胡海燕

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

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白云凹陷漸新世晚期-中新世早期儲(chǔ)層特征研究

胡海燕

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安 710069)

[摘要]為了揭示珠江口盆地番禺低隆起-白云凹陷漸新世晚期珠海組和中新世早期珠江組儲(chǔ)層的的成巖作用及其物性特征，利用鑄體薄片、陰極發(fā)光、掃描電鏡、圖像孔吼分析等測(cè)試手段并結(jié)合測(cè)井資料，研究?jī)?chǔ)層的巖石學(xué)特征、物性特征。結(jié)果表明：該區(qū)儲(chǔ)層巖石類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主；珠江組儲(chǔ)層的孔隙度(主要在12.0%～22.0%之間)、滲透率(主要在10～1 000 mD之間)明顯高于珠海組砂巖的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之間)與滲透率(主要在0.01～10 mD之間)。珠江組儲(chǔ)層和珠海組儲(chǔ)層物性的差異是受沉積作用、成巖作用等的共同影響，其中主控因素是受沉積作用控制的粒度、成巖作用中的壓實(shí)、溶蝕以及膠結(jié)作用影響。

[關(guān)鍵詞]成巖作用；物性特征；珠江組儲(chǔ)層；珠海組儲(chǔ)層；珠江口盆地

白云凹陷北坡-番禺低隆起位于南海東北部大陸邊緣珠江口盆地東部。白云凹陷處在南海東北部大陸邊緣陸坡深水區(qū)(水深200～3 000 m),白云凹陷古近紀(jì)陸相斷陷裂谷期沉積充填了巨厚始新統(tǒng)文昌組半深湖相地層和下漸新統(tǒng)恩平組河沼相及濱淺湖相地層, 奠定了該區(qū)油氣形成的地質(zhì)基礎(chǔ)。漸新世早期的南海運(yùn)動(dòng)(T70)結(jié)束了盆地張裂期,珠江口盆地開始接受海相沉積。漸新世末(約23.8 Ma),南海乃至整個(gè)東亞地區(qū)發(fā)生大規(guī)模“白云運(yùn)動(dòng)”, 該構(gòu)造大事件使得曾經(jīng)是弧前盆地和斷坳盆地軟弱帶的白云地區(qū)深部地幔上隆并再度產(chǎn)生沉降，陸架坡折帶由位于白云凹陷南側(cè)跳躍式地遷移到北側(cè)，致使白云凹陷由漸新世晚期的淺水陸架環(huán)境轉(zhuǎn)為中新世以后的深水陸坡環(huán)境。晚漸新世珠海組沉積期為盆地從張裂斷陷期向拗陷期轉(zhuǎn)化的過渡階段,發(fā)育了一套海陸過渡相到淺海陸架相-陸坡深水沉積體系。白云凹陷存在始新統(tǒng)文昌組、始新統(tǒng)漸新統(tǒng)恩平組、上漸新統(tǒng)珠海組和下中新統(tǒng)珠江組 4 套烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ和Ⅱ型為主，同時(shí)，存在珠江組、珠海組和恩平組三套主要油氣儲(chǔ)集層系[1-3]。

