且具有強(qiáng)非均質(zhì)性特征。筆者通過沉積微相、成巖過程中的溶蝕作用及超壓與烴類充注等方面對其物性控制因素進(jìn)行分析。

3.1沉積微相對物性的控制

河流相砂巖由于水動力較強(qiáng)，發(fā)育有較多的含礫砂巖、中粗砂巖等粗巖相帶，這些粗巖相帶相較于細(xì)巖相帶具有更好的物性條件，是優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育的有利部位。

針對不同沉積相帶、不同厚度砂巖物性條件進(jìn)行對比可知，E2p在深度相近的情況下厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪由于沉積時水動力較弱，物性較差。如平北區(qū)AX1井3885～3892m厚7m的河口壩砂巖，孔隙度主要范圍是15.6%～18.8%，滲透率范圍是4.8～102mD，屬于中孔、中低滲儲層；3910～3925m厚15m的潮道砂巖，孔隙度主要范圍是9.5%～15.1%，滲透率范圍是2.7～145mD，屬于低孔、中低滲儲層；3961～3964m厚3m的砂坪砂巖，孔隙度主要范圍是9.1%～13.4%，滲透率范圍1.7～10.2mD，屬于低孔、低滲儲層；4050～4054m厚4m的混合坪砂巖，孔隙度主要范圍是4.3%～10.4%，滲透率范圍是0.03～0.07mD，屬于特低孔特超低滲儲層(表2)。

表2 AX1井E2p不同沉積微相儲集物性統(tǒng)計表

針對平北區(qū)不同深度井的泥質(zhì)含量與物性對比表明，隨著埋深與成巖演化程度的增強(qiáng)，物性對泥質(zhì)含量的變化尤為敏感(圖5)。在同一個地區(qū)，在相似埋深和相同沉積相帶的條件下孔隙度相近，滲透率受泥質(zhì)含量影響明顯，泥質(zhì)含量變高則滲透率明顯降低。粗巖相帶沉積時水動力強(qiáng)，泥質(zhì)雜基沉積較少，是平北區(qū)深層形成優(yōu)質(zhì)儲層的有利相帶。泥質(zhì)雜基含量高低對后期成巖作用影響十分明顯，成巖演化過程中隨著溫度升高，泥質(zhì)雜基會轉(zhuǎn)化形成伊-蒙混層，當(dāng)埋深及地溫到達(dá)一定深度，會產(chǎn)生大量絲縷狀和搭橋狀成巖伊利石，對儲層造成較大破壞。

圖5 平北區(qū)AX2井P10取心段四性關(guān)系圖

3.2溶蝕作用

針對研究區(qū)孔隙類型進(jìn)行統(tǒng)計分析表明，次生孔隙占比70%以上，部分層位高達(dá)90%，在掃描電鏡及鑄體薄片下可以觀察到大量長石被溶蝕形成的次生孔隙(圖3)，溶蝕作用是研究區(qū)最重要的建設(shè)性成巖作用。

平北區(qū)E2p 3500～4500m均處于有利于溶蝕的中成巖A期，從儲層演化的角度來說，產(chǎn)生的自生高嶺石通常是長石溶解和次生孔隙發(fā)育的指示礦物[9～11]。研究區(qū)砂巖孔隙度、滲透率與自生高嶺石體積分?jǐn)?shù)之間均表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系(圖6)。研究認(rèn)為，長石等硅鋁酸鹽溶蝕反應(yīng)，耗氫離子的同時，鋁、硅離子逐漸富集，在運移速率低部位結(jié)晶析出而造成高嶺石發(fā)育，研究區(qū)自生高嶺石晶體較大而相對分散，對于儲層物性的影響作用有限，因此溶蝕作用強(qiáng)且滲流好的砂體更易形成優(yōu)質(zhì)儲層。

圖6 平北區(qū)E2p高嶺石體積分?jǐn)?shù)與物性關(guān)系圖

3.3超壓與烴類充注

目前平北區(qū)在3800～4500m深層普遍發(fā)育異常高壓，壓力系數(shù)1.2～1.6之間。近年來的勘探研究認(rèn)為該區(qū)異常壓力主要由欠壓實及生烴造成，而生烴增壓是形成異常高壓的最主要因素。

異常壓力對成巖作用的影響主要體現(xiàn)在抑制壓實作用從而保護(hù)孔隙，烴類的充注能抑制自生礦物特別是伊利石的形成[12]。超壓與烴類充注能夠降低壓實作用及膠結(jié)作用對原生孔隙的破壞，使較深的儲層中依然保持相對較好的儲集物性[13～15]。多口井資料統(tǒng)計，深層E2p砂巖儲層的孔隙度、滲透率與壓力系數(shù)具有明顯的正相關(guān)關(guān)系，進(jìn)入超壓地層后，隨深度增加孔隙度和滲透率減小趨勢明顯變緩且具有增大的特征(圖7)。異常壓力條件下平北區(qū)深部儲層依然保持相對較好的儲集性能。

