東海盆地中央洼陷帶花港組優(yōu)質(zhì)儲層特征及其主控因素

侯凱文，張彥振

（中海石油（中國）有限公司上海分公司，上海 200335）

西湖凹陷中央洼陷帶大型反轉(zhuǎn)背斜是東海陸架盆地最重要的油氣勘探領(lǐng)域之一，主力勘探層系為古近系漸新統(tǒng)花港組。多年勘探實踐表明，西湖凹陷中央洼陷帶花港組背斜氣藏，氣柱高度大，氣層厚度大，含氣面積廣，資源規(guī)模巨大，即具有“三大一廣”優(yōu)勢特征。同時主力層埋深較大（3000～4500m之間），以低滲—特低滲儲層為主，低滲儲層分布特征以及優(yōu)質(zhì)儲層主控因素尚不清晰，嚴重制約了中央洼陷帶的勘探進程［1-6］。本文利用綜合鉆井巖心、鑄體薄片、掃描電鏡、物性資料等分析化驗資料，開展西湖凹陷中央洼陷帶花港組儲層沉積特征、巖石學(xué)特征、儲集空間類型、物性特征及其相互關(guān)系的研究，總結(jié)花港組沉積特征、儲層特征及優(yōu)質(zhì)儲層控制因素。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

西湖凹陷是中國近海最大的含油氣凹陷，西側(cè)為海礁凸起，東側(cè)以釣魚島隆褶帶為界，呈北北東展布，面積約5.18×104km2，沉積厚度最大15km；具“東西分帶，南北分塊”的構(gòu)造特征，自西向東可劃分為西部斜坡帶、中央洼陷帶和東部斷階帶等3個構(gòu)造單元（圖1）［7-8］。西湖凹陷新生代主要經(jīng)歷了基隆運動、甌江運動、玉泉運動、龍井運動和沖繩海槽運動，自下而上發(fā)育前始新統(tǒng)，始新統(tǒng)平湖組，漸新統(tǒng)花港組，中新統(tǒng)龍井組、玉泉組和柳浪組，上新統(tǒng)三潭組及更新統(tǒng)東海群。

西湖凹陷花港組縱向上可分為上、下兩段，其中H1～H5屬于花上段、H6～H12屬于下段，總體上發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系［9］。中央洼陷帶花港組物源主要來自北部虎皮礁隆起，局部受東西向短軸物源控制［10-13］?；ǜ劢M儲層埋深普遍在3000m以深，屬于中深層—深層儲層，物性主要受沉積和成巖作用雙重控制，鉆井證實主要為低滲—特低滲砂巖儲層，物性隨埋深的不斷加大逐漸致密，壓實和膠結(jié)作用是儲層致密化的主要因素［14］。

圖1 西湖凹陷區(qū)域構(gòu)造單元劃分Fig.1 Tectonic unit division of Xihu sag

2 沉積與儲層分布特征

2.1 沉積特征

沉積作用是控制西湖凹陷漸新統(tǒng)花港組儲層發(fā)育的主要因素。一方面沉積作用使儲層早期分異，另一方面為后期成巖改造提供物質(zhì)基礎(chǔ)。以往研究結(jié)果表明，西湖凹陷中央洼陷帶花港組主要發(fā)育陸相背景下的河流、三角洲、湖泊沉積體系，結(jié)合砂礫巖發(fā)育規(guī)律，礫石定向排列、重礦物特征、鋯石定年等研究分析，北部軸向物源為主［8-12］。