1石英砂巖；2長(zhǎng)石石英砂巖；3巖屑石英砂巖；4長(zhǎng)石砂巖；5巖屑長(zhǎng)石砂巖；6長(zhǎng)石巖屑砂巖；7巖屑砂巖

圖1珠江組與珠海組砂巖成分分類圖

1儲(chǔ)層巖石學(xué)類型

通過對(duì)研究區(qū)典型井砂巖鑄體薄片的顯微鏡下觀察及定量統(tǒng)計(jì)，總體上，研究區(qū)珠江組、珠海組儲(chǔ)層的砂巖類型基本一致，以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，部分為長(zhǎng)石石英砂巖、巖屑石英砂巖和長(zhǎng)石砂巖(圖1)。珠江組砂巖中石英含量在23.2%～64.0%(平均48.2%)，長(zhǎng)石含量3.2%～23.0%(平均12.7%)，巖屑含量4.0%～26.0%(平均11.3%)；珠海組砂巖中石英含量在28.8%～61.5%(平均47.3%)，長(zhǎng)石含量在1.6%～35.0%(平均13.8%)，巖屑含量在0.5%～38.8%(平均12.0%)。研究發(fā)現(xiàn)：珠江組砂巖和珠海組砂巖骨架礦物類型差別不大，石英以單晶石英為主，長(zhǎng)石類型以鉀長(zhǎng)石為主，斜長(zhǎng)石次之，巖屑以花崗巖巖屑和低級(jí)變質(zhì)巖巖屑為主。同一層位砂巖，其骨架礦物含量在縱向上變化很大，表現(xiàn)出強(qiáng)的非均質(zhì)性。

2儲(chǔ)層成巖作用特征

2.1壓實(shí)作用和壓溶作用

研究區(qū)壓實(shí)作用貫穿整個(gè)成巖過程,主要引起儲(chǔ)集巖的孔喉縮小和孔隙度降低,且在早成巖期對(duì)儲(chǔ)層造成的影響較其他時(shí)期大。研究區(qū)珠江組儲(chǔ)層壓實(shí)作用較弱-中等，顆粒之間呈點(diǎn)-線接觸(圖2 a)，僅局部層段壓實(shí)作用較強(qiáng)，呈線接觸，伴隨的塑性巖屑(云母、泥巖巖屑、千枚巖巖屑等)發(fā)生塑性變形堵塞孔隙，在很大程度上降低了儲(chǔ)層的孔隙度。珠海組儲(chǔ)層總體壓實(shí)作用強(qiáng)，顆粒排列緊密，顆粒間大部分呈線-凹凸接觸，塑性巖屑的假雜基化明顯。壓溶作用在研究區(qū)主要表現(xiàn)為石英顆粒間線接觸、凹凸接觸和縫合線接觸以及次生石英加大的形成。相比較而言，珠海組儲(chǔ)層壓溶作用更為明顯，加大邊級(jí)數(shù)可達(dá)到2-3級(jí)，在某些層段，壓溶作用是造成孔隙降低的主要原因之一(圖2 e)。

2.2膠結(jié)作用

研究區(qū)珠江組儲(chǔ)層中的膠結(jié)物以碳酸鹽類(包括方解石、鐵方解石、鐵白云石及少量菱鐵礦)為主，高嶺石，伊/蒙混層、石英次生加大，黃鐵礦次之。硬石膏、伊利石、綠泥石僅見于個(gè)別井的個(gè)別深度段。碳酸鹽膠結(jié)物是珠江組儲(chǔ)層中最常見的自生礦物,具有分布普遍性、形成多期性、成因多樣性等重要特點(diǎn)。早期方解石在個(gè)別深度段上呈連生式膠結(jié),碎屑顆粒呈漂浮狀分布于方解石膠結(jié)物中，早期方解石的存在使壓實(shí)作用對(duì)巖石的影響大為減弱,并保存部分粒間孔隙體積。晚期的鐵方解石、鐵白云石膠結(jié)物一般呈糖粒狀從孔隙中析出，或交代長(zhǎng)石、巖屑顆粒產(chǎn)出。研究發(fā)現(xiàn)：珠江組儲(chǔ)層碳酸鹽膠結(jié)物是孔隙降低的主要因素。在某些層段，綠泥石呈薄膜狀(單偏光鏡下可觀察到其吸附了有機(jī)質(zhì))產(chǎn)出在石英顆粒表面，阻止了石英加大邊的形成，保存了較多的原生粒間孔隙,使得儲(chǔ)層孔隙得以保存。珠海組砂巖中的膠結(jié)物以粘土礦物(伊/蒙混層)和石英加大邊為主，其次為少量碳酸鹽、黃鐵礦(圖2 c、d)。珠海組儲(chǔ)層上段，主要以發(fā)育石英加大邊和高嶺石膠結(jié)物為主，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，石英加大邊發(fā)育1-3級(jí)，高嶺石呈書頁(yè)狀或假六方形。隨著埋深增加，高嶺石膠結(jié)物逐漸消失，伊利石含量逐漸升高，掃描電鏡下觀察發(fā)現(xiàn)：伊利石呈纖維狀和發(fā)絲狀產(chǎn)出在假六方高嶺石和石英顆粒表面，或與石英加大邊一起充填在粒間溶蝕孔中，纖維狀和發(fā)絲狀的伊利石圍繞顆粒表面生長(zhǎng)，使孔隙喉道的空間減小，把大量的孔隙切割成微細(xì)的束縛孔隙，物性變差(圖2 g、h)。