圖7 平北AX3井地層壓力、物性與深度變化關(guān)系

通過研究表明E2p深層儲層致密化一方面主要受沉積作用先天控制，即由于沉積時水動力弱，初始沉積顆粒粒度細(xì)，泥質(zhì)雜基含量高，顆粒分選差，成巖過程中易導(dǎo)致儲層致密；另一方面受成巖作用控制，可細(xì)分為壓實成因型和膠結(jié)成因型，前者主要是由于砂巖中軟顆粒含量較高，抗壓實能力減弱，達(dá)到一定埋深后壓實減孔造成儲層致密；后者則是成巖演化到中成巖B期以后，自生礦物膠結(jié)固結(jié)砂巖造成儲層致密。綜合分析認(rèn)為，影響平北區(qū)E2p深層低孔低滲儲層物性的因素主要為沉積微相、溶蝕作用、超壓和烴類早期充注。

4 結(jié)論

1)西湖凹陷平北區(qū)E2p儲層巖石類型以長石巖屑質(zhì)石英砂巖為主，剛性顆粒石英含量較高；巖石顆粒分選好，磨圓以次圓-次棱、次棱-次圓為主；填隙物中膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，泥質(zhì)雜基相對較少?？紫额愋鸵源紊紫稙橹?，保存有一定量的原生孔。

2)研究區(qū)E2p在深度相近的情況下厚層潮道和河口壩物性較好，薄層砂坪和混合坪由于沉積時水動力較弱而導(dǎo)致物性較差；粗相帶沉積時水動力強(qiáng)，泥質(zhì)雜基沉積較少，是平北區(qū)深層形成優(yōu)質(zhì)儲層的有利相帶。

3)成巖作用中溶蝕作用是研究區(qū)最重要的建設(shè)性成巖作用，形成各種類型的次生孔隙，大大改善了儲層的物性，溶蝕作用強(qiáng)且滲流好的砂體更易形成優(yōu)質(zhì)儲層。

4)平北構(gòu)造帶E2p的異常壓力對成巖作用的影響主要體現(xiàn)在抑制壓實作用而保護(hù)孔隙，烴類的充注能抑制自生礦物特別是伊利石的形成，使較深的儲層中依然可以保持相對較好的儲集物性。

[1]舒艷，胡明毅，蔣海軍，等. 西湖凹陷西部斜坡帶儲層成巖作用及孔隙演化[J].海洋石油，2011，31(4)：63～67.

[2]高偉中，楊彩虹，趙洪.東海盆地西湖凹陷熱事件對儲層的改造及其機(jī)理探討[J]. 石油實驗地質(zhì), 2015, 37(5):548～554.

[3]蔡華，張建培，唐賢君.西湖凹陷斷裂系統(tǒng)特征及其控藏機(jī)制[J].天然氣工業(yè)，2014，34(10)：18～26.

[4] 林承焰，孫小龍，馬存飛，等.西湖凹陷中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶花港組儲層物性演化[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2017，46(4)：700～709.

[5]陶士振，鄒才能. 東海盆地西湖凹陷天然氣成藏及分布規(guī)律[J].石油勘探與開發(fā)，2005，32(4)：103～110.

[6]袁學(xué)旭，郭英海，趙志剛，等.以米式旋回為標(biāo)尺進(jìn)行測井層序劃分對比——以東海西湖凹陷古近-新近系地層為例[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013，42(5)：766～773.

[7]張國華，張建培. 東海陸架盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)特征及成因機(jī)制探討[J].地學(xué)前緣，2015，22(1)：260～270.

[8]王子煜，張明利. 東海西湖凹陷新生界主要不整合面地層剝蝕厚度恢復(fù)[J].地質(zhì)論評，2005，51(3)：309～318.

[9]宋國奇，劉鵬，劉雅利.渤海洼陷沙河街組四段下亞段成巖作用與儲層孔隙演化[J].沉積學(xué)報，2014，32(5)：941～948.

[10]Stroker T M，Harris N B，Elliott W C.Diagenesisof a tight gas sand reservoir: Upper Cretaceous Mesaverde Group, Piceance Basin, Colorado [J].Elsevier，2013，40：48～68.

[11]鄒明亮，黃思靜，胡作維，等. 西湖凹陷平湖組砂巖中碳酸鹽膠結(jié)物形成機(jī)制及其對儲層質(zhì)量的影響[J].巖性油氣藏，2008，20(1)：47～52.

[12]張先平，張樹林，陳海紅，等. 東海西湖凹陷平湖構(gòu)造帶異常壓力與油氣成藏[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，2007，27(3)：93～97.

[13]張慶，直鈺平.利用地震速度預(yù)測地層壓力[J].工程地球物理學(xué)報，2010，6(7)：711～713.

[14]宋海強(qiáng)，李維峰.平衡壓力法估算地層壓力[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008， (10)： 198～200.

[15]趙國欣.烴源巖中異常高壓研究——以渤海灣盆地東營凹陷古近系為例[J].石油實驗地質(zhì)，2008，4(30)：340～343.

[編輯] 宋換新

TE122.2

A

1673-1409(2017)19-0013-06

2017-07-10

國家科技重大專項(2016ZX05027001)。

秦蘭芝(1983-)，女，工程師，現(xiàn)主要從事沉積儲層研究,qinlzh2@cnooc.com.cn。

[引著格式]秦蘭芝，謝晶晶，張武.西湖凹陷平北區(qū)平湖組儲層主控因素分析[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2017,14(19):13～18.