禚喜準(zhǔn) 王 琪 李 娟 張 瑞 杜玉春 趙 越

1．遼寧工程技術(shù)大學(xué)地質(zhì)工程系 2．中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

國(guó)內(nèi)外勘探實(shí)踐證實(shí)，小于1 500m的中淺層，儲(chǔ)集物性有可能很差，如鄂爾多斯盆地埋深1 000多米的砂巖，其孔隙度小于10%，滲透率小于10mD［1］；而大于5 000m的深部?jī)?chǔ)集層有可能物性很好，如南阿拉巴馬州的上侏羅統(tǒng)諾弗利特組砂巖，埋深6 090m，孔隙度大于20%，滲透率為1 000mD［2］，我國(guó)的塔里木盆地也發(fā)現(xiàn)深度超過(guò)5 400m的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層［3］。此類現(xiàn)象與傳統(tǒng)的孔隙度—深度曲線差別很大，引起諸多學(xué)者對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層成因機(jī)理的探討［3－8］。早期碳酸鹽膠結(jié)是硅質(zhì)碎屑巖中比較普遍的一種現(xiàn)象，其存在對(duì)油氣的運(yùn)移和儲(chǔ)集有重要意義，很多油氣田的碎屑巖儲(chǔ)層中都或多或少地存在早期碳酸鹽膠結(jié)［3］。

1 地質(zhì)簡(jiǎn)況

恩平凹陷屬于珠江口盆地珠一坳陷的次一級(jí)構(gòu)造單元，古近紀(jì)開始發(fā)育斷陷—坳陷沉積。自下而上發(fā)育古近系文昌組、恩平組、珠海組和新近系珠江組、韓江組、粵海組、萬(wàn)山組等地層。其中文昌組、恩平組為陸相沉積，文昌組是恩平凹陷主要的烴源巖；珠海組、珠江組下部為海陸交互相沉積；珠江組上部、韓江組、粵海組、萬(wàn)山組為海相沉積［9］。恩平凹陷珠江組沉積期紅樹林成分較高，如三瓣費(fèi)氏粉、半瓣費(fèi)氏粉、光極費(fèi)氏粉及柯氏雙溝粉很發(fā)育［9］，是典型的熱帶植物群落，反映了古氣候炎熱。由于強(qiáng)烈的蒸發(fā)，靠近陸地的后濱及澙湖等相帶局部發(fā)育薄層碳酸鹽巖。珠江組早期碳酸鹽膠結(jié)的砂巖，一般與薄層泥灰?guī)r共生（圖1－e、f），含大量生物碎屑顆粒，垂直生物潛穴也很發(fā)育，與高鹽度、強(qiáng)蒸發(fā)的沉積環(huán)境密切相關(guān)。

2 早期碳酸鹽膠結(jié)砂巖的孔喉特征

恩平凹陷珠江組形成于海侵的過(guò)程，主要為一套分選、磨圓較好的石英細(xì)砂巖，局部地區(qū)發(fā)育薄層泥灰?guī)r。石英細(xì)砂巖中石英顆粒含量普遍大于80%，膠結(jié)物類型隨沉積相帶變化較大?？拷懙胤较虻臑I岸相帶，碳酸鹽膠結(jié)物含量平均在15%左右，顆粒之間被早期碳酸鹽膠結(jié)物充填，部分碳酸鹽含量很高，為基底式膠結(jié)的“懸浮砂”結(jié)構(gòu)。向海洋方向的下臨濱—淺海亞相，膠結(jié)物主要為綠泥石和硅質(zhì)膠結(jié)物，碳酸鹽膠結(jié)物含量較少。

圖1 早期碳酸鹽膠結(jié)砂巖孔喉特征分析圖

早期碳酸鹽膠結(jié)具有很強(qiáng)的非均質(zhì)性，即使差1 m，碳酸鹽膠結(jié)物的含量差別也會(huì)很大（圖1－a2、c2）。從巖石的鑄體薄片、壓汞曲線分析也可以看出，孔喉半徑與面孔率隨碳酸鹽含量變化很大（圖1－a1、c1、a2、c2）。根據(jù)碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)度，可以分為以下2類：

1）基底式膠結(jié)的鈣質(zhì)砂巖，表現(xiàn)為“懸浮砂”結(jié)構(gòu)。由于孔喉連通性差，酸性流體難以進(jìn)入，次生溶蝕孔隙不發(fā)育，僅在巖屑顆粒內(nèi)部見(jiàn)孤立的粒內(nèi)溶孔，溶孔內(nèi)部見(jiàn)大量溶蝕殘?。▓D1－a2、b2）。壓汞分析表明，此類巖石為細(xì)歪度，曲線平臺(tái)不明顯，孔喉分選比較差（圖1－a1、b1）。該砂巖滲透率一般低于10mD，排驅(qū)壓力大于0．65MPa，平均孔喉半徑小于0．44μm，主要為低孔、低滲儲(chǔ)層（圖1－a1、b1）。