2.3溶蝕作用

溶蝕作用在研究區(qū)儲(chǔ)層中普遍存在,主要表現(xiàn)為石英顆粒邊緣，石英次生加大邊、長(zhǎng)石，巖屑以及高嶺石、碳酸鹽發(fā)生選擇性溶蝕，是提高孔隙的建設(shè)性成巖作用。長(zhǎng)石的溶蝕在儲(chǔ)層砂巖次生孔隙形成過程中占有重要地位，被認(rèn)為是次生孔隙產(chǎn)生的主要原因。珠江組儲(chǔ)層的溶蝕作用較強(qiáng)，形成大量粒間溶蝕孔，長(zhǎng)石、巖屑粒內(nèi)溶蝕孔，甚至少量長(zhǎng)石被完全溶蝕形成鑄?？?膠結(jié)物中鐵方解石、鐵白云石也發(fā)生部分溶蝕現(xiàn)象(圖2b)。與珠江組儲(chǔ)層相比，珠海組儲(chǔ)層的溶蝕作用相對(duì)較弱(圖2f)，在儲(chǔ)層中形成的次生溶孔的量上有限。就算在某些溶蝕作用強(qiáng)的層段上，溶蝕作用并未很大程度改善了孔隙，原因是因?yàn)槿芙猱a(chǎn)物高嶺石和硅質(zhì)不能被有效帶出儲(chǔ)層，在幾乎等體積的溶蝕副產(chǎn)物發(fā)生準(zhǔn)原地沉淀，長(zhǎng)石溶蝕作用只是將等體積的孔隙結(jié)構(gòu)較好的原生孔轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)石次生孔隙和自生粘土礦物微孔隙的過程。溶蝕之后，不但儲(chǔ)層孔隙度變化不大，反而會(huì)導(dǎo)致滲透率降低[4-5](尤其發(fā)生伊利石沉淀或自生高嶺石晚期伊利石化時(shí))。

a.整體壓實(shí)作用弱，碎屑顆粒點(diǎn)-線接觸，以點(diǎn)接觸為主，L16井 ，珠江組， 2 249.53 m，單偏光；b.溶蝕作用強(qiáng)，孔隙以粒間溶蝕孔和長(zhǎng)石粒內(nèi)溶蝕孔為主，P30井，珠江組 ， 2 757.9 m ；c. 粒間孔隙內(nèi)充填蠕蟲狀高嶺石K、次生加大石英Q和絲片狀伊利石I；L 3井 ,珠江組 3 338.0 m ；d. 孔隙內(nèi)充填石英加大邊與方解石膠結(jié)， P30井 ，珠江組2 721.21 m；e.整體壓實(shí)作用強(qiáng)，碎屑顆粒以線接觸為主，塑性顆粒發(fā)生假雜基化，L3井，珠海組 ，3 714.5 ，正交偏光；f.碎屑顆粒溶蝕作用弱，面孔率低，LH26-1-1 ，珠海組， 3 710.2 m ；g.碎屑顆粒間 充填鐵白云石與粘土礦物膠結(jié) ，L2井，珠海組，3 998.0 m ，單偏光；h.粒間充填絲片狀伊利石I、伊/蒙混層I/S和次生石英Q充填粒間孔隙，L3井，珠海組， 3 714.5