花港組上段沉積早期（H3～H5），研究區(qū)北部B1井區(qū)、A1井區(qū)花港組H3-H5巖性以細砂巖、中粗砂巖、砂礫巖為主，反映強水動力條件，屬于典型的辮狀河心灘與河床底部滯留沉積（圖2(a,b)、圖3）；順物源方向（南北向）常規(guī)地震剖面揭示低頻強反射的疊瓦狀前積地震相，反映辮狀河道不斷向前推進（圖4a）。到研究區(qū)中部Y3井區(qū)水體逐漸加深，沉積地層巖性粒度變細，巖性以細砂巖為主，屬于辮狀河三角洲前緣水下分流河道沉積；研究區(qū)南部Y1、Y2井區(qū)水體進一步加深，巖性以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為主，同時巖心可見煤層、生物擾動、黑色泥巖（圖2(c,d)）。

花港組上段晚期（H1～H2沉積期），研究區(qū)整體水體較深，發(fā)育濱淺湖沉積，巖性主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖以及一些薄層細砂巖，呈現(xiàn)“厚泥夾薄砂”特征，并發(fā)育一些薄煤層；同時常規(guī)地震剖面具有典型的平行/亞平行弱反射特征，代表穩(wěn)定的厚泥薄砂互層的濱淺湖相特征（圖4b）?；ǜ劢MH1～H2總體沉積厚度大，集中分布在150～300m之間。

圖2 西湖凹陷中央洼陷帶花港組典型巖心照片F(xiàn)ig.2 Typical core photos of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

圖3 西湖凹陷中央洼陷帶花港組箱形 漏斗形 鐘形測井相Fig.3 Box, funnel and bell facies of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

2.2 儲層分布特征

通過對西湖凹陷中央洼陷帶已鉆井砂體剖面來看（圖5），花港組砂巖儲層主要分布在H3～H5，埋深集中分布在3000～4500m，以厚層箱狀砂巖為主?？v向上H3多期水道疊置連片發(fā)育，砂巖儲層遍布全區(qū)；H4疊置水道主要分布在B1井區(qū)、A1井區(qū)；H5疊置水道主要分布在A1井區(qū)、Y3井區(qū)；局部發(fā)育孤立的單期水道砂體。平面上砂巖儲層主要分布在中北部B1井區(qū)、A1井區(qū)、Y3井區(qū)，向南到Y(jié)1井區(qū)儲層厚度逐漸減薄，到Y(jié)2井區(qū)除H3發(fā)育兩套砂巖儲層外，整體上相變?yōu)槟鄮r?；ǜ劢MH1～H2整體上發(fā)育以泥質(zhì)巖為主，局部夾薄層指狀砂巖。

圖4 西湖凹陷中央洼陷帶花港組典型地震相特征Fig.4 Typical seismic facies characteristics of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

圖5 西湖凹陷中央洼陷帶花港組儲層分布特征Fig.5 Reservoir distribution characteristics of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

3 儲層基本特征

3.1 巖石學(xué)特征

西湖凹陷中北部薄片鑒定結(jié)果揭示，花港組儲層主要巖性為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖、長石石英砂巖和巖屑石英砂巖等（圖6）；陸源碎屑顆粒占55%～100%，平均89%，以石英為主，次為長石、巖屑；剛性石英相對體積分數(shù)為40%～91%，平均74%，單井石英為主；長石相對體積分數(shù)為3%～28%，平均14%，正長石為主，少量斜長石和微斜長石；巖屑相對體積分數(shù)為0～32%，平均13%，整體上成分成熟度接近3。粒度以中—細粒為主，分選中—好，磨圓度為次棱—次圓為主；填隙物中泥質(zhì)雜基體積分數(shù)較低，砂巖比較潔凈；雜基的成分體積分數(shù)介于3%～11%，平均4.8%；膠結(jié)物體積分數(shù)為0.3%～7.3%，平均1.5%，通常＜2%，其主要成分為方解石、石英次生加大和綠泥石等。巖屑成分以巖漿巖巖屑為主，次為沉積巖巖屑，少量變質(zhì)巖巖屑。

3.2 儲集空間類型

圖6 西湖凹陷中央洼陷帶花港組儲層巖石學(xué)三角圖Fig.6 Petrological triangle of Huagang Formation Reservoir in central depression belt of Xihu Sag