2）孔隙式膠結(jié)的鈣質(zhì)砂巖，顆粒主要為點(diǎn)接觸，顆粒之間仍有大量空隙（圖1－c2、d2）。該砂巖為粗歪度，曲線平臺(tái)較明顯，孔喉分選較好（圖1－c1、d1）。由于孔喉粗大、連通性好，有利于酸性流體的滲流。在酸性流體溶蝕作用下，顆粒之間的早期碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕帶走，經(jīng)常出現(xiàn)“特大溶孔”（圖1－c2、d2）?？紫妒侥z結(jié)的鈣質(zhì)砂巖滲透率一般超過(guò)100mD，排驅(qū)壓力一般小于0．05MPa，平均孔喉半徑大于15μm，為高孔、高滲儲(chǔ)層（圖1－c1、d1）。

3 碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)度對(duì)砂巖孔隙演化模式的影響

3．1 主要成巖作用類型

3．1．1 壓實(shí)作用

珠江組沉積物由于埋深較淺（1 500～2 500m），壓實(shí)作用較弱，碎屑顆粒主要以點(diǎn)接觸為主，部分以漂浮—點(diǎn)接觸，觀察到的壓實(shí)現(xiàn)象有塑性巖屑變形（圖1）。

3．1．2 早期碳酸鹽膠結(jié)

珠江組砂巖中的石英、長(zhǎng)石等碎屑在鈣質(zhì)膠結(jié)物中呈“懸浮砂”結(jié)構(gòu)，說(shuō)明早期碳酸鹽膠結(jié)物形成于同沉積期（圖1－a2、b2）。膠結(jié)物的存在有利于防止壓實(shí)過(guò)程中的顆?；瑒?dòng)與重新排列。砂巖中的早期碳酸鹽膠結(jié)物可以起到承壓的作用，有利于原生孔隙的保存［3，7］。

3．1．3 溶蝕作用與烴類侵位

恩平凹陷油氣成藏期發(fā)生在距今10Ma左右，該時(shí)期珠江組的古埋深為1 000～2 000m（圖2）。根據(jù)地層埋藏史、成巖序列可以推斷，10Ma時(shí)珠海組的古孔隙度介于20%～35%（圖2）。烴源巖成熟過(guò)程中產(chǎn)生大量有機(jī)酸性流體，溶蝕碳酸鹽膠結(jié)物和碎屑顆粒，可以形成大量的次生孔隙（圖1－d2、圖3－d2），具備形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的潛能。油氣的早期注入，有利于抑制后期膠結(jié)，保護(hù)原生孔隙［10］。

3．2 碳酸鹽膠結(jié)強(qiáng)度對(duì)孔隙演化模式的影響

恩平凹陷珠江組砂巖，成巖序列與孔隙演化如下：早期碳酸鹽膠結(jié)物形成→早期快速壓實(shí)（孔隙度驟降）→機(jī)械穩(wěn)定壓實(shí)（孔隙度穩(wěn)定下降）→有機(jī)酸進(jìn)入→長(zhǎng)石、巖屑顆粒溶蝕→自生高嶺石形成與石英次生加大→烴類侵位→晚期碳酸鹽重結(jié)晶交代石英顆粒（圖2）。單旋回的伸展盆地，孔隙演化常表現(xiàn)為“三段式”，壓實(shí)作用是碎屑巖孔隙度變小的主控因素［11］。珠江組現(xiàn)今埋深為1 500～2 500m，巖石未發(fā)生強(qiáng)烈壓實(shí)，正處于“三段式”的孔隙度穩(wěn)定下降段（圖2）。由于酸性流體的改造作用，導(dǎo)致珠江組的孔隙度明顯回返（圖2）。珠江組早期碳酸鹽膠結(jié)物，形成于孔隙度驟降段之前的同沉積期（圖2），參與了孔隙的早期演化。但碳酸鹽含量的不同，對(duì)孔隙的演化具雙重性。

3．2．1 孔隙式膠結(jié)利于原生孔隙保存和次生孔隙形成

未早期膠結(jié)的砂巖，在埋藏壓實(shí)過(guò)程中，顆粒接觸逐漸緊密，孔隙度迅速減縮（圖3－a1和圖3－a2）?？紫妒侥z結(jié)的鈣質(zhì)砂巖，少量的碳酸鹽膠結(jié)物可以固結(jié)碎屑顆粒，防止顆粒的滑動(dòng)與重新排列（圖3－c1、c2）。