圖2珠江組儲(chǔ)層和珠海組儲(chǔ)層成巖作用特征

3儲(chǔ)層砂巖的物性特征與孔隙結(jié)構(gòu)特征

研究區(qū)珠江組儲(chǔ)層的各類孔隙較發(fā)育，其儲(chǔ)層的物性明顯好于珠海組儲(chǔ)層(圖3)。珠江組儲(chǔ)層的孔隙度(主要在8%～20%之間)、滲透率(主要在1～1 000 mD之間)明顯高于珠海組砂巖的孔隙度(主要在4.0%～16.0%之間)與滲透率(主要在0.1～10 mD之間)；鑄體薄片觀察統(tǒng)計(jì)：珠江組砂巖的面孔率(0～22.0%，平均8.9%)也明顯高于珠海組砂巖(0～10%，平均3.6%)。珠江組與珠海組砂巖儲(chǔ)層中的儲(chǔ)集空間均以次生溶孔為主(占面孔率的80%以上)，原生孔隙次之(占14%～15%)。

圖3　珠江組儲(chǔ)層和珠海組儲(chǔ)層孔隙度、滲透率分布頻率圖

圖像孔隙結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示，珠江組儲(chǔ)層的孔隙(平均95.3 μm)大、喉道較寬(平均13.3 μm)，孔隙之間、喉道之間大小的差別較小，孔喉分布均勻，孔隙分選性好，孔喉間連通性好(孔/喉比較小，配位數(shù)較高)，總體孔隙結(jié)構(gòu)與滲透能力好于珠海組儲(chǔ)層(孔隙小大平均86.8 μm，喉道寬度平均8.5 μm，孔喉大小的差別較大，分選性差，孔隙形狀復(fù)雜、孔隙表面粗糙)。

4結(jié)語(yǔ)

總體上，白云凹陷各地區(qū)珠江組與珠海組砂巖的類型差別不大，以巖屑長(zhǎng)石砂巖和長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，少量長(zhǎng)石石英砂巖和巖屑石英砂巖。但骨架礦物的含量在縱向上與平面上有一定變化，表現(xiàn)出較強(qiáng)的非均質(zhì)性。

珠江組砂巖整體壓實(shí)作用較弱，由壓實(shí)作用造成的孔隙喪失較少。膠結(jié)物以碳酸鹽膠結(jié)為主，其次為高嶺石，其它膠結(jié)物不發(fā)育，由膠結(jié)作用造成的孔隙喪失量相對(duì)較低。珠海組儲(chǔ)層的壓實(shí)作用整體較強(qiáng)，雜基含量較高，塑性巖屑的假雜基化普遍，珠海組砂巖由壓實(shí)作用造成的孔隙喪失較多；伊/蒙混層粘土礦物、碳酸鹽、高嶺石及石英加大膠結(jié)普遍發(fā)育，致使由膠結(jié)作用造成的孔隙喪失率較高；溶蝕作用相對(duì)不發(fā)育，各類溶蝕孔、面孔率、孔隙度與滲透率明顯低于珠江組砂巖。

珠海組儲(chǔ)層的喉道明顯小于珠江組砂巖，孔喉分選性較差，孔隙形狀較復(fù)雜、孔隙表面較粗糙，孔隙結(jié)構(gòu)總體劣于珠江組砂巖(孔隙較大、喉道較寬，孔喉大小較均勻，孔喉間連通性較好，孔隙分選性略好，總體孔隙結(jié)構(gòu)與滲透能力較好)。

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[收稿日期]2015-09-18

[作者簡(jiǎn)介]胡海燕(1989-)，女，江西撫州人，在讀碩士研究生，主攻方向:礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。

[中圖分類號(hào)]P618.130.2+1

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-1184(2016)01-0212-02