根據(jù)鑄體薄片鑒定和掃描電鏡分析，西湖凹陷中北部花港組砂巖儲層的儲集空間主要是孔隙，僅見極少量微裂縫?？紫额愋鸵粤ｉg溶孔、粒內(nèi)溶孔為主，次為原生粒間孔。次生孔隙，形態(tài)多樣，發(fā)育程度高，巖屑砂巖中最發(fā)育，粒間溶孔主要由粒間雜基溶蝕和碎屑顆粒邊緣溶蝕形成，兩者常?；祀s分布，難以區(qū)分；粒內(nèi)溶孔包括長石溶蝕孔和巖屑中不穩(wěn)定礦物的選擇性溶蝕孔，以長石溶孔為主，局部長石完全溶蝕形成鑄膜孔（圖7）。原生孔隙形狀為多角狀、不規(guī)則狀，發(fā)育程度較高。

圖7 西湖凹陷中央洼陷帶花港組儲層孔隙類型Fig.7 Pore types of Huagang Formation Reservoir in central depression belt of Xihu Sag

3.3 物性特征

依據(jù)西湖凹陷中央洼陷帶多口探井巖心、壁心實測物性測試資料（圖8），花港組儲層孔隙度為4.1%～24.6%，平均值為10.5%，主要分布在7%～15%之間，其中孔隙度小于15%的占比89.4%，屬于低孔—特低孔；花港組儲層滲透率為0.04～279mD，平均值為7.06mD，分布范圍較廣，非均質(zhì)性較強，主要分布在0.5～10mD之間，總體屬于低滲—特低滲；物性總體隨深度增加逐漸變差，受壓實作用控制明顯。

圖8 西湖凹陷中央洼陷帶花港組物性分布特征Fig.8 Distribution characteristics of physical properties of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

4 優(yōu)質(zhì)儲層主控因素

對西湖凹陷中北部儲層巖石薄片、掃描電鏡及實測物性資料綜合分析認為，花港組儲層受沉積微相和成巖作用雙重控制。有利的沉積微相導(dǎo)致儲層的原始物性較好，在此基礎(chǔ)上，加之溶蝕作用、環(huán)邊綠泥石膠結(jié)等建設(shè)性成巖作用改造，研究區(qū)花港組在超低孔超低滲的背景下形成優(yōu)質(zhì)儲層。

4.1 沉積微相

沉積相帶控制了儲層的發(fā)育條件及優(yōu)質(zhì)儲層的分布范圍，不同沉積微相的砂體具有不同的物性特征和分布規(guī)律，是控制儲層發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)。研究區(qū)儲層主要發(fā)育在辮狀河三角洲前緣的水下分流河道微相中，水下分流河道可分為多期疊置水道和單期孤立水道，其中多期疊置水道儲層厚度大，沉積過程中細粒部分（含泥質(zhì)）多被被沖刷帶走，保留較多粗粒部分，分選好，雜基低，孔候連通性好，物性較好，測井曲線通常表現(xiàn)為明顯的箱型；單期孤立水道儲層厚度較小，巖性從底部砂礫巖逐漸過渡到砂巖、粉砂巖和泥巖，底部見起伏不大的沖刷面，粒度較細，泥質(zhì)含量保留較多，物性較差，測井曲線表現(xiàn)為明顯的鐘形，其模式如圖9。

圖9 單期孤立水道和多期疊置水道沉積序列模式Fig.9 Sedimentary sequence model of single-stage isolated channel and multi-stage superimposed channel

以A1井鉆遇多期疊置水道和單期孤立水道為例，H3a發(fā)育厚138.2m的疊置水道，巖性主要為含礫細砂巖、細砂巖，平均孔隙度12.5%，平均滲透率9.2mD，H3b發(fā)育57.9m的孤立水道，巖性主要為細砂巖、粉細砂巖，平均孔隙度7.4%，平均滲透率0.28mD。同樣的H4a和H4b也是如此，詳見表1。