碳酸鹽膠結(jié)物通常比碎屑顆?；瘜W(xué)活動(dòng)性更強(qiáng)，容易發(fā)生溶蝕，且溶蝕后不產(chǎn)生殘骸。在文昌組烴源巖熱降解產(chǎn)生的酸性流體溶蝕下，粒間的早期碳酸鹽膠結(jié)物被溶蝕帶走，溶蝕比較徹底，形成“特大孔隙”（圖1－c2、d2）；長(zhǎng)石顆粒與巖屑顆粒也遭受溶蝕，部分長(zhǎng)石顆粒沿解理縫被溶蝕僅剩殘骸（圖1－c2、d2），形成粒內(nèi)溶孔。

早期碳酸鹽膠結(jié)的砂巖，碳酸鹽普遍交代石英顆粒，被交代的石英顆粒邊緣常呈“犬嚙狀”（圖3－d1）。假如后期存在酸性流體的溶蝕作用，交代部位將形成“凹槽狀”的孔隙（圖1－d2、圖3－d2）。因此，石英顆粒雖然是碎屑巖中的穩(wěn)定組分，不易被有機(jī)酸溶蝕，但由于早期碳酸鹽膠結(jié)物的交代作用，也可形成次生孔隙。

3．2．2 基底式膠結(jié)砂巖難以被溶蝕改造

基底式膠結(jié)的鈣質(zhì)砂巖，膠結(jié)物可以起到承壓作用，顆粒的接觸方式隨埋深增大幾乎不變（圖3－b1和圖3－b2）。但由于顆粒之間的孔隙被方解石膠結(jié)物充填，巖石致密，原生孔隙不發(fā)育。初始孔隙度很低，因而酸性流體難以進(jìn)入，后期的溶蝕作用較弱。珠江組的該類砂巖為低孔低滲儲(chǔ)層，僅在巖屑或長(zhǎng)石顆粒內(nèi)部發(fā)育孤立的粒內(nèi)溶孔（圖1－a2、圖1－b2）。

圖2 恩平凹陷珠江組成巖序列與孔隙度演化模式圖

圖3 早期碳酸鹽膠結(jié)與儲(chǔ)層發(fā)育特征示意圖

3．2．3 基底式膠結(jié)對(duì)下伏儲(chǔ)層的遮擋保護(hù)

鈣質(zhì)膠結(jié)作用非均質(zhì)性很強(qiáng)，同一環(huán)境中基底式膠結(jié)和孔隙式膠結(jié)的砂巖共同存在［12］。基底式膠結(jié)的鈣質(zhì)砂巖，滲透能力很差，但一般堅(jiān)硬致密，可以遮擋保護(hù)孔隙式膠結(jié)砂巖（圖3－c1、c2）。即使經(jīng)受深埋藏壓實(shí)作用，“孔隙式”膠結(jié)砂巖的顆粒接觸程度較低（圖1－c2、d2）。因此，“基底式”膠結(jié)砂巖有利于下伏砂巖原生孔隙的保存，早期碳酸鹽膠結(jié)的層位高滲與低滲儲(chǔ)層共生。

4 結(jié)論

1）早期碳酸鹽膠結(jié)對(duì)珠江組儲(chǔ)層的孔隙演化具有雙重性，基底式膠結(jié)的砂巖難以被溶蝕改造，低孔低滲；孔隙式膠結(jié)的砂巖因酸性液體溶蝕，可以形成“特大孔隙”，表現(xiàn)為高孔高滲特征。

2）早期碳酸鹽膠結(jié)物參與了孔隙演化的全過(guò)程，少量早期碳酸鹽膠結(jié)物對(duì)儲(chǔ)層的孔隙演化模式具有如下影響：承壓保護(hù)作用、為后期溶蝕提供物質(zhì)基礎(chǔ)、交代溶蝕石英顆粒。因此，早期碳酸鹽膠結(jié)可以為中淺層形成高孔高滲儲(chǔ)層以及深部形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層創(chuàng)造條件。

［1］李紅，柳益群，劉林玉．鄂爾多斯盆地西峰油田延長(zhǎng)組長(zhǎng)81低滲透儲(chǔ)層成巖作用［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（2）：209－217．LI Hong，LIU Yiqun，LIU Linyu．Diagenesis of Chang 81reservoir with low permeability in Xifeng Oilfield，Ordos Basin［J］．Oil ＆ Gas Geology，2006，27（2）：209－217．

［2］吳富強(qiáng)，鮮學(xué)富．深部?jī)?chǔ)層勘探、研究現(xiàn)狀及對(duì)策［J］．沉積與特提斯地質(zhì)，2006，26（2）：68－72．WU Fuqiang，XIAN Xuefu．Current state and countermeasure of deep reservoirs exploration［J］．Sedimentary Geology and Tethyan Geology，2006，26（2）：68－72．

