蝕變閃長巖潛山儲層礦物組分特征與孔隙度的關(guān)系

毛 敏，袁勝斌，張立剛，李大冬，苗振華，李 浩

(1.中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司，天津 300457；2.東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318；3.提高油氣采收率教育部重點實驗室，黑龍江 大慶 163318)

0 引言

惠州26-6構(gòu)造位于南海東部海域珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷，是我國在珠江口盆地自營勘探發(fā)現(xiàn)的最大油氣田[1]，區(qū)域鉆探揭示潛山基底蝕變閃長巖廣泛發(fā)育[2-3]。由于潛山儲層受巖性、構(gòu)造位置、斷裂活動強度、蝕變程度及風(fēng)化、剝蝕作用等多重因素影響，潛山儲集空間發(fā)育具有明顯的非均勻性，定量表征和評價比較困難，預(yù)測難度大[4-7]。巖石礦物組分決定其脆性程度，影響著裂縫的發(fā)育程度，同時也能反映其蝕變和風(fēng)化林濾程度，對儲層物性有很好的指示性；但目前尚缺少明晰的定性和定量認識，限制了X-射線衍射全巖衍射錄井在儲層物性識別方面的應(yīng)用[8-11]。因此，該文對惠州26-6區(qū)塊蝕變閃長巖壁心開展了X-射線衍射實驗、薄片分析實驗和物性實驗，評價了巖石結(jié)構(gòu)、礦物組分特征和孔隙度值，提出了色率比、綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)及方解石填充指數(shù)模型和計算方法，揭示了礦物組分及其衍生參數(shù)與孔隙度的關(guān)系，為基于X-射線衍射錄井的潛山蝕變閃長巖儲層物性隨鉆識別提供參考。

1 蝕變閃長巖礦物組分特征

對惠州26-6區(qū)塊蝕變閃長巖壁心開展了孔隙度實驗、X-射線衍射全巖衍射實驗和薄片實驗，獲取了區(qū)塊蝕變閃長巖的孔隙度、礦物組分和微觀結(jié)構(gòu)特征。對14塊巖心的孔隙度進行了評價，結(jié)果如圖1所示，其中有5塊巖心孔隙度低，為0.25%～1.24%，其余9塊巖心孔隙度為4.87%～7.56%。

圖1 蝕變閃長巖孔隙度分布Fig.1 Porosity distribution of altered diorite

區(qū)塊蝕變閃長巖礦物組分特征如圖2所示。蝕變閃長巖主要有斜長石、角閃石、鉀長石、黃鐵礦、菱鐵礦、石英、綠泥石、高嶺石、伊利石、蒙脫石、方解石、白云石和非晶質(zhì)等,其中斜長石含量為9.3%～22.9%,角閃石含量為12.9%～23.4%,鉀長石含量為4.7%～11.1%,黃鐵礦含量為5.3%～9.4%,綠泥石含量為1.6%～5.4%,高嶺石含量為1.0%～5.4%。蝕變閃長巖薄片特征如圖3所示。

圖2 蝕變閃長巖礦物組分分布Fig.2 Mineral composition distribution of altered diorite

蝕變閃長巖整體蝕變強烈，斜長石自形晶較好，強黏土化；角閃石綠泥石化較嚴重，石英多呈他形鑲嵌于長石中，構(gòu)成嵌晶結(jié)構(gòu)；巖石受后期應(yīng)力作用，裂隙發(fā)育。

2 蝕變閃長巖孔隙度和礦物組分關(guān)系

礦物類型及含量是影響儲層儲集空間類型和孔隙度的關(guān)鍵因素。為了探尋蝕變閃長巖礦物組分和儲層物性的關(guān)系，根據(jù)上述實驗結(jié)果，建立了孔隙度和各礦物組分的交匯圖版。孔隙度與石英、斜長石、鉀長石、角閃石、黃鐵礦、綠泥石、高嶺石及方解石含量的相關(guān)性較好，如圖4所示。

圖4 蝕變閃長巖孔隙度和礦物組分關(guān)系Fig.4 Relationship between porosity and mineral composition of altered diorite

由圖4a可知，蝕變閃長巖隨著石英含量增大，孔隙度呈線性增大。由圖4b～圖4e可知，礦物組分在不同的孔隙度區(qū)間有不同的響應(yīng)特征。低孔隙度區(qū)，隨著斜長石和鉀長石含量增大，孔隙度呈線性增大，隨著角閃石和黃鐵礦增大，孔隙度呈線性減小；高孔隙度區(qū)，隨著斜長石和鉀長石含量增大，孔隙度呈線性減小，隨著角閃石和黃鐵礦增大，孔隙度呈線性增大。由圖4f和圖4g可知，隨著綠泥石和高嶺石增加，孔隙度成對數(shù)函數(shù)增加，增長速率有減緩的趨勢。由圖4h可知，隨著方解石含量升高，孔隙度呈線性增大。

3 蝕變閃長巖孔隙度主控因素分析

蝕變閃長巖潛山儲層物性主要受淺色礦物和暗色礦物的相對含量、火山物質(zhì)的蝕變程度和充填物的溶蝕性等因素影響。該文以各礦物含量衍生參數(shù)，即色率比、綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)以及方解石填充指數(shù)反映上述特性，并討論了各參數(shù)對孔隙度的影響規(guī)律。