表1 西湖凹陷A1井多期疊置水道和單期孤立水道物性對比表Table 1 Comparison of physical properties between multi-stage supe rimposed channel and single-stage isolated channel of well A1 in Xihu Sag

4.2 溶蝕作用

對于長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖儲層來說，溶蝕作用主要表現(xiàn)為長石的溶蝕，鑄體薄片中可見長石沿解理縫部分溶蝕或全部溶蝕，形成粒內(nèi)溶孔和長石鑄模孔，掃描電鏡可見長石溶蝕產(chǎn)物高嶺石大量存在于粒間（圖10）。其次為一些巖屑組分和雜基的溶蝕以及少量的石英顆粒的溶蝕，形成一定量的粒間、粒內(nèi)溶孔，其中巖屑的溶蝕多表現(xiàn)為不穩(wěn)定組分溶蝕而同時穩(wěn)定組分被保留。

圖10 西湖凹陷中央洼陷帶花港組溶蝕面孔率與物性關(guān)系Fig.10 Relationship between dissolution rate and physical properties of Huagang Formation in central depression belt of Xihu Sag

研究區(qū)下伏平湖組煤系烴源巖中的有機質(zhì)在成巖演化的早期釋放大量有機酸［15］，晚期釋放大量CO2，使整個成巖環(huán)境長期處于弱酸性—酸性。酸性流體順斷層進入花港組砂巖后對部分易溶顆粒和膠結(jié)物進行溶蝕，產(chǎn)生次生孔隙，從而改善儲層的孔滲條件（圖11）?？傮w上研究區(qū)各類儲層中長石和其它易溶礦物含量較高，溶蝕作用普遍發(fā)育，溶蝕強度大，平均溶蝕面孔率占總面孔率的比例高達90%。溶蝕作用是一種建設(shè)性的成巖作用［16-18］，溶蝕作用較強的層段更容易形成有利的儲集體，是改善儲層滲流能力的重要因素。

圖11 西湖凹陷中央洼陷帶斷裂發(fā)育特征（剖面位置見圖1）Fig.11 Characteristics of fault development in central sag of Xihu Sag

5 結(jié)論

（1）西湖凹陷中央洼陷帶花港組發(fā)育辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系，研究區(qū)北部花港組H3～H5儲層主要發(fā)育于辮狀河心灘與河床底部滯留沉積，研究區(qū)中部儲層主要發(fā)育于辮狀河三角洲前緣水下分流河道砂，研究區(qū)南部逐漸入湖儲層相對不發(fā)育。

（2）西湖凹陷中央洼陷帶花港組主要巖性為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖、長石石英砂巖和巖屑石英砂巖。碎屑顆粒平均占比89%，以石英為主，次為長石、巖屑。其中石英以單晶石英為主，長石以正長石為主，巖屑以巖漿巖巖屑為主，粒間膠結(jié)物主要為黏土礦物和碳酸鹽膠結(jié)，儲集空間類型以次生溶蝕孔為主。

（3）西湖凹陷中央洼陷帶花港組三角洲前緣的水下分流河道，可分為多期疊置水道和單期孤立水道，其中多期疊置水道儲層厚度大，粒度粗，分選好，雜基低，孔候連通性好，物性較好，測井曲線通常表現(xiàn)為明顯的箱型；單期孤立水道儲層厚度較小，粒度偏細，泥質(zhì)含量保留較多，物性較差，測井曲線表現(xiàn)為明顯的鐘形。

（4）西湖凹陷中央洼陷帶下伏平湖組煤系烴源巖早期生產(chǎn)有機酸和晚期生成的CO2順斷層向上運移至花港組砂巖儲層中，造成花港組砂巖儲層長期處于酸性介質(zhì)中，大量長石和碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕，形成大量鑄模孔和粒間溶蝕，有效改善了花港組砂巖儲層的滲流能力。

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