［3］鐘大康，朱筱敏，李樹靜，等．早期碳酸鹽膠結(jié)作用對(duì)砂巖孔隙演化的影響——以塔里木盆地滿加爾凹陷志留系砂巖為例［J］．沉積學(xué)報(bào)，2007，25（6）：885－889．ZHONG Dakang，ZHU Xiaomin，LI Shujing，et al．Influence of early carbonate cementation on the evolution of sandstones：A case study from Silurian sandstones of Manjiaer Depression，Tarim Basin［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2007，25（6）：885－889．

［4］張曉峰，侯明才，陳安清．鄂爾多斯盆地東北部下石盒子組致密砂巖儲(chǔ)層特征及主控因素［J］．天然氣工業(yè)，2010，30（11）：34－38．ZHANG Xiaofeng，HOU Mingcai，CHEN Anqing．Features and main controlling factors of tight sandstone reservoirs in the Lower Shihezi Formation in the northeastern Ordos Basin［J］．Natural Gas Industry，2010，30（11）：34－38．

［5］禚喜準(zhǔn)，王琪，史基安．鄂爾多斯盆地鹽池—姬塬地區(qū)三疊系長(zhǎng)2砂巖成巖演化特征與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布［J］．礦物巖石，2005，25（4）：98－106．ZHUO Xizhun，WANG Qi，SHi Ji＇an．Diagenetic evolution and distribution of high quality reservoir of Chang 2sandstones（Upper Triassic）in Yanchi －Jiyuan Area，Ordos Basin［J］．Journal of Mineralogy and Petrology，2005，25（4）：98－106．

［6］丁楓，丁朝輝．奈曼旗凹陷奈1區(qū)塊九佛堂組儲(chǔ)層特征［J］．天然氣工業(yè)，2012，32（12）：37－43．DING Feng，DING Chaohui．Reservoir characteristics of the Jiufotang Formation in Nai 1block of the Naimanqi Depression，Kailu Basin［J］．Natural Gas Industry，2012，32（12）：37－43．

［7］徐北煤，盧冰．硅質(zhì)碎屑巖中碳酸鹽膠結(jié)物及其對(duì)儲(chǔ)層的控制作用的研究［J］．沉積學(xué)報(bào)，1994，12（3）：56－66．XU Beimei，LU Bing．The study of diagenetic carbonate in siliciclastic rock and it’s control on the reservoir［J］．Acta Sedimentologica Sinica，1994，12（3）：56－66．

［8］楊香華，葉加仁，孫永傳．深部高孔滲碎屑巖儲(chǔ)層的發(fā)育條件及其研究現(xiàn)狀［J］．地質(zhì)科技情報(bào)，1996，15（2）：57－61．YANG Xianghua，YE Jiaren，SUN Yongchuan．Studies on development conditions of high quality clastic reservoirs in great depths［J］．Geological Science and Technology Information，1996，15（2）：57－61．

［9］陳長(zhǎng)民，施和生，許仕策，等．珠江口盆地（東部）第三系油氣藏形成條件［M］．北京：科學(xué)出版社，2003．CHEN Changmin，SHI Hesheng，XU Shice，et al．The reservoir formation conditions in eastern Zhujiangkou Basin［M］．Beijing：Science Press，2003．

［10］王琪，史基安，薛蓮花，等．碎屑儲(chǔ)集巖成巖演化過(guò)程中流體—巖石相互作用特征——以塔里木盆地西南坳陷地區(qū)為例［J］．沉積學(xué)報(bào)，1999，17（4）：584－590．WANG Qi，SHI Ji＇an，XUE Lianhua，et al．Characteristics of fluid－rock interaction in clastic reservoir controlled by evolution of diagenetic environment：Taking the southwest depression of Tarim Basin as an example［J］．Acta Sedimentologica Sinica，1999，17（4）：584－590．

［11］禚喜準(zhǔn)，王琪，陳國(guó)俊，等．珠江口盆地恩平凹陷孔隙度演化模式與深部?jī)?chǔ)層評(píng)價(jià)［J］．天然氣地球科學(xué)，2007，18（5）：643－647．ZHUO Xizhun，WANG Qi，CHEN Guojun，et al．Vertical porosity variation of clastic reservoir rock in Enping Sag，Zhujiangkou Basin［J］．Natural Gas Geoscience，2007，18（5）：643－647．

［12］鐘廣法，馬在田．砂巖早期核心式碳酸鹽膠結(jié)作用的成像測(cè)井證據(jù)［J］．沉積學(xué)報(bào)，2001，19（2）：239－243．ZHONG Guangfa，MA Zaitian．Early diagenetic carbonate nucleation cementation in Cenozoic sandstones，northern Tarim Basin：Evidences from high－resolution electric borehole Images［J］．Acta Sedimentologica Sinica，2001，19（2）：239－243．