3.1 色率比

由工區(qū)蝕變閃長巖孔隙度和礦物組分關(guān)系可知，影響孔隙度的主要造巖礦物有石英、斜長石、鉀長石、角閃石和黃鐵礦，其中不含鐵和鎂的石英、斜長石和鉀長石為淺色礦物，富含鎂和鐵的角閃石、黃鐵礦為暗色礦物[12-13]。色率比為影響儲層物性的主要造巖礦物中淺色礦物與暗色礦物含量的比值：

(1)

式中：IC為色率比；CQu為石英含量；COr為鉀長石含量；CAn為斜長石含量；CAm為角閃石含量；CPy為黃鐵礦含量。

色率比將多種造巖礦物數(shù)據(jù)整合為一個參數(shù)，使用時簡潔明了?？紫抖群蜕时汝P(guān)系如圖5所示。

圖5 色率比與孔隙度的關(guān)系Fig.5 Relationship between color ratio and porosity

由圖5可知，孔隙度存在界限值，在界限值兩側(cè)，孔隙度隨著色率比變化呈現(xiàn)相反的變化規(guī)律，通過2條線性趨勢線的交匯，獲得孔隙度的界限值為3.25%，當(dāng)孔隙度小于3.25%時，隨著色率比增大，孔隙度呈線性增大；當(dāng)孔隙度高于3.25%時，隨著色率比增大，孔隙度線性減小。分析原因，主要是因為工區(qū)蝕變閃長巖孔隙發(fā)育情況與脆性和蝕變作用強度有關(guān)，在低孔隙度區(qū)，脆性起主導(dǎo)作用，隨著淺色礦物增大，色率比增大，巖石的脆性增大，相同的構(gòu)造應(yīng)力下，裂縫越發(fā)育；在高孔隙度區(qū)，蝕變起主導(dǎo)作用，富含鎂和鐵的暗色礦物蝕變作用更強烈，導(dǎo)致隨著色率比增大，孔隙度減小。

3.2 綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)

火山物質(zhì)的蝕變過程及其形成的自身礦物，對孔隙的演化規(guī)律和儲層物性有重要影響[14-15]。工區(qū)蝕變閃長巖廣泛發(fā)育綠泥石和高嶺石，綠泥石多由富含鎂和鐵的暗色礦物蝕變生成，高嶺石多由長石類礦物蝕變生成，二者與儲層的孔隙度相關(guān)性好。依據(jù)綠泥石和高嶺石含量，計算綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)。

(2)

式中：IS為綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)；CCh為綠泥石含量；CKa為高嶺石含量。

依據(jù)工區(qū)蝕變閃長巖礦物組分測定結(jié)果，計算了對應(yīng)的綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)，繪制了綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)和孔隙度的交匯圖版，如圖6所示。由圖6可知，隨著綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)增大，蝕變閃長巖的孔隙度增大。

圖6 綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)和孔隙度關(guān)系Fig.6 Relationship between alteration index and porosity of chlorite and kaolinite

3.3 方解石填充指數(shù)

工區(qū)蝕變閃長巖經(jīng)歷了多期次巖溶作用的疊加改造，導(dǎo)致潛山風(fēng)化殼發(fā)育大量的溶蝕孔、溶洞及溶蝕縫等，部分溶蝕孔被礦物充填，充填物的類型影響孔隙的發(fā)育[16-18]。以方解石和白云石相對含量定義了方解石填充指數(shù)。

(3)

式中：IR為方解石填充指數(shù)；CCa為方解石含量；CDo為白長石含量。

方解石填充指數(shù)與孔隙度交匯圖版如圖7所示。

圖7 方解石填充指數(shù)和孔隙度關(guān)系Fig.7 Relationship between filling index and porosity of calcite

由圖7可知，隨著方解石填充指數(shù)增大，蝕變閃長巖孔隙度增大，儲層物性更好。分析原因，主要是因為在成巖過程中白云石的交代作用會產(chǎn)生新的固體礦物，沒有太大的體積空間形成，而方解石的溶蝕形成的離子易被水帶走，形成新的孔隙空間，有利于儲集層的形成。

4 結(jié)論

1)惠州26-6區(qū)塊蝕變閃長巖的組分主要有斜長石、角閃石、鉀長石、黃鐵礦、菱鐵礦、石英、綠泥石、高嶺石、伊利石、蒙脫石、方解石和白云石等，其中斜長石、角閃石和鉀長石含量較高，分別為9.3%～22.9%，12.9%～23.4%和4.7%～11.1%，整體蝕變強烈，綠泥石化和黏土化較嚴重。

2)區(qū)域蝕變閃長巖，隨著石英、綠泥石、高嶺石和方解石含量升高，孔隙度增大；孔隙度低值區(qū)，隨著斜長石和鉀長石含量升高，孔隙度增大；孔隙度高值區(qū)，隨著角閃石和黃鐵礦升高，孔隙度增大。

3)色率比、綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)以及方解石填充指數(shù)與孔隙度關(guān)系密切，低孔隙度區(qū)，隨著色率比、綠泥石和高嶺石蝕變指數(shù)及方解石填充指數(shù)增大，孔隙度